電力變壓器儀表的數(shù)字化集成應(yīng)用研究

史蜀軍 盧建忠 陳光俊 李星

摘要：隨著我國經(jīng)濟和社會的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進步，信息技術(shù)的發(fā)展成為了數(shù)字集成技術(shù)的先導(dǎo)，并取得了穩(wěn)定的發(fā)展。在這一過程中，運用數(shù)字集成技術(shù)，使電力變壓器在實際運用中的實際操作和控制管理能力得到了很大的提高，為其在實際應(yīng)用中的應(yīng)用效果提供了有力的保證。本文就是在這樣的大背景下，開展了電力變壓器儀器的數(shù)字化集成應(yīng)用的研究。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;儀表;數(shù)字化集成;應(yīng)用研究

0.引言

隨著半導(dǎo)體技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新型、特殊用途的變壓器層出不窮，設(shè)備的體積越來越小、越來越多的產(chǎn)品被廣泛地應(yīng)用于各種場合。近年來，自動控制理論和計算機技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，并且在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，傳感器在整個工業(yè)生產(chǎn)過程中扮演著越來越重要的角色。

1.當(dāng)前電力變壓器儀表的數(shù)字化集成應(yīng)用存在問題分析

變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其運行狀況通過儀表進行檢測和顯示。長期以來，我國的測量儀表主要依賴于傳統(tǒng)的機械式測量儀，具有較低的準確率和較高的靈活性，無法實現(xiàn)數(shù)字化通信。在“泛在”、“物聯(lián)網(wǎng)”的今天，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然要求。

常用的大型變壓器測量儀表有油面溫度計、線圈溫度計、本體油位計、開關(guān)油位計等。但在實際使用中，仍有一些不足之處。

（1）機械式儀表主要利用指針和刻度板（光盤）之間的相對移動，利用改變其長度或角度的位置來描述制造過程參數(shù)（測量結(jié)果），由于刻度板（光盤）的機械結(jié)構(gòu)所限，其敏感性和精確性較差，而且有人為讀取誤差。

（2）油位計、溫控器等儀表的儀表，其儀表的表盤位于變壓器的不同方位，其布置的遠近高低參差不齊，造成儀表的分布不均勻，難以觀測，而且整體的變壓器外觀也不協(xié)調(diào)、不美觀。

（3）在機械儀表上，開關(guān)觸點的運行存在著很大的誤差。

2.電力變壓器儀表的數(shù)字化集成設(shè)備概述

2.1傳感器技術(shù)概述

傳感技術(shù)是一種新型的技術(shù)，它的主要作用是實現(xiàn)自動控制和自動測試。在常規(guī)的檢測系統(tǒng)中，一般將傳感器作為一種檢測設(shè)備來使用。該系統(tǒng)能夠精確的探測和傳送特定的數(shù)據(jù)格式，并能把它們轉(zhuǎn)化成其它的格式。具體來說，傳感器就是對被測對象的特定信息進行特定的識別，并根據(jù)特定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的信號。沒有了感應(yīng)器，測試系統(tǒng)就不能采集到被探測到的數(shù)據(jù)，不能準確地探測和控制。即便是用高級電腦，也無法獲得精確的資料和資料，無法使其功能得到最大限度的發(fā)揮。所以，在研制和開發(fā)傳感器時，要充分考慮它的穩(wěn)定性和可靠性。一般情況下，傳感器的使用環(huán)境并不是很好，因為傳感器在使用的時候，會受到溫度、濕度、壓力等因素的影響，從而導(dǎo)致傳感器內(nèi)部的部件發(fā)生偏移，甚至?xí)档蛡鞲衅鞯撵`敏度。所以，在使用傳感器時，一定要引起足夠的重視，并采取相應(yīng)的措施，使傳感器的工作更加順利。

2.2互感器技術(shù)

在電力系統(tǒng)中，一般都是采用交流或大電流的方式進行輸電，因此無法直接利用儀表進行測量?；ジ衅鞯淖饔檬菍C、DC的比例減小到可以用儀器直接測量的水平，從而使繼電器、自動裝置的工作更容易進行。電力系統(tǒng)中的互感器是一種專用的變壓器，它把電網(wǎng)中的高壓、大電流的信息傳輸給低壓二次側(cè)的計量、測量、繼電保護、自動裝置。它是一次、二次系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)部件，它的一次繞組與電網(wǎng)相連，二次繞組與測量儀表、保護裝置等相互連接。該變壓器與測量儀、計量設(shè)備相結(jié)合，能夠?qū)σ淮蜗到y(tǒng)的電壓、電流、電能進行檢測，并與繼電器、自動設(shè)備相結(jié)合，實現(xiàn)對電網(wǎng)中各類故障的電氣防護和自動控制。變壓器的工作特性決定著電力系統(tǒng)的測量、計量精度以及保護設(shè)備的工作可靠性。

3.數(shù)字化集成監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1數(shù)字化集成監(jiān)控系統(tǒng)方案

針對我國電網(wǎng)機械儀表存在的問題，提出將傳感器、變壓器和集成顯示器有機結(jié)合。采用分布式采集、集中顯示、集中輸出等方式實現(xiàn)大型變壓器的設(shè)計。一種是使用傳感器和變壓器來監(jiān)測變壓器。通過各種傳感器和變壓器的采集，將傳感器和變壓器采集到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸?shù)綌?shù)字綜合監(jiān)控設(shè)備，完成各種參數(shù)的集中數(shù)字顯示、集中輸出控制和數(shù)據(jù)記錄。

3.2數(shù)字化集成監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)點

采用機械儀表對變壓器的運行數(shù)據(jù)進行測量，每增加一個監(jiān)測點，就要安裝1臺機械儀表。當(dāng)監(jiān)測站數(shù)目多時，儀器費用增加，儀器設(shