差动变压器的性能及零点残余误差消除实验(精)
实验三差动变压器的性能实验
一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。
二、基本原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接（同名端连接），就引出差动输出。其输出电势反映出被测体的移动量。三、需用器件与单元：差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、差动变压器、音频信号源、直流电源（音频振荡器）、万用表。
四、实验步骤：
1、根据图3－1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图3－1差动变压器电容传感器安装示意图
2、在模块上按图3－2接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率为4－5KHz（可用主控箱的频率表输入Fin来监测）。调节输出幅度为峰－峰值Vp-p＝2V（可用示波器监测：X轴为
0.2ms/div）。图中1、2、3、4、
5、6为连接线插座的编号。接线时，航空插头上的号码与之对应。当然不看插孔号码，也可以判别初次级线圈及次级同名端。判别初次线图及次级线圈同中端方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外两个线圈的任一端为同名端，按图3－2接线。当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅度值变化很大，基本上能过零点，而且相应与初级线圈波形（Lv音频信号Vp-p＝2ｖ波形）比较能同相或反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别直到正确为止。图中（1）、（2）、（3）、（4）为实验模块中的插孔编号。
3、旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰－峰值Vp-p为最小，这时可以左右位
移，假设其中一个方向为正位移，另一个方向位称为负，从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔0.5mm从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入下表3－1，再人Vp-p最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。
图3－2双踪示波器与差动变压器连结示意图
4、实验过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小。根据
表3－1画出Vop-p－X曲线，作出量程为±1mm、±3mm灵敏度和非线性误差。表（3－1）差动变压器位移X值与输出电压数据表
五、思考题：
试分析差动变压器与一般电源变压器的异同？
实验四差动变压器零残电压的补偿
实验目的：
由于零残电压的存在会造成差动变压器零点附近的不灵敏区，此电压经过放大器还会使放大器未级趋向饱和，影响电路正常工作，因此必须采用适当的方法进行补偿使之减小。实验原理：
零残电压中主要包含两种波形成份：
1、基波分量：这是由于差动变压器二个次级绕组因材料或工艺差异造成等效电路参数（M、L、R）不同，线圈中的铜损电阻及导磁材料的铁损、线圈中线间电容的存在，都使得激励电流与所产生的磁通不同相。
2、高次谐波：主要是由导磁材料磁化曲线的非线性引起，由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使激励电流与磁通波形不一致，产生了非正弦波（主要是三次谐波）磁通，从而在二次绕组中感应出非正弦波的电动势。
减少零残电压的办法是：（1）从设计和工艺制作上尽量保证线路和磁路的对称。（2）采用相敏检波电路。（3）选用补偿电路。
（图3－3）
实验所需部件：
差动变压器、电感传感器实验模块、音频信号源、螺旋测微仪、万用电表
实验步骤：
1、按图（3－3）接线，差动放大器增益置最大。
2、打开主机电源，调节音频输出频率至10KHZ左右，音频幅值Vp-p＝2V。调节铁芯在线圈中的位置，使差动放大器输出的电压波形最小，再调节电桥中WD、WA电位器，使输出更趋减小。
表（3－2）差动变压器消除零点残余电压实验数据表
变压器保护校验方法
RCS-978系列变压器保护测试 一、RCS-978型超高压线路成套保护 RCS-978配置： 主保护：稳态比率差动，工频变化量比率差动，零序比率差动， 谐波制动， 后备保护：复合电压闭锁（启动）方向过流 零序方向过流保护 间隙零序过流过压保护 零序过压 稳态比率差动 一、保护原理 基尔霍夫电流定律，流入=流出 （1）差动元件的动作特性 在国内生产的微机型变压器差动保护中，差动元件的动作特性较多采用具有二段折线的动作特性曲线，如下图： 在上图中，I op.min 为差动元件起始动作电流幅值，也称为最小动作电流； I res.min 为最小制动电流，又称为拐点电流； K=tan α为制动特性斜率，也称为比率制动系数。 微机变压器差动保护的差动元件采用分相差动，其动作具有比率制动特性。 动作特性为： 拐点前（含拐点）： .min .min ()op op res res I I I I ≥≤
