電力變壓器儀表的數字化集成應用研究

史蜀軍 盧建忠 陳光俊 李星

摘要：隨著我國經濟和社會的迅速發展，科學技術的不斷進步，信息技術的發展成為了數字集成技術的先導，并取得了穩定的發展。在這一過程中，運用數字集成技術，使電力變壓器在實際運用中的實際操作和控制管理能力得到了很大的提高，為其在實際應用中的應用效果提供了有力的保證。本文就是在這樣的大背景下，開展了電力變壓器儀器的數字化集成應用的研究。

關鍵詞：電力變壓器;儀表;數字化集成;應用研究

0.引言

隨著半導體技術和計算機技術的飛速發展，各種新型、特殊用途的變壓器層出不窮，設備的體積越來越小、越來越多的產品被廣泛地應用于各種場合。近年來，自動控制理論和計算機技術得到了迅速的發展，并且在生產和生活中得到了廣泛的應用。隨著現代科技的飛速發展，傳感器在整個工業生產過程中扮演著越來越重要的角色。

1.當前電力變壓器儀表的數字化集成應用存在問題分析

變壓器是電力系統中的重要設備，其運行狀況通過儀表進行檢測和顯示。長期以來，我國的測量儀表主要依賴于傳統的機械式測量儀，具有較低的準確率和較高的靈活性，無法實現數字化通信。在“泛在”、“物聯網”的今天，隨著電力系統的不斷發展，電力系統的智能化、網絡化、數字化、網絡化是電力系統發展的必然要求。

常用的大型變壓器測量儀表有油面溫度計、線圈溫度計、本體油位計、開關油位計等。但在實際使用中，仍有一些不足之處。

（1）機械式儀表主要利用指針和刻度板（光盤）之間的相對移動，利用改變其長度或角度的位置來描述制造過程參數（測量結果），由于刻度板（光盤）的機械結構所限，其敏感性和精確性較差，而且有人為讀取誤差。

（2）油位計、溫控器等儀表的儀表，其儀表的表盤位于變壓器的不同方位，其布置的遠近高低參差不齊，造成儀表的分布不均勻，難以觀測，而且整體的變壓器外觀也不協調、不美觀。

（3）在機械儀表上，開關觸點的運行存在著很大的誤差。

2.電力變壓器儀表的數字化集成設備概述

2.1傳感器技術概述

傳感技術是一種新型的技術，它的主要作用是實現自動控制和自動測試。在常規的檢測系統中，一般將傳感器作為一種檢測設備來使用。該系統能夠精確的探測和傳送特定的數據格式，并能把它們轉化成其它的格式。具體來說，傳感器就是對被測對象的特定信息進行特定的識別，并根據特定的規律將其轉化為對應的信號。沒有了感應器，測試系統就不能采集到被探測到的數據，不能準確地探測和控制。即便是用高級電腦，也無法獲得精確的資料和資料，無法使其功能得到最大限度的發揮。所以，在研制和開發傳感器時，要充分考慮它的穩定性和可靠性。一般情況下，傳感器的使用環境并不是很好，因為傳感器在使用的時候，會受到溫度、濕度、壓力等因素的影響，從而導致傳感器內部的部件發生偏移，甚至會降低傳感器的靈敏度。所以，在使用傳感器時，一定要引起足夠的重視，并采取相應的措施，使傳感器的工作更加順利。

2.2互感器技術

在電力系統中，一般都是采用交流或大電流的方式進行輸電，因此無法直接利用儀表進行測量。互感器的作用是將DC、DC的比例減小到可以用儀器直接測量的水平，從而使繼電器、自動裝置的工作更容易進行。電力系統中的互感器是一種專用的變壓器，它把電網中的高壓、大電流的信息傳輸給低壓二次側的計量、測量、繼電保護、自動裝置。它是一次、二次系統的聯絡部件，它的一次繞組與電網相連，二次繞組與測量儀表、保護裝置等相互連接。該變壓器與測量儀、計量設備相結合，能夠對一次系統的電壓、電流、電能進行檢測，并與繼電器、自動設備相結合，實現對電網中各類故障的電氣防護和自動控制。變壓器的工作特性決定著電力系統的測量、計量精度以及保護設備的工作可靠性。

3.數字化集成監控系統的應用

3.1數字化集成監控系統方案

針對我國電網機械儀表存在的問題，提出將傳感器、變壓器和集成顯示器有機結合。采用分布式采集、集中顯示、集中輸出等方式實現大型變壓器的設計。一種是使用傳感器和變壓器來監測變壓器。通過各種傳感器和變壓器的采集，將傳感器和變壓器采集到的數據統一傳輸到數字綜合監控設備，完成各種參數的集中數字顯示、集中輸出控制和數據記錄。

3.2數字化集成監控系統優點

采用機械儀表對變壓器的運行數據進行測量，每增加一個監測點，就要安裝1臺機械儀表。當監測站數目多時，儀器費用增加，儀器設備配置空間有限。在此基礎上，通過引入一個數字傳感器，可以有效地解決上述問題。與傳統的機械儀表相比，采用了傳感器和一體化顯示器的監控方式，其優勢在于：

（1）高度集成，能夠將溫度、壓力、油位、電流等數據集中顯示在數碼顯示屏上，并能根據需要設置不同的報警數值，提高用戶的使用體驗。

（2）高精度的數據，大幅度地改善了數字顯示和輸出控制的精度，普通數字儀器的精度可以輕松地達到0.05%。

（3）能夠將數據的實時存儲、收集、記錄、歷史回溯。

（4）可以實現網絡的數字化、遠程監控、物聯網絡的功能。

（5）在數據分析的幫助下，可以實現產品的智能功能，并可以根據狀態進行維修預警。

4.結束語

隨著時代的發展，電力監控系統正朝著數字化、網絡化、集成化、智能化方向發展。隨著電力變壓器自身的內在缺陷，電力變壓器的機械設備必將被淘汰，而數字化、集成化的變壓器將是未來的主要趨勢。

參考文獻

[1]張旭.基于HTML5的車載全液晶虛擬儀表面板的研究與設計[D].成都：西南交通大學，2014.

[2]李婕茜.公司全面部署泛在電力物聯網建設[N].國家電網報，2019—03—11（1）.

[3]梁衛國.概念辨析及落地建議：泛在電力物聯網建設的現狀與反思[J].華北電力大學學報（社會科學版），2020（3）：55—61.

[4]于秀娜.淺談傳感器技術在機電一體化中的應用[J].科技創新與應用，2014（34）：93.

[5]劉家殷，王濤，王胡.傳感器技術在工業自動控制系統中的應用[J].自動化應用，2018（5）：150一151.

[6]謝毓城.電力變壓器手冊[M].北京：機械工業出版社.2003.