變壓器有載分接開關振動測試系統設計與開發

國網江蘇省電力有限公司檢修分公司 張清揚

針對于變壓器有載分接開關運行上進行構建在線檢測和故障判斷的兩方面構建，并在此基礎上，實現有效的開關振動測試系統實施。其中，有載分接開關也是調壓變壓器中的關鍵性部件，需要準確的針對于動作進行檢測，并盡量避免或者降低電壓幅度上的波動及其狀況。基于強行分配的狀況下，實現電力系統有效可靠性的運行保障。另外在檢測操作的頁面上，需要構建友好的擴展性，便于操作人員的使用，并針對存在的隱患，進行分析和評估，最終展現數據精確采集和數據在線兩大功能性構建，實現狀態現場測試計劃，保證測試系統的健康、穩定、可持續發展戰略實施。

一、變壓器有載分接開關振動測試系統設計與開發主要概述

變壓器的有載分接開關為變壓器在負載變化時提供恒定電壓，在保證不中斷負載電流的情況下，實現變壓器繞組中分接頭之間的切換，從而改變繞組的匝數，即變壓器的電壓比，最終達到調壓的目的。在現今輸變電行業中，大型變壓器都廣泛地安裝了有載分接開關，對保證系統和用戶的電壓質量起到了重要的作用。變壓器有載分接開關(on-loadtapchanger，OLTC)在實際的構建中，不僅需要保證電力系統的安全性可靠運行，還需要保證電網調度的靈活性構建。并且在變壓器調壓的過程中，通過增強調壓的次數，實現電力系統有效可靠性的運行保障。在OLTC的操作上，如果操作不規范，那么就會造成不良次數加大的情況出現。根據相關的數據對調查顯示，由于故障而發生的故障率在占比上存在百分之二十以上，并在一定程度上出現了上升的趨勢。從目前的形式上進行分析，這樣造成的是電力變壓器穩定運行的問題，也是電網安全性穩定的問題。也針對OLTC的運行狀況實現了實時性監控和在線檢測評估的功能實現。OLTC的故障主要包含了兩個方面的主要內容：第一是機械故障方面主要故障，機械故障主要是變壓器有載分接開關本身的部件問題；第二是電氣故障，電氣故障主要是電源、電壓、頻率的錯誤變化。利用振動加速度傳感器，通過運動線圈切割磁力線而輸出電壓，實現信號狀態切換的過程展現，獲取機構狀態信息和工作模式的提升，實現OLTC在切換過程中的卡滯和變形、磨損、松動等模式檢測及其評估。并基于復雜的環境下，利用CompactRIO軟硬件平臺設計實現電力變壓器有載分接開關振動測試系統方向上的開發工作，展現正常的課擴展性，保證其時效性和實用性。

二、變壓器有載分接開關振動測試系統設計的依據

（一）OLTC振動特性方向的檢測

變壓器有載分接開關是三個部分構建而成的，其中主要包含了電動機和選擇器、切換開關。在動靜態的碰撞中和摩擦中，需要在停止啟動中，產生脈沖沖擊力構建，并在一定的情況下，針對產生信號進行構建主要的振動來源。OLTC的在線連接，需要根據實際情況進行構建緩沖基礎，實現間隔時間的沖擊力度實施。OLTC振動信號包含了附載的高頻載波信號，針對脈沖強度不同，引發的包絡信號也就不同。

（二）檢測系統的主要設計

變壓器有載分接開關振動測試檢測系統主要采用CompactRIO可重新配置的嵌入式測控系統。Compact RIO在組成上，主要采用模塊讀取的方式，實現振動和加速傳感器傳播的，并在加速傳感和電流交互采集情況下，就地A/D轉換，實時性完成參數設置，數據傳輸，通信方向轉變，實現數據接收模塊和存儲模塊，分析模塊上的實時性分析及其判斷、預警。依據CompactRIO能開發各種類型的控制系統，無論是簡單的比例積分微分(PID)控制，還是高級動態控制(如:模型預測控制)都可以實現對變壓器有載分接開關振動進行有效的測試。Compact RIO主要可以分為以下幾個功能：第一，自動性檢測功能，在開機之后就可以根據實際情況，進行判斷測試的工作狀態。第二，數據采集方式，可以根據實際情況，進行靈活的定制時長和方式采集。第三，數據分析構建。利用系統測試進行葉變換(Fast Fouriertransform，FFT)實時及其葉變(short-time Fouriertransform，STFT)短時，并在此作用下，編寫程序化包絡計算和混沌探析。第四，狀態上的分析，需要根據相關性系數及其空間的分布狀況進行發現問題，并解決問題。第五，在結果的顯示上需要根據數據采集和數據分析圖形顯示進行判斷。第六，數據存儲，根據結構分析和查看后續問題。第七，兼容問題，利用系統的形式進行格式兼容數據探究。

