電力變壓器試驗(yàn)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的研究

王忠遠(yuǎn),張鳳桐

（1.內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,呼和浩特 010070;2.內(nèi)蒙古三維自動(dòng)化技術(shù)研究所,呼和浩特 010010）

電力變壓器試驗(yàn)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的研究

王忠遠(yuǎn)1,張鳳桐2

（1.內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,呼和浩特 010070;2.內(nèi)蒙古三維自動(dòng)化技術(shù)研究所,呼和浩特 010010）

目前電力變壓器試驗(yàn)測(cè)控技術(shù)在國(guó)內(nèi)各電力變壓器制造、檢驗(yàn)、維修行業(yè)及其測(cè)量?jī)x器行業(yè)中有著長(zhǎng)足的發(fā)展。但國(guó)內(nèi)電力變壓器測(cè)試領(lǐng)域在智能化、自動(dòng)化、精確度上與國(guó)際水平相差較遠(yuǎn)，研究一套電力變壓器試驗(yàn)微機(jī)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)，能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電力變壓器各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)試及試驗(yàn)設(shè)備的控制，并具有對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)及波形進(jìn)行分析、運(yùn)算、處理、存檔、數(shù)據(jù)管理、輸出報(bào)表等功能，目前還有很大的前景和應(yīng)用范圍。

電力變壓器;自動(dòng)測(cè)試;自動(dòng)控制

0 引言

隨著電網(wǎng)容量的擴(kuò)大、電壓等級(jí)、傳輸效率標(biāo)準(zhǔn)的提高，對(duì)輸變電設(shè)備中電力變壓器的損耗、溫升、耐壓等參數(shù)要求也在不斷提高，為保證電力變壓器的質(zhì)量和可靠性，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全可靠高效傳輸。設(shè)計(jì)一套高精度、高可靠性的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)具有很高的價(jià)值和應(yīng)用范圍。本文在對(duì)電力變壓器試驗(yàn)進(jìn)行長(zhǎng)年研究的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計(jì)滿足新時(shí)期電力變壓器試驗(yàn)要求的微機(jī)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力變壓器直流電阻測(cè)量、變比值測(cè)量、損耗試驗(yàn)、感應(yīng)耐壓試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)的自動(dòng)測(cè)試與試驗(yàn)過程中的設(shè)備自動(dòng)化控制，并完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算、處理、管理，測(cè)試報(bào)告打印等功能。

1 電力變壓器試驗(yàn)系統(tǒng)組成

電力變壓器試驗(yàn)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)（手自一體）組成框圖如圖1。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有手動(dòng)和自動(dòng)一體化功能，完成電力變壓器的例行試驗(yàn)項(xiàng)目和部分特殊試驗(yàn)項(xiàng)目。其中手動(dòng)操作主要完成試驗(yàn)中的緊急處理、變壓器故障檢修、一些特殊高壓試驗(yàn)等。圖1中USB接口完成高速數(shù)據(jù)采集接口板與上位PC機(jī)通信，串行通信實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與測(cè)試儀器和儀表的通信。試驗(yàn)測(cè)試中上位機(jī)根據(jù)已建好的待測(cè)電力變壓器試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，通過USB接口將控制信號(hào)先后傳輸?shù)礁咚贁?shù)據(jù)采集接口板、試驗(yàn)控制臺(tái)、電器控制柜、調(diào)壓器、感應(yīng)發(fā)電機(jī)組輸出額定電壓、電流測(cè)試電源到待測(cè)變壓器。待測(cè)電壓電流信號(hào)通過高精度電壓電流互感器倍率切換輸出到試驗(yàn)控制臺(tái)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理器形成適配的采集電壓進(jìn)入數(shù)據(jù)采集板轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過USB接口將數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，由上位機(jī)機(jī)實(shí)現(xiàn)電力變壓器三項(xiàng)電壓、電流、功率的分析、處理、計(jì)算、存儲(chǔ)、輸出顯示，并根據(jù)測(cè)試參數(shù)輸出相應(yīng)的控制信號(hào)到電器控制柜，合理控制試驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行。

試驗(yàn)控制臺(tái)采樣信號(hào)分兩路進(jìn)行測(cè)試，一路進(jìn)入高速DSP數(shù)據(jù)采集板，采樣數(shù)據(jù)通過USB輸入計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)分析、計(jì)算、顯示、儲(chǔ)存、報(bào)表打印等功能，另一路直接輸出到電壓表、電流表、功率表、頻率表等顯示儀表。雙路測(cè)試同時(shí)顯示測(cè)量參數(shù)并相對(duì)比較。試驗(yàn)控制臺(tái)電路包括：采樣電路、過壓過流保護(hù)電路、信號(hào)調(diào)理電路、控制信號(hào)識(shí)別電路、接口輸出驅(qū)動(dòng)電路。