拐点后： .min .min .min () ()op op res res res res I I K I I I I ≥+-> 式中 I op ——差动电流的幅值 I res ——制动电流的幅值 也有某些变压器差动保护采用三折线的制动曲线。 （2）动作方程和制动方程：差动电流Iop 和制动电流Ires 的获取 差动电流（即动作电流）：取各侧差动电流互感器（TA ）二次电流相量和的绝对值。 以双绕组变压器为例， op h l I I I =+ 在微机保护中，变压器制动电流的取得方法比较灵活。国内微机保护有以下几种取得方式： ① /2res h l I I I =- ② ()/2res h l I I I =+ ③ max{,}res h l I I I = ④ ()/2res op h l I I I I =-- ⑤ res l I I = 二、测试要点：标么值的概念 另：注意，978可以自动辅助计算当前的差流， 但其同时显示的“制流X 相”并不是当前X 相的制动电流，而是当前 X 相制动电流下的动作电流边界！！！ 三、试验举例： 保护定值：动作门槛：0.3 差动速断电流：4 I 侧（Y 接线）二次侧额定电流：3.935； II 侧（Y 接线）二次侧额定电流：3.765； III 侧（D 接线）二次侧额定电流：3.955 由于该保护的补偿系数由标么值的方式计算，则每一侧的补偿系数是该侧二次侧额定电流的倒数。 1．选择“差动菜单”——“扩展差动” 2．在“Id,r 定义”页面，选择“测试项目”为“比例制动”；“动作电流Id ”为“K1×I1＋
(一) 差动变压器的性能实验
实验三电磁式传感器 （一）差动变压器的性能实验 一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。 二、基本原理：差动变压器同一只初级线圈和二只次级线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式 和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接(同名端连接)，就引出差动输出。其输出电势反映出被测体的移动量。 三、需用器件与单元：差动变压器实验模板、测微头、双线示波器、差动变压器、电感式传感器、音频信号源 (音频振荡器)、直流电源、万用表。 四、实验步骤： 1、根据图3-1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。 图3-1 差动变压器电容传感器安装示意图 2、在模块上近图3-2接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的L v端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率 为4～5KHz(可用主控箱的数显表的频率档Fin输入来监测)。调节幅度使输出幅度为峰一峰值 V p-p=2V(可用示波器监测：X轴为0.25ms/div、Y轴CH1为1V/div、CH2为20mv/div)。判别初次级线圈及次级线圈同名端方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外两个线圈的任一端为同名端，按图3-2接线。当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅值变化很大，基本上能过零点，而且相位与初级圈波形(L v音频信号V p-p=2V波形)比较能同相和反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别直到正确为止。图中(1)、(2)、(3)、(4)为模块中的实验插孔。 图3-2 双线示波与差动变压器连结示意图
差动保护试验方法总结
数字式发电机、变压器差动保护试 验方法 关键词: 电机变压器差动保护 摘要：变压器、发电机等大型主设备价值昂贵，当他们发生故障时，变压器、发电机的主保护纵向电流差动保护应准确及时地将他们从电力系统中切除，确保设备不受损坏。模拟发电机、变压器实际故障时的电流情况来进行差动试验，验证保护动作的正确性至关重要。 关键词：数字式差动保护试验方法 我们知道，变压器、发电机的电气主保护为纵向电流差动保护，该保护原理成熟，动作成功率高，从常规的继电器保护到晶体管保护再到现在的微机保护，保护原理都没有多大改变，只是实现此保护的硬件平台随着电子技术的发展在不断升级，使我们的日常操作维护更方便、更容易。传统继电器差动保护是通过差动CT的接线方式与变比大小不同来进行角度校正及电流补偿的，而微机保护一般接入保护装置的CT全为星型接法，
然后通过软件移相进行角差校正，通过平衡系数来进行电流大小补偿，从而实现在正常运行时差流为零，而变压器内部故障时，差流很大，保护动作。由于变压器正常运行和故障时至少有6个电流（高、低压侧），而我们所用的微机保护测试仪一般只能产生3个电流，因此要模拟主变实际故障时的电流情况来进行差动试验，就要求我们对微机差动保护原理理解清楚，然后正确接线，方可做出试验结果，从而验证保护动作的正确性。 下面我们以国电南京自动化设备总厂电网公司的ND300系列的发变组差动保护为例来具体说明试验方法，其他厂家的应该大同小异。这里我们选择ND300系列数字式变压器保护装置中的NDT302型号作为试验对象。该型号的差动保护定值（已设定）见表1: 表1NDT302变压器保护装置保护定值单
误差理论与数据处理实验报告
误差理论与数据处理 实验报告 姓名：小叶9101 学号：小叶9101 班级：小叶9101 指导老师：小叶
目录 实验一误差的基本概念 实验二误差的基本性质与处理 实验三误差的合成与分配 实验四线性参数的最小二乘法处理实验五回归分析 实验心得体会
