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關鍵詞:變頻器感應電機參數
中圖分類號:TN77文獻標識碼: A
1感應電機的等效電路模型
感應電機的等效電路模型如圖1所示,圖中Lm為激磁電感,Rs為定子電阻,Rr為轉子電阻,Lls和Llr分別為定、轉子漏感。
圖1 感應電機等效電路
使用空載實驗和堵轉實驗時,Lm由空載實驗測得,Rr、Lls、Llr由堵轉實驗測得。Rs根據電機功率大小的不同,一般由毫歐表或歐姆表測得。
2基于變頻器的電機參數辨識方法
2.1 定子電阻Rs的辨識方法
定子電阻Rs的值可通過變頻器的直流測試功能獲得。其具體步驟為:在d-q坐標系下,使用矢量控制技術,令d軸占空比Vd為一恒值,q軸占空比Vq為0,這樣可使變頻器輸出一恒定PWM占空比。通過霍爾傳感器檢測到電機a相電流Ia,再利用電壓重構技術獲得ab線電壓Vab,由式1計算出定子電阻Rs。
(1)
需要注意的是,由于電機定子電阻數值非常小(毫歐級),因此所施加的電壓也必須很小,否則會造成電機定子過流從而損壞電機。但是變頻器的直流側電壓一般比較大,此時變頻器的PWM占空比非常小,IGBT的死區效應對占空比的精度干擾很大,無法得到精確的直流電壓值,嚴重影響了辨識精度。
為了消除死區效應對占空比的影響,可先在實驗室使用變頻器施加一較小占空比于一已知精確阻值的毫歐級電阻上,測得流經電阻的電流,則此時占空比對應的精確電壓值可以通過歐姆定律算得,從而消除了死區效應對占空比的影響。
2.2 轉子電阻Rr及定、轉子漏感Lls、Llr辨識方法
轉子電阻轉子電阻Rr,定、轉子漏感Lls、Llr可以通過將變頻器a、b相施加不同頻率、不同幅值的交流電壓獲得。具體步驟為:使用SVPWM技術,在α-β坐標系下,令α軸占空比Vα為一交流值,而β軸占空比Vβ為0,使得只有a、b相存在電壓,而c相電壓為0。這樣電機即使有交流電壓,但是仍會處于靜止狀態,相當于電機堵轉。分別施加不同頻率不同幅值的電壓。假設第一個電壓幅值為U1,頻率為ω1,第二個電壓幅值為U2,頻率為ω2,分別得到交流電流I1、I2,交流電流I1、I2的波形如圖2所示,則可由以下公式:
(2)
計算出等效電阻R以及等效漏感Ll。
最終求得的轉子電阻Rr及定轉子漏感為:
(3)
同樣,由于Rr及Lls、Llr數量級很小,在測試中同樣要施加小電壓,因此,仍可以通過1 節所示方法消除死區效應對占空比精度的影響。
圖2堵轉試驗不同頻率下的電流波形
2.3 激磁電感Lm的測試方法
激磁電感Lm可用變頻器自帶的V/f功能測得,將電機按V/f功能起動,最終空載運行于額定電壓VN和額定頻率ωN,測得此時的空載電流IN,空載電流IN波形如圖3所示
可得激磁電感為:
(4)
圖3 空載電流IN波形
3實驗驗證和結論
在30kw電機實驗平臺上進行驗證,由直流、空載和堵轉實驗測得電機參數如表1所示,
表1 電機參數辨識結果
電機參數 實際值 辨識值
定子電阻 / 0.128 0.126
轉子電阻 / 0.212 0.218
定、轉子漏感/ 23.5 24
關鍵詞: EVT ECT 電子式互感器 智能化變電站 安裝 檢驗
1、引言
智能化變電站可認為是采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備,以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求,自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能的變電站。數字化變電站由智能化一次設備(電子式互感器、智能化開關等)和網絡化二次設備分層(過程層、間隔層、站控層)構建,建立在IEC61850通信規范基礎上,能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。
