在線監測系統在配電變壓器油溫監測中的應用

駱興華，曹永躍，姚德剛

(1.邢臺供電公司，河北 邢臺 054000;2.石家莊供電公司,石家莊 050051;3.中興冀能實業公司,石家莊 050021)

1 概述

隨著配電網規模的發展以及配電網設備質量的迅速提升，配電網設備定期檢修模式已不適應電網及設備的管理要求，配電網設備應積極采用免維護、少維護設備，加強設備在線監測工作，不斷探索新技術在配電網狀態檢修中的應用，積極推廣應用帶電測試技術和設備，有選擇的安裝應用成熟可靠的在線監測設備，進一步提高技術服務水平。

邢臺市城市配電網變電站10 kV出線139條，分段線路367條；線路長度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；柱上變壓器1 625臺；箱式變壓器380座，變壓器550臺；配電室27座，變壓器40臺；開閉所12座、環網柜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行狀況的關鍵數值，配電網狀態檢修評價導則規定變壓器上層油溫不宜經常在85～95 ℃運行。以前監測變壓器油溫只能靠人工現場監測，耗費大量的人力、物力等費用，增加了運營成本，且現場監測存在設備需要停電、測量數據少、科學性差等缺點。邢臺供電公司應用油溫在線監測系統，實時監測變壓器油溫變化，取得良好效果。

2 在線監測系統介紹

2.1 在線監測系統結構

油溫在線監測系統由數據庫、通信服務軟件、油溫傳感器三部分組成。通過油溫傳感器將溫度信號轉換為電信號，利用每臺變壓器現有GPRS專用網絡把數據傳輸到機房；機房設1臺通信服務器負責時實采集各變電站測溫數據，并寫入數據庫服務器；實時監控變壓器溫度變化。

2.1.1 數據庫

數據庫設置在機房服務器上，負責集中存放所有臺區變壓器的測溫數據。數據庫中存放下列庫表：基本配置信息存放表、變壓器配置數據表、測溫終端配置數據表。詳細保存全部測溫點的實時采集溫度數據。長期存放全部探頭的匯總統計數據，數據匯總時間間隔可以是任意小時。

2.1.2 通信服務軟件

通信服務軟件負責接收所有變壓器溫度監測系統采集的全部溫度數據，并集中存放到數據庫服務器中；該軟件自動啟動，每天24 h連續不間斷運行。能夠直觀顯示所通信連接的臺區個數、名稱、時間等信息；能夠直觀顯示各臺區的通信終端個數、名稱等信息；能夠靈活設定允許連接哪些臺區、哪些終端；自動讀取所有探頭測溫數據，能夠處理同一個探頭數據被多個終端接收問題；按照設定的時間間隔，把測溫數據存入數據庫中；可以實現用戶管理、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，材質為鉑質材料；測量范圍-200～600 ℃；該油溫傳感器通用性強，可定制結構形式和安裝固定形式，方便現場安裝，可將測量值轉換為4～20 mA，實現遠距離傳輸。測量時一端插入變壓器內部，準確測量油溫，一端連接測溫終端裝置，傳輸測量數據。

2.2 在線監測系統工作原理

2.2.1 油溫測量

在一般的油浸式變壓器上，都預留有測溫的小孔，過去測溫時將玻璃溫度計插入測溫孔進行測量，現在將油溫傳感器一端插入測溫孔，通過測溫終端裝置將溫度信號轉換為電信號，然后用屏蔽導線將這個信號引出來(只需要2根線，既是供電電源線，又是信號傳輸線)，電流的大小就是溫度信號(距離遠近不重要)，經標準電阻變成電壓信號，經過現有GPRS專用網絡傳到后臺。

油溫傳感器采用復合傳感器技術，其接線示意見圖1。引入第3根輸入線R2可有效消除因引入線內阻而產生的固有誤差，R1是鉑電阻，R0為戶外至主控室(或保護室)電纜芯線內阻，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根芯線內阻R0完全相等時才能消除內阻對測量結果的影響。

圖1 油溫傳感器接線示意

油溫傳感器通過系統的5 V供電端，經一個3．92 kΩ的電阻連接到Pt100。為預防引起嚴重的非線性問題，采用后級電路單片機軟件進行校正。按照Pt100 的參數，溫度值在0～150 ℃時，電阻值為100～157.33 Ω，按照串聯分壓原理，計算出其輸出電壓，油溫傳感器數據采集系統原理示意見圖2。

圖2 油溫傳感器數據采集系統原理示意

2.2.2 數據傳輸

在配電變壓器臺架下方安裝測溫終端，由測溫終端實時采集變壓器運行溫度，通過終端內嵌GPRS模塊向數據庫發送數據。變壓器測溫終端示意見圖3。

圖3 變壓器測溫終端示意

2.2.3 油溫實時監測

監控中心設1臺數據庫服務器，安裝Microsoft SQL Server數據庫管理系統，并創建溫度數據庫WinallTemp，用于存放系統配置信息和所有采集數據。設備運維人員通過該系統可以及時了解變壓器運行工況，實現變壓器油溫實時監測。

3 在線監測系統應用

邢臺供電公司于2011年6月在青輪II線前爐子新村臺區、園華I線新西街東臺區等20臺變壓器上安裝了油溫在線監測裝置。該系統應用至今運行穩定、監控裝置工作正常，實現了變壓器油溫實時監測。另外該系統與配電網生產管理系統建立了接口，并在系統中增加了油溫展示模塊，增加了油溫過高系統報警等功能，不僅能維護變壓器基本信息和監測溫度變化，還方便了數據的查看，彌補了運行變壓器油溫無法遠程監測的缺點，有效提升了邢臺供電公司配電專業的技術實力。

4 結束語

在線監測系統在邢臺供電公司20臺變壓器的試用效果良好，能夠滿足實際生產工作的需要，該系統通過了國家電網公司配網狀態檢修驗收工作組檢驗，具有廣闊的應用前景和推廣價值。推廣應用該系統時，建議對沒有預留油溫測量探頭插孔的變壓器，采用在變壓器器身外部，靠近易發熱的部位安裝吸附式測溫探頭，以保證變壓器器身溫度能夠準確監測；對該系統功能進行擴展時，可以考慮對在線監測變壓器進出兩端導線接頭的溫度進行測量，使變壓器的運行更加安全可靠。