在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在配電變壓器油溫監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

駱興華，曹永躍，姚德剛

(1.邢臺(tái)供電公司，河北 邢臺(tái) 054000;2.石家莊供電公司,石家莊 050051;3.中興冀能實(shí)業(yè)公司,石家莊 050021)

1 概述

隨著配電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展以及配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量的迅速提升，配電網(wǎng)設(shè)備定期檢修模式已不適應(yīng)電網(wǎng)及設(shè)備的管理要求，配電網(wǎng)設(shè)備應(yīng)積極采用免維護(hù)、少維護(hù)設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)工作，不斷探索新技術(shù)在配電網(wǎng)狀態(tài)檢修中的應(yīng)用，積極推廣應(yīng)用帶電測(cè)試技術(shù)和設(shè)備，有選擇的安裝應(yīng)用成熟可靠的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，進(jìn)一步提高技術(shù)服務(wù)水平。

邢臺(tái)市城市配電網(wǎng)變電站10 kV出線139條，分段線路367條；線路長(zhǎng)度945.633 km，其中電纜線路250.243 km、架空線路695.39 km；柱上斷路器617臺(tái)；柱上變壓器1 625臺(tái)；箱式變壓器380座，變壓器550臺(tái)；配電室27座，變壓器40臺(tái)；開(kāi)閉所12座、環(huán)網(wǎng)柜344座、分支箱119座。變壓器上層油的溫度是反映配電變壓器運(yùn)行狀況的關(guān)鍵數(shù)值，配電網(wǎng)狀態(tài)檢修評(píng)價(jià)導(dǎo)則規(guī)定變壓器上層油溫不宜經(jīng)常在85～95 ℃運(yùn)行。以前監(jiān)測(cè)變壓器油溫只能靠人工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，耗費(fèi)大量的人力、物力等費(fèi)用，增加了運(yùn)營(yíng)成本，且現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)存在設(shè)備需要停電、測(cè)量數(shù)據(jù)少、科學(xué)性差等缺點(diǎn)。邢臺(tái)供電公司應(yīng)用油溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器油溫變化，取得良好效果。

2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

2.1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

油溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)、通信服務(wù)軟件、油溫傳感器三部分組成。通過(guò)油溫傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，利用每臺(tái)變壓器現(xiàn)有GPRS專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)房；機(jī)房設(shè)1臺(tái)通信服務(wù)器負(fù)責(zé)時(shí)實(shí)采集各變電站測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，并寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；實(shí)時(shí)監(jiān)控變壓器溫度變化。

2.1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置在機(jī)房服務(wù)器上，負(fù)責(zé)集中存放所有臺(tái)區(qū)變壓器的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中存放下列庫(kù)表：基本配置信息存放表、變壓器配置數(shù)據(jù)表、測(cè)溫終端配置數(shù)據(jù)表。詳細(xì)保存全部測(cè)溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)。長(zhǎng)期存放全部探頭的匯總統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)匯總時(shí)間間隔可以是任意小時(shí)。

2.1.2 通信服務(wù)軟件

通信服務(wù)軟件負(fù)責(zé)接收所有變壓器溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的全部溫度數(shù)據(jù)，并集中存放到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中；該軟件自動(dòng)啟動(dòng)，每天24 h連續(xù)不間斷運(yùn)行。能夠直觀顯示所通信連接的臺(tái)區(qū)個(gè)數(shù)、名稱(chēng)、時(shí)間等信息；能夠直觀顯示各臺(tái)區(qū)的通信終端個(gè)數(shù)、名稱(chēng)等信息；能夠靈活設(shè)定允許連接哪些臺(tái)區(qū)、哪些終端；自動(dòng)讀取所有探頭測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，能夠處理同一個(gè)探頭數(shù)據(jù)被多個(gè)終端接收問(wèn)題；按照設(shè)定的時(shí)間間隔，把測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中；可以實(shí)現(xiàn)用戶管理、日志管理等功能。

2.1.3 油溫傳感器

油溫傳感器芯體采用普通裝配式芯體，材質(zhì)為鉑質(zhì)材料；測(cè)量范圍-200～600 ℃；該油溫傳感器通用性強(qiáng)，可定制結(jié)構(gòu)形式和安裝固定形式，方便現(xiàn)場(chǎng)安裝，可將測(cè)量值轉(zhuǎn)換為4～20 mA，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。測(cè)量時(shí)一端插入變壓器內(nèi)部，準(zhǔn)確測(cè)量油溫，一端連接測(cè)溫終端裝置，傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)。

