關(guān)于電力變壓器智能化技術(shù)探討

張海炎

【摘要】在新的時代背景下，信息化和智能化是當(dāng)今時代的發(fā)展方向。就電力領(lǐng)域而言，電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化是順應(yīng)時代發(fā)展的結(jié)果。本文以電力變壓器智能化為研究對象，首先利用傳感器來收集變壓器和電抗器的各種實時信號，然后通過智能專家系統(tǒng)來分析和處理收集到的信號，及時發(fā)現(xiàn)變壓器中的潛伏故障，進而及時解決問題，保證整個電網(wǎng)系統(tǒng)可以安全穩(wěn)定的運行。

【關(guān)鍵詞】電力變壓器；智能化；傳感技術(shù)；智能組件

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大的推動了社會的進步，就電力行業(yè)而言，現(xiàn)階段人們對電網(wǎng)系統(tǒng)的要求越來越高，電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化是順應(yīng)時代發(fā)展的結(jié)果。電網(wǎng)系統(tǒng)智能化的基礎(chǔ)就是電網(wǎng)設(shè)備的智能化，所謂電網(wǎng)智能設(shè)備指的就是為電網(wǎng)中的高壓設(shè)備配置一定的智能組件，從而使得整個電網(wǎng)系統(tǒng)向著信息化和自動化的方向發(fā)展。智能組件的存在為整個電網(wǎng)系統(tǒng)的檢修帶來了一定的機遇，為了順利開展電網(wǎng)檢修工作，相關(guān)人員首先需要獲取一定的電網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，如何獲取有效的數(shù)據(jù)是非常值得探討的問題。其次，相關(guān)人員還需要對電網(wǎng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行評估，如何實現(xiàn)科學(xué)合理的評估也是必須關(guān)注的問題。利用智能組件解決上述兩個問題是可行的，筆者以電力變壓器智能化為研究對象，首先利用傳感器來收集變壓器和電抗器的各種實時信號，然后通過智能專家系統(tǒng)來分析和處理收集到的信號，及時發(fā)現(xiàn)變壓器中的潛伏故障，進而及時解決問題，保證整個電網(wǎng)系統(tǒng)可以安全穩(wěn)定的運行。

1、總體功能設(shè)計

本系統(tǒng)中的智能組件是電力變壓器高壓設(shè)備的重要組成部分，所謂智能組件指的就是多種智能化電子裝置的集合，智能組件可以實現(xiàn)的功能是十分強大的，具體來講包括對系統(tǒng)中變量的測定，對系統(tǒng)潛在故障的檢測，對整個系統(tǒng)的控制等等。

在本系統(tǒng)中，連接變壓器高壓設(shè)備和智能組件的裝置主要有兩種，分別是傳感器和控制器。當(dāng)系統(tǒng)正常運行時，智能組件發(fā)揮的主要作用包括：第一，對系統(tǒng)運行的狀態(tài)進行測定；第二，對表征系統(tǒng)運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)進行儲存；第三，對儲存的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)進行一定的處理；第四，實現(xiàn)對分接開關(guān)的自動化操作；第五，實現(xiàn)對變壓器冷卻裝置的自動化控制。智能組件需要和上一級的系統(tǒng)進行聯(lián)系，連接紐帶是IEC61850通信協(xié)議。

智能組件發(fā)揮作用主要借助的是各種類型的IED，就整個智能組件而言，最為關(guān)鍵的就是主IED。主IED不但可以保證智能組件實現(xiàn)對表征系統(tǒng)運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)的存儲和分析，還可以保證智能組件實現(xiàn)對變壓器冷卻裝置的自動化控制以及對對分接開關(guān)的自動化操作。

下面主要介紹一下本文中的變壓器智能組件如何實現(xiàn)對系統(tǒng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳送，如何實現(xiàn)對系統(tǒng)運行狀態(tài)的分析以及如何實現(xiàn)對系統(tǒng)的整體控制：