（三）振動系統硬件結構設計

振動系統硬件結構設計由傳感器出發，通過數據采集和實時處理完成操作，有載分接開關通過振動信號到達信號變送器執行N19234命令然后執行振動FIFO命令到達實施控制器設備最后通過以太網到達遠程PC上位機。在振動信號傳感器的操作時要基于振動信號傳感器的需要針對現場的環境繼續擰需求性構建，并選用核實的電壓器，進行加速傳感振動信號的量程分析。針對于驅動電機電流信號傳感器的選擇上，需要根據實際驅動電流變化范圍進行思考，滿足NI9206數據采集范圍，選用電流互感器二次側傳輸。NICompactRIO控制器構建上，需要和數據采集模塊進行協調一致，確保測試系統的穩定性運行。滿足振動信號數據通道預留和擴展，精度采集模擬和保證。

三、變壓器有載分接開關振動測試系統設計

（一）振動測試系統設計中的數據采集與FIFO存取

測試系統是由FPGA的FPGA層VI中CompactRIO實時控制器經過感器端口數據進行進一步探究。PC層VI負責接收進行顯示和存儲、分析等。針對于FIFO的緩存上，需要針對數據讀寫進行同步構建，防止數據丟失和讀取操作進行分析，實現中斷中斷方法構建。滿足清除中斷和RT層VI即刻同步讀取FIFO數據程序化流程實施。

（二）振動測試系統設計中的STM協議的數據傳輸

在振動測試系統設計中的STM協議的數據傳輸時，要針對復雜的情況先制定協議表，再做細分，通過幀頭+功能字+長度+數據+校驗位，的提前制定的協議，避免數據出現錯誤。還要提前設置傳輸的速度，選用盡可能低的傳輸速度下滿足數據傳輸的需要，對于無線數傳來說，傳輸速度越低意味著越遠的傳輸距離。在數據實時性的構建中，還需要按照PC層進行分析和存儲，并在此作用下，實現大量數據的重要方式展現。在擁擠的網絡環境下，測試系統中的STM協議傳輸，利用不同的metadata元素局，識別不一樣的類型。測試之后，需要實現獨立數據處理工作，保證數據精確性和RT層VI服務器工作。

（三）表振動測試系統設計中的MATLABScript節點自定義

OLTC切換中，需要利用MATLABScript模塊進行提供后臺的調用工作，分析PC層VI中設置MATLAScript節點的自動以構建。使用Operating或Labeling工具直接向MATLAB腳本節點中進行輸入或者可以直接導入寫好了的MATLABScript節點自定義腳本，表振動測試系統設計中的MATLABScript節點自定義本質上是把MATLAB當做服務器，實際上是利用ActiveX通道，進行M文件的通道后臺執行和優化。并按照序列的空間分布性，進行重構工作實施。

（四）表振動測試系統設計中的程序擴展性

表振動測試系統設計中的程序擴展性可以充分的利用MATLAB Script節點去實現算法上的基礎實施，提升數據分析的整體性。并在眾多的數據構建中，通過LabVIEWWebBuilder進行網絡，實現OLTC的動態網絡化監管實施，通過監管作用，實時的監測表振動測試系統的數據傳輸，加強振動傳感的列入工作。

四、OLTC振動測試系統的試驗進一步拓展工作

在實驗的表達中，基于系統的開發中所使用的是OILTAPVIII350D的現場測試工作。按照OILTAP從低到高實現一次性切換工作，并在固定的狀態下，滿足傳感器的采集和振動信號布置。利用驅動電機在固定OLTC控制使用上，實現電流互感器采集工作，啟動之后，實現現場的函數分析。通過得出函數分析，得出OLTC振動測試系統的結果。變壓器有載分接開關振動測試的彈簧松動是OLTC運行中主要是根據LTC振動測試系統進行有效性實施。在OLTC振動測試系統的試驗結果上需要根據主頁面系統進行分析和查看，按照實時性監控數據采集和分析預警工作，構建故障一環內的及時有效性發現，從而確保測試系統的健康、穩定、可持續發展戰略的實施。根據OLTC正常工況進行函數調節，還包含了彈簧松動模擬故障方面的現場分析和構建，OLTC振動測試系統的試驗還有很多進一步拓展工作需要繼續研究。

五、總結

隨著社會發展的進步，CompactRIO硬件平臺上的測試系統，需要針對OLTC切換過程保證采集上的數據傳輸和分析功能實時有效，研發人機界擴展性顯現監測。提高有載分接開關可靠性，對OLTC運行狀態進行量化分析。基于以上條件滿足之后，充分利用分析復雜的網絡環境的變化，在系統測試的過程中，進行采集和存儲方式的分析和完善，并基于以上完成OLTC振動測試系統的試驗的開發和優化后續工作。