電力變壓器監控系統

廣東省輸變電工程公司 彭偉謙

電力變壓器監控系統

廣東省輸變電工程公司 彭偉謙

電是每一國家、地區、工廠、家庭乃至個人必不可少的。對于供電系統來說，變壓器是變電站的核心設備，其安全運行直接關系到整個變電站的正常運轉，變壓器的保護與監控具有十分重要的作用。目前流行的主變壓器的監控方式較為費時費力，本文闡述了一種基于LTE-4G網絡的新型監控方式。

遠程終端；監控中心；角色管理；LTE模塊

引言

變壓器在線監控系統指的是一種綜合管理系統，具備變壓器在線監測功能，同時將保護裝置和測控裝置采集的電量、非電量參數接入后臺機監控系統，同時還兼備遠程自動抄表讀數的功能AMRS。監控系統近年來發展很快，融合了計算機技術、通信技術、網絡技術和微電子技術的相關成果。通過廣域以太網進行數據傳輸，將變壓器的狀態信息傳輸到計算機中心進行邏輯判定，再分類產生數據報表。電力部門的管理人員可以通過訪問監控中心的電腦，實時了解到每個變壓器的運行狀態。這種監控方式是基于4G－LTE無線網絡技術和Ethernet有線網絡技術實現的，系統由數據采集與控制系統、 LTE通信模塊、LTE網絡、Internet 公共網絡、Internet服務器、電力部分局域專網、工作站等組成。工作站計算機即可以通過Internet實現對現場監控設備進行遠程監控、管理和控制。通過對某一地區或部分變電站主變壓器的參數的自動采集、分析計算、存檔并顯示相關參數的變化趨勢等，對變電站的供電線路進行拉閘、合閘控制，達到遠程實時監控的目的。實現對主變壓器的安全保護。

變壓器監控系統是隨著通信技術及硬、軟件和網絡技術的發展而不斷發展的。軟件方面，數據庫技術支持B/S和C/S相結合的體系結構，并可根據用戶要求靈活配置，以適應不同規模和應用要求。采用DABASE技術框架內核，結合變電站值守的實際需求，可以在較短時間內開發出既具先進性又具實用性的應用系統。

圖1　系統結構圖

1.系統構成和工作原理

本系統由遠程監測終端和中心軟件兩大部分構成，變壓器參數遠程監測終端安裝在變壓器現場，通過電壓互感器（PT），電流互感器（CT），溫度傳感器等傳感設備對變壓器的電氣參數進行采樣監測；監控中心計算機通過一張支持LTE-4G的網卡，接上Internet網絡即可與現場監測終端進行通信。變壓器遠程檢測終端包括三部分，分別是變壓器參數采集器，變壓器參數控制器和LTE通信模塊。監測器軟件將采用模塊化的設計方法，系統結構圖如圖1所示。

2.現場變壓器遠程監測終端

2.1變壓器參數采集模塊

變壓器參數采集模塊能夠實時監測變壓器的三相電壓、三相電流、總有功功率、總無功功率、總有功電度、總無功電度、總功率因素、頻率及三相油槽的溫度等各類參數。氣體監測傳感器采用MQ系列氣體傳感器，液壓油微水檢測探頭采用GY－HTW306G傳感器，采用PT-100系列測溫傳感器，本模塊具有4路光電隔離數字輸入及3路繼電器輸出，模擬量用于檢測各類實時采集的物理量，數字量用于對開關狀態的檢測或閥門的開/閉狀態。

圖2　變壓器參數采集器

變壓器參數采集器主要由電流互感器，電壓互感器，AD轉換芯片，達林頓陣列采集芯片等組成。其中采集器的核心部分是AD轉換芯片。由于電網運行側電壓電流值較高，無法直接送ARM進行采樣，故應用微機保護原理使用電流互感器和電壓互感器以及設計相應電路來使電流和電壓達到理想值。采用三個電流互感器分別采集A、B、C三相電流，電流互感器變比采用30/5，將一次測電流60A轉變為10A，再經過兩電阻分壓（電阻值分別是9Ω和1Ω），從而將10A的交流電流轉變為10V的交流電壓，再經電阻分壓，最終將60A的交流電流信號轉變為1V。1V的交流電壓信號，從而滿足后面交直流轉換單元和ARM采樣的要求。再由三個電流互感器引線從而實現零序電流互感器以完成單相接地保護。相間電壓一級采用電壓互感器，變比Kt1=100，從而將二次測電壓降到100V，再通過變壓器（Kt2=10），將電壓降到10V，在通過R1=89Ω和R2=10Ω進行分壓，從而將電壓變到1V，以供AD采樣。

2.2變壓器參數控制器

變壓器參數控制器主要負責將AD轉換器送上來的數字量轉送到LTE模塊，并且對現場進行監控。它包括兩塊偉邦公司的8位單片機W78E58B-40，實時時鐘DS 12C887，可編程邏輯芯片EPM7032SLC44-10。

圖3　變壓器參數控制器

在配電變壓器在線狀態監測系統中，必須可以實時、快速、準確的對配電變壓器中電信號進行采集，通過A/D轉換獲得可供后續處理的數字信號，因此數據采集電路板必須能精確的將配電變壓器中電信號轉換為可供DSP處理的數字信號。W78E58B將處理送上來的變壓器實時參數，包括變壓器的檔位、油溫、環境溫度、三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因素、總有功電度、總無功電度、頻率、實時時間。系統能將開關輸入量變換成實際檔位位置和刀閘狀態，通過數碼管或LED顯示。

3. LTE無線通信的實現

單片機與LTE模塊的連接。

圖4　單片機與GPRS模塊連接圖

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彭偉謙（1990-），大學本科，就職于廣東省輸變電工程公司,主要研究方向為變電站調試、智能電網。