隨著光纖傳感技術、光纖通信技術的飛速發展,電子式互感器在電力系統智能化變電站中得到了廣泛的應用。電子式互感器具有體積小、重量輕、頻帶響應寬、無飽和現象、抗電磁干擾性能佳的諸多優點。電子式互感器的誕生是互感器傳感準確化、傳輸光纖化和輸出數字化發展趨勢的必然結果。
2、電子式互感器的概念
電子式互感器是具有模擬量電壓輸出或數字量輸出,供頻率15Hz-100Hz的電氣測量儀器及繼電保護裝置使用的電流、電壓互感器。
早期的電子式互感器一次側和二次側通過光纖來傳輸信號,也稱為光電式互感器。2002年,IEC根據新型電子式電壓、電流互感器的發展趨勢,制定了關于EVT的IEC60044-7標準和ECT的IEC60044-8標準,明確了電子式互感器的定義及相應的技術規范。
1).根據IEC60044-7標準,EVT采用電阻分壓器、電容式分壓器或光學裝置作為一次轉化部件,利用光纖作為一次轉化器與二次轉換器之間的傳輸系統,并裝有電子器件作為測量信號的傳輸和放大,具有模擬量電壓輸出或數字量輸出。
2).根據IEC60044-8標準,ECT采用傳統霍爾傳感器、Rogowski線圈或光學裝置作為一次電磁測量作為一次轉化部件,利用光纖作為一次轉化器與二次轉換器之間的傳輸系統,并裝有電子器件作為測量信號的傳輸和放大,具有模擬量電壓輸出或數字量輸出。
經過長期的實踐運行測試,在甘肅電網內的智能化變電站建設中,按照電磁測量原理傳輸的有源電子互感器得到了廣泛的推廣應用。下面簡單論述按照電磁測量原理傳輸的有源電子式互感器的原理。
2.1電子式電流互感器原理:
電子式電流互感器作為一次電流采樣傳感頭的元件有傳統的電磁式電流互感器、分流器和Rogowski線圈、輕載線圈等組成。
2.1.1 Rogowski線圈
由于采用非磁性的骨架,不存在磁飽和現象。一次電流通過Rogowski線圈得到了與一次電流I1的時間微分成比例的二次電壓E,將該二次電壓E進行積分處理,獲得與一次電流成比例的電壓信號,通過微處理器將該信號進行變換、處理,即可將一次電流信息變成模擬量和數字量輸出。
2.1.2輕載線圈
輕載線圈與傳統電磁式互感器實現原理基本一致,它代表著經典感應電流互感器的發展方向。它由一次繞阻、小鐵芯和損耗最小化的二次繞組組成。
二次繞組上連接著分流電阻Ra,二次電流I2在分流電組Ra兩端的電壓降U2與一次電流I1成比例,電子式電流互感器比傳統的電磁式電流互感器擁有更大的電流測量范圍,使傳統電流互感器在很高的一次電流下出現飽和的基本特性得到了改善,一般在小電流下的線性度較好,適用于測量。
2.2電子式電壓互感器采用電阻分壓原理。
電子式電壓互感器由高壓臂電阻、低壓臂電阻、屏蔽電極、過電壓保護裝置組成。通過分壓器將一次電壓轉換成與一次電壓和相位成比例的小電壓信號。采用屏蔽電極的方法改善電場分布狀況和雜散電容的影響,在二次輸出端并聯一個過電壓保護裝置,防止在二次輸出端開路時將二次側電壓提高。也可采用電容(阻容)分壓的原理制作電子式電壓互感器。
3、電子式互感器與傳統電磁式互感器的比較
3.1電子式電流電壓互感器,二次輸出為小電壓信號,無需二次轉換,可方便地與數字式儀表、微機保護控制設備接口,實現計量、控制、測量、保護和數據傳輸的功能,且消除了傳統電磁式電流互感器因二次開路、電壓互感器二次短路給電力系統設備和人身安全帶來的故障隱患;
3.2作為傳統電磁式互感器理想的換代產品,電子式互感器可廣泛用于中壓領域電力監測、控制、計量、保護系統、工礦企業、高層建筑、配、變電等場所,能有效降低變電站(配電所)的建設成本和運行維護成本,提高電網運行質量、安全可靠性和自動化水平,因其幾乎不消耗能量、無鐵心(或僅含小鐵心)、且減少了許多有害物質的使用而使其成為節能和環保產品;
3.3頻響范圍寬、測量范圍大、線性度好,在有效量程內,電流互感器準確級達到0.2S/5P級,僅需2-3個規格就可以覆蓋電流互感器20A--5000A的全部量程,電壓互感器測量準確級可達到0.2/3p級;
3.4電壓互感器可同時作為帶電顯示裝置實現一次電壓數字化在線監測,并可作為支持絕緣子使用;
