電力變壓器儀表的數(shù)字化集成應(yīng)用研究

史蜀軍 盧建忠 陳光俊 李星

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，信息技術(shù)的發(fā)展成為了數(shù)字集成技術(shù)的先導(dǎo)，并取得了穩(wěn)定的發(fā)展。在這一過(guò)程中，運(yùn)用數(shù)字集成技術(shù)，使電力變壓器在實(shí)際運(yùn)用中的實(shí)際操作和控制管理能力得到了很大的提高，為其在實(shí)際應(yīng)用中的應(yīng)用效果提供了有力的保證。本文就是在這樣的大背景下，開(kāi)展了電力變壓器儀器的數(shù)字化集成應(yīng)用的研究。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;儀表;數(shù)字化集成;應(yīng)用研究

0.引言

隨著半導(dǎo)體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新型、特殊用途的變壓器層出不窮，設(shè)備的體積越來(lái)越小、越來(lái)越多的產(chǎn)品被廣泛地應(yīng)用于各種場(chǎng)合。近年來(lái)，自動(dòng)控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，并且在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，傳感器在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中扮演著越來(lái)越重要的角色。

1.當(dāng)前電力變壓器儀表的數(shù)字化集成應(yīng)用存在問(wèn)題分析

變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其運(yùn)行狀況通過(guò)儀表進(jìn)行檢測(cè)和顯示。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的測(cè)量?jī)x表主要依賴(lài)于傳統(tǒng)的機(jī)械式測(cè)量?jī)x，具有較低的準(zhǔn)確率和較高的靈活性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通信。在“泛在”、“物聯(lián)網(wǎng)”的今天，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然要求。

常用的大型變壓器測(cè)量?jī)x表有油面溫度計(jì)、線圈溫度計(jì)、本體油位計(jì)、開(kāi)關(guān)油位計(jì)等。但在實(shí)際使用中，仍有一些不足之處。

（1）機(jī)械式儀表主要利用指針和刻度板（光盤(pán)）之間的相對(duì)移動(dòng)，利用改變其長(zhǎng)度或角度的位置來(lái)描述制造過(guò)程參數(shù)（測(cè)量結(jié)果），由于刻度板（光盤(pán)）的機(jī)械結(jié)構(gòu)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(jì)、溫控器等儀表的儀表，其儀表的表盤(pán)位于變壓器的不同方位，其布置的遠(yuǎn)近高低參差不齊，造成儀表的分布不均勻，難以觀測(cè)，而且整體的變壓器外觀也不協(xié)調(diào)、不美觀。

（3）在機(jī)械儀表上，開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的運(yùn)行存在著很大的誤差。

2.電力變壓器儀表的數(shù)字化集成設(shè)備概述

2.1傳感器技術(shù)概述

傳感技術(shù)是一種新型的技術(shù)，它的主要作用是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和自動(dòng)測(cè)試。在常規(guī)的檢測(cè)系統(tǒng)中，一般將傳感器作為一種檢測(cè)設(shè)備來(lái)使用。該系統(tǒng)能夠精確的探測(cè)和傳送特定的數(shù)據(jù)格式，并能把它們轉(zhuǎn)化成其它的格式。具體來(lái)說(shuō)，傳感器就是對(duì)被測(cè)對(duì)象的特定信息進(jìn)行特定的識(shí)別，并根據(jù)特定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的信號(hào)。沒(méi)有了感應(yīng)器，測(cè)試系統(tǒng)就不能采集到被探測(cè)到的數(shù)據(jù)，不能準(zhǔn)確地探測(cè)和控制。即便是用高級(jí)電腦，也無(wú)法獲得精確的資料和資料，無(wú)法使其功能得到最大限度的發(fā)揮。所以，在研制和開(kāi)發(fā)傳感器時(shí)，要充分考慮它的穩(wěn)定性和可靠性。一般情況下，傳感器的使用環(huán)境并不是很好，因?yàn)閭鞲衅髟谑褂玫臅r(shí)候，會(huì)受到溫度、濕度、壓力等因素的影響，從而導(dǎo)致傳感器內(nèi)部的部件發(fā)生偏移，甚至?xí)档蛡鞲衅鞯撵`敏度。所以，在使用傳感器時(shí)，一定要引起足夠的重視，并采取相應(yīng)的措施，使傳感器的工作更加順利。