第一，將傳感器安裝到電力變壓器的合適位置，然后再將智能組件和傳感器連接起來，這樣做的目的是獲取并存儲關(guān)于系統(tǒng)運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式相比，利用智能組件存儲系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)具有的主要優(yōu)勢就是存儲時間比較長；第二，智能組件通過不同的IED實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的共享；第三，智能組件調(diào)用已有的專家系統(tǒng)對變壓器系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)進行一定的分析和處理，尋找變壓器系統(tǒng)中的潛在故障，并將故障診斷結(jié)果傳遞到上一級的站控層；第四，智能組件中的控制IED收集來自不同IED的數(shù)據(jù)，然后利用已有的專家系統(tǒng)分析和處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理結(jié)果作為確定控制方式的有效依據(jù)；第五，依據(jù)IEC61850通信協(xié)議實現(xiàn)智能組件和站控層的通信聯(lián)系。

2、組件硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

總的說來本系統(tǒng)中的智能組件主要包括兩部分的內(nèi)容，第一部分是實現(xiàn)智能監(jiān)測功能的智能組件，第二部分是實現(xiàn)智能控制功能的智能組件。智能監(jiān)測組件的核心是工控機，也就是主IED，借助該項主IED實現(xiàn)對變壓器系統(tǒng)運行狀態(tài)的檢測和分析。而智能控制組件的核心是PLC，借助PLC實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。

就整個智能組件而言，最為關(guān)鍵的就是主IED。主IED不但可以保證智能組件實現(xiàn)對表征系統(tǒng)運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)的存儲和分析，還可以保證智能組件可以處于正常的通信狀態(tài)。在本系統(tǒng)中，筆者選擇的主IED硬件是以ARM為內(nèi)核的單片機，主IED在采集其他IED的數(shù)據(jù)時需要遵守的協(xié)議是IEC61850中的GOOSE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

3、軟件設(shè)計

主IED是智能組件中最為重要的存在，本系統(tǒng)智能組件可以實現(xiàn)的全部功能，包括變壓器系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲和分析以及通信等等都需要借助主IED來實現(xiàn)。因此主要介紹一下智能組件主IED的軟件設(shè)計：

相關(guān)人員開啟主IED軟件后的整個運行流程是：第一，系統(tǒng)程序立即構(gòu)建和數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系，并調(diào)動一些程序的基礎(chǔ)設(shè)定；第二，軟件系統(tǒng)根據(jù)已有信息對流程開展配置，并從數(shù)據(jù)庫中獲取個IED相關(guān)的各種數(shù)據(jù)信息；第三，啟動初始化界面，系統(tǒng)指示IED開啟對變壓器運行狀態(tài)的監(jiān)測；第四，開啟智能組件中的專門負責(zé)通信的時鐘，正式開始收集變壓器運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對收集到的數(shù)據(jù)進行儲存；第五，分析收集到的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，開展對系統(tǒng)潛在故障的診斷工作，然后將最終的故障診斷結(jié)果存儲到數(shù)據(jù)庫中；第六，顯示系統(tǒng)故障診斷結(jié)果，相關(guān)人員可以在用戶界面中的指定位置查詢系統(tǒng)故障診斷結(jié)果。

4、專家診斷系統(tǒng)

專家診斷系統(tǒng)是智能組件中非常重要的一部分，智能組件實現(xiàn)對變壓器系統(tǒng)運行狀態(tài)的檢測以及潛在故障的診斷都離不開專家診斷系統(tǒng)的支持。本文中專家診斷系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是信息融合技術(shù)，利用信息融合技術(shù)來處理不同傳感器中的數(shù)據(jù)信息，使用的智能算法主要是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

5、結(jié)語

現(xiàn)階段，智能組件是變壓器系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，智能組件的存在為變壓器系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷帶來了新的機遇，探討電力變壓器的智能化技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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