电力变压器试验自动测控系统的研究

电力变压器试验自动测控系统的研究

刘挺疆

特变电工股份有限公司新疆变压器厂新疆昌吉831100

摘要：现阶段电力变压器试验测控技术在国内各电力变压器制造、检验、维修行业及其测量仪器行业中得到了广泛的应用。但国内电力变压器测试领域在智能化、自动化、精确度上与国际水平相差较远，研究一套电力变压器试验微机自动测控系统，能够自动实现电力变压器各项试验数据的测试及试验设备的控制，并具有对测试数据及波形进行分析、运算、处理、存档、数据管理、输出报表等功能，目前还有很大的前景和应用范围。

关键词：电力变压器；试验；自动测控系统

引言

随着电网容量的扩大、电压等级、传输效率标准的提高，对输变电设备中电力变压器的损耗、温升、耐压等参数要求也在不断提高，为保证电力变压器的质量和可靠性，实现电网安全可靠高效传输。设计一套高精度、高可靠性的自动化测试系统具有很高的价值和应用范围。本文在对电力变压器试验进行长年研究的基础上，研究设计满足新时期电力变压器试验要求的微机自动测控系统，实现电力变压器直流电阻测量、变比值测量、损耗试验、感应耐压试验、温升试验的自动测试与试验过程中的设备自动化控制，并完成试验数据的计算、处理、管理，测试报告打印等功能。

1电力变压器试验系统组成

系统设计具有手动和自动一体化功能，完成电力变压器的例行试验项目和部分特殊试验项目。其中手动操作主要完成试验中的紧急处理、变压器故障检修、一些特殊高压试验等。图1中USB接口完成高速数据采集接口板与上位PC机通信，串行通信实现PC机与测试仪器和仪表的通信。试验测试中上位机根据已建好的待测电力变压器试验标准参数，通过USB接口将控制信号先后传输到高速数据采集接口板、试验控制台、电器控制柜、调压器、感应发电机组输出额定电压、电流测试电源到待测变压器。待测电压电流信号通过高精度电压电流互感器倍率切换输出到试验控制台，经信号调理器形成适配的采集电压进入数据采集板转换为数字信号，通过USB接口将数据传送到上位机，由上位机机实现电力变压器三项电压、电流、功率的分析、处理、计算、存储、输出显示，并根据测试参数输出相应的控制信号到电器控制柜，合理控制试验设备的运行。试验控制台采样信号分两路进行测试，一路进入高速DSP数据采集板，采样数据通过USB输入计算机完成数据分析、计算、显示、储存、报表打印等功能，另一路直接输出到电压表、电流表、功率表、频率表等显示仪表。双路测试同时显示测量参数并相对比较。试验控制台电路包括：采样电路、过压过流保护电路、信号调理电路、控制信号识别电路、接口输出驱动电路。

2电力变压器微机测控系统试验平台

电力变压器试验操作平台使用管理员和操作员两级用户管理设计，管理员负责变压器试验标准库的建立，操作员负责待测变压器参数选择、各项试验项目的测试、设备合理运行、试验数据综合管理等操作。在损耗试验、感应耐压试验中可以选择手动或自动进行试验；手动试验时计算机仅具有数据跟踪采集功能，需要配合操作台面板上的升降压按钮进行升降压，当手动升压时，观察试验电压或电流达到额定试验参数时，点击保存试验数据后手动降压；自动试验时不需试验人员操作升降压按钮，微机自动控制调压器、发电机的通电、升压、降压、断电整个试验过程。感应试验可监视感应波形（三相电压和三相电流波形），并根据发电机输出电压的频率来控制加电试验时间。在谐波分析试验中，点击测量同时读取三相电流和电压的实时数据并显示各相电压电流波形、十九次谐波分量、相位差及波形失真度等参数。在查询预览中，操作员可以对当前试验变压器数据库的参数进行查询和预览，当选中某一序号的试品后，自动生成EXCEL试验记录及产品合格证表格，便于试验数据查看、报表保存和打印。在备份查询预览中，可将当前试验变压器数据库的试验数据全部备份到备份数据库中，也可对历史试验数据库的数据进行查询、预览、统计、报表打印。

3系统控制单元

在本系统中，选用了日本OMRON公司C200Ha系列可编程控制器作为现场设备的控制设备，它的主要作用是：在电力变压器参数测试过程中，可实现对电压、电流互感器量程的切换控制，以满足电力参数监控单元对采集信号幅度的要求；对试验电源的状况监控；根据从模拟量I/O单元输入的三相电压和三相电流值，反馈输出控制由变频器驱动的调压电机，来实现调压过程的自动化控制；在手动操作模式下，可实现对测试过程的控制。在使用PLC前首先要做的就是对PLC进行组建，即用一些基本硬件单元和特殊硬件单元构建PLC系统。其中基本单元包括：电源单元、标准I/O单元、CPU单元、通信板、内存单元、底板和机架等；特殊单元包括：高速计数单元、位置控制单元、模拟量I/O单元、温度检测控制单元、回路控制单元等。其中特殊单元是可选的[5]。

4温度的测量

按照GB1094.2—1996和JB/T501—91的规定，在温升试验时，需要使用精度不低于0.5℃的温度计来测量被试变压器油顶层的温度。本系统选用了北京长英科技有限公司的LTM8201智能化测温模块和配套的温度传感器组成了温度测量系统，代替了使用温度计对油顶层的温度进行测量的方法，满足了系统的测量精度要求。温度采集模块的主要作用是：在进行温升试验时，对被试电力变压器油顶层的温度和周围环境的温度进行测量与采集。其中配套的铜管封装温度传感器探头LTM8873用于测量被试电力变压器油顶层温度，壁挂封装温度传感器LTM8872用于测量被试电力变压器环境温度。在温升试验结束后，能够通过网络连接卡MOXACP-132的RS-485通讯接口COM3，将这些测量数据传送给上位机。另外，在温升试验过程中，当油顶层某点的温度值超过设定温度上限或低于温度下限时，该模块还具有报警功能。

5结论

研究设计表明，采用PLC工业控制计算机通用性好，抗干扰性能强，适合电力变压器自动检测系统，增强了系统的通讯能力，适宜于远距离通讯，线路少且维修方便，精度高且抗干扰能力强，价格低廉，应用范围比较广泛，能满足了实时测控的要求。

参考文献

[1]高艳.电力变压器温升试验自动测控系统的研究与实现[D].内蒙古大学,2012.

[2]王忠远,张凤桐.电力变压器试验自动测控系统的研究[J].山东工业技术,2016,22:197+179.

[3]曹云峰.电力变压器试验微机测控系统的研究与实现[D].电子科技大学,2011.

[4]王忠远.电力变压器试验微机测控系统的研究与实现[D].内蒙古大学,2009.