電力變壓器監(jiān)控系統(tǒng)

廣東省輸變電工程公司 彭偉謙

電力變壓器監(jiān)控系統(tǒng)

廣東省輸變電工程公司 彭偉謙

電是每一國(guó)家、地區(qū)、工廠、家庭乃至個(gè)人必不可少的。對(duì)于供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，變壓器是變電站的核心設(shè)備，其安全運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)變電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，變壓器的保護(hù)與監(jiān)控具有十分重要的作用。目前流行的主變壓器的監(jiān)控方式較為費(fèi)時(shí)費(fèi)力，本文闡述了一種基于LTE-4G網(wǎng)絡(luò)的新型監(jiān)控方式。

遠(yuǎn)程終端；監(jiān)控中心；角色管理；LTE模塊

引言

變壓器在線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)指的是一種綜合管理系統(tǒng)，具備變壓器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)功能，同時(shí)將保護(hù)裝置和測(cè)控裝置采集的電量、非電量參數(shù)接入后臺(tái)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)還兼?zhèn)溥h(yuǎn)程自動(dòng)抄表讀數(shù)的功能AMRS。監(jiān)控系統(tǒng)近年來(lái)發(fā)展很快，融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的相關(guān)成果。通過(guò)廣域以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將變壓器的狀態(tài)信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中心進(jìn)行邏輯判定，再分類(lèi)產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)表。電力部門(mén)的管理人員可以通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)監(jiān)控中心的電腦，實(shí)時(shí)了解到每個(gè)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。這種監(jiān)控方式是基于4G－LTE無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和Ethernet有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、 LTE通信模塊、LTE網(wǎng)絡(luò)、Internet 公共網(wǎng)絡(luò)、Internet服務(wù)器、電力部分局域?qū)＞W(wǎng)、工作站等組成。工作站計(jì)算機(jī)即可以通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理和控制。通過(guò)對(duì)某一地區(qū)或部分變電站主變壓器的參數(shù)的自動(dòng)采集、分析計(jì)算、存檔并顯示相關(guān)參數(shù)的變化趨勢(shì)等，對(duì)變電站的供電線(xiàn)路進(jìn)行拉閘、合閘控制，達(dá)到遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。實(shí)現(xiàn)對(duì)主變壓器的安全保護(hù)。

變壓器監(jiān)控系統(tǒng)是隨著通信技術(shù)及硬、軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展的。軟件方面，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)支持B/S和C/S相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)，并可根據(jù)用戶(hù)要求靈活配置，以適應(yīng)不同規(guī)模和應(yīng)用要求。采用DABASE技術(shù)框架內(nèi)核，結(jié)合變電站值守的實(shí)際需求，可以在較短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出既具先進(jìn)性又具實(shí)用性的應(yīng)用系統(tǒng)。

圖1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理

本系統(tǒng)由遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端和中心軟件兩大部分構(gòu)成，變壓器參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端安裝在變壓器現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)電壓互感器（PT），電流互感器（CT），溫度傳感器等傳感設(shè)備對(duì)變壓器的電氣參數(shù)進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)；監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通過(guò)一張支持LTE-4G的網(wǎng)卡，接上Internet網(wǎng)絡(luò)即可與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行通信。變壓器遠(yuǎn)程檢測(cè)終端包括三部分，分別是變壓器參數(shù)采集器，變壓器參數(shù)控制器和LTE通信模塊。監(jiān)測(cè)器軟件將采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.現(xiàn)場(chǎng)變壓器遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端

2.1變壓器參數(shù)采集模塊

變壓器參數(shù)采集模塊能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)變壓器的三相電壓、三相電流、總有功功率、總無(wú)功功率、總有功電度、總無(wú)功電度、總功率因素、頻率及三相油槽的溫度等各類(lèi)參數(shù)。氣體監(jiān)測(cè)傳感器采用MQ系列氣體傳感器，液壓油微水檢測(cè)探頭采用GY－HTW306G傳感器，采用PT-100系列測(cè)溫傳感器，本模塊具有4路光電隔離數(shù)字輸入及3路繼電器輸出，模擬量用于檢測(cè)各類(lèi)實(shí)時(shí)采集的物理量，數(shù)字量用于對(duì)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的檢測(cè)或閥門(mén)的開(kāi)/閉狀態(tài)。

圖2　變壓器參數(shù)采集器

變壓器參數(shù)采集器主要由電流互感器，電壓互感器，AD轉(zhuǎn)換芯片，達(dá)林頓陣列采集芯片等組成。其中采集器的核心部分是AD轉(zhuǎn)換芯片。由于電網(wǎng)運(yùn)行側(cè)電壓電流值較高，無(wú)法直接送ARM進(jìn)行采樣，故應(yīng)用微機(jī)保護(hù)原理使用電流互感器和電壓互感器以及設(shè)計(jì)相應(yīng)電路來(lái)使電流和電壓達(dá)到理想值。采用三個(gè)電流互感器分別采集A、B、C三相電流，電流互感器變比采用30/5，將一次測(cè)電流60A轉(zhuǎn)變?yōu)?0A，再經(jīng)過(guò)兩電阻分壓（電阻值分別是9Ω和1Ω），從而將10A的交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)?0V的交流電壓，再經(jīng)電阻分壓，最終將60A的交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?V。1V的交流電壓信號(hào)，從而滿(mǎn)足后面交直流轉(zhuǎn)換單元和ARM采樣的要求。再由三個(gè)電流互感器引線(xiàn)從而實(shí)現(xiàn)零序電流互感器以完成單相接地保護(hù)。相間電壓一級(jí)采用電壓互感器，變比Kt1=100，從而將二次測(cè)電壓降到100V，再通過(guò)變壓器（Kt2=10），將電壓降到10V，在通過(guò)R1=89Ω和R2=10Ω進(jìn)行分壓，從而將電壓變到1V，以供AD采樣。

2.2變壓器參數(shù)控制器

變壓器參數(shù)控制器主要負(fù)責(zé)將AD轉(zhuǎn)換器送上來(lái)的數(shù)字量轉(zhuǎn)送到LTE模塊，并且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控。它包括兩塊偉邦公司的8位單片機(jī)W78E58B-40，實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS 12C887，可編程邏輯芯片EPM7032SLC44-10。

圖3　變壓器參數(shù)控制器

在配電變壓器在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，必須可以實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的對(duì)配電變壓器中電信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換獲得可供后續(xù)處理的數(shù)字信號(hào)，因此數(shù)據(jù)采集電路板必須能精確的將配電變壓器中電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可供DSP處理的數(shù)字信號(hào)。W78E58B將處理送上來(lái)的變壓器實(shí)時(shí)參數(shù)，包括變壓器的檔位、油溫、環(huán)境溫度、三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因素、總有功電度、總無(wú)功電度、頻率、實(shí)時(shí)時(shí)間。系統(tǒng)能將開(kāi)關(guān)輸入量變換成實(shí)際檔位位置和刀閘狀態(tài)，通過(guò)數(shù)碼管或LED顯示。

3. LTE無(wú)線(xiàn)通信的實(shí)現(xiàn)

單片機(jī)與LTE模塊的連接。

圖4　單片機(jī)與GPRS模塊連接圖

[1]李文升.220kV GIS用電子式電流電壓互感器在午山數(shù)字化變電站中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010,5.

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彭偉謙（1990-），大學(xué)本科，就職于廣東省輸變電工程公司,主要研究方向?yàn)樽冸娬菊{(diào)試、智能電網(wǎng)。