[发明专利]一种单相电力变压器的测试方法及其测试系统

说明书

技术领域

本发明属于变压器测试技术领域，特别涉及一种单相电力变压器的测试方法及其测试系统。

背景技术

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，其主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。变压器的功能主要有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离和稳压等，根据不同的额定电压和额定负载下的最大允许百分比偏差，变压器可分为不同精度等级。测量与确定变压器的精度等级往往需要在属于额定电压和额定负载的一定范围的情况下进行，而且对高电压测量仪器的精度要求很高。

现有技术中，电力变压器的精度测量需要将变压器独立出并送到有高压测试条件的工厂或实验室来进行，测试成本高；对于变压器原位测试，则需要利用额定电压，因为变压器本身的非线性特征，无法直接利用低电压环境进行精度等级测试。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种单相电力变压器的测试方法及其测试系统，解决了现有技术中无法利用低电压环境进行精度等级测试的技术问题，本发明利用低电压环境实现变压器的精度等级测量，测量成本低。

本发明的目的是这样实现的：一种单相电力变压器的测试方法，包括以下步骤：

（1）构建待测变压器的等效电路模型；

（2）测试系统中的中央处理器对测量传感器传输过来的测试信号进行处理获得等效电路模型的初始参数；

（3）将初始参数作为粒子群初始粒子参数输入给粒子群优化算法，粒子群优化程序启动；

（4）将测量系统输出的测试信号作为信号增强器的输入，测试系统中的测量传感器将变压器对不同信号做出的反应结果实时输入给粒子群优化程序，通过粒子群优化程序得到优化后的变压器的等效电路模型的参数值；

（5）确定变压器的铁磁损耗计算模型；

（6）建立变压器等效电路模型中的损耗电阻R以及次级线圈主电感X的特征曲线；

（7）计算出变压器在额定工作条件下的电压误差和相角位移；

（8）根据变压器的标称变压比和以上步骤得到的模型信息计算并输出变压器精度等级和误差曲线。

为了方便确定变压器的精度等级，步骤（1）中，变压器的等效电路模型包括供电端，供电端的高压端连接等效电容的正极和电感L1的一端，电感L1的另一端连接等效电阻R1一端，等效电阻R1的另一端连接等效电感X1的一端，等效电感X1的另一端连接损耗电阻R、次级线圈主电感X和等效电阻R2的一端，等效电阻R2的另一端连接等效电感X2的一端，等效电感X2的另一端为变压器输出的高压端，损耗电阻R和次级线圈主电感X的另一端与变压器的接地端连接，等效电容的另一端接地，等效电容为c1+c2。

为了确定出等效电路模型的初始参数，步骤（2）中，利用对变压器输入端的短路和断路测试，获得等效电路模型中的初始参数；其中，利用对变压器的短路和断路测试，测量传感器分别将短路和断路测试条件下获得的测试结果传输给中央处理器，由中央处理器计算出等效电路模型的初始参数值，初始参数值包括等效电容c1+c2、等效电阻R1和R2、等效电感X1和X2。

为了提高变压器等效电路模型的准确性，步骤（4）中，使用粒子群优化算法对变压器的等效电路模型中的参数进行优化，具体包括以下步骤：

1）利用等效电路模型中的初始参数进行最初系统辨识；

2）初始化一个种群，随机赋予每个粒子的初始位置和速度，将每个粒子赋予目标函数所对应的值，并根据初始模型参数得到非占优解的粒子，求出初始适应度值，然后再当前的搜索空间每个粒子根据其目标函数值进行坐标定位，初始化每个粒子的记忆及局部最优解和全局最优解；

3）根据记忆来更新每个粒子的位置和速度，得到新的模型参数值；

4）根据更新后得到的测量数据来检测模型参数值并更新约束空间；

5）判断每个粒子在问题的搜索空间中有无超出约束空间，有则重新回到

步骤3），没有则重新评估群中的每个粒子的适应度值；

6）根据每个粒子的适应度值比较和更新局部最优解和全局最优解，得到每个粒子飞行的记忆包括新的速度和方向；

7）检查最大迭代数有无满足终止条件，无则重新回到步骤3继续迭代，有则终止迭代，输出最优解。

为了准确的确定出铁磁损耗计算模型，步骤（5）中，铁磁损耗计算模型为：