[發明專利]一種單相電力變壓器的測試方法及其測試系統

在審

• 申請號: 201711456107.7
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN107884670A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 蔡長虹;紀昆;江啟芬
• 申請（專利權）人: 揚州華鼎電器有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G06F17/50;G06N3/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司32102
• 代理人: 沈良菊

技術領域

本發明屬于變壓器測試技術領域，特別涉及一種單相電力變壓器的測試方法及其測試系統。

背景技術

變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，其主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。在電器設備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。變壓器的功能主要有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離和穩壓等，根據不同的額定電壓和額定負載下的最大允許百分比偏差，變壓器可分為不同精度等級。測量與確定變壓器的精度等級往往需要在屬于額定電壓和額定負載的一定范圍的情況下進行，而且對高電壓測量儀器的精度要求很高。

現有技術中，電力變壓器的精度測量需要將變壓器獨立出并送到有高壓測試條件的工廠或實驗室來進行，測試成本高；對于變壓器原位測試，則需要利用額定電壓，因為變壓器本身的非線性特征，無法直接利用低電壓環境進行精度等級測試。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足之處，提供一種單相電力變壓器的測試方法及其測試系統，解決了現有技術中無法利用低電壓環境進行精度等級測試的技術問題，本發明利用低電壓環境實現變壓器的精度等級測量，測量成本低。

本發明的目的是這樣實現的：一種單相電力變壓器的測試方法，包括以下步驟：

（1）構建待測變壓器的等效電路模型；

（2）測試系統中的中央處理器對測量傳感器傳輸過來的測試信號進行處理獲得等效電路模型的初始參數；

（3）將初始參數作為粒子群初始粒子參數輸入給粒子群優化算法，粒子群優化程序啟動；

（4）將測量系統輸出的測試信號作為信號增強器的輸入，測試系統中的測量傳感器將變壓器對不同信號做出的反應結果實時輸入給粒子群優化程序，通過粒子群優化程序得到優化后的變壓器的等效電路模型的參數值；

（5）確定變壓器的鐵磁損耗計算模型；

（6）建立變壓器等效電路模型中的損耗電阻R以及次級線圈主電感X的特征曲線；

（7）計算出變壓器在額定工作條件下的電壓誤差和相角位移；

（8）根據變壓器的標稱變壓比和以上步驟得到的模型信息計算并輸出變壓器精度等級和誤差曲線。

為了方便確定變壓器的精度等級，步驟（1）中，變壓器的等效電路模型包括供電端，供電端的高壓端連接等效電容的正極和電感L1的一端，電感L1的另一端連接等效電阻R1一端，等效電阻R1的另一端連接等效電感X1的一端，等效電感X1的另一端連接損耗電阻R、次級線圈主電感X和等效電阻R2的一端，等效電阻R2的另一端連接等效電感X2的一端，等效電感X2的另一端為變壓器輸出的高壓端，損耗電阻R和次級線圈主電感X的另一端與變壓器的接地端連接，等效電容的另一端接地，等效電容為c1+c2。

為了確定出等效電路模型的初始參數，步驟（2）中，利用對變壓器輸入端的短路和斷路測試，獲得等效電路模型中的初始參數；其中，利用對變壓器的短路和斷路測試，測量傳感器分別將短路和斷路測試條件下獲得的測試結果傳輸給中央處理器，由中央處理器計算出等效電路模型的初始參數值，初始參數值包括等效電容c1+c2、等效電阻R1和R2、等效電感X1和X2。

為了提高變壓器等效電路模型的準確性，步驟（4）中，使用粒子群優化算法對變壓器的等效電路模型中的參數進行優化，具體包括以下步驟：

1）利用等效電路模型中的初始參數進行最初系統辨識；

2）初始化一個種群，隨機賦予每個粒子的初始位置和速度，將每個粒子賦予目標函數所對應的值，并根據初始模型參數得到非占優解的粒子，求出初始適應度值，然后再當前的搜索空間每個粒子根據其目標函數值進行坐標定位，初始化每個粒子的記憶及局部最優解和全局最優解；

3）根據記憶來更新每個粒子的位置和速度，得到新的模型參數值；

4）根據更新后得到的測量數據來檢測模型參數值并更新約束空間；

5）判斷每個粒子在問題的搜索空間中有無超出約束空間，有則重新回到

步驟3），沒有則重新評估群中的每個粒子的適應度值；

6）根據每個粒子的適應度值比較和更新局部最優解和全局最優解，得到每個粒子飛行的記憶包括新的速度和方向；

7）檢查最大迭代數有無滿足終止條件，無則重新回到步驟3繼續迭代，有則終止迭代，輸出最優解。

為了準確的確定出鐵磁損耗計算模型，步驟（5）中，鐵磁損耗計算模型為：