1热模拟测量法
热模拟测量法并非直接的测量,而是通过模拟绕组与变压器油之间的温度差来测量变压器的温升平均值。其工作原理是加热电流流经一个电热元件,产生了附加升温,再使用电流匹配器进行调节,使所升高的温度恰好与绕组油的温差相同。这种方法的缺点是受外界环境影响较大,必须在规定的环境条件下进行测量。并且,这种方法只能模拟平均温升,而无法获知最高温度。另外,电流回路还会增加设备维护的难度,安全措施难以做好。
2间接计算法
这种方法需要获知几种变压器其绕组的热点温度,通过套入公式来间接计算需要测量的变压器的温度。这种计算方法的模型有三种,分别基于技术标准、热路和热阻。这种方法的优点是计算结果准确,实用性非常强。
3在线测量技术的优越性
上文中提到,直接测量法成本高昂且结果不精准,光纤光栅法结果精准,但成本高昂,而热模拟法虽然在日德等许多国家都有应用,但理论分析与实际情况有着巨大差别,导致了测量结果的较大偏差。仅间接计算法按照《油浸式变压器负载导则》中提到的计算公式[2],可以较准确地计算出变压器的热点温度。间接计算法经济实用、操作简便的优越性使其在变压器测温方面得到了广泛应用。由于间接计算法要通过几种变压器来间接获得最终结果,计算过程耗费时间较长,对计算机运算能力要求极高,待结果得出后向有关部门反应,有关部门再派出维护人员进行维修,这使得间接计算法暴露出一个非常明显的缺点——计算复杂、反应不及时。为此,业界许多研究人员对变压器的温度测量方法进行了深入的研究,目前已经取得了一定的研究成果,制作出一种在线监测仪器。这种仪器基于负载导则,模型依循旧版导则的简单计算公式,受到外界影响的可能非常小,结果的精确度非常高。由于计算公式涉及到的温度是稳态温度,不必考虑不同时间段温度的变化会对最终结果造成影响。在线监测仪器内置GPRS模块,可以与距离较远的变电站实现远程监测与控制。
4在线测量系统
4.1在线测量系统的工作原理
在线测量系统包括上位机、下位机、传感器和变压器本身。电力人员在油浸式变压器内安装在线监测仪器,在线监测仪器包括N个温度传感器,传感器在变压器温度上升时通过下位机中内置的GPRS模块将信息传送至变电站的控制中心,变电站的工作人员通过上位机获得变压器的温变信息,可以及时快速地安排人员前去维护。下位机的主要部件有温度传感器与单片机处理单元。下位机在变压器上只需安置五个检测点,即可对变压器的底部、油面、顶部、箱体以及环境五处温度进行及时的监测。下位机内置微处理器,与传感器相连,通过液晶屏显示即时温度。五处检测点,有任何一点的温度值超过内置的温度标准,将会引发微处理器发生报警信息。下位机通过内置的GPRS模块将信息传输至变电站内的上位机,上位机内的相关软件通过代码编译,迅速显示出工作人员可以理解的曲线和数据结果,并作出音像报警和故障分析。
4.2硬件
4.2.1下位机下位机的温度传感器通常为产自美国Dallas公司的DS18-B20半导体,微处理器一般为Atmel公司生产的AT89-S52。这种微处理器的串口可以跨越较远的距离,与GPRS模块进行数据传输。YM-12684液晶屏可以显示温度信息与故障代码。温度传感器通过屏蔽双绞线将温度信号传送至单片机中,鉴于屏蔽双绞线的特性,有效距离最多为50m。4.2.2GPRS模块GPRS模块是远距离无线通信的核心,通过TCP/IP协议,数据可以畅通到达终端设备处。
4.3软件
4.3.1通信协议在线测量系统的通信协议就是上文所提到的TCP/IP协议,AT指令集也能支持。4.3.2上位机和下位机软件上位机的软件可以借助GPRS模块查询到来自下位机的变压器温度信息,并显示温变数据、绘制温度曲线、打印温度报表、做出音像报警、记录故障信息、分析故障原因。下位机的软件依托于C语言指令,循环读取各个端口的温度信息,依照内置命令完成监控、报警功能。
5结语
该文对油浸式变压器的工作原理、降温必要性、测温方法做了简单的分析,并以此对油浸式变压器的温度在线测量系统做了分析和阐述,点明其系统结构和工作原理,希望对油浸式变压器温度的在线测量和电力部门的及时抢修提供参考意见。
作者：苏玎 于学莲 单位：保定保菱变压器有限公司
