（上海市浦东供电公司 上海市 200135）
摘要：本文根据电力变压器测量直流电阻的需求，对于传统的几种测量方法进行了综合分析和比较，通过对于当前几种方法的优点的综合和缺点的避免，设计了一种自适应的基于高压充电低压测量的方案，给出了硬件布局方案，提高了效率和实用性。
关键词：直流电阻测量 电力变压器 自适应
一、前言
变压器是电力行业中的重要工作对象，而在电力变压器的安装时最常用的方法就是进行直流电阻的测试，以便了解其详细参数，从而可以为以后的的变压器的检测对比提供直接的依据。而且在日常工作中直流电阻的测量工作对于变压器的常规例行检查是非常重要的，变压器中最主要的非静止的部位是非常少的，而直流电阻就是其中的一个，每年会有成千上万次的负载电流通过，所以对于维护是必须要考虑的对象。因此，无论是变压器出厂还是后期运维检修，直流电阻测量都是变压器日常必须要面对的重要环节。特别目前特大的大型电力变压器非常多，如果采用比较小的直流电压测量时，花费的测量时间是非常长的，经常要多达几小时，这给人工效率以及准确程度都带来了很大的不方便，所以，本文根据此问题，重点研究如何快速进行电
一、前言
变压器是电力行业中的重要工作对象，而在电力变压器的安装时最常用的方法就是进行直流电阻的测试，以便了解其详细参数，从而可以为以后的的变压器的检测对比提供直接的依据。而且在日常工作中直流电阻的测量工作对于变压器的常规例行检查是非常重要的，变压器中最主要的非静止的部位是非常少的，而直流电阻就是其中的一个，每年会有成千上万次的负载电流通过，所以对于维护是必须要考虑的对象。因此，无论是变压器出厂还是后期运维检修，直流电阻测量都是变压器日常必须要面对的重要环节。特别目前特大的大型电力变压器非常多，如果采用比较小的直流电压测量时，花费的测量时间是非常长的，经常要多达几小时，这给人工效率以及准确程度都带来了很大的不方便，所以，本文根据此问题，重点研究如何快速进行电力变压器直流电阻流量。
二、现有常用测量方法
（一）平衡电桥法
传统的对于电阻进行精密测量的重要工具是平衡电桥法，主要的采用电桥方法测量包括两个类别，分别是单臂电桥测量方法和双臂电桥测量方法。前者一般是测量大于1欧以上的电阻的时候使用的方法，后者是测量比较小的电阻时使用。
（1）单臂电桥法
如图1所示，是单臂电桥测量法的原理示意图，从R1到R4分别是几个不同的电桥，当图中的电流计测量数据电流显示为零时，就标志着电桥的平衡，从而可以得出A和B具有相同的电压，即电位差为零。
（2）双臂电桥法
双臂电桥法的主要原理是通过使用标准电阻的引线，进而将单臂电桥中带来的引线测量误差予以消除，通过这种方式可以最大程度的去除单臂电桥带来的误差，但是要得到更精确的测量值的话，需要采用四根截面与长度都相同的导线使被测的电阻的引线与标准电阻引线电阻相同，否则的话，还是会有一定的误差存在。与单臂电桥法相比起来，在测量数值较小的电阻时，双臂电桥可以获得更好的数值的精确度。
（二）恒压恒流法
所谓恒压恒流测量法，从其名称上可以看出主要包括了两种方法，即恒流与恒压，通过不同的电源满足这两个条件对于绕阴进行充电直到其中的电流保持稳定，而且电压也保持稳定，然后再通过公式R=U/I，对于电压U和电流I进行检测并计算出直流电阻的数值。
此方法通常采用电流表和电压表的测量进行实践，但是电流表本身也是存在内阴的，特别当电流从中通过时会产生压降，而电压表的电阻也在并联电路中不能保持无限大，而是会有分流效果出现，所以针对测量实践活动，为了减小误差，如图2所示，进行了两种衍生的线路图：
随着技术的发展，各类集成与数字控制的测量芯片特别是传感器迅速的产生并发展，传统的电流表与电压表测量的基础上，计算机与数字测量更加的精准，通过数字式的电力变压器电阻测量工具，传感器可以准确的通过模拟信号和数字信号的转换来获取数值，并用计算机单片机的芯片进行计算和控制，从初始化、数据预处理、采集存储以及计算分析等都可以连续自动化的完成，而且通过连接硬盘与打印装备，可以迅速的产生报表并进行扩展功能，这是当前在实际电阻测量中进行使用的精度较高的方法。
（三）动态测量与分析法
