試論電力系統(tǒng)中變壓器自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

鄒榮 沈浩

【摘 ?要】現(xiàn)代電力部分要實(shí)現(xiàn)電力變壓器停電情況的預(yù)防性實(shí)驗(yàn)，如果在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)異常的正交，那么就要進(jìn)行離線檢測(cè)，從而避免變壓器出現(xiàn)重大事故，使其可靠性及安全性得到有效的提高。但是在實(shí)際工作中還是存在部分問題，從而使以上方式具有局限性。自動(dòng)檢測(cè)裝置軟件具有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)功能，對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并且保存，使檢修效率得到有效的提高，能夠?qū)崿F(xiàn)快速裝置布置，使其順利工作。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);變壓器;自動(dòng)檢測(cè)

1 電力變壓器自動(dòng)檢測(cè)配置及其特點(diǎn)

此裝置具有電力變壓器介質(zhì)損耗、直流電阻和絕緣電阻等檢測(cè)功能，能夠有效一次接線和一鍵操作，使系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)上述項(xiàng)目。自動(dòng)檢測(cè)裝置的主要特點(diǎn)是具有高精度、高效率和高安全性能。其中，高精度是指有效提高自動(dòng)檢測(cè)裝置精度，使結(jié)果精準(zhǔn)度高于一般的檢測(cè)設(shè)備。高效率是指在實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過程中，通過一次準(zhǔn)備工作實(shí)現(xiàn)全過程工作，從而提高效率。另外，此裝置還能夠有效提高操作過程中的安全系數(shù)，從而有效消除各種危險(xiǎn)因數(shù)。

2 電力變壓器自動(dòng)檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)

2.1裝置的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)收集及處理、控制信號(hào)輸出及裝置驅(qū)動(dòng)、計(jì)算機(jī)顯示及打印三部分。檢測(cè)系統(tǒng)使用National數(shù)據(jù)收集卡及虛擬儀器軟件創(chuàng)建系統(tǒng)主體，數(shù)據(jù)采集卡自帶的驅(qū)動(dòng)程序能夠省去編程人員在應(yīng)用軟件及采集卡中接口程序消耗的時(shí)間，軟件自身能夠在計(jì)算機(jī)程序控制中實(shí)現(xiàn)變壓器常規(guī)實(shí)驗(yàn)全過程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并且實(shí)現(xiàn)調(diào)壓、合閘、數(shù)據(jù)處理、讀數(shù)及打印報(bào)告，使檢測(cè)精準(zhǔn)度及速度得到提高，降低實(shí)驗(yàn)人員機(jī)械化的重復(fù)勞動(dòng)。系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)指的是變壓器試驗(yàn)中高低壓側(cè)、室溫中的三相電壓/電流值，測(cè)量的數(shù)據(jù)通過信號(hào)接口電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后對(duì)數(shù)據(jù)收集卡進(jìn)行傳輸，以測(cè)量的數(shù)據(jù)換算成為75℃標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)不平衡率及相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行出錯(cuò)判斷根據(jù)，在電壓及電流達(dá)到設(shè)定值的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)調(diào)壓器的鎖定，并且測(cè)量這個(gè)時(shí)候電壓值及電流值，將其實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算。此模塊硬件部分由接口電路板及PCI構(gòu)成。傳統(tǒng)變壓器測(cè)試電路的電流電壓信號(hào)為0～600A及0～1000V，和DAQ卡的0～5A及0～10V測(cè)量范圍不相符，所以使用0.1級(jí)電流電壓變送器使普通測(cè)試線路信號(hào)到DAQ卡中傳輸并且測(cè)量。變壓器實(shí)驗(yàn)中包括負(fù)載及空載實(shí)驗(yàn)，在測(cè)試過程中要以實(shí)驗(yàn)指令依次執(zhí)行調(diào)壓器原邊合閘、副邊合閘，調(diào)壓器升壓降壓等功能，以試驗(yàn)種類及參數(shù)調(diào)整執(zhí)行次序及調(diào)壓速度，在達(dá)到設(shè)置電壓值的時(shí)候，保證電壓不變，并且等候功率分析儀采集數(shù)據(jù)，隨時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值檢測(cè)的電壓電流值進(jìn)行對(duì)比，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤將電源切斷，并且給出出錯(cuò)信息。裝置的結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

