电力变压器试验自动测控系统

朱洪明、黄照祥

摘要：变压器是电力系统中的重要设备，保障电力变压器的稳定和安全运行，有助于确保电网运行安全和电能稳定输送。通过开展电力变压器试验，可以检测各项性能和工况，但是在试验方式上，还是以手工试验或半自动试验为主。不仅效率低，而且试验结果容易因为各种干扰而导致准确度不高。本文提出了一种电力变压器试验自动测控系统，并对该系统的软件、硬件组成，以及应用效果展开了简要分析。

关键词：电力变压器；自动测控；温升试验；直流电阻

1.电力变压器试验自动测控的优势

提升电力变压器试验的自动化水平，是电力行业逐渐走向成熟的一种重要标志。特别是在电力设备自动化、智能化发展背景下，为变压器试验自动测控系统的推广使用创设了良好条件。其应用优势主要体现在：首先，集多种测控功能于一体，常见的有温升试验、损耗试验、耐压试验等等。多种试验共用一套系统，无论是在降低试验成本，还是提高试验效率方面，均有明显优势。其次，对整个试验过程进行实时监控，保证了各类试验数据的及时、全面获取，并且自动进行分析，自动填写试验报告，实现了整个试验过程的自动化。

2.电力变压器温升试验的常用方法

现阶段电力行业用于变压器温升试验的方法有多种，例如直接负载法、相互负载法等。其中，直接负载法采用一边加负载阻抗，一边加额定电压励磁，使得绕组中得以通过最大的负载电流。直接负载法采用的电阻负载是最简单的负载，需要在不干扰周围环境温度的情况下，很好地将辅助变压器、负载电阻器以及被试变压器中的热量散发。但是这几种方法都或多或少的需要手动参与试验，导致温升试验的效率不高。在这一背景下，依托信息技术，设计一种自动测控系统，在保证试验正常完成、获取试验结果的前提下，减轻人工压力，成为一种必然选择。

3.电力变压器温升试验自动测控系统设计

3.1硬件部分设计

本系统主要应用于变压器的温升试验、负载试验以及空载试验等。系统采用RS485和RS232的串行通讯方式，由PC机、交流接触器组、温度采集模块等构成。硬件组成如图1所示。

图1 温升试验自动测控系统的硬件组成

PC机可以通过内置程序，发出各类调控指令，控制各类仪器相互配合，完成变压器温升试验。数据采集卡是一种集数据采集、波形分析于一体的元件，它能够将自动监测和实时反馈的各类数据，进行统一汇总后，根据PC机的运行需要提供相应的数据，支持自动测控的实现。试验控制台中包括了控制板、基准采样板以及各类仪表。控制板默认为自动状态，也可以根据需要切换为手动控制。基准采样板可以获取变压器的基础数据，如温度、电压等。电器控制柜主要包括交流接触器、互感器。可以根据PC机的指令，实现通电/断电控制，并且在互感器电流倍率、电压倍率之间进行灵活切换。最终处理结果在显示器上直观的展示出来，并在后台自动生成电子版的试验报告，管理人员可以根据需要使用打印机打印出来。

3.2软件部分设计

系统软件设计使用到的工具主要有C语言，Access数据库以及Excel表格等。软件部分的组成包括：

（1）温升试验主界面。菜单栏中主要包括温升过程、温升计算、冷态数据、返回等。工作人员可以根据试验需求，点击切换二级页面，对温升试验的具体内容有进一步的了解。（2）温升试验自动测控模块。技术人员根据电力变压器温升试验的流程和注意事项，编写控制程序，在程序指令的调控下，完成整个温升试验。（3）数据管理模块。采用实时监测技术，将整个变压器温升试验中产生的数据全部采集起来，并在Access数据库中存放，保证数据同步。（4）通信模块。支持有线通信和无线通信两种模式。根据PC机上预留通信接口的数量确定使用的通信模式。（5）试验报告填写模块。调用数据库中的各类数据，根据试验报告要求自动完成填写并打印出来。

3.3测量仪器选择

温升试验自动测控系统中使用到的测量仪器主要分为两类：

（1）直流电阻测量。继电器输出模块EDA9060。在各种工业测控系统中EDA9060模块应用较为广泛。通过RS485接口能从主控制器和主计算机等处接收到数字量输入，再通过继电器触点的形式输出信号。它能够控制交流开关与接触器等设备，能够将开关状态或者其它输入信号返回到计算机。

（2）温度巡检仪。可以支持温度采集、记录和传输等功能。测温范围在-100至500℃，测量误差可以控制在0.5%以内，精度能够满足试验要求。采样速率可以达到每秒5-10个采样点，保证了数据采集效率。温度巡检仪与PC上位机采用有线连接的方式，通过USB接线实现采集数据的实时反馈。

4、温升试验自动测控系统的应用效果

该系统投入运行后，在自动完成变压器温升测试、同步数据管理，以及自动填写试验报告等方面达到了预期的应用效果。具体来说：（1）PC上位机的内置程序指令，可以通过串行通信，实现对前端各类仪表的控制，实现数据信息的即时交互，一来保证了温升试验按照预设程序顺利进行，二来也可以实时采集试验中的各项参数。（2）控制指令采用C语言编写，可以支持温升过程控制、温升计算、数据管理、试验报告填写与打印等事项的自动完成。数据存储使用Access数据库，在满足存储需求的同时，可以随时进行数据调用。（3）内置无线通信模块，保证信息同步传输，实现数据同步管理。

结语：在电力信息化背景下，探究和推广电力变压器试验的自动测控系统，无论是在减轻试验压力、提升试验效率，还是保证试验结果精确性和可信度方面，都有积极的帮助。本文以电力变压器的温升试验为例，介绍了一种自动测控系统的设计方案，硬件方面主要包括PC机、数据采集卡、交流接触器等，软件方面主要包括温升自动测控模块、数据管理模块、试验报告填写模块。从应用效果来看，在温升试验自动开展、测量数据自动采集、试验报告自动填写等方面，均取得了较好的效果，满足了电力变压器试验自动测控的需要。

参考文献：

[1]徐兆丹,张利华.基于单片机技术的电力变压器试验自动测试装置开发应用[J].电工技术,2019(08):53-54.

[2]张朝龙,何怡刚,杜博伦,等.基于深度学习的电力变压器智能故障诊断方法[J].电子测量与仪器学报,2020(1):81-89.