試論電力系統(tǒng)中變壓器自動檢測技術(shù)

鄒榮 沈浩

【摘 ?要】現(xiàn)代電力部分要實現(xiàn)電力變壓器停電情況的預(yù)防性實驗，如果在實驗過程中出現(xiàn)異常的正交，那么就要進(jìn)行離線檢測，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。自動檢測裝置軟件具有實驗數(shù)據(jù)庫功能，對比實驗數(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;自動檢測

1 電力變壓器自動檢測配置及其特點

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功能，能夠有效一次接線和一鍵操作，使系統(tǒng)自動實現(xiàn)上述項目。自動檢測裝置的主要特點是具有高精度、高效率和高安全性能。其中，高精度是指有效提高自動檢測裝置精度，使結(jié)果精準(zhǔn)度高于一般的檢測設(shè)備。高效率是指在實現(xiàn)檢測過程中，通過一次準(zhǔn)備工作實現(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因數(shù)。

2 電力變壓器自動檢測裝置的設(shè)計

2.1裝置的硬件設(shè)計

系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)收集及處理、控制信號輸出及裝置驅(qū)動、計算機(jī)顯示及打印三部分。檢測系統(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間，軟件自身能夠在計算機(jī)程序控制中實現(xiàn)變壓器常規(guī)實驗全過程實驗系統(tǒng)，并且實現(xiàn)調(diào)壓、合閘、數(shù)據(jù)處理、讀數(shù)及打印報告，使檢測精準(zhǔn)度及速度得到提高，降低實驗人員機(jī)械化的重復(fù)勞動。系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)指的是變壓器試驗中高低壓側(cè)、室溫中的三相電壓/電流值，測量的數(shù)據(jù)通過信號接口電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后對數(shù)據(jù)收集卡進(jìn)行傳輸，以測量的數(shù)據(jù)換算成為75℃標(biāo)準(zhǔn)值，對不平衡率及相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行出錯判斷根據(jù)，在電壓及電流達(dá)到設(shè)定值的時候?qū)崿F(xiàn)調(diào)壓器的鎖定，并且測量這個時候電壓值及電流值，將其實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的計算。此模塊硬件部分由接口電路板及PCI構(gòu)成。傳統(tǒng)變壓器測試電路的電流電壓信號為0～600A及0～1000V，和DAQ卡的0～5A及0～10V測量范圍不相符，所以使用0.1級電流電壓變送器使普通測試線路信號到DAQ卡中傳輸并且測量。變壓器實驗中包括負(fù)載及空載實驗，在測試過程中要以實驗指令依次執(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)置電壓值的時候，保證電壓不變，并且等候功率分析儀采集數(shù)據(jù)，隨時對標(biāo)準(zhǔn)值檢測的電壓電流值進(jìn)行對比，如果出現(xiàn)錯誤將電源切斷，并且給出出錯信息。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，其主要作用為在實現(xiàn)電力變壓器參數(shù)測試的過程中實現(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)控單元對于采集信號幅度的需求。實現(xiàn)實驗電源情況的監(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)動調(diào)壓電機(jī)，從而實現(xiàn)調(diào)壓過程自動化控制?；谑謩硬僮髂Ｊ街袑崿F(xiàn)測試過程控制，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創(chuàng)建PLC系統(tǒng)。

2.2.1高壓單元

高壓單元主要包括高壓檢測和高低壓切換兩個功能模塊。其中高壓檢測模塊包括介損和絕緣電阻的高壓試驗電源及相應(yīng)的檢測電路，實現(xiàn)繞組介損和電容量檢測、套管介損和電容量檢測、繞組絕緣電阻檢測和套管末屏對地絕緣電阻檢測等。利用高低壓切換模塊，可實現(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，檢測電路、切換部件、引線等都保持嚴(yán)密的屏蔽性能[。

2.2.2低壓單元

低壓單元主要由通過直流電阻等低壓檢測模塊和綜合電源模塊組成。低壓檢測模塊主要由直流電阻、短路阻抗、有載分接開關(guān)切換與變比等四個檢測電路組成。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溫度測量

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

2.2.4數(shù)據(jù)通信

電壓器自動化檢測裝置使用RS-485總線及ModBus通訊協(xié)議實現(xiàn)通信，如果計算機(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

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元素數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成為32位實數(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位實數(shù)型數(shù)據(jù)。要想存儲數(shù)據(jù)，首先要在系統(tǒng)中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，此數(shù)據(jù)庫中包括檢查需要的記錄表，表中具有檢查者、測量電壓、變壓器編號、時間、功率及電流等相關(guān)記錄項。另外，利用Lab實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的連接，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。

3 電力變壓器自動化檢測裝置的應(yīng)用實現(xiàn)

在進(jìn)行實驗的過程中，對電力變壓器介質(zhì)損耗因數(shù)和檢測絕緣電阻要考慮多次拆線的問題。基于數(shù)字化測量，此裝置高壓檢測單元能夠有效提高自動檢測功能。在開始運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)值的自動測量。需要注意，實驗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)一控制模塊對其進(jìn)行管理，使其能夠相互進(jìn)行配合，能夠自動測量變壓器的工作過程。第一，對介質(zhì)損耗因素進(jìn)行測量。利用介質(zhì)和測量設(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，測量高壓的介質(zhì)損耗。將介質(zhì)損耗測量部分低壓測量線和變壓器繞組套管末屏相互結(jié)合，最后對高壓側(cè)繞組套管介質(zhì)損耗進(jìn)行針對性測量。第二，通過絕緣電阻測量的高壓接口實現(xiàn)直流高壓輸入，切換高壓繼電器，對地持續(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。絕緣電阻測量能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣電阻值的有效測量。通過自動檢測裝置能夠在測試前測量變壓器屬性，此外需要有效判斷測試內(nèi)容，如繞組、套管等。將測量作為基礎(chǔ)，其測試流程如下。（1）開始測量。輸入測量初始化內(nèi)容，包括電壓設(shè)置和頻率等。（2）實現(xiàn)低對中高壓側(cè)介損的測量，并顯示一組數(shù)據(jù);實現(xiàn)中對高低壓側(cè)介損的測量，并顯示數(shù)據(jù);實現(xiàn)高對中低壓側(cè)介損進(jìn)行的測量，并顯示數(shù)據(jù);實現(xiàn)低壓側(cè)套管介損的顯示。（3）實現(xiàn)高中低壓側(cè)對地絕緣電阻的測量，并且顯示數(shù)據(jù);實現(xiàn)高對中低壓側(cè)絕緣電阻的測量，并且顯示數(shù)據(jù)。

結(jié)束語

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

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