变压器有载分接开关振动测试系统设计与开发

国网江苏省电力有限公司检修分公司 张清扬

针对于变压器有载分接开关运行上进行构建在线检测和故障判断的两方面构建，并在此基础上，实现有效的开关振动测试系统实施。其中，有载分接开关也是调压变压器中的关键性部件，需要准确的针对于动作进行检测，并尽量避免或者降低电压幅度上的波动及其状况。基于强行分配的状况下，实现电力系统有效可靠性的运行保障。另外在检测操作的页面上，需要构建友好的扩展性，便于操作人员的使用，并针对存在的隐患，进行分析和评估，最终展现数据精确采集和数据在线两大功能性构建，实现状态现场测试计划，保证测试系统的健康、稳定、可持续发展战略实施。

一、变压器有载分接开关振动测试系统设计与开发主要概述

变压器的有载分接开关为变压器在负载变化时提供恒定电压，在保证不中断负载电流的情况下，实现变压器绕组中分接头之间的切换，从而改变绕组的匝数，即变压器的电压比，最终达到调压的目的。在现今输变电行业中，大型变压器都广泛地安装了有载分接开关，对保证系统和用户的电压质量起到了重要的作用。变压器有载分接开关(on-loadtapchanger，OLTC)在实际的构建中，不仅需要保证电力系统的安全性可靠运行，还需要保证电网调度的灵活性构建。并且在变压器调压的过程中，通过增强调压的次数，实现电力系统有效可靠性的运行保障。在OLTC的操作上，如果操作不规范，那么就会造成不良次数加大的情况出现。根据相关的数据对调查显示，由于故障而发生的故障率在占比上存在百分之二十以上，并在一定程度上出现了上升的趋势。从目前的形式上进行分析，这样造成的是电力变压器稳定运行的问题，也是电网安全性稳定的问题。也针对OLTC的运行状况实现了实时性监控和在线检测评估的功能实现。OLTC的故障主要包含了两个方面的主要内容：第一是机械故障方面主要故障，机械故障主要是变压器有载分接开关本身的部件问题；第二是电气故障，电气故障主要是电源、电压、频率的错误变化。利用振动加速度传感器，通过运动线圈切割磁力线而输出电压，实现信号状态切换的过程展现，获取机构状态信息和工作模式的提升，实现OLTC在切换过程中的卡滞和变形、磨损、松动等模式检测及其评估。并基于复杂的环境下，利用CompactRIO软硬件平台设计实现电力变压器有载分接开关振动测试系统方向上的开发工作，展现正常的课扩展性，保证其时效性和实用性。

二、变压器有载分接开关振动测试系统设计的依据

（一）OLTC振动特性方向的检测

变压器有载分接开关是三个部分构建而成的，其中主要包含了电动机和选择器、切换开关。在动静态的碰撞中和摩擦中，需要在停止启动中，产生脉冲冲击力构建，并在一定的情况下，针对产生信号进行构建主要的振动来源。OLTC的在线连接，需要根据实际情况进行构建缓冲基础，实现间隔时间的冲击力度实施。OLTC振动信号包含了附载的高频载波信号，针对脉冲强度不同，引发的包络信号也就不同。

（二）检测系统的主要设计

变压器有载分接开关振动测试检测系统主要采用CompactRIO可重新配置的嵌入式测控系统。Compact RIO在组成上，主要采用模块读取的方式，实现振动和加速传感器传播的，并在加速传感和电流交互采集情况下，就地A/D转换，实时性完成参数设置，数据传输，通信方向转变，实现数据接收模块和存储模块，分析模块上的实时性分析及其判断、预警。依据CompactRIO能开发各种类型的控制系统，无论是简单的比例积分微分(PID)控制，还是高级动态控制(如:模型预测控制)都可以实现对变压器有载分接开关振动进行有效的测试。Compact RIO主要可以分为以下几个功能：第一，自动性检测功能，在开机之后就可以根据实际情况，进行判断测试的工作状态。第二，数据采集方式，可以根据实际情况，进行灵活的定制时长和方式采集。第三，数据分析构建。利用系统测试进行叶变换(Fast Fouriertransform，FFT)实时及其叶变(short-time Fouriertransform，STFT)短时，并在此作用下，编写程序化包络计算和混沌探析。第四，状态上的分析，需要根据相关性系数及其空间的分布状况进行发现问题，并解决问题。第五，在结果的显示上需要根据数据采集和数据分析图形显示进行判断。第六，数据存储，根据结构分析和查看后续问题。第七，兼容问题，利用系统的形式进行格式兼容数据探究。

