大型空心电力电抗器损耗测量技术研究

摘要

电力电抗器是电力系统的重要设备之一，由于空心电抗器具有自身的一些优势，在交直流电力系统中都获得广泛应用。高压大容量空心电力电抗器的有功损耗，直接影响着电抗器的性能乃至整个电力系统的安全稳定运行，由于空心电力电抗器磁场开放的特点，其损耗参数的准确测量一直困扰着制造部门。因此，对空心电力电抗器的损耗测量技术进行研究十分必要。
　　文章全面分析比较了目前国内外的损耗测量方法，同时对电力电抗器损耗测量相关规范作了简要说明。深入分析了空心电抗器的损耗机理以及测量原理，对影响空心电力电抗器损耗测量的主要因素进行了分析。在此基础上，本文从功率的定义出发，从硬件和软件两个方面设计了一套包括信号采集、数据处理显示、试验电源在内的空心电抗器损耗测量系统。该系统既能够测量正弦信号下空心电抗器有功损耗，且不受频率波动的影响，同时也能测量非正弦信号下平波电抗器的有功损耗。在硬件方面，采用霍尔传感器实现信号提取，信号的采集和转换通过单片机控制具有两路同时采样转换功能的AD7862实现。在软件方面，采用C语言编写下位机控制程序，运用LABVIEW软件设计数据的处理程序以及测量系统的操作显示界面。
　　根据空心电力电抗器损耗构成的特殊性和用于高压直流输电的平波电抗器工作的特殊性，对高压直流输电的空心平波电抗器的损耗测量问题进行了特殊考虑，设计了一台十二脉动整流电源，并对电源参数进行仿真，验证了设计计算结果的合理性。
　　设计制造了一台小型的十二脉整流电源，作为实验室条件下平波电抗器损耗测量的试验电源。最后，运用本测量系统分别对正弦信号和非正弦信号下电抗器的损耗进行测量，并将测量结果与商用功率分析仪的测量结果进行了对比，验证了本文设计的高压空心电抗器损耗测量系统的有效性和正确性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．1．1 电抗器在电力系统中的作用及空心电抗器优势

1．1．2 高压空心电抗器损耗参数测量的意义

1．2 电力电抗器损耗测量技术研究现状

1．2．1 传统测量方法

1．2．2 非正弦波下有功功率的计量

1．2．3 低功率因数表的研制

1．3 空心电抗器损耗测量相关规范

1．4 本文所做主要工作

第2章 空心电抗器的损耗构成及分析

2．1 空心电抗器结构特点

2．1．1 空心电抗器的结构

2．1．2 空心电抗器的特点

2．2 空心电力电抗器损耗构成分析

2．2．1 空心电抗器绕组的电阻损耗

2．2．2 空心电抗器的涡流损耗

2．2．3 空心电抗器的环流损耗

2．3 空心电力电抗器损耗测量影响因素分析

2．4 本章小结

第3章 测量系统的硬件设计

3．1 功率测量的数学模型及定义

3．1．1 功率测量的数学模型

3．1．2 正弦电路有功功率定义

3．1．3 非正弦电路有功功率定义

3．2 测量系统的总体框架

3．3 信号提取电路的设计

3．2．1 电流信号提取电路的设计

3．2．2 电压信号提取电路的设计

3．4 下位机硬件电路的设计

3．4．1 信号转换控制电路设计

3．4．2 串口通信电路设计

3．5 本章小结

第4章 测量系统的软件设计

4．1 下位机主程序设计

4．2 上下位机串口通信软件设计

4．2．1 下位机串口程序设计

4．2．2 上位机串口通信程序设计

4．3 上位机主程序设计

4．3．1 上位机前面板设计

4．3．2 上位机主程序流程图设计

4．4 本章小结

第5章 试验电源设计

5．1 试验电源的设计的必要性

5．2 变压器结构型式的选择

5．3 整流电路联结型式

5．4 双机组并联联结十二脉整流试验电源设计

5．4．1 整流变压器参数计算

5．4．2 整流桥参数计算

5．4．3 平衡电抗器参数计算

5．5 双机组并联联结十二脉整流试验电源仿真

5．6 本章小结

第6章 小容量试验系统的实验研究

6．1 试验电源的设计与制作

6．2 测量结果分析

6．2．1 正弦信号下空心电抗器损耗测量

6．2．2 非正弦信号下空心电抗器损耗测量

6．3 本章小结

结论

参考文献

致谢