2.2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理

2.2.1 油溫測(cè)量

在一般的油浸式變壓器上，都預(yù)留有測(cè)溫的小孔，過(guò)去測(cè)溫時(shí)將玻璃溫度計(jì)插入測(cè)溫孔進(jìn)行測(cè)量，現(xiàn)在將油溫傳感器一端插入測(cè)溫孔，通過(guò)測(cè)溫終端裝置將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后用屏蔽導(dǎo)線將這個(gè)信號(hào)引出來(lái)(只需要2根線，既是供電電源線，又是信號(hào)傳輸線)，電流的大小就是溫度信號(hào)(距離遠(yuǎn)近不重要)，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電阻變成電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)有GPRS專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)傳到后臺(tái)。

油溫傳感器采用復(fù)合傳感器技術(shù)，其接線示意見(jiàn)圖1。引入第3根輸入線R2可有效消除因引入線內(nèi)阻而產(chǎn)生的固有誤差，R1是鉑電阻，R0為戶外至主控室(或保護(hù)室)電纜芯線內(nèi)阻，由于引用第3根線R2形成等臂電橋，從而消除了R0的影響。因此，只有3根芯線內(nèi)阻R0完全相等時(shí)才能消除內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

圖1 油溫傳感器接線示意

油溫傳感器通過(guò)系統(tǒng)的5 V供電端，經(jīng)一個(gè)3．92 kΩ的電阻連接到Pt100。為預(yù)防引起嚴(yán)重的非線性問(wèn)題，采用后級(jí)電路單片機(jī)軟件進(jìn)行校正。按照Pt100 的參數(shù)，溫度值在0～150 ℃時(shí)，電阻值為100～157.33 Ω，按照串聯(lián)分壓原理，計(jì)算出其輸出電壓，油溫傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理示意見(jiàn)圖2。

圖2 油溫傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理示意

2.2.2 數(shù)據(jù)傳輸

在配電變壓器臺(tái)架下方安裝測(cè)溫終端，由測(cè)溫終端實(shí)時(shí)采集變壓器運(yùn)行溫度，通過(guò)終端內(nèi)嵌GPRS模塊向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送數(shù)據(jù)。變壓器測(cè)溫終端示意見(jiàn)圖3。

圖3 變壓器測(cè)溫終端示意

2.2.3 油溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

監(jiān)控中心設(shè)1臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，安裝Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，并創(chuàng)建溫度數(shù)據(jù)庫(kù)WinallTemp，用于存放系統(tǒng)配置信息和所有采集數(shù)據(jù)。設(shè)備運(yùn)維人員通過(guò)該系統(tǒng)可以及時(shí)了解變壓器運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)變壓器油溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

邢臺(tái)供電公司于2011年6月在青輪II線前爐子新村臺(tái)區(qū)、園華I線新西街東臺(tái)區(qū)等20臺(tái)變壓器上安裝了油溫在線監(jiān)測(cè)裝置。該系統(tǒng)應(yīng)用至今運(yùn)行穩(wěn)定、監(jiān)控裝置工作正常，實(shí)現(xiàn)了變壓器油溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。另外該系統(tǒng)與配電網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)建立了接口，并在系統(tǒng)中增加了油溫展示模塊，增加了油溫過(guò)高系統(tǒng)報(bào)警等功能，不僅能維護(hù)變壓器基本信息和監(jiān)測(cè)溫度變化，還方便了數(shù)據(jù)的查看，彌補(bǔ)了運(yùn)行變壓器油溫?zé)o法遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn)，有效提升了邢臺(tái)供電公司配電專(zhuān)業(yè)的技術(shù)實(shí)力。

4 結(jié)束語(yǔ)

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在邢臺(tái)供電公司20臺(tái)變壓器的試用效果良好，能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)工作的需要，該系統(tǒng)通過(guò)了國(guó)家電網(wǎng)公司配網(wǎng)狀態(tài)檢修驗(yàn)收工作組檢驗(yàn)，具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。推廣應(yīng)用該系統(tǒng)時(shí)，建議對(duì)沒(méi)有預(yù)留油溫測(cè)量探頭插孔的變壓器，采用在變壓器器身外部，靠近易發(fā)熱的部位安裝吸附式測(cè)溫探頭，以保證變壓器器身溫度能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)；對(duì)該系統(tǒng)功能進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，可以考慮對(duì)在線監(jiān)測(cè)變壓器進(jìn)出兩端導(dǎo)線接頭的溫度進(jìn)行測(cè)量，使變壓器的運(yùn)行更加安全可靠。