实验一误差的基本概念 一、实验目的 通过实验了解误差的定义及表示法、熟悉误差的来源、误差分类以及有效数字与数据运算。 二、实验原理 1、误差的基本概念：所谓误差就是测量值与真实值之间的差，可以用下式表示 误差=测得值-真值 1、绝对误差：某量值的测得值和真值之差为绝对误差，通常简称为误差。 绝对误差=测得值-真值 2、相对误差：绝对误差与被测量的真值之比称为相对误差，因测得值与 真值接近，故也可以近似用绝对误差与测得值之比值作为相对误差。 相对误差=绝对误差/真值≈绝对误差/测得值 2、精度 反映测量结果与真值接近程度的量，称为精度，它与误差大小相对应，因此可以用误差大小来表示精度的高低，误差小则精度高，误差大则精度低。 3、有效数字与数据运算 含有误差的任何近似数，如果其绝对误差界是最末位数的半个单位，那么从这个近似数左方起的第一个非零的数字，称为第一位有效数字。从第一位有效数字起到最末一位数字止的所有数字，不论是零或非零的数字，都叫有效数字。 数字舍入规则如下： ①若舍入部分的数值，大于保留部分的末位的半个单位，则末位加1。 ②若舍去部分的数值，小于保留部分的末位的半个单位，则末位加1。 ③若舍去部分的数值，等于保留部分的末位的半个单位，则末位凑成偶数。即当末位为偶数时则末位不变，当末位为奇数时则末位加1。 三、实验内容 1、用自己熟悉的语言编程实现对绝对误差和相对误差的求解。 2、按照数字舍入规则，用自己熟悉的语言编程实现对下面数据保留四位有效数字进行凑整。 原有数据 3.14159 2.71729 4.51050 3.21551 6.378501 舍入后数据
差动变压器的性能(自检实验二)
实 验 报 告 实验项目名称：差动变压器的性能 同组人 试验时间 年 月 日，星期 ， 节 实验室 K2，508传感器实验室 指导教师 一、 实验目的 了解差动变压器原理、位移特性、零点残余电压补偿方法、振动测量的方法。 二、 实验原理 差动变压器是把被测的非电量变化转换成线圈互感量得变化。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动的形式连接，故称之为差动变压器。 图2.1 螺线管式差动变压器 如图2.1所示，1-活动衔铁；2-导磁外壳；3-骨架；4-匝数为W 1初级绕组；5-匝数为W 2a 次级绕组；6-匝数W 2b 次级绕组。 设1U ? 为一次一次绕组激励电压；1M 、2M 分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感；1L 为一次绕组的电感；1r 为一次绕组的有效电阻。 当次级开路时，初级线圈激励电流为： 1 111 U I r j L ω? ? = + 根据电磁感应定律，两个次级绕组的感应电动势分别为： 211a E j M I ω? ? =-、221b E j M I ω? ? =- 次级绕组反相串联后的电势差为： 121 22211 ()a b j M M U U E E r j L ωω? ? ? ? -=-=- +
由上面公式可得差动变压器输出电压特性，如图2.2 图2.2 差动变压器输出电压特性曲线 差动变压器往往会产生零点残余电压，主要原因是： 1、由于两个二次测量线圈的等效参数不对称，使其输出的基波感应电动势的 幅值和相位不同，调整磁芯位置时，也不能达到幅值和相位同时相同。 2、由于铁芯的B-H特性的非线性，产生高次谐波不同，不能相互抵消。 为减小零点残余电压，我们一般会做如下措施： 1、在设计和工艺上，力求做到磁路对称，线圈对称，铁芯材料均匀。 2、在电路上进行补偿，一般会加串联电阻、并联电容、反馈电阻或反馈电容 等。 三、所需单元及部件： 1、STIM-01模块、STIM-08模块、STIM-02模块、STIM-03模块、差动变压器。 2、1-10KHZ音频信号、1-30HZ低频信号、示波器。 3、电子连线若干。 四、实验步骤： 1、（1）将信号发生器LF/AF按钮置于AF位置，并用示波器观察输出波形，将输出波形频率调节到4KHZ，幅值调节调节至Vp-p=5V。 （2）按图30.3连接好各实验模块，接上各模块电源。
实验五变压器差动保护实验指导书(完,11.12)
实验五 变压器差动保护实验 （一）实验目的 1 ．熟悉变压器纵差保护的组成原理及整定值的调整方法。 2 ．了解 Y ∕Δ接线的变压器，其电流互感器二次接线方式对减少不平衡电 流的影响。 3 ．了解差动保护制动特性的特点。 （二）变压器纵联差动保护的基本原理 1 ．变压器保护的配置 变压器是十分重要和贵重的电力设备， 电力部门中使用相当普遍。 变压器如 发生故障将给供电的可靠性带来严重的后果， 因此在变压器上应装设灵敏、快 速、可靠和选择性好的保护装置。 变压器上装设的保护一般有两类：一种为主保护，如瓦斯保护，差动保护； 另一种称后备保护，如过电流保护、低电压起动的过流保护等。 本试验台的主保护采用二次谐波制动原理的比率制动差动保护 2．变压器纵联差动保护基本原理 如图 7-1 所示为双绕组纵联差动保 护的单 相原理说明图，元件两侧的电流 互感 器的接线应使在正常和外部故障时 流 入继电器的电流为两侧电流之差，其 值接近于零，继电器不动作；内部故障 时流入继电器的电流为两侧电流之和， 其值为短路电流，继电器动作。但是， 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流 不同，为了保证正常和外部故障时， 变压器两侧的两个电流相等， 从而使流入继 电器的电流为零。即： 式中： K TAY 、 K TA △——分别为变压器 Y 侧和△侧电流互感器变比； KT ——变压器变比。 显然要使正常和外部故障时流入继电器的电流为零， 就必须适当选择两侧互感器 的变比， 使其比值等于变压器变比。 但是， 实际上正常或外部故障时流入继电器 的电流不会为零，即有不平衡电流出现。原因是： （1）各侧电流互感器的磁化特性不可能一致。 （2）为满足（ 7-1 ）式要求，计算出的电流互感器的变比，与选用的标准化变 比不可能相同； （3）当采用带负荷调压的变压器时，由于运行的需要为维持电压水平，常常 变化变比 KT ，从而使（ 7-1 ）式不能得到满足。
误差理论与数据处理 实验报告
《误差理论与数据处理》实验指导书 姓名 学号 机械工程学院 2016年05月