2.2互感器技術(shù)

在電力系統(tǒng)中，一般都是采用交流或大電流的方式進(jìn)行輸電，因此無(wú)法直接利用儀表進(jìn)行測(cè)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(cè)量的水平，從而使繼電器、自動(dòng)裝置的工作更容易進(jìn)行。電力系統(tǒng)中的互感器是一種專(zhuān)用的變壓器，它把電網(wǎng)中的高壓、大電流的信息傳輸給低壓二次側(cè)的計(jì)量、測(cè)量、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置。它是一次、二次系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)部件，它的一次繞組與電網(wǎng)相連，二次繞組與測(cè)量?jī)x表、保護(hù)裝置等相互連接。該變壓器與測(cè)量?jī)x、計(jì)量設(shè)備相結(jié)合，能夠?qū)σ淮蜗到y(tǒng)的電壓、電流、電能進(jìn)行檢測(cè)，并與繼電器、自動(dòng)設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)中各類(lèi)故障的電氣防護(hù)和自動(dòng)控制。變壓器的工作特性決定著電力系統(tǒng)的測(cè)量、計(jì)量精度以及保護(hù)設(shè)備的工作可靠性。

3.數(shù)字化集成監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1數(shù)字化集成監(jiān)控系統(tǒng)方案

針對(duì)我國(guó)電網(wǎng)機(jī)械儀表存在的問(wèn)題，提出將傳感器、變壓器和集成顯示器有機(jī)結(jié)合。采用分布式采集、集中顯示、集中輸出等方式實(shí)現(xiàn)大型變壓器的設(shè)計(jì)。一種是使用傳感器和變壓器來(lái)監(jiān)測(cè)變壓器。通過(guò)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(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸?shù)綌?shù)字綜合監(jiān)控設(shè)備，完成各種參數(shù)的集中數(shù)字顯示、集中輸出控制和數(shù)據(jù)記錄。

3.2數(shù)字化集成監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

采用機(jī)械儀表對(duì)變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，每增加一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，就要安裝1臺(tái)機(jī)械儀表。當(dāng)監(jiān)測(cè)站數(shù)目多時(shí)，儀器費(fèi)用增加，儀器設(shè)備配置空間有限。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)引入一個(gè)數(shù)字傳感器，可以有效地解決上述問(wèn)題。與傳統(tǒng)的機(jī)械儀表相比，采用了傳感器和一體化顯示器的監(jiān)控方式，其優(yōu)勢(shì)在于：

（1）高度集成，能夠?qū)囟?、壓力、油位、電流等?shù)據(jù)集中顯示在數(shù)碼顯示屏上，并能根據(jù)需要設(shè)置不同的報(bào)警數(shù)值，提高用戶(hù)的使用體驗(yàn)。

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

（3）能夠?qū)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、收集、記錄、歷史回溯。

（4）可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化、遠(yuǎn)程監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的功能。

（5）在數(shù)據(jù)分析的幫助下，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能功能，并可以根據(jù)狀態(tài)進(jìn)行維修預(yù)警。

4.結(jié)束語(yǔ)

隨著時(shí)代的發(fā)展，電力監(jiān)控系統(tǒng)正朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化方向發(fā)展。隨著電力變壓器自身的內(nèi)在缺陷，電力變壓器的機(jī)械設(shè)備必將被淘汰，而數(shù)字化、集成化的變壓器將是未來(lái)的主要趨勢(shì)。

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