變壓器綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李雷

（商丘技師學(xué)院 商丘 476000）

變壓器綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李雷

（商丘技師學(xué)院 商丘 476000）

本文論述了一款變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。本文就當(dāng)前電網(wǎng)中針對(duì)變壓器的監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，著重?cái)⑹隽嘶贒SP硬件平臺(tái)建立的變壓器綜合在線(xiàn)檢測(cè)各個(gè)單元系統(tǒng)設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種變電站當(dāng)中變壓器的主要性能參數(shù)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。

變壓器；監(jiān)測(cè)；設(shè)計(jì)

引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用越來(lái)越重要，如何對(duì)電力系統(tǒng)中的變壓器進(jìn)行分析、監(jiān)測(cè)、診斷已成為電纜系統(tǒng)迫切需要解決的問(wèn)題。而變壓器作為變電站的核心組成部分，對(duì)變壓器故障檢測(cè)的問(wèn)題獲得了越來(lái)越多的關(guān)注。一旦變壓器長(zhǎng)時(shí)間或者超負(fù)荷運(yùn)行，難免會(huì)出現(xiàn)故障和事故。而造成變壓器的各種事故和故障的原因比較多，比如一些不可抗拒的災(zāi)害外部的認(rèn)為破壞，以及維護(hù)、檢修和安裝中有些問(wèn)題的存在，或者在生產(chǎn)制造過(guò)程中留下的安全隱患，尤其是變壓器超負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行所造成的材料老化和絕緣老化，這也是造成各種變壓器故障和事故的主要制造因素[1]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

為了能夠保證變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足對(duì)電力系統(tǒng)的管理，有效地提高電力系統(tǒng)管理的質(zhì)量，保證電力系統(tǒng)工作的正常運(yùn)行，變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在功能設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合了目前變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理的需求，最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本系統(tǒng)包含了變壓器油色譜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)單元、變壓器油中微水在線(xiàn)監(jiān)測(cè)單元、變壓器油溫度及負(fù)荷在線(xiàn)監(jiān)測(cè)單元。變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)單元模塊結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)單元模塊結(jié)構(gòu)圖

變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)的功能有以下幾個(gè)方面：

（1）變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控變壓器正常運(yùn)行的各種參數(shù)，如果參數(shù)超出正常工作范圍，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，相關(guān)工作人員即使采取措施，保證變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行[2]。

（2）變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，將變壓器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳至相關(guān)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)將自動(dòng)將在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)情況、以及監(jiān)測(cè)分析結(jié)果定時(shí)傳向變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的后臺(tái)，同時(shí)將信息進(jìn)行存儲(chǔ)，為以后分析數(shù)據(jù)提供依據(jù)。

2 變壓器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

變壓器綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成包括變壓器油色譜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)模塊、變壓器油中微水在線(xiàn)監(jiān)測(cè)模塊、變壓器局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)單元、變壓器鐵芯接地電流在線(xiàn)監(jiān)測(cè)模塊、以及變壓器油溫及負(fù)荷在線(xiàn)監(jiān)測(cè)模塊。

2.1 變壓器油色譜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)詳細(xì)設(shè)計(jì)

變壓器放油閥上通過(guò)兩根油管與系統(tǒng)頂空油氣分離模塊連接，模塊功能是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)油氣分離。氣體信號(hào)的轉(zhuǎn)換則是通過(guò)一種特制的復(fù)合色譜柱將混合氣體逐次分離然后依次接觸氣體檢測(cè)器，將氣體信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波處理后由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、幅值分析、智能判斷和故障判定等。同時(shí)，檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)傳送到主計(jì)算機(jī)（上位機(jī)），進(jìn)行長(zhǎng)期分析和管理。

2.2 變壓器油中微水在線(xiàn)監(jiān)測(cè)詳細(xì)設(shè)計(jì)

變壓器油中微水在線(xiàn)監(jiān)測(cè)單元主要是通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)變壓器油中微水含量和油溫來(lái)判斷變壓器故障的方法。本設(shè)計(jì)單元采用維薩拉公司生產(chǎn)的傳感器，該傳感器屬于高精度電容式傳感器，采用具有比較高穩(wěn)定性的敏感探頭來(lái)檢測(cè)變壓器種水的含量，同時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)把變壓器現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送到控制分析單元中，通過(guò)相關(guān)軟件對(duì)變壓器油中的水分進(jìn)行檢測(cè)、測(cè)量和分析，通過(guò)分析來(lái)判斷是否會(huì)產(chǎn)生與此有關(guān)的隱患或者故障[5]。

2.3 變壓器油溫及負(fù)荷在線(xiàn)監(jiān)測(cè)詳細(xì)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)變壓器油溫及負(fù)荷在線(xiàn)監(jiān)測(cè)單元時(shí)需要用到溫度傳感器，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中常用的溫度傳感器有熱敏電阻、熱電偶、溫度IC和鉑電阻（RTD）都等。本設(shè)計(jì)采用的溫度傳感器需要具有測(cè)量范圍大、成本較低、信號(hào)調(diào)理、無(wú)需供電等新能，因此通過(guò)比較，我們選擇了熱電偶來(lái)作為變壓器油溫及負(fù)荷在線(xiàn)監(jiān)測(cè)單元的溫度傳感。

看出溫度脈沖轉(zhuǎn)換設(shè)備、熱電偶、負(fù)荷管理終端組成了溫度脈沖轉(zhuǎn)換器。熱電偶有兩個(gè)接點(diǎn)，分別是冷接點(diǎn)和熱接點(diǎn)。冷接點(diǎn)位于大氣中，而熱接點(diǎn)則緊緊貼變壓器的外殼，Tc為冷接點(diǎn)的溫度，TH為熱接點(diǎn)的溫度。在確定熱接點(diǎn)溫度之錢(qián)必須先要確定冷接點(diǎn)的溫度，而冷接點(diǎn)又位于大氣中，溫度難以保持恒定溫度，為了保證所測(cè)冷接點(diǎn)溫度的精確性，我們需要采用冷接點(diǎn)補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)補(bǔ)償熱電偶輸出電壓，CL99C中集成了冷結(jié)點(diǎn)補(bǔ)償電路。

3 結(jié)束語(yǔ)

本論文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，論文結(jié)合目前變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的實(shí)際情況，分別從硬件和軟件方面對(duì)其進(jìn)行了深入地描述，對(duì)再設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的關(guān)鍵技術(shù)、重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，本論文首先闡述了選題的背景、意義、目的、以及變壓器綜合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展史和發(fā)展趨勢(shì)，其次完成了從系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)到變壓器綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，接下來(lái)闡述了變壓器綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝基本工藝，最后完成的軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)測(cè)試，系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果滿(mǎn)足變壓器綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)。

[1]畢強(qiáng).用于變壓器油中多種溶解氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的智能化傳感器研究[D].重慶大學(xué)，2004.

[2]周利軍.基于DGA技術(shù)的牽引變壓器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D].西南交通大學(xué)，2004.

[3]王宇成，丁秋水，馬威，等.《最新色譜分析檢測(cè)方法及應(yīng)用技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》[M].北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

TM764

A

1004-7344（2016）18-0255-01

2016-4-15

李雷（1987-），男，河南商丘人，初級(jí)，研究生，研究方向?yàn)殡姎夤こ獭?/p>