變壓器風冷電機在線監測系統的研制

王作鵬,劉玉朋,孫志勇,孔 崢（國網山東省電力公司檢修公司,濟南 250000）

變壓器風冷電機在線監測系統的研制

王作鵬,劉玉朋,孫志勇,孔 崢
（國網山東省電力公司檢修公司,濟南 250000）

摘 要：本文結合變電站現場實際情況，基于先進的測量元件和數字處理技術，研發了變壓器風冷電機在線監測系統模型，主要包括監測主機和監測分機兩部分，監測主機通過RS485總線與各個分機通信，監測分機實時監測并顯示風冷電機的電壓、電流、轉速和溫度。該監測系統模型的試用全面改善風冷電機的運行條件，降低了風冷電機的故障率，變故障檢修為狀態檢修，對變壓器的運行具有非常重要的意義。

關鍵詞：風冷電機;實時監測;監測主機;監測分機

0 引言

風機冷卻系統是變壓器的附屬設備，如果風機故障率高，不僅會浪費大量的人力、財力和時間，還會間接影響變壓器的散熱效率、負荷率及使用壽命。針對這個問題，本文以改善風機運行條件，降低風機故障率為目的，研發了一套在線監測系統模型，該模型可以實時監測風冷電機的工作電壓、工作電流、轉速、溫度。該監測系統模型的試用有效降低了風冷電機的故障率，變故障檢修為狀態檢修，對變壓器的長久運行具有非常重要的意義[2]。

1 系統總體結構及功能

變壓器風機在線監測系統能夠實時監測風機的轉速、工作電流和溫度。在裝置中設定轉速、電流、溫度和運行時間的動作值，當這些參數超過動作值，裝置會報警并向后臺發信號，或以手機短信的方式通知檢修人員。

整套系統為一主多從式結構。主控室內的計算機為整個系統的主控機，主機通過RS485總線與各分機進行通信，一套主機最多可掛接256個分機。各分機在主機的統一調度及控制下完成自己相對獨立的功能。

工作流程：各監測分機對所監測風機的運行參數進行監測；各監測分機根據主機所設定的指標參數對報警單元進行設置；各分機將電機的運行數據集報警信息通過RS485總線傳送至主機；主機將各分機上傳的電機實時運行數據及報警信息通過主機顯示屏實時顯示，并同時存入數據庫進行保存；主機根據設置通過GPRS將報警信息以短信的方式發送至檢修人員。

2 監測分機組成

監測分機的其核心是基于ΑVR單片機的控制器，它的功能是處理傳感器采集的速度、電流、溫度和時間信號，并將這些信號傳給主控計算機。其外圍模塊有三大模塊組成：電源控制模塊,電源控制模塊給監測分機提供穩定的直流電源。當電源電壓不足時，發出信號，電源指示燈告警。指示模塊,指示模塊有電源指示、運行指示、報警指示三部分，電源指示監視電源的運行情況；運行指示監視核心控制器的運行，若內部處理器故障發信號；報警指示當有轉速、電流、溫度超過給定值時發出報警信號，報警指示燈亮。傳感器模塊,傳感器模塊是監測分機的主要硬件，有轉速傳感器、電流互感器、溫度傳感器三部分，分別對風機的轉速、定子電流、繞組溫度進行實時監測，并將實時采集模擬信號傳給控制器，控制器將轉速、電流、溫度信號與給定值進行比較并作出判斷。時間控制模塊,時間控制模塊記錄風機的運行時間，風機運轉時開始計時，當運轉時間大于給定值時，發出報警信號。

3 系統的對策實施

變壓器風機在線監測系統的主要硬件有控制器、電源模塊、速度傳感器、電流傳感器、溫度傳感器。本文結合現場實際情況對實施方案進行集中分析，選取合適的硬件。

3.1 控制器

目前市場上的控制器主要有8051單片機和Microchip單片機，8051單片機結構功能簡單，能完成簡單的處理運算，操作簡單，價格低。而ΑVR單片機比8051單片機體積小，質量輕，CPU運算速度快，能夠實現復雜的功能，因此本文采用ΑVR單片機。

3.2 速度傳感器

速度傳感器按工作原理分為旋轉式速度傳感器、光電風速傳感器和霍爾開關傳感器。本文根據風機現場實際情況，采用霍尼韋爾的SS143Α型霍爾開關傳感器，該傳感器測量風機轉速具有安裝簡單，無接觸摩擦，靈敏度高的優點。

3.3 電流傳感器

電流互感器根據用途分為測量用電流互感器和保護用電流互感器[3]。本文采用北京霍遠科技產HCΤ226HN高精密電流互感器，該傳感器具有精度高，線性度好的優點。

3.4 溫度傳感器

由于風機繞組的上限溫度不高，其它要求也不高，因此采用低成本的PΤ100鉑電阻，它與通常的熱電偶及半導體熱敏電阻相比，具有精度高，響應時間快，工作可靠等優點。

4 系統的試用及效果

將變壓器風機在線監測模擬系統試用于某500kV變電站，然后記錄分析變電站內6臺風機在一年內的運行情況，當風機運行條件超出正常設定值時，在線監測系統會報警并發出信號，運行人員在收到報警信號后及時趕到現場進行檢查處理，從而降低了風機的故障率。

5 結語

隨著超高壓輸電網絡的建立，高電壓變壓器日益增多[4]，風機故障率問題也越來越普遍，而風機在線監測系統用一種全新的方法解決這一難題，變故障檢修為狀態檢修，有效降低了風機的故障率，進而改善了變壓器的效率，提高了變壓器的散熱效率、負荷率和使用壽命。

參考文獻：

[1]李發海,朱東起.電機學[M].北京:科學出版社,2007(06):149-153.

[2]王維儉.發電機變壓器繼電保護應用[M].北京:中國電力出版社,2010(09):240-245.

[3]劉利華.二次回路[M].北京：中國電力出版社,2012(05):65-70.

[4]劉振亞.特高壓電網[M].北京:中國經濟出版社,2005(08):56-59.