实验一误差的基本性质与处理 一、实验内容 1．对某一轴径等精度测量8次，得到下表数据，求测量结果。 Matlab程序： l=[24.674,24.675,24.673,24.676,24.671,24.678,24.672,24.674];%已知测量值 x1=mean(l);%用mean函数求算数平均值 disp(['1.算术平均值为：',num2str(x1)]); v=l-x1;%求解残余误差 disp(['2.残余误差为：',num2str(v)]); a=sum(v);%求残差和 ah=abs(a);%用abs函数求解残差和绝对值 bh=ah-(8/2)*0.001;%校核算术平均值及其残余误差,残差和绝对值小于n/2*A,bh<0，故以上计算正确 if bh<0 disp('3.经校核算术平均值及计算正确'); else disp('算术平均值及误差计算有误'); end xt=sum(v(1:4))-sum(v(5:8));%判断系统误差（算得差值较小，故不存在系统误差） if xt<0.1 disp(['4.用残余误差法校核，差值为：',num2str(x1),'较小，故不存在系统误差']); else disp('存在系统误差'); end bz=sqrt((sum(v.^2)/7));%单次测量的标准差 disp(['5.单次测量的标准差',num2str(bz)]);
p=sort(l);%用格罗布斯准则判断粗大误差，先将测量值按大小顺序重新排列 g0=2.03;%查表g(8,0.05)的值 g1=(x1-p(1))/bz; g8=(p(8)-x1)/bz;%将g1与g8与g0值比较，g1和g8都小于g0，故判断暂不存在粗大误差if g1 传感器技术 实验报告 实验序号：实验十二 系别：电子通信工程系 班级： ********班 组别：第一组 成员：7 ****** 实验操作 5 ****** 实验阅读 8 ******* 实验记录 2015年3月23日 实验十二 差动变压器的性能实验 一、实验目的： 了解差动变压器的工作原理和特性。 二、基本原理： 差动变压器由一只初级线圈和两只次级线圈及一个铁芯组成（铁芯在可移动杆的一端），根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化，促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级线圈反向串接（同名端连接），就引出差动输出。其输出电势反映出被测体的移动量。 三、需用器件与单元： 差动变压器实验模块、测微头、双线示波器、差动变压器、音频信号源（音频振荡器）、直流电源、万用表。 四、实验步骤： 1、根据图3-1，将差动变压器装在差动变压器实验模块上。 接第一通道示波器接第二通道示 波器 插座管脚编号 图3-2 双线示波器与差动变压器连接示意图 图3-1 差动变压器电容传感器安装示意 2、在模块上按照图3-2接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的L V 端子输 出，调节音频振荡器的频率，输出频率为5~10KHz（可用主控箱的数显表的频率 档f i 输入来监测，实验中可调节频率使波形不失真）。调节幅度使输出幅度为峰 -峰值V p-p =2V（可用示波器监测：X轴为div、Y轴CH 1 为1V/div、CH 2 为div）。 判别初次级线圈及次级线圈同名端方法如下：设任一线圈为初级线圈（1和2实验插孔作为初级线圈），并设另外两个线圈的任一端为同名端，按图3-2接线。当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅值变化很大，基本上能过零点(即3和4实验插孔)，而且相位与初 级线圈波形（L V 音频信号V p-p =2V波形）比较能同相和反相变化，说明已连接的 初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判断直到正确为止。图中 （1）、（2）、（3）、（4）为模块中的实验插孔。） 3、旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰-峰值V p-p 为最小。这时可 以左右位移，假设其中一个方向为正位移，则另一个方向位移为负。从V p-p 最小 开始旋动测微头，每隔0.5mm从示波器上读出输出电压V p-p 值填入表3-1。再从 V p-p 最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。 表3-1 差动变压器位移ΔX值与输出电压V p-p 数据表 4、实验过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电 压大小。根据表3-1画出V op-p -X曲线，作出量程为±4mm、±6mm灵敏度和非线性误差。 一、简介 1.概述 DMP300型微机变压器差动保护测控装置，适用于110KV及以下电压等级的三圈变或两圈变，具有开入采集、脉冲电度量采集、遥控输出、通讯功能。其中DMP321适用于三圈变，DMP322适用于两圈变。 保护功能：a）差电流速断保护 b）二次谐波制动的比率差动保护 c）CT断线识别和闭锁功能 d）过负荷告警 e）过载启动风冷 f）过载闭锁有载调压 遥信量采集：a）本体轻、重瓦斯信号 有载轻、重瓦斯信号 压力释放信号 变压器超温告警 b）主变一侧开关的弹簧未储能、压力异常闭锁、报警 c）从主变一侧开关操作箱中采集开关跳、合位，手跳、手合开关量脉冲电量：一路有功脉冲电度、一路无功脉冲电度 遥控：遥控主变一侧开关 2.特点： 1）差动保护中各侧电流平衡补偿由软件完成，中低压侧电流不平衡系数均以高压侧为基准。变压器各侧CT二次电流相位也由软件自动校正，即变压器各侧CT二次回路可接成丫型（也可选择常规接线），这样简化了CT二次接线，增加了可靠性。 1)变压器保护的差动保护与后备保护完全独立，各侧后备也完全独立，独立的工作电 源、CPU实现真正意义上的主、后备保护，极大地提高了主变保护的可靠性。 2)通过菜单可直接查看主变各侧电流值的大小、相位关系，差电流大小，方便用户调 试与主变投运。 3)选用高性能、高可靠性的80C196单片机，高度集成的PSD可编程外围芯片；宽温军 用、工业级芯片；高精度阻容元件；进口密封继电器。 