电力系统的变压器自动检测技术

徐宏平

（中国能源建设集团湖南火电建设有限公司国际工程公司，湖南 长沙 410000）

0 引 言

现代电力部分要实现电力变压器停电情况的预防性实验。如果在实验过程中出现异常正交，需要进行离线检测，尽量避免变压器出现重大事故，有效地提高了变电器的可靠性和安全性。但是，实际工作中依旧存在部分问题，从而使以上方式具有局限性。自动检测装置软件具有实验数据库功能，可以对比实验数据进行保存，有效地提高了检修效率，并且能够实现快速装置布置，使其顺利地进行工作。

1 电力变压器自动检测配置及其特点

此装置具有电力变压器介质损耗、直流电阻和绝缘电阻等检测功能，能够有效一次接线和一键操作，使系统自动实现上述项目。自动检测装置的主要特点是具有高精度、高效率和高安全性能。其中，高精度是指有效提高自动检测装置精度，使结果精准度高于一般的检测设备。高效率是指在实现检测过程中，通过一次准备工作实现全过程工作，从而提高效率。另外，此装置还能够有效提高操作过程中的安全系数，从而有效消除各种危险因数[1]。

2 电力变压器自动检测装置结构设计

能够在计算机程序控制中实现变压器常规实验全过程实验系统，并且实现调压、合闸、数据处理、读数和打印报告等，提高了检测的精准度和速度，降低了实验人员机械化的重复劳动[2]。系统收集数据是指变压器试验中高低压侧和室温中的三相电压/电流值，测量的数据通过信号接口电路进行转换后对数据收集卡进行传输，以测量的数据换算成为75 ℃标准值，对不平衡率和相应参数进行出错判断根据。当电压和电流达到设定值时，实现调压器的锁定，且测量此时的电压值和电流值，计算实现的实验数据。模块硬件部分由接口电路板和PCI构成，而传统变压器测试电路的电流电压信号分别为0～600 A、0～1 000 V。因为和DAQ卡的0～5 A、0～10 V测量范围不相符，所以使用0.1级电流电压变送器，使普通测试线路信号在DAQ卡中进行传输并且测量。变压器实验中包括负载和空载实验。测试过程中要以实验指令依次执行调压器原边合闸、副边合闸以及调压器升压降压等功能，以试验种类、参数调整执行次序和调压速度。当达到设置电压值时，保证电压不变，等候功率分析仪采集数据，随时对比标准值检测的电压电流值。如果出现错误，立即将电源切断，并且给出错误信息。如图1所示。

2.1 装置的硬件设计

系统主要包括数据收集和处理、控制信号输出和装置驱动、计算机显示和打印三个部分。检测系统使用National数据收集卡和虚拟仪器软件创建的系统主体，数据采集卡自带的驱动程序能够省去编程人员在应用软件和采集卡中接口程序消耗的时间，软件自身

图1 装置的结构框架

2.2 系统控制单元

在装置系统中，使用日本公司C200Ha可编程控制器实现现场设备控制，主要作用是在实现电力变压器参数测试的过程中实现电流、电压互感器量程的切换控制，从而满足电力参数和监控单元对采集信号幅度的需求。实现实验电源情况的监控，以模拟量I/O单元输入三相电压和电流值，反馈输出控制通过变频器驱动调压电机，从而在时间调压过程进行自动化控制。基于手动操作模式实现测试过程控制，利用之前组件，使用基本硬件单元和特殊硬件单元创建PLC系统[3]。

2.2.1 高压单元

高压单元主要包括高压检测和高低压切换两个功能模块。其中，高压检测模块包括介损、绝缘电阻的高压试验电源和相应的检测电路，以实现绕组介损和电容量检测、套管介损和电容量检测、绕组绝缘电阻检测和套管末屏对地绝缘电阻检测等。高低压切换模块的功能是实现高压检测电源，检测电路的绝缘隔离和切换。利用高低压切换模块可实现套管在高压、低压、短路、接地以及悬空五种状态间的切换和AC12 kV绝缘隔离。当装置在高压状态时，检测电路、切换部件、引线等，都能够保持良好的屏蔽性能。