2.2系統(tǒng)控制單元

在裝置系統(tǒng)中使用日本公司C200Ha可編程控制器，其主要作用為在實(shí)現(xiàn)電力變壓器參數(shù)測(cè)試的過程中實(shí)現(xiàn)電流、電壓互感器量程切換控制，從而滿足電力參數(shù)及監(jiān)控單元對(duì)于采集信號(hào)幅度的需求。實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)電源情況的監(jiān)控，以模擬量I/O單元輸入三相電壓及電流值，反饋輸出控制通過變頻器驅(qū)動(dòng)調(diào)壓電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓過程自動(dòng)化控制。基于手動(dòng)操作模式中實(shí)現(xiàn)測(cè)試過程控制，在利用PLC之前組件PLC，也就是使用基本硬件單元及特殊硬件單元?jiǎng)?chuàng)建PLC系統(tǒng)。

2.2.1高壓?jiǎn)卧?/p>

高壓?jiǎn)卧饕ǜ邏簷z測(cè)和高低壓切換兩個(gè)功能模塊。其中高壓檢測(cè)模塊包括介損和絕緣電阻的高壓試驗(yàn)電源及相應(yīng)的檢測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)繞組介損和電容量檢測(cè)、套管介損和電容量檢測(cè)、繞組絕緣電阻檢測(cè)和套管末屏對(duì)地絕緣電阻檢測(cè)等。利用高低壓切換模塊，可實(shí)現(xiàn)套管在高壓、低壓、短路、接地及懸空等五種狀態(tài)間的切換和AC12kV絕緣隔離。裝置在高壓狀態(tài)時(shí)，檢測(cè)電路、切換部件、引線等都保持嚴(yán)密的屏蔽性能[。

2.2.2低壓?jiǎn)卧?/p>

低壓?jiǎn)卧饕赏ㄟ^直流電阻等低壓檢測(cè)模塊和綜合電源模塊組成。低壓檢測(cè)模塊主要由直流電阻、短路阻抗、有載分接開關(guān)切換與變比等四個(gè)檢測(cè)電路組成。綜合電源模塊負(fù)責(zé)提供裝置整體所需的相關(guān)工作電源和試驗(yàn)電源，主要由精密變頻交流電源和高穩(wěn)恒流電源等模塊組成。

2.2.3溫度測(cè)量

在實(shí)現(xiàn)升溫實(shí)驗(yàn)的過程中，要利用精度在0.5℃以上的溫度計(jì)對(duì)變壓器油頂層溫度進(jìn)行測(cè)量。此裝置使用智能化測(cè)溫模塊及相應(yīng)溫度傳感器構(gòu)成溫度測(cè)量系統(tǒng)，替代利用溫度計(jì)對(duì)油頂層溫度進(jìn)行測(cè)量的方式，滿足系統(tǒng)測(cè)量精度需求。溫度收集模塊的作用就是在升溫試驗(yàn)過程中對(duì)被試電力變壓器油頂層溫度、周圍環(huán)境溫度實(shí)現(xiàn)采集及測(cè)量。其中相應(yīng)銅管封裝溫度傳感器探頭實(shí)現(xiàn)被試電力變壓器油頂層溫度測(cè)量，壁掛封裝溫度傳感器實(shí)現(xiàn)被試電力變壓器環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量。在升溫實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，利用網(wǎng)絡(luò)連接卡通訊接口COM3使此測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)上位機(jī)傳輸。其次，在實(shí)現(xiàn)升溫實(shí)驗(yàn)過程中，在油頂層某個(gè)點(diǎn)的溫度值超過設(shè)定溫度上限或者下限時(shí)，該模塊還具有報(bào)警功能。

2.2.4數(shù)據(jù)通信

電壓器自動(dòng)化檢測(cè)裝置使用RS-485總線及ModBus通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信，如果計(jì)算機(jī)中沒有485接口，可以在主機(jī)中設(shè)置RS-485串口卡。

2.2.5數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)