3.5數據傳輸抗干擾能力強。電磁式互感器傳送的是模擬信號,電站中的測量、控制和繼電保護傳統上都是通過同軸電纜將電氣傳感器測量的電信號傳輸到控制室。當多個不同的裝置需要同一個互感器的信號時,就需要進行復雜的二次接線,這種傳統的結構不可避免地會受到電磁場的干擾。而電子式互感器輸出的數字信號可以很方便地進行數據通信,可以將電子式互感器以及需要取用互感器信號的裝置構成一個現場總線網絡。
3.6沒有因充油而潛在的易燃、易爆炸等危險 信非常規互感器的絕緣結構相對簡單,一般不采用油作為絕緣介質,不會引起火災和爆炸等危險。
4、電子式互感器現場安裝完畢后的檢驗項目
在數字化變電站投用前,電子式互感器是否能夠正確的安裝和正確真實的反應一次的電流電壓,對電力設備二次系統測量、保護裝置、電網安全、可靠和高質量運行具有重要意義。
4.1電子式互感器的極性
對于常規電流互感器可以用直流法進行校驗,即用電池的正負極連接電流互感器的兩側,同時觀察指針萬用表二次電流的方向,從而確定電流互感器的二次極性。而電子式電流互感器二次輸出的弱電壓信號在電流互感器內部就由采集卡轉成了光信號,所以無法用直流法來校驗電子式電流互感器的極性。所以電子式電流互感器一次端子應明確標有P1、P2標記。使用標準電流互感器(電壓互感器)在電子式互感器上在通入電流電壓后,通過電子式互感器校驗儀對比標準互感器和合并單元輸出波形的相位差確定電子式互感器的波形。
4.2電子式互感器的變比
使用標準電流互感器(電壓互感器)在電子式互感器上在通入電流電壓后,通過電子式互感器校驗儀對比標準互感器和合并單元輸出波形的幅值及保護裝置、測控裝置顯示的數值確定電子式互感器的變比與設計是否相符。
4.3電子式互感器的精度
電子式電流互感器的測量精度可按GB/T20840.8(國標)的方法以及精度分級的標準進行檢驗。
5、總結
電子式互感器與傳統互感器相比,在絕緣、動態范圍、飽和性能、經濟性等方面具有較大的優勢。電子式互感器目前已在330kV系統,110kV系統開始應用。電子式互感器作為變電站的發展方向,是電力系統智能化的關鍵產品之一。它的廣泛而有正確應用,將給電力系統帶來巨大的變革,將全面提升智能化水平。
參考文獻:
[1]電子式互感器極性校驗的實用方法.
近日,法國施耐德電氣(Schneider Electric SA)宣布針對英國市場推出三相太陽能光伏串式逆變器新產品線Conext CL。10月14—16日,該產品線在英國伯明翰市舉辦的英國國際太陽能展(SOLAR ENERGY UK)展示。公司還展示了其它產品與解決方案。
串式逆變器適用于商業建筑與分布式光伏電站施耐德電氣太陽能業務部高級副總裁Serge Goldenberg說:“我們非常高興向商業建筑及分布式發電站推出新產品線--串式太陽能逆變器Conext CL。Conext CL具有高效、易于安裝和維護及高靈活性等優勢,展現出施耐德電氣致力于滿足廣大客戶需求的承諾。”
無電解質溶液(EF溶液)的設計與施耐德電氣嚴格的可靠性測試程序提升了逆變器的長期可靠性。這一輕便、可拆卸的接線盒擁有五個配置選項,確保設施便于安裝與低成本。
分散式架構、完整的網格支持特征、系統功能及施耐德電氣廣泛的中壓產品令Conext CL成為商業建筑及光伏電站的絕佳選擇。
(施耐德電氣供稿)
關鍵詞:變壓器;直流電阻試驗方法;消磁法;助磁法;電力設備 文獻標識碼:A
中圖分類號:TM40 文章編號:1009-2374(2016)35-0066-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.35.032
1 概述
變壓器是電力系統中功率傳輸的重要設備,為保證其安全可靠運行,必須按照相關規程定期對其進行各項試驗,其中繞組直流電阻試驗就是其中重要的一項內容。通過直流電阻試驗數據的三相對比、歷年試驗對比和與出廠值的比較分析,能夠有效地發現變壓器的繞組、引線、套管引出桿等部位的接觸和焊接問題,可以判斷例如繞組接頭的焊接質量是否良好、引線與套管接觸是否良好、分接開關是否接觸良好等問題。