4)抗干扰、抗震动的结构设计 全封闭金属单元机箱，箱内插板间加装隔离金属屏蔽板；高可靠性的进口接插件，加装固定挡条。 5)独到的多重抗干扰设计 单元装置采取了隔离、软硬件滤波、看门狗电路、智能诊断各种开放闭锁控制，ALL IN ONE的主板电路设计原则，新型结构设计等多种抗干扰措施，取得了良好的效果。 6)体积小、模块化，既可安装于开关柜，构成分散式系统，又可集中组屏。 7)大屏幕液晶汉字显示运行参数、菜单，具有极好的人机界面，操作简单、直观、易 学、易用。 8)所有保护功能均可根据需要直接投退，操作简单。 9)软件实现交流通道的模拟量精度调整，取消了传统的采保通道的误差补偿电位器， 不但简化了硬件，更方便了现场调试、校验，还提高了精度。 10)独到的远动试验菜单功能。装置中设有“远动试验”菜单,通过菜单按钮进行远动信息 传输试验,如“差动速断动作”、“高压侧CT断线告警”等，无需试验接点真正闭合，可在线试验，方便了远动调试。 11)多层次的PASSWORD：运行人员口令、保护人员口令、远动人员口令。 12)事件记录分类记录32条故障信息，32条预告信息，8条自检信息，并具掉电保持功 能。 我们知道，变压器、发电机的电气主保护为纵向电流差动保护，该保护原理成熟，动作成功率高，从常规的继电器保护到晶体管保护再到现在的微机保护，保护原理都没有多大改变，只是实现此保护的硬件平台随着电子技术的发展在不断升级，使我们的日常操作维护更方便、更容易。传统继电器差动保护是通过差动CT的接线方式与变比大小不同来进行角度校正及电流补偿的，而微机保护一般接入保护装置的CT全为星型接法，然后通过软件移相进行角差校正，通过平衡系数来进行电流大小补偿，从而实现在正常运行时差流为零，而变压器内部故障时，差流很大，保护动作。由于变压器正常运行和故障时至少有6个电流（高、低压侧），而我们所用的微机保护测试仪一般只能产生3个电流，因此要模拟主变实际故障时的电流情况来进行差动试验，就要求我们对微机差动保护原理理解清楚，然后正确接线，方可做出试验结果，从而验证保护动作的正确性。 下面我们以国电XX自动化设备总厂电网公司的ND300系列的发变组差动保护为例来具体说明试验方法，其他厂家的应该XX小异。这里我们选择ND300系列数字式变压器保护装置中的NDT302型号作为试验对象。该型号的差动保护定值（已设定）见表1: 表1NDT302变压器保护装置保护定值单 下面我们先来分析一下微机差动保护的算法原理（三相变压器）。这里以Y/△-11主变接线为例，传统继电器差动保护是通过把主变高压侧的二次CT接成△，把低压侧的二次CT接成Y型，来平衡主变高压侧与低压侧的30度相位差的，然后再通过二次CT变比的不同来平衡电流大小的，接线时要求接入差动继电器的电流要相差180度，即是逆极性接入。具体接线见图1： 图1 标准文档 误差理论与数据处理 实验报告 姓名：黄大洲 学号：3111002350 班级：11级计测1班 指导老师：陈益民 实验一 误差的基本性质与处理 一、实验目的 了解误差的基本性质以及处理方法 二、实验原理 （1）算术平均值 对某一量进行一系列等精度测量，由于存在随机误差，其测得值皆不相同，应以全部测得值的算术平均值作为最后的测量结果。 1、算术平均值的意义：在系列测量中，被测量所得的值的代数和除以n 而得的值成为算术平均值。 设 1l ，2l ，…,n l 为n 次测量所得的值，则算术平均值 121...n i n i l l l l x n n =++==∑ 算术平均值与真值最为接近，由概率论大数定律可知，若测量次数无限增加，则算术平均值x 必然趋近于真值0L 。 i v = i l -x i l ——第i 个测量值，i =1,2,...,;n i v ——i l 的残余误差（简称残差） 2、算术平均值的计算校核 算术平均值及其残余误差的计算是否正确，可用求得的残余误差代数和性质来校核。 残余误差代数和为： 1 1 n n i i i i v l nx ===-∑∑ 当x 为未经凑整的准确数时，则有：1 n i i v ==∑0 1）残余误差代数和应符合： 当 1n i i l =∑=nx ，求得的x 为非凑整的准确数时，1 n i i v =∑为零； 当 1 n i i l =∑>nx ，求得的x 为凑整的非准确数时，1 n i i v =∑为正；其大小为求x 时 的余数。 当 1 n i i l =∑ 差动变压器的性能实验 一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。 二、基本原理：差动变压器的工作原理电磁互感原理。差动变压器的结构如图所示，由一个一次绕组1和二个二次绕组2、3及一个衔铁4组成。差动变压器一、二次绕组间的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移改变而变化。由于把二个二次绕组反向串接（＊同名端相接），以差动电势输出，所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常简称差动变压器。 当差动变压器工作在理想情况下（忽略涡流损耗、磁滞损耗和分布电容等影响），它的等效电路如图所示。图中U1为一次绕组激励电压；M1、M2分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感：L1、R1分别为一次绕组的电感和有效电阻；L21、L22分别为两个二次绕组的电感；R21、R22分别为两个二次绕组的有效电阻。对于差动变压器，当衔铁处于中间位置时，两个二次绕组互感相同，因而由一次侧激励引起的感应电动势相同。由于两个二次绕组反向串接，所以差动输出电动势为零。当衔铁移向二次绕组L21，这时互感M1大，M2小， 差动变压器的结构示意图差动变压器的等效电路图 因而二次绕组L21内感应电动势大于二次绕组L22内感应电动势，这时差动输出电动势不为零。在传感器的量程内，衔铁位移越大，差动输出电动势就越大。