電力變壓器綜合測試試驗電源系統(tǒng)的研究

陳浩 劉德紅

摘要：通過開展電力電壓器綜合試驗，可以明確其各項參數(shù)、性能，是否符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對提高設(shè)備自身質(zhì)量、保證電力系統(tǒng)運行安全有積極作用。在負載試驗、溫升試驗、耐壓試驗等綜合測試中，需要對電源系統(tǒng)進行頻繁切換，提供良好的試驗運行環(huán)境。而傳統(tǒng)的變壓器綜合測試試驗，多以手動控制為主，不僅效率低，而且存在一定的安全隱患。本文介紹的一種基于PLC控制的變壓器綜合試驗電源系統(tǒng)，可以根據(jù)不同試驗的要求，靈活調(diào)控電源系統(tǒng)，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，試驗效率、結(jié)果精度和安全性能都得到了大幅度的提升。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;電源系統(tǒng);PLC;空載試驗

引言：

作為電力系統(tǒng)中的核心設(shè)備，電力變壓器的質(zhì)量將會對供電穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響。近年來，電力變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計更加復(fù)雜，試驗要求也更加嚴格。在電力信息化背景下，將信息技術(shù)與變壓器綜合試驗相結(jié)合，構(gòu)建基于PLC控制的綜合試驗電源系統(tǒng)。根據(jù)預(yù)設(shè)指令，PLC可以根據(jù)不同的試驗項目，自動完成對電源系統(tǒng)工作狀態(tài)的調(diào)控，為當(dāng)前試驗的開展提供所需的電壓，支持試驗的順利開展。

1.變壓器試驗電源系統(tǒng)的組成

整個電源控制系統(tǒng)分成三部分，即控制模塊、應(yīng)用模塊和試驗?zāi)K。（1）根據(jù)控制方式的不同，控制模塊的組成包括工控機和手控臺。電源系統(tǒng)的常規(guī)運行下，由工控機根據(jù)預(yù)設(shè)的程序，控制整個電源系統(tǒng)完成自動運行。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀況，或是需要更改程序時，需要切換到手控臺，進行手動控制。（2）應(yīng)用模塊主要包括IPC（進程間通信）和PLC（可編程邏輯控制器）兩個部分，另外還有支持不同試驗的智能儀表。其中，IPC負責(zé)在控制終端與PLC之間，以及PLC與電源系統(tǒng)之間完成通信，傳輸信息;PLC則根據(jù)技術(shù)人員預(yù)設(shè)的程序，識別需要進行的變壓器試驗，并對電源系統(tǒng)做出調(diào)控。智能儀表則負責(zé)監(jiān)測、收集，并通過IPC向PLC傳輸試驗中的數(shù)據(jù)。（3）試驗?zāi)K，主要包含了電力變壓器一些常規(guī)的試驗，例如耐壓試驗、電阻測試、空載試驗、溫升試驗等等。具體組成如圖1所示。

2.基于PLC的變壓器綜合試驗電源系統(tǒng)

2.1應(yīng)用優(yōu)勢

為了滿足電力行業(yè)需要，電力變壓器的結(jié)構(gòu)組成變得更加復(fù)雜和精密，試驗項目更多，要求也更加嚴格。由于線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在以往的試驗中，每進行一項新的試驗，技術(shù)人員就必須重新調(diào)整一次試驗電源，工作量大，且容易發(fā)生觸電事故?；赑LC的變壓器綜合試驗電源系統(tǒng)，以PLC作為核心單元，可以根據(jù)試驗要求進行靈活的調(diào)控。PLC作為一種工業(yè)計算機，在復(fù)雜條件下能夠保持穩(wěn)定運行，并且控制邏輯簡單，響應(yīng)速度快。在變壓器的綜合測試試驗中，技術(shù)人員首先針對每一種試驗項目，編寫相應(yīng)的控制程序。這樣在實際開展試驗時，PLC可以自動識別，并控制電源作出相應(yīng)的轉(zhuǎn)換動作，為各項試驗的開展提供了必要的電源條件，支持試驗的順利完成。整個過程全部有PLC自動控制完成，減輕了人工壓力，提升了試驗效率。