規程中對測得的電阻值的要求,對于1.6MVA以上的變壓器,各繞組電阻值相間差別不應大于三相平均值的2%;無中性點引出的繞組,線間差別不應大于三相平均值的1%。對于1.6MVA及以下的變壓器,各繞組電阻值相間差別不應大于三相平均值的4%;線間差別不應大于三相平均值的2%。要注意排除溫度對電阻的影響,即要折算至同一溫度下,才能進行數據的比較,一般要求折算至20℃。下面為折算公式:
2 變壓器直流電阻測量過程中遇到的問題
由于變壓器繞組本質上是電感,而電感充電時隨著自感電動勢的減小,對電流的阻礙作用越來越小,即電流不是固定不變,而是隨著時間慢慢變大,再到某個值穩定下來。繞組中充電電流的變化曲線示意圖如圖1所示。圖中曲線表示的電流在充電開始時不斷變化,因此繞組直流電阻即U/I比值在開始時也是個不斷變化的數值。如果在電流未穩定情況下讀數,將會使數據與穩定值R=U/I∞之間有較大的差距,甚至造成試驗結果誤判的情況。為避免這一情況,就要等數值穩定后方能讀取。因為繞組回路時間常數很大,要得到穩定電流值就要等待很長時間。
另外,目前的大型變壓器一般采用三相五柱形式,在測量三角形接線的繞組時,磁路不平衡進一步加劇,直流充電時間更長且不穩定,不但時間上嚴重影響其他試驗項目的進行,而且數據不穩定,難以判讀。測量過程可能持續數十分鐘甚至數小時,數據仍不穩定,誤差較大,造成試驗結果的誤判,因此研究變壓器直流電阻的快速測量辦法具有重要意義。
3 消磁法、助磁法測量變壓器直流電阻的原理
變壓器繞組直流電阻測量時間由時間常數決定,時間常數越大,測量用時越長,由公式可得影響時間常數的兩個因素:繞組電感和回路電阻。而在日常試驗中,我們一般采用消磁法或助磁法來實現快速測量的目的。
消磁法是力求使通過鐵心的磁通為零,使用的方法有兩種:
第一,零序阻抗法。該方法僅適用于三柱鐵心YN連接的變壓器。它是將三相繞組并聯起來同時通電,由于磁通需經氣隙閉合,磁路的磁阻大大增加,繞組的電感隨之減小,為此使測量電阻的時間縮短。
第二,磁通勢抵消法。試驗時在高低壓繞組同時通電流,使之產生大小相等,方向相反的磁通量相互抵消,從而讓繞組電感降低,減少穩定所需時間。
助磁法是通過減少繞組電感來實現繞組直阻快速測量的目的。繞組電感可以用公式表示:
由式(1)、式(2)可知,增大電流,就可以增大磁場強度H,增大磁通密度B,減少導磁系數μ,就可以減少繞組電感L,從而減少時間常數,達到快速測量的目的。但是繞組的電流不能無限制地加大,過大的電流會使繞組發熱,影響測量結果的準確性。如果在變壓器低壓側通過電流,需要數十安的電流才能使鐵芯飽和,而且現場往往難以辦到,而在同鐵心的高壓繞組加電流,僅需幾安的電流就可以讓鐵心飽和。我們在應用助磁法時,需要把高低壓繞組串聯起來通電流,因為高壓繞組匝數比低壓繞組多得多,較小電流就能產生足夠的安匝數讓鐵芯接近或達到飽和,減少繞組電感,大大縮短測量時間。
直流電阻測試時應注意高、低壓繞組的電流方向要一致,保證產生磁通勢的方向一樣,而不是相互削減。具體接線如圖2所示:
4 現場案例分析
下面介紹幾起案例,使用儀器為保定金迪科學儀器有限公司的JD變壓器直流電阻測試儀,型號JD2520B,使用助磁選項測試。
第一,變壓器為沈陽變壓器廠生產的SFPSZ-180000/220型三相五柱主變壓器,聯結組標號為YNyn0d11。
第二,變壓器為廣州維奧伊林變壓器有限公司生產的SFSZ10-180000/220型三相五柱主變壓器,聯結組標號為Ynyn0D11。
第三,變壓器為中山ABB變壓器有限公司生產的SSZ11-180000/220型三相五柱主變壓器,聯結組標號為Ynyn0D11。
5 結語
由于直流電阻數據是判斷變壓器狀況的重要依據,而且常規方法測量直阻耗時長、數據不穩定,增加現場試驗工作的難度,因此研究縮短直流電阻試驗時間的方法具有現實意義。通過上述案例,在采用助磁法后,變壓器低壓側直流電阻的試驗時間可以得到大幅減少,而且讀數穩定,為試驗結果的準確判斷提供了可靠的保障。因此,應用助磁法測量變壓器直流電阻,是一種有效并值得推廣的方法。
參考文獻
[1] 中國南方電網有限公司.電力設備預防性試驗規程(Q/CSG114002-2011).