同样道理，当衔铁向二次绕组L22一边移动差动输出电动势仍不为零，但由于移动方向改变，所以输出电动势反相。因此通过差动变压器输出电动势的大小和相位可以知道衔铁位移量的大小和方向。由图可以看出一次绕组的电流为： 二次绕组的感应动势为： 由于二次绕组反向串接，所以输出总电动势为： 其有效值为： 差动变压器的输出特性曲线如图所示.图中E21、E22分别为两个二次绕组的输出感应电动势，E2为差动输出电动势，x表示衔铁偏离中心位置的距离。其中E2的实线表示理想的输出特性，而虚线部分表示实际的输出特性。E0为零点残余电动势，这是由于差动变压器制作上的不对称以及铁心位置等因素所造成的。零点残余电动势的存在，使得传感器的输出特性在零点附近不灵敏，给测量带来误差，此值的大小是衡量差动变压器性能好坏的重要指标。为了减小零点残余电动势可采取以下方法： 差动变压器输出特性 1、尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的对称。磁性材料要经过处理，消除内部的残余应力，使其性能均匀稳定。 2、选用合适的测量电路，如采用相敏整流电路。既可判别衔铁移动方向又可改善输出特性，减小零点残余电动势。 3、采用补偿线路减小零点残余电动势。下图是其中典型的几种减小零点残余电动势的补偿电路。在差动变压器的线圈中串、并适当数值的电阻电容元件，当调整W1、W2时，可使零点残余电动势减小。 (a) (b) (c) 减小零点残余电动势电路 差动保护带负荷测试 1引言 差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时，一直用于变压器做主保护，其运行情况直接关系到变压器的安危。怎样才知道差动保护的运行情况呢？怎样才知道差动保护的整定、接线正确呢？唯有用负荷电流检验。但检验时要测哪些量？测得的数据又怎样分析、判断呢？下面就针对这些问题做些讨论。 2变压器差动保护的简要原理 差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。 3变压器差动保护带负荷测试的重要性 变压器差动保护原理简单，但实现方式复杂，加上各种差动保护在实现方式细节上的各不相同，更增加了其在具体使用中的复杂性，使人为出错机率增大，正确动作率降低。比如许继公司的微机变压器差动保护计算Y-△接线变压器Y 型侧额定二次电流时不乘以，而南瑞公司的保护要乘以。这些细小的差别，设计、安装、整定人员很容易疏忽、混淆，从而造成保护误动、拒动。为了防范于未然，就必需在变压器差动保护投运时进行带负荷测试。 4变压器差动保护带负荷测试内容 要排除设计、安装、整定过程中的疏漏（如线接错、极性弄反、平衡系数算错等等），就要收集充足、完备的测试数据。 1．差流（或差压）。变压器差动保护是靠各侧CT二次电流和——差流——工作的，所以，差流（或差压）是差动保护带负荷测试的重要内容。电流平衡补偿的差动继电器（如LCD-4、LFP-972、CST-31A型差动继电器），用钳形相位表或通过微机保护液晶显示屏依次测出Ａ相、Ｂ相、Ｃ相差流，并记录；磁平衡补偿的差动继电器（如BCH-1、BCH-2、DCD-5型差动继电器），用0.5级交流电压表依次测出Ａ相、Ｂ相、Ｃ相差压，并记录。 2．各侧电流的幅值和相位。只凭借差流判断差动保护正确性是不充分的，因为一些接线或变比的小错误，往往不会产生明显的差流，且差流随负荷电流变化，负荷小，差流跟着变小，所以，除测试差流外，还要用钳形相位表在保护屏端子排依次测出变压器各侧Ａ相、Ｂ相、Ｃ相电流的幅值和相位（相位以一相PT二次电压做参考），并记录。此处不 《误差理论与数据处理》实验报告实验名称：动态测试数据处理初步一、实验目的 动态数据是动态测试研究的重要容。通过本实验要求学生掌握有关动态数据分析。评价的基本方法，为后续课程做好准备。 二、实验原理 三、实验容和结果 1.程序及流程 1.认识确定性信号及其傅立叶频谱之间的关系 1.用matlab编程画出周期方波信号及其傅立叶频谱，并说明其 傅立叶频谱的特点。 >> fs=30; >> T=1/fs; >> t=0:T:2*pi; >> A=2;P=4; >> y=A*square(P*t); >> subplot(2,1,1),plot(t,y) >> title('方波信号') >> Fy=abs(fft(y,512)); >> f2=fs*(0:256)/512; >> subplot(2,1,2),plot(f2,Fy(1:257)) >> title('频谱图'); >> set(gcf,'unit','normalized','position',[0 0 1 1]); >> set(gca,'xtick',0:0.6:8); >> axis([0,8,0 300]); 2.用matlab边城画出矩形窗信号的宽度分别为T=1和T=5两种 情况下的时域波形图及其频谱，并分析时域与频域的变化关系。 wlp = 0.35*pi; whp = 0.65*pi; wc = [wlp/pi,whp/pi]; window1= boxcar(1); window2=boxcar(5); [h1,w]=freqz(window1,1); [h2,w]=freqz(window2,5); subplot(411); stem(window1); axis([0 60 0 1.2]); title('矩形窗函数(T=1)'); subplot(413); stem(window2); axis([0 60 0 1.2]); grid; xlabel('n'); title('矩形窗函数(T=5)'); subplot(412); plot(w/pi,20*log(abs(h1)/abs(h1(1)))); xlabel('w/pi'); ylabel('幅度(dB)'); title('矩形窗函数的频谱(T=1)'); subplot(414); plot(w/pi,20*log(abs(h2)/abs(h2(5)))); axis([0 1 -350 0]); grid; xlabel('w/pi'); ylabel('幅度(dB)'); title('矩形窗函数的频谱(T=5)'); 2.