基于LabVIEW下变压器在线状态监测系统研究

摘 要： 本文探讨了变压器振动分析法，其主要以机械参数为主、辅之以电气参数，构建了一套较为安全的在线状态监测系统。经过实践证明，这种系统的在线监测效果具有重要的实践意义。

关键词：振动分析法；LabVIEW电力变压器；状态监测；数据采集；故障诊断

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.132

在电力系统中，变压器较其他设备而言具有更重要的地位，确保变压器正常运作可以有效的保证电力系统整体运作的安全性。在实际供电过程中，如果变压器突然中断，那么就会中断电力的供应，给人们的生产生活带来诸多不便。因此保障变压器的正常稳定工作具有重要的意义，故而需要加强变压器的状态监测。

目前在线检测变压器的方法主要有三种，根据监测原理的不同可分为：传递函数法、油样气相色谱法以及振动分析法。根据监测方法在实际应用的广度，本文通过使用振动信号分析法来对電力变压器的在线状态监测进行研究。

1 振动分析法

当变压器平稳运作的时候，受硅钢片磁滞伸缩的影响，铁心处就会产生对应的波动，绕组在负载电流的电场作用下也会出现波动，经过变压器的运作将绕组和铁心的振动传送到变压器的油料储存箱中，从而带动了油箱发生了波动。通过对油箱的振动信号进行分析研究，经过反推，就可以反向推出变压器的主要部件在运行过程中出现的状况。因此，我们可以通过以下方式来获取研究需要的关键信息，利用振动传感器安置在油箱壁上获得油箱波动时的振动信号，再通过数学建模的方式将收集的振动信号转化为数据，就可以对这些数据进行分析，最后总结出影响变压器正常运行的因素，分析故障原因以及处理方案的制定。

2 系统介绍

2.1 数据采集终端

PC-104模块是终端硬件所要具备的工业级别模块。另外，在选择CPU模块的时候，我们一般选用的是台湾研华的PCM-3351系统，而A/D模块最好选择研华的PCM-3717，经过实践证明，该公司的CPU模块具有良好的使用效果。研华的PCM-3717系统的主要内容是17路单端模拟输入或者是7路差分模拟输入、3个7位的数字输入端、转换精度可达11位、采样频率最高可达110kHz，可见优势非常明显。

目前最少要用3路振动传感器，因为需要监测三相电力变压器的每一相振动信号状态，这个系统里设计了4路振动信号。另外，还要检测变压器的三相电压以及电流，此外，在系统内，还要完成对电流和电压的测量，因此就又多了2路采集通道。另外各个采集通道都设置了温度采集信息通道，因此总共拥有了12路模拟采集通道。

基频（100Hz）附近是变压器振动信号能量的主要集中地，有较少的谐波分量存在，510 Hz之后基本退化到0，所以，使用的采样频率最好选择4097Hz，这样能够保障信号分析的精准度，每12s终端就需要采集一次数据。

WinCE是整个操作系统的核心，并且由重要的编程语言——C语言来对检测软件进行开发设计。在数据采集终端对数据进行采集完毕后，就可以对变压器实时的电压、电流以及振动情况进行了解，接着对这些已获取的资料进行分析并进行状态检测，然后再将这些分析过的数据统一回传给上位机中，最后通过使用LabVIEW 软件来分析和处理上位机所获取的数据，最终获取变压器的实际运行状况。

2.2 上位机

LabVIEW软件编程是上位机所采用的主要技术软件。NI公司所推出的LabVIEW软件编程是一项功能齐全并且操作方便的软件，在科学研究领域和工程领域中被广泛的使用，它具有的图形显示的系统界面非常适合使用LabVIEW软件，因为LabVIEW软件主要是图形化编程方面的软件。

上位机能对数据处理结果呈现出多样性的显示，它不仅可以显现出实时的检测波形，还能根据检测段整理出实时的趋势走向，另外还可以通过图形和表格的形式完成对数据的处理，从而更为直观的表达实时检测情况。上位机依据数据分析的需要来生成对应的请求帧，然后将请求帧发传送给数据采集终端通过使用串口或者以太网通信的方式，数据采集终端在收到请求帧之后对数据进行整理，然后将处理好的数据信息传送到上位机中，接着上位机会判断所传送的数据信息是不是正确的：倘若发现所接受的数据信息是错误的，那么就应该给终端传送接受错误的响应帧，并要求数据采集终端重新传送数据；如果所接收的数据信息是正确的，那么就要给上位机发送数据接收正确的响应帧，表明传送数据的成功。最后上位机需要处理对应的数据，并通过波形、频谱显示和系统工作状态显示的方式呈现出来。

3 实时波形和频谱显示界面

变压器状态指示灯和终端状态指示灯是工作状态指示灯的两部分。如果变压器状态指示灯显示的是绿色，那就说明目前的变压器工作正常；反之，当指示灯出现红色时，就需要引起我们的注意，及时排查出现的问题，使变压器恢复正常运行状态。终端状态指示灯的工作原理和变压器指示灯原理相同，不过多赘述。在对实时波形进行检测时，当变压器工作出现故障时，检测人员可以通过改变波形显示界面的横坐标范围来对波形发生的变化进行辨析，检查出可能出现问题的部位，再针对性的进行维护处理。

4 结语

综上所述，加强变压器的在线状态监测作业可以有效对变压器的故障进行诊断，为电网的正常运行提供保障。基于LabVIEW软件的实时在线状态检测可以对变压器的运行情况及时的进行反映，使变压器工作得到有效的控制，便利了人们的生产生活，具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]楚清河，马建华，聂贞.基于LabVIEW的变压器局部放电在线监测系统[J].变压器，2011（10）.

[2]李大鹏，茹予波，韩丰收，丁亚伟，鲁佳.基于LabVIEW的变电站二次回路在线监测系统[J].仪表技术与传感器，2012（04）.

[3]张佩，赵书涛，申路，郭静.基于LabVIEW的变压器直流电阻快速测量系统的设计[J].电工电气，2013（07）.

作者简介：王柄东（1996-），男，河北邯郸人，本科，电气工程及其自动化专业。