前面两种传统的方法都是要通过电阻=电压/电流这个经典计算公式来进行计算，但是因为存在绕阻电感，需要很长的时间暑能完成电流等数值垢测量，所以有工业一线的员对于电感和电阻进行串联的模型进行了改进，分析了变压器模型之后，通过等效的电流稳定之前进行测量的结束，然后进行数据分析并得出计算结果，这就是动态测量和分析的方法，之前的2种方法都是静态的方法，是完全不同于此的，这种动态的方法具体方法主要包括二阶震荡法和三点测量法等，三点测量法是比较常见的动态测量分析法，主要原理是在被测绕组两端接上直流电源然后在直流电压影响下，出现上升的电流如图3所示，是电流变化的曲线，然后按照间隔时间△t来对电流值进行测算采样，得到三组数据，然后进行分析处理。
图3 三点测量法测量示意图
三、高压充电低压测量法的方案设计
（一）设计机制
本文通过对于前面的几种方法的对比并综合了几个方法的优点和缺点之后，设计了一种可以高压充电低压测量的自适应的测量方法，这个方法将传统的高压充电低压测量的方案中的2个独立的电源进行了合并，成为一个单独的电源，它可以对于输出电压进行自动的调整，就可以减少了大量用于控制的切换开关和二极管结构。
具体的测量机制为，当开始测量时，充电用电大电压值，在充电中，可以根据电流值的检测结果的变化来按照一定的比例对于输出电压进行调整减小，直到直流电阻压降值与降低的输出电压相等，这样电流就稳定下来，电压也比较稳定，可以进行测量，输出的电压公式如下：
U0=Umax-kI0
（二）硬件电路整体方案 设计
按照上一节的描述，本文设计的新的自适应的高压充电低压测量的方法的硬件方案如图4所示。整个系统的原理采用了恒压恒流的方法原理，而主要组成部分是电路的测量和控制部分与电源测量两个大的部分，组成了测量仪的元件，而单片机对于单元电路进行控制，与电压电流的采样装置和键盘、电路、电源、显示等辅助元件一起组成了控制和检测部分。根据高压充电低压测量的传统思路设计了测量电源，这是一个复合电源，由线性电源和开关电源组成，具有较高的输出精度，同时可以根据实时的电流来对电压进行调整，发负责与输出电压关系超过范围时，就可以由控制和检测部分进行自动控制。
（三）本文方法的优点与创新
本文设计的这种测量方法是对于传统的几种方法的综合与改进，将快速、方便与准确的优点发挥到了最好，同时继承了原来一些方法的优点，另外在硬件结构布局上进行了创新，以解决一些现有方法的缺点。具体到创新点上，本文的方案包括：
（1）具有较简单的结构，便于操作。
采用的是目前最常用的恒压恒流法结构，而不是电桥法与动态测试法。恒压恒流法，主回路只有一个回路，不同电桥法需要多个接线，在接线上相当简单，避免测试准备时间与人工接线引入的误操作与随机误差。
（2）使测量时间缩短，具有较高的效率。
利用高压充电低压测量的思想，提高了充电电流速度，减少了达到稳定电压和电流的时间。一般的单电源测量方法，如果采用恒压法，则因为测量电阻一般很小，设定的输出恒定电压值有限，测量稳定时间需要5个以上的回路时间常数。
（3）可以对于输出电压进行自动调整，具有一定的自适应能力。
本文的测量方案可以对于电压结构进行自适应的调整，同时可以根据不同的测量对象进行电压的输出的调整避免出现大的震荡。另外调整过程是动态不断变化的，不是突然变化的，因此不像传统的恒流法一样是长时间的调整。
四、结束语
本文根据电力变压器测量直流电阻的需求，对于传统的几种测量方法进行了综合分析和比较，通过对于当前几种方法的优点的综合和缺点的避免，设计了一种自适应的基于高压充电低压测量的方案，给出了硬件布局方案，同时分析了方案的优点和缺点，这种方案大大的改进了测量方法的硬件架构，提高了实用性，同时在便捷性和效率上大大进行了改进。
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作者简介
范轶然，男，1976年10月，籍贯上海，学历大学本科，现职称助理工程师，主要研究高电压设备电气试验。
论文作者:范轶然
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/20
标签：测量论文; 电阻论文; 电桥论文; 电压论文; 电流论文; 方法论文; 变压器论文; 《电力设备》2017年第15期论文;