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电力变压器是电力系统中的重要设备之一,其正常运行对电力系统的安全运行和可靠性意义重大。绕组变形是电力变压器的主要故障之一,严重威胁着电力系统的安全运行。电力变压器在运行过程中受到短路电流产生的强大电动力作用及在运输、安装过程中受到碰撞都可能导致绕组变形。积极开展变压器绕组变形检测的研究,对提高电力系统的经济效益和社会效益具有重大的意义。
作为变压器绕组变形的成熟检测方法之一,频率响应分析法凭借其现场使用方便、检测灵敏度高、可在变压器不吊罩的情况下检测绕组变形等优点在电力行业得到了广泛应用。虚拟仪器具有现场使用方便、操作简单、检测灵敏度高等优点,在变压器绕组变形测试中有较高的实用价值。本文对基于频率响应分析法的变压器绕组变形虚拟仪器测试系统进行了研究,并使用该测试系统进行了实际测量。本文的主要工作包括以下几点:
(1)阐述变压器绕组变形检测的背景、意义、国内外研究现状和发展趋势;介绍了变压器绕组变形的原因、危害和故障表现;分析并比较了三种成熟的变压器绕组变形检测方法。
(2)介绍了变压器的结构和分类;给出了变压器绕组参数的计算方法;对突发短路时流经绕组的短路电流进行了分析;讨论了短路时变压器绕组的受力情况;给出了绕组的几种变形形式;以绕组等效电路为例,通过计算绕组的频响特性来说明频响法检测绕组变形的可行性。
(3)对绕组等效电路进行了仿真试验,得到LKC回路与其频响曲线的关系;对绕组分布参数变化后的频率响应进行了分析,得到不同分布参数在不同频段上对频响曲线产生的影响;讨论了变压器绕组在不同频段上的等效模型,为变压器绕组的研究奠定了一个重要的理论基础。
(4)研究了变压器绕组变形虚拟仪器测试系统的设计,包括测试系统的硬件设计和软件设计;使用该测试系统进行实测并对测试结果进行了分析。
(5)研究了变压器绕组变形的BP神经网络辨识,对最小二乘法辨识变压器绕组的传递函数及改进算法进行了理论分析,使得通过分析绕组的传递函数来判断绕组变形成为频率响应分析法的一种有效辅助手段。