（三）振动系统硬件结构设计

振动系统硬件结构设计由传感器出发，通过数据采集和实时处理完成操作，有载分接开关通过振动信号到达信号变送器执行N19234命令然后执行振动FIFO命令到达实施控制器设备最后通过以太网到达远程PC上位机。在振动信号传感器的操作时要基于振动信号传感器的需要针对现场的环境继续拧需求性构建，并选用核实的电压器，进行加速传感振动信号的量程分析。针对于驱动电机电流信号传感器的选择上，需要根据实际驱动电流变化范围进行思考，满足NI9206数据采集范围，选用电流互感器二次侧传输。NICompactRIO控制器构建上，需要和数据采集模块进行协调一致，确保测试系统的稳定性运行。满足振动信号数据通道预留和扩展，精度采集模拟和保证。

三、变压器有载分接开关振动测试系统设计

（一）振动测试系统设计中的数据采集与FIFO存取

测试系统是由FPGA的FPGA层VI中CompactRIO实时控制器经过感器端口数据进行进一步探究。PC层VI负责接收进行显示和存储、分析等。针对于FIFO的缓存上，需要针对数据读写进行同步构建，防止数据丢失和读取操作进行分析，实现中断中断方法构建。满足清除中断和RT层VI即刻同步读取FIFO数据程序化流程实施。

（二）振动测试系统设计中的STM协议的数据传输

在振动测试系统设计中的STM协议的数据传输时，要针对复杂的情况先制定协议表，再做细分，通过帧头+功能字+长度+数据+校验位，的提前制定的协议，避免数据出现错误。还要提前设置传输的速度，选用尽可能低的传输速度下满足数据传输的需要，对于无线数传来说，传输速度越低意味着越远的传输距离。在数据实时性的构建中，还需要按照PC层进行分析和存储，并在此作用下，实现大量数据的重要方式展现。在拥挤的网络环境下，测试系统中的STM协议传输，利用不同的metadata元素局，识别不一样的类型。测试之后，需要实现独立数据处理工作，保证数据精确性和RT层VI服务器工作。

（三）表振动测试系统设计中的MATLABScript节点自定义

OLTC切换中，需要利用MATLABScript模块进行提供后台的调用工作，分析PC层VI中设置MATLAScript节点的自动以构建。使用Operating或Labeling工具直接向MATLAB脚本节点中进行输入或者可以直接导入写好了的MATLABScript节点自定义脚本，表振动测试系统设计中的MATLABScript节点自定义本质上是把MATLAB当做服务器，实际上是利用ActiveX通道，进行M文件的通道后台执行和优化。并按照序列的空间分布性，进行重构工作实施。

（四）表振动测试系统设计中的程序扩展性

表振动测试系统设计中的程序扩展性可以充分的利用MATLAB Script节点去实现算法上的基础实施，提升数据分析的整体性。并在众多的数据构建中，通过LabVIEWWebBuilder进行网络，实现OLTC的动态网络化监管实施，通过监管作用，实时的监测表振动测试系统的数据传输，加强振动传感的列入工作。

四、OLTC振动测试系统的试验进一步拓展工作

在实验的表达中，基于系统的开发中所使用的是OILTAPVIII350D的现场测试工作。按照OILTAP从低到高实现一次性切换工作，并在固定的状态下，满足传感器的采集和振动信号布置。利用驱动电机在固定OLTC控制使用上，实现电流互感器采集工作，启动之后，实现现场的函数分析。通过得出函数分析，得出OLTC振动测试系统的结果。变压器有载分接开关振动测试的弹簧松动是OLTC运行中主要是根据LTC振动测试系统进行有效性实施。在OLTC振动测试系统的试验结果上需要根据主页面系统进行分析和查看，按照实时性监控数据采集和分析预警工作，构建故障一环内的及时有效性发现，从而确保测试系统的健康、稳定、可持续发展战略的实施。根据OLTC正常工况进行函数调节，还包含了弹簧松动模拟故障方面的现场分析和构建，OLTC振动测试系统的试验还有很多进一步拓展工作需要继续研究。

五、总结

随着社会发展的进步，CompactRIO硬件平台上的测试系统，需要针对OLTC切换过程保证采集上的数据传输和分析功能实时有效，研发人机界扩展性显现监测。提高有载分接开关可靠性，对OLTC运行状态进行量化分析。基于以上条件满足之后，充分利用分析复杂的网络环境的变化，在系统测试的过程中，进行采集和存储方式的分析和完善，并基于以上完成OLTC振动测试系统的试验的开发和优化后续工作。