2.2.2 低压单元

低压单元主要由直流电阻等低压检测模块和综合电源模块组成。低压检测模块主要由直流电阻、短路阻抗、有载分接开关切换和变比等四个检测电路组成。综合电源模块负责提供装置整体所需的相关工作电源和试验电源，主要由精密变频交流电源和高稳恒流电源等模块组成。

2.2.3 温度测量

在实现升温实验的过程中，要利用精度在0.5 ℃以上的温度计对变压器油顶层温度进行测量。此装置使用智能化测温模块和相应温度传感器构成温度测量系统，替代利用温度计对油顶层温度测量的方式，满足系统测量精度的需求。温度收集模块的作用是在升温试验过程中，对被试电力变压器油顶层温度、周围环境温度进行采集和测量。其中，相应铜管封装温度传感器探头实现被试电力变压器油顶层的温度测量，壁挂封装温度传感器实现被试电力变压器环境的温度测量。在升温实验结束后，利用网络连接卡通信接口COM3，使此测量数据对上位机进行传输。在实现升温实验过程中，当油顶层某个点的温度值超过设定温度上限或者下限时，此模块还具有报警功能[4]。

2.2.4 数据通信

电压器自动化检测装置使用RS-485总线和ModBus通信协议实现通信。如果计算机中没有485接口，可以在主机中设置RS-485串口卡。

2.2.5 数据处理和存储

利用ModBus通信协议传输的数据为簇2元素。所以，要使簇2元素数据转变成为32位实数型数据。首先，使簇2元素解除捆绑，之后使数据成为I-D数组，每个数组高低位分别为一维数组中的元素。之后，将此数据高低位交织成为一维数组，将其转化成为簇，以此使数据区强制转变成为单精度32位实数型数据。

要想存储数据，首先要在系统中创建数据库。数据库中包括检查需要的记录表，表中包括检查者、测量电压、变压器编号、时间、功率以及电流等相关记录项。另外，利用Lab实现数据库的连接，然后利用Easy函数和数据表进行连接，最后利用循环逐一将数据存储到表中。

图2 高压检测单元测量的原理

3 电力变压器自动化检测装置的应用实现

在进行实验的过程中，对电力变压器介质损耗因数和检测绝缘电阻要考虑多次拆线的问题。基于数字化测量，此装置高压检测单元能够有效提高自动检测功能。在开始运行过程中将连线作为基础，能够实现变压器工作过程中参数精准数值的自动测量。需要注意，实验过程中不使用拆解连线。图2为高压检测单元测量的原理。

以三绕组变压器为例，通过集控单元统一控制模块对其进行管理，使其能够相互进行配合，能够自动测量变压器的工作过程。第一，对介质损耗因素进行测量。利用介质和测量设备相互连接，将交流电压输入到高压接口中，使高压端代替高压继电器，使接地端代替高压继电器2和3，测量高压的介质损耗。将介质损耗测量部分低压测量线和变压器绕组套管末屏相互结合，最后对高压侧绕组套管介质损耗进行针对性测量。第二，通过绝缘电阻测量的高压接口实现直流高压输入，切换高压继电器，对地持续2 min放电，使高压端代替高压继电器1，其他高压继电器到接地端进行切换。绝缘电阻测量能够实现绝缘电阻值的有效测量。

通过自动检测装置能够在测试前测量变压器属性，此外需要有效判断测试内容，如绕组、套管等。将测量作为基础，其测试流程如下。

（1）开始测量。输入测量初始化内容，包括电压设置和频率等。

（2）实现低对中高压侧介损的测量，并显示一组数据；实现中对高低压侧介损的测量，并显示数据；实现高对中低压侧介损进行的测量，并显示数据；实现低压侧套管介损的显示。

（3）实现高中低压侧对地绝缘电阻的测量，并且显示数据；实现高中对低压侧绝缘电阻的测量，并且显示数据；实现高对中低压侧绝缘电阻的测量，并且显示数据。

（4）测量完成。

4 结 论

电力变压器是电网中的主要高压电气设备，其运行状态的改变对电力系统的稳定性、安全性和经济性具有较大影响。随着我国电力工业的持续发展，针对变压器的运行，提出了较高的可靠性需求，促进了变压器检测基础的持续发展。设计的电力变压器自动检测装置能够提高系统的通信能力，具有较高的检测精度，能够满足实时测控的需求。