认识平稳随机过程自相关函数及其功率谱之间的关系 已知某随机过程x(t)的相关函数为：Rx(t)=e?α|τ|cosω0τ，画出下列两种情况下的自相关函数和功率谱函数。 1.取α=1，ω0=2π?10； 2.取α=5，ω0=2π?10； 程序：>> t=0:0.01:1; 实验十差动变压器性能 实验目的：了解差动变压器原理及工作情况。 所需单元及部件： 音频振荡器、测微头、示波器、主副电源、差动变压器、振动平台。 有关旋钮初始位置： 音频振荡器４ＫＨＺ～８ＫＨＺ之间，双线示波器第一通道灵敏度500mv/div ,第二通道灵敏度10mv/div，触发选择打到第一通道，主、副电源关闭。 实验步骤： 1．根据图2-6接线，将差动变压器、音频振荡器（必须L V输出）、双线示波器连接起来，组成一个测量线路。开启主、副电源，将示波器探头分别接至差动变压器的输入端和输出端，观察差动变压器源边线圈音频振荡器激励信号峰峰值为2V。 图2-6 2．转动测微头使测微头与振动平台吸合。再向上转动测微头５mm，使振动平台往上位移。 往下旋动测微头，使振动平台产生位移。每位移0.2mm，用示波器读出差动变压器输出端的峰峰值填入下表，根据所得数据计算灵敏度Ｓ。Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ（式中ΔＶ为电压变化，ΔＸ为相应振动平台的位移变化），作出Ｖ－Ｘ关系曲线。 灵敏度Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ=（481-285）/（5+2）=28 思考： 1．根据实验结果，指出线性范围。 2．当差动变压器中磁棒的位置由上到下变化时，双线示波器观察到的波形相位会发生怎样的变化？ 答：零点残余电压的波形十分复杂，主要是基波和高次谐波组成。基波的产生主要是传感器的两次级绕组的电器参数，几何尺寸不对称，导致它们产生的感应电势幅值不等、相位不同，因此不论怎样调整衔铁位置，两线圈中感应电势都不能完全抵消。高次谐波中起主要作用的是三次谐波，产生的原因是由于磁性材料磁化曲线的非线性（磁饱和、磁带）。 3．用测微头调节振动平台位置，使示波器上观察到的差动变压器的输出端信号为最小，这个最小电压称作什么？由于什么原因造成？ 答：最小电压被称为零点残余电压。当活动衔铁向上移动时，同于磁阻的影响，ω2a 中磁通将大于ω2b，使M1>M2，因而E2增加，而E2b减小。反之，E2b 增加，E2a减小，因为U2＝E2a-E2b，所以当E2a、E2b 随着衔铁位移x 变化时，U2 也必将随x 变化。下图给出了变压器输出电压U2 与活动衔铁位移x 的关系曲线。实际上，当衔铁位于中心位置时，差动变压器输出电压并不等于零，我们把差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，记作Ux，它的存在使传感器的输出特性曲线不过零点，造成实际特性与理论特性不完全一致。零点残余电压的产生的原因主要是传感器的两次级绕组的电气参数与几何尺寸不对称，以及磁性材料的非线性等问题引起的。 误差测量与处理课程实验 报告 学生姓名：学号： 学院： 专业年级： 指导教师： 年月 实验一 误差的基本性质与处理 一、实验目的 了解误差的基本性质以及处理方法。 二、实验原理 （1）正态分布 设被测量的真值为0L ，一系列测量值为i L ，则测量列中的随机误差i δ为 i δ=i L -0L （2-1） 式中i=1，2，…..n. 正态分布的分布密度 ()() 2 2 21 f e δ σδσπ -= （2-2） 正态分布的分布函数 ()()2 2 21 F e d δ δ σδδσπ --∞ =? （2-3） 式中σ-标准差（或均方根误差）； 它的数学期望为 ()0 E f d δδδ+∞ -∞ ==? （2-4） 它的方差为 ()22f d σδδδ +∞ -∞ =? （2-5） （2）算术平均值 对某一量进行一系列等精度测量，由于存在随机误差，其测得值皆不相同，应以全部测得值的算术平均值作为最后的测量结果。 1、算术平均值的意义 在系列测量中，被测量所得的值的代数和除以n 而得的值成为算术平均值。 设 1l ，2l ，…,n l 为n 次测量所得的值，则算术平均值 121...n i n i l l l l x n n =++= =∑ 算术平均值与真值最为接近，由概率论大数定律可知，若测量次数无限增加，则算术平均值x 必然趋近于真值0L 。 i v = i l -x i l ——第i 个测量值，i =1,2,...,;n i v ——i l 的残余误差（简称残差） 2、算术平均值的计算校核 算术平均值及其残余误差的计算是否正确，可用求得的残余误差代数和性质来校核。 残余误差代数和为： 1 1 n n i i i i v l nx ===-∑∑ 当x 为未经凑整的准确数时，则有 1 n i i v ==∑0 1）残余误差代数和应符合： 当 1n i i l =∑=nx ，求得的x 为非凑整的准确数时，1n i i v =∑为零； 当 1n i i l =∑>nx ，求得的x 为凑整的非准确数时，1n i i v =∑为正；其大小为求x 时的余数。 当 1n i i l =∑ 比率差动保护实验方法 汉川供电公司石巍 主题词比率差动实验方法 随着综合自动化装置的普遍推广使用，变压器比率差动保护得到了广泛的使用，但是由于厂家众多，计算方法和保护原理略有差异，而且没有统一的实验方法，尤其是比率制动中制动特性实验不准确，给运行和维护带来了不便，下面介绍两种比较简单和实用的，用微机继电保护测试装置测试差动保护的实验方法。 一、比率差动原理简介： 差动动作方程如下： Id>Icd (Ir 制动电流的公式较多，有以下几种： Ir=︱?h-?l︱/2 (2) Ir=︱?h-?l︱(3) Ir=max｛︱?1︱，︱?2︱，︱?3︱…︱?n︱｝(4) 为方便起见，以下就采用比较简单常用的公式（3）。 