利用ModBus通訊協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為簇2元素，所以要使簇2元素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成為32位實(shí)數(shù)型數(shù)據(jù)。首先，使簇2元素解除捆綁，之后使數(shù)據(jù)成為I-D數(shù)組，每個(gè)數(shù)組高低位分別為一維數(shù)組中的元素，之后將此數(shù)據(jù)高低位交織成為一維數(shù)組，將其轉(zhuǎn)化成為簇，以此使數(shù)據(jù)區(qū)強(qiáng)制轉(zhuǎn)變成為單精度32位實(shí)數(shù)型數(shù)據(jù)。要想存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，首先要在系統(tǒng)中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，此數(shù)據(jù)庫(kù)中包括檢查需要的記錄表，表中具有檢查者、測(cè)量電壓、變壓器編號(hào)、時(shí)間、功率及電流等相關(guān)記錄項(xiàng)。另外，利用Lab實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，之后利用Easy函數(shù)和數(shù)據(jù)表連接，之后利用循環(huán)逐一使數(shù)據(jù)到表中存儲(chǔ)。

3 電力變壓器自動(dòng)化檢測(cè)裝置的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，對(duì)電力變壓器介質(zhì)損耗因數(shù)和檢測(cè)絕緣電阻要考慮多次拆線的問題。基于數(shù)字化測(cè)量，此裝置高壓檢測(cè)單元能夠有效提高自動(dòng)檢測(cè)功能。在開始運(yùn)行過程中將連線作為基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)變壓器工作過程中參數(shù)精準(zhǔn)數(shù)值的自動(dòng)測(cè)量。需要注意，實(shí)驗(yàn)過程中不使用拆解連線。以三繞組變壓器為例，通過集控單元統(tǒng)一控制模塊對(duì)其進(jìn)行管理，使其能夠相互進(jìn)行配合，能夠自動(dòng)測(cè)量變壓器的工作過程。第一，對(duì)介質(zhì)損耗因素進(jìn)行測(cè)量。利用介質(zhì)和測(cè)量設(shè)備相互連接，將交流電壓輸入到高壓接口中，使高壓端代替高壓繼電器，使接地端代替高壓繼電器2和3，測(cè)量高壓的介質(zhì)損耗。將介質(zhì)損耗測(cè)量部分低壓測(cè)量線和變壓器繞組套管末屏相互結(jié)合，最后對(duì)高壓側(cè)繞組套管介質(zhì)損耗進(jìn)行針對(duì)性測(cè)量。第二，通過絕緣電阻測(cè)量的高壓接口實(shí)現(xiàn)直流高壓輸入，切換高壓繼電器，對(duì)地持續(xù)2min放電，使高壓端代替高壓繼電器1，其他高壓繼電器到接地端進(jìn)行切換。絕緣電阻測(cè)量能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣電阻值的有效測(cè)量。通過自動(dòng)檢測(cè)裝置能夠在測(cè)試前測(cè)量變壓器屬性，此外需要有效判斷測(cè)試內(nèi)容，如繞組、套管等。將測(cè)量作為基礎(chǔ)，其測(cè)試流程如下。（1）開始測(cè)量。輸入測(cè)量初始化內(nèi)容，包括電壓設(shè)置和頻率等。（2）實(shí)現(xiàn)低對(duì)中高壓側(cè)介損的測(cè)量，并顯示一組數(shù)據(jù);實(shí)現(xiàn)中對(duì)高低壓側(cè)介損的測(cè)量，并顯示數(shù)據(jù);實(shí)現(xiàn)高對(duì)中低壓側(cè)介損進(jìn)行的測(cè)量，并顯示數(shù)據(jù);實(shí)現(xiàn)低壓側(cè)套管介損的顯示。（3）實(shí)現(xiàn)高中低壓側(cè)對(duì)地絕緣電阻的測(cè)量，并且顯示數(shù)據(jù);實(shí)現(xiàn)高對(duì)中低壓側(cè)絕緣電阻的測(cè)量，并且顯示數(shù)據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)

電力變壓器是電網(wǎng)中的主要高壓電氣設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)的改變對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性具有較大影響。隨著我國(guó)電力工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，針對(duì)變壓器的運(yùn)行，提出了較高的可靠性需求，促進(jìn)了變壓器檢測(cè)基礎(chǔ)的持續(xù)發(fā)展。設(shè)計(jì)的電力變壓器自動(dòng)檢測(cè)裝置能夠提高系統(tǒng)的通信能力，具有較高的檢測(cè)精度，能夠滿足實(shí)時(shí)測(cè)控的需求。

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