2.2控制方法

系統(tǒng)默認為自動控制，此時PLC與手控臺之間的連接斷開，只能接受來自工控機的指令。根據(jù)指令，PLC結(jié)合當(dāng)前將要進行的試驗內(nèi)容，調(diào)用后臺與之匹配的控制程序。此時，PLC的通信串口中，所有非相關(guān)的串口全部處于關(guān)閉狀態(tài)，只有正在進行試驗的串口保持打開。控制指令從該串口直接達到前端的調(diào)節(jié)電機。調(diào)壓電機根據(jù)指令，進行電壓切換，最終提供一個滿足試驗進行的穩(wěn)定電壓。同時，利用智能儀表對當(dāng)前系統(tǒng)中各項試驗參數(shù)進行采集，并反饋給PLC。PLC作出分析后，如果電壓、電流條件不符合試驗要求，則繼續(xù)調(diào)整，直到反饋信息顯示符合試驗要求，此時開始進行試驗。當(dāng)前試驗完成后，PLC通過上位機接收下一項試驗的指令，自動轉(zhuǎn)換至下一試驗。

3.變壓器綜合測試試驗中電源系統(tǒng)的應(yīng)用

按照相關(guān)規(guī)定，電力變壓器試驗電源系統(tǒng)的分類，主要參考兩個標(biāo)準(zhǔn)，其一是電源容量，其二是接線方式。按照這兩個標(biāo)準(zhǔn)，將變壓器常規(guī)試驗進行劃分，其中空載、負載試驗，以及電抗器電感值測定試驗，由于接線方式類似，可以劃分為一類;而耐壓試驗、溫升試驗、電流互感器試驗等，則劃分為另一類。

3.1空載/負載試驗電源系統(tǒng)

變壓器的空載與負載試驗，都需要提供高電壓、大電流，在進行這兩種測試試驗時，要求電源容量較大，才能滿足正常試驗的需求。在試驗中為調(diào)節(jié)或限制電壓、電流的上升和下降速度，感應(yīng)調(diào)壓器的調(diào)壓電機采用變頻器控制，試驗變壓器副邊設(shè)計成雙繞組結(jié)構(gòu)。主要電路參數(shù)為：

單相感應(yīng)調(diào)壓器：800kVA、380v/0—625V;

調(diào)壓電機（三相）：750W、380V;

試驗變壓器：800kVA、625V/2×2000V;

變頻器（三相）：1.1kW、0—50Hz。

3.2感應(yīng)耐壓、工頻耐壓試驗電源系統(tǒng)

在電力變壓器的耐壓試驗中，分為10kV工頻耐壓試驗和100kV工頻耐壓試驗兩種，具有電壓高、電流小的特點。而電流互感器試驗則正好相反，試驗中需要提供大電流、低電壓。基于PLC控制的電源系統(tǒng)，也可以根據(jù)具體某一項試驗的要求，在電壓、電流之間進行靈活的調(diào)控、切換，確保了各項試驗?zāi)軌蝽樌耐瓿伞Ｔ谠囼炛袨檎{(diào)節(jié)或限制電壓、電流的上升和下降速度，感應(yīng)調(diào)壓器的調(diào)壓電機采用變頻器控制。主要電路參數(shù)為：

單相感應(yīng)調(diào)壓器：100kVA、380V/0～400V;

變頻器（三相）：1.1kW、0～50Hz;

三倍頻發(fā)生器：O一3kV;

大電流發(fā)生器：20kVA、220v/10V/2000A。

結(jié)語：

基于PLC控制的電源系統(tǒng)，讓電力變壓器的綜合試驗在精確性、高效性以及安全性等方面達到了統(tǒng)籌兼顧。PLC根據(jù)預(yù)設(shè)指令，可以為不同的試驗提供相應(yīng)的電源環(huán)境，實用效果良好。未來隨著電力變壓器的不斷革新，綜合試驗內(nèi)容增加，PLC控制電源系統(tǒng)還可以支持接口拓展，進一步提高了適用性。推廣使用這種自動化的變壓器綜合試驗電源系統(tǒng)，可以為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的效益。

參考文獻

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