關鍵詞:壓力傳感器,薄膜,敏感柵
隨著社會的發展,信息處理技術、微處理器和計算機技術的快速發展和廣泛應用,都需要在傳感器的開發方面有相應的進展。現在非電物理量的測試與控制技術,已越來越廣泛地應用于航天、航空、常規武器、船舶、交通運輸、冶金、機械制造、化工、輕工、生物醫學工程、自動檢測與計量、稱重等技術領域[1],而且也正在逐步引入人們的日常生活中。免費論文參考網。可以說測試技術與自動控制技術水平的高低,是衡量一個國家科學技術現代化程度的重要標志。傳感器是信息采集系統的感應單元,所以,它是自動化系統和控制設備的關鍵部件,作為系統中的一個結構組成,在科技、生產自動化領域中的作用越來越重要[2]。
傳感器亦稱換能器,是將各種非電量(包括物理量,化學量,生物學量等)按一定的規律轉換成便于處理和傳輸的另外一種物理量(一般為電量、磁量等)的裝置[3],它能把某種形式的能量轉換成另一種形式的能量。傳感器一般由敏感元件、傳感元件和測量電路3部分組成,有時還需加上輔助電源。免費論文參考網。其原理如圖1所示。
其中:①敏感元件直接感受被測物理量,如在應變式傳感器中為彈性元件;②傳感元件將感受到的非電量直接轉換成電量,是轉換元件,如固態壓阻式壓力傳感器;③測量電路是將傳感元件輸出的電信號轉換為便于顯示、控制和處理的有用電信號的電路,使用較多的是電橋電路。由于傳感器元件輸出的信號一般較小,大多數的測量電路還包括放大電路,有的還包括顯示器,直接在傳感器上顯示出所測量的物理量;④輔助電源是供給傳感元件和測量電路工作電壓和電流的器件。
國際電工委員會IEC則將傳感器定義為測量系統中的一種前置部件,它將輸入變量轉換成可供測量的信號[4]。傳感器是傳感器系統的一個組成部分,是被測量信號輸入的第一道關口。對傳感器在技術方面有一定的要求,而同時亦要考慮盡可能低的零點漂移、溫度漂移及蠕變等[5]。近年來,傳感器有向小型化、集成化、智能化、系列化 、標準化方向發展的趨勢[6]。
電阻式傳感器的工作原理是將被測的非電量轉換成電阻值,通過測量此電阻值達到測量非電量的目的。這類傳感器大致分為兩類:電阻應變式和電位計式。利用電阻式傳感器可以測量形變、壓力、力、位移、加速度和溫度等非電量參數。
壓力傳感器是將壓力這個物理量轉換成電信號的一種電阻應變式傳感器。傳統的電阻應變式壓力傳感器是一種由敏感柵和彈性敏感元件組合起來的傳感器[7]。如圖2所示,將應變片用粘合劑粘貼在彈性敏感元件上,當彈性敏感元件受到外施壓力作用時,彈性敏感元件將產生應變,電阻應變片將它們轉換成電阻變化,再通過電橋電路及補償電路輸出電信號。它是目前應用較多的壓力傳感器之一,因具有結構簡單、使用方便、測量速度快等特點而廣泛應用于航空、機械、電力、化工、建筑、醫學等諸多領域。
傳統的電阻應變式壓力傳感器的電阻敏感柵是刻錄在一層絕緣脂薄膜上,而薄膜又通過粘結劑粘合到彈性基片上,由于彈性元件與粘結劑及絕緣脂膜之間的彈性模量不同,彈性元件的應變不能直接傳遞給敏感柵,而是要通過粘結劑、絕緣脂膜才能到達敏感柵,從而產生較大的蠕變和滯后,影響傳感器的靈敏度、響應度、線性度等性能。另外,由于粘結劑不能在高溫條件下使用,這也使它的應用范圍受到限制。
為了消除絕緣薄膜層和粘結劑層對傳感器性能的影響,可以嘗試采用真空鍍膜方法及光刻技術,在彈性元件上直接刻錄敏感柵,彈性元件與敏感柵直接接觸,以克服常規工藝導致的滯后和蠕變大的缺陷。另外,如果彈性材料和結構選擇恰當,還可制成耐高溫、耐腐蝕的全隔膜式薄膜壓力傳感器。
一、器件研制
采用真空鍍膜技術在彈性基片上蒸鍍一層約300nm金屬柵材料的薄膜,用半導體光刻技術,在彈性基片上直接形成電阻敏感柵,最后利用耐高溫、耐酸堿腐蝕的環氧樹脂粘結劑,將制作好的芯片封裝在工件中,組成壓力傳感器探頭。經過熱老化、電老化,待封裝應力趨于穩定后,進行電性能測試。
在制作薄膜電阻應變式壓力傳感器中,采用的工藝流程如圖3所示。