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32000字论文范文基于C8051F系列单片机的变压器绕组变形测试仪的探讨

论文类型:论文范文
论文字数:32000字
论点:绕组,变压器,变形
论文概述:

本文为单片机论文,主要论述单片机的变压器绕组变形测试仪,变压器的安全运行对于保证电网的安全和可靠意义重大。一旦变压器损坏,由于其维修时间长、花费大、影响面广。

论文正文:

介绍

 1.1 课题的研究背景和意义电能已经成为日常生产、生活中不可或缺的能源,是经济发展、社会进步的主要动力。而电能的长途传输要通过变压器来变换电压,因此变压器的安全运行对于保证电网的安全和可靠意义重大。一旦变压器损坏,由于其维修时间长、花费大、影响面广[1],将对国民经济造成重大损失。因此应当对变压器进行及时的故障检测,准确的故障诊断,降低故障发生概率,以保证电网的安全运行。近些年来,我国的电力事业发展迅猛。据最新资料统计显示,截至 2010 年底,全国发电装机容量为 96641 万千瓦,同比增长 10.56%,全年尽增容量 9231 万千瓦;另外受经济发展拉动,全国发电量达到 42278 亿千瓦时,同比增长 14.85%。在“十二五”规划中,我国计划建设连接大型能源基地与主要负荷中心的“纵横”特高压骨干网架和 13 项直流输电工程,形成大规模的“西电东送”、“北电南送”的能源配置格局。......... 1.2 变压器绕组变形的检测方法上个世纪六十年代起,绕组变形检测技术就已经成为国外学者的研究重点,经过多年探索取得了很大的成果。随着我国经济的迅速发展,要求电力系统能安全、稳定地运行,因此变压器绕组变形检测也受到了越来越多的关注,已经成为变压器安全运行的重大课题。我国通常在出厂前或现场安装后对绕组进行检测,运行期间也会进行一系列常规检测,而故障后必定进行全面检测。检测中通过对相关特征量的测量来分析和判断绕组是否有位移、变形等异常现象发生。一般情况下,变压器绕组发生变形后,其部分特征量如电气参数、物理尺寸、几何形状以及温度等都与正常状态有较大差异。因此,以特征量比较为基础形成了多种绕组变形检测方法。但是,目前各种绕组变形检测方法均没有通用的状态量对绕组的状态进行描述和判断,也没有通用指标去量化绕组变形的程度,都是依据自己的测量理论基础,采用相应经验和判断标准判断绕组变形程度和变形位置。......... 1.2 变压器绕组变形的检测方法上个世纪六十年代起,绕组变形检测技术就已经成为国外学者的研究重点,经过多年探索取得了很大的成果。随着我国经济的迅速发展,要求电力系统能安全、稳定地运行,因此变压器绕组变形检测也受到了越来越多的关注,已经成为变压器安全运行的重大课题。我国通常在出厂前或现场安装后对绕组进行检测,运行期间也会进行一系列常规检测,而故障后必定进行全面检测。检测中通过对相关特征量的测量来分析和判断绕组是否有位移、变形等异常现象发生。一般情况下,变压器绕组发生变形后,其部分特征量如电气参数、物理尺寸、几何形状以及温度等都与正常状态有较大差异。因此,以特征量比较为基础形成了多种绕组变形检测方法。但是,目前各种绕组变形检测方法均没有通用的状态量对绕组的状态进行描述和判断,也没有通用指标去量化绕组变形的程度,都是依据自己的测量理论基础,采用相应经验和判断标准判断绕组变形程度和变形位置[3]。....... 2 相关理论基础 2.1 变压器的分类和基本结构变压器是利用电磁感应原理,以交变磁场为媒介,把线圈从电源吸收的某一种电压的交流电能转变成频率相同的另一种电压的交流电能,由另一线圈向负载提供。其结构原则是:两个或两个以上互相绝缘的绕组套在同一个共同的铁芯上,它们之间有磁的耦合,但没有电路上的直接联系。变压器按其用途进行分类,可分为电力变压器、特种变压器、仪用互感器、试验用的高压变压器和调压器等。电力变压器是指电力系统中使用的变压器,用以实现交流电能的远距离输送,以及减少输电线路上的电能损耗和输电线路上的压降。此外,电网中不同电压等级的电能之间需要实现调剂、分配等,这时也需要用到电力变压器。所谓特种变压器是指具有专门用途的特殊变压器,例如电炉变压器、电焊变压器、整流变压器等。..... 2.2 变压器绕组变形产生的原因及危害研究表明,变压器绕组是发生变压器故障的主要部位,在变压器运行的过程中绕组很可能会发生变形。造成绕组变形的原因多种多样,但是总结起来主要是以下四个方面:短路故障电流冲击、运输或安装过程中受到冲撞、保护动作失灵及绕组承受短路能力不够。(1)短路故障电流冲击电力变压器在运行过程中,不可避免地要遭受各种短路故障电流的冲击,特别是变压器出口或近区短路故障,巨大的短路冲击电流将使变压器绕组受到很大的电动力的作用,并且短路时绕组会急剧发热。在较高的温度下,绕组的机械强度变小,在电动力作用下绕组结构更容易受到破坏。据统计,短路故障电流冲击是变压器绕组发生变形的主要原因。........ 3 变压器绕组变形测试系统硬件设计 ............................ 143.1 绕组变形测试系统的总体结构 .............................. 143.2 C8051F 系列单片机简介 ................................... 153.3 信号发生模块.............................................. 183.4 数据采集模块............................................. 243.5 数据通信模块............................................. 294 变压器绕组变形测试系统软件设计 ............................ 324.1 下位机软件 ............................................... 324.2 上位机诊断软件 ......................................... 37 5 系统误差分析 5.1 误差理论分析系统误差主要由信号源误差、采集通道误差、干扰误差和诊断软件算法误差组成。信号源的误差来源主要由频率、波形引起的。间隔时间较长的两次测量或者两个不同仪器的测量,由于信号频率上的差异将产生原始数据与测试数据在频率点上的差异,从而引起的误差,可以采用本文中选用的集成 DDS 芯片加上精确的晶振电路来解决;信号源的波形中高次谐波的成分越多测量误差会越大,由于 DDS 是依据内部的0~360 度正弦数据表产生的方波信号,所以需要低通滤波器对其进行平滑。如果设置固定的低通滤波器,在 1kHz~1MHz 的范围内就不可能得到一致的滤波效果,因此本文在低频段选用了可编程低通滤波器(可编程范围 1kHz~140kHz),中频与高频段分别采用截止频率不同的固定滤波器,用数字示波器进行测试,基本上滤除了高次谐波分量。...... 6 结论与展望 6.1 结论本文在阅读大量文献的基础上,根据频率响应分析法的检测原理,改进了原测试系统的软硬件设计。硬件方面设计了基于 C8051F005 的变压器绕组变形测试系统,完成了扫频信号产生、信号滤波、信号采集及数据存储等功能;软件部分则研究了基于变压器绕组频响指纹的特征差异指数分析法,以此为基础设计诊断软件。本课题所做的工作主要有以下几方面:1、研究了几种变压器绕组变形检测方法,分析总结出这些方法各自的优、缺点。其中重点介绍了抗干扰能力强、测量重复性好的频率响应分析法,并分析了几种基于频响法的上位机诊断方法。本课题的研究重点是设计可靠、稳定的绕组变形测试系统,探讨如何快速、准确地诊断出绕组是否变形。.......参考文献(略)