由于变压器差动保护二次CT为全星形接线，对于一次绕组为Y/?，Y/Y/?，Y/?/?，Y形接线的二次电流与?形接线的二次电流有30度相位差,需要软件对所有一次绕组为Y形接线的二次电流进行相位和幅值补偿，补偿的方式为：?A=（?A’—?B’）/1.732/K hp ?B=（?B’—?C’）/1.732/K hp ?C=（?C’—?A’）/1.732/K hp 其中?A、?B、?C为补偿后的二次电流（即保护装置实时显示的电流），?A’、?B’、?C’为未经补偿的二次电流，相当与由CT输入保护装置的实际的电流。K hp为高压的平衡系数（有的保护装置采用的是乘上平衡系数），一般设定为1。 这样经过软件补偿后，在一次绕组为Y形的一侧加入单相电流时，保护会同时测到两相电流，加入A相电流，则保护同时测到A、C两相电流；加入B相电流，则保护同时测到B、A两相电流；加入C相电流，则保护同时测到C、B两相电流。 对于绕组为?形接线的二次电流就不需要软件补偿相位，只要对由于CT变比不同引起的二次电流系数进行补偿了，电流计算公式为： ?a=?a’ /K lp ?a’为未经补偿的二次电流，相当与由CT输入保护装置的实际的电流；?a为补偿后的二次电流（即保护装置实时显示的电流）。唯一要注意的是保护装置要求低压侧电流与高压侧电流反相位输入，高压侧的A相与低压侧的A相间应相差150度。K lp为低压的平衡系数（有的保护装置采用的是乘上平衡系数），与保护用的CT 差动变压器位移性能实验 一、实验目的： 了解差动变压器的工作原理和特性。 二、基本原理： 差动变压器如图（3-1），由一只初级线圈和二只次级线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。在传感器的初级线圈上接入高频交流信号，当初、次中间的铁芯随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感磁通量发生变化促使两个次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级线圈反向串接(同名端连接)，在另两端就能引出差动电势输出，其输出电势的大小反映出被测体的移动量。 图（3-1） 三、需用器件与单元： 差动变压器、差动变压器实验模块、测微头、双踪示波器、音频振荡器、直流稳压电源、数字电压表。 四、实验步骤： 1、根据图（3-2），将差动变压器装在差动变压器实验模块上。 2、在模块上如图（3-3）接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv端子输出，调节音频振荡器的频率旋钮，输出频率为4～5KHz(可用主控箱的数显频率表来监测)，调节幅度旋钮使输出幅度为Vp-p=2V—5V 之间(可用示波器监测)，模块上L1表示初级线圈,L2、L3表示两个次级线圈且同名端相连。 图（3-2）差动变压器/电容传感器安装示意图 图（3-3） 3、将测微头旋至10mm处，，调整测微头的左右位置，使之与差动变压器活动杆吸合并且使示波器第二通道显示的波形值Vp-p为最小，然后将测量支架顶部的镙钉拧紧固定住测微头；这时就可以进行位移性能实验了，假设其中一个方向为正位移，则另一方向为负位移。 4、从Vp-p最小处开始旋动测微头，每隔0.2或0.5mm从示波器上读出电压Vp-p值并填入表(3-1)，直到测微头旋至20mm处。 4、测微头旋回到Vp-p最小处并反向旋转测微头，隔0.2或0.5mm从示波器上读出电压Vp-p值并填入表(3-1)，在实验过程中注意观察两个不同方向位移时初、次级波形的相位关系。 表(3-1)：差动变压器位移ΔX值与输出电压Vp-p数据表 广东技术师范学院实验报告 学院： 自动化学院 专业： 自动化 班级： 08自 动化 成绩： 姓名： 学号： 组别： 组员： 实验地点： 实验日期： 指导教师签名： 实验 五 项目名称： 差动变压器的性能测定 一、实验目的 1．了解差动变压器的工作原理和特性。 2．了解三段式差动变压器的结构。 二、基本原理 差动变压器由一只初级线圈和二只次级线圈及铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测物体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接，即同名端接在一起，就引出差动输出，其输出电势则反映出被测体的位移量。 三、需用器件与单元 传感器实验箱（一）、传感器调理电路挂件、测微头、差动变压器、信号源。 四、实验内容与步骤 1．将差动变压器及测微头安装在传感器实验箱（一）的传感器支架上，将“差动式”传感器引线插头插入实验模板的插座中。 2．调节功率信号发生器，使之输出频率为4-5KHz 、幅度为Vp-p=2V 的正弦信号，并用示波器的CH1监视输出。 3．将功率信号发生器的功率输出端接“差动变压器实验”单元激励电压输入端，把“差动变压器实验”单元的输出端3、4接入示波器的CH2，同时接入交流毫伏表。 3．旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形Vp-p 为最小，这时可以左右移动旋动测微头，假设其中一个方向为正位移，另一个方向为负位移，从Vp-p 最小开始旋动测微头，每0.2mm 从交流毫伏表上读出输出电压Vp-p 值，填入下表6-1，再从Vp-p 最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。差动变压器的性能实验
DMP300型微机变压器差动保护测控装置说明书
变压器差动保护试验方法
误差理论与大数据处理实验报告材料
差动变压器的性能实验
差动保护带负荷测试
误差理论实验报告3
实验十____差动变压器性能
误差测量实验报告
比率差动试验方法
实验2 差动变压器位移性能实验
自动化传感器实验报告五 差动变压器的性能测定