電器控制柜由互感器倍率切換接觸器、調(diào)壓器、發(fā)電機(jī)通斷升降壓控制接觸器、高低壓切換接觸器等組成，實(shí)現(xiàn)電壓互感器和電流互感器倍率切換控制，調(diào)壓器、感應(yīng)發(fā)電機(jī)的升降壓和通斷控制以及高壓試驗(yàn)與低壓試驗(yàn)變換功能。

調(diào)壓器作為的損耗試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)的試驗(yàn)電源，給待測(cè)變壓器提供所需的試驗(yàn)電壓或試驗(yàn)電流。發(fā)電機(jī)組主要應(yīng)用于變壓器的感應(yīng)試驗(yàn)，輸出給待測(cè)變壓器所需的倍頻電壓。

上位機(jī)通過RS485串行通信接口對(duì)變比測(cè)試儀、直流電阻儀、溫度巡檢儀等測(cè)試儀器進(jìn)行控制，并將測(cè)試參數(shù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)分析、計(jì)算、顯示、存檔，實(shí)現(xiàn)電力變壓器的電壓比、直流電阻、多點(diǎn)溫度的自動(dòng)測(cè)試。

2 電力變壓器微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)

電力變壓器試驗(yàn)操作平臺(tái)使用管理員和操作員兩級(jí)用戶管理設(shè)計(jì)，管理員負(fù)責(zé)變壓器試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的建立，操作員負(fù)責(zé)待測(cè)變壓器參數(shù)選擇、各項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試、設(shè)備合理運(yùn)行、試驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合管理等操作。

在損耗試驗(yàn)、感應(yīng)耐壓試驗(yàn)中可以選擇手動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)；手動(dòng)試驗(yàn)時(shí)計(jì)算機(jī)僅具有數(shù)據(jù)跟蹤采集功能，需要配合操作臺(tái)面板上的升降壓按鈕進(jìn)行升降壓，當(dāng)手動(dòng)升壓時(shí)，觀察試驗(yàn)電壓或電流達(dá)到額定試驗(yàn)參數(shù)時(shí)，點(diǎn)擊保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)后手動(dòng)降壓；自動(dòng)試驗(yàn)時(shí)不需試驗(yàn)人員操作升降壓按鈕，微機(jī)自動(dòng)控制調(diào)壓器、發(fā)電機(jī)的通電、升壓、降壓、斷電整個(gè)試驗(yàn)過程。感應(yīng)試驗(yàn)可監(jiān)視感應(yīng)波形（三相電壓和三相電流波形），并根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率來控制加電試驗(yàn)時(shí)間。

在諧波分析試驗(yàn)中，點(diǎn)擊測(cè)量同時(shí)讀取三相電流和電壓的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并顯示各相電壓電流波形、十九次諧波分量、相位差及波形失真度等參數(shù)。

在查詢預(yù)覽中，操作員可以對(duì)當(dāng)前試驗(yàn)變壓器數(shù)據(jù)庫(kù)的參數(shù)進(jìn)行查詢和預(yù)覽，當(dāng)選中某一序號(hào)的試品后，自動(dòng)生成EXCEL試驗(yàn)記錄及產(chǎn)品合格證表格，便于試驗(yàn)數(shù)據(jù)查看、報(bào)表保存和打印。在備份查詢預(yù)覽中，可將當(dāng)前試驗(yàn)變壓器數(shù)據(jù)庫(kù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)全部備份到備份數(shù)據(jù)庫(kù)中，也可對(duì)歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、預(yù)覽、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表打印。

3 結(jié)論

本人參與內(nèi)蒙古三維自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用研究所電力變壓器試驗(yàn)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究方案已投入國(guó)內(nèi)外多家變壓器生產(chǎn)廠家和電力檢驗(yàn)檢修廠商，實(shí)現(xiàn)了電力變壓器損耗試驗(yàn)、感應(yīng)耐壓試驗(yàn)和溫升試驗(yàn)的自動(dòng)測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)分析、處理、計(jì)算、存儲(chǔ)等功能。此外，電力變壓器試驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理、試驗(yàn)記錄出廠報(bào)告自動(dòng)生成打印以及試驗(yàn)電源自動(dòng)調(diào)整功能也都實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的效果，滿足企業(yè)用戶的需求。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.172

王忠遠(yuǎn)（1973-），男，內(nèi)蒙古察右中旗人，碩士，講師，研究方向：電子技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)，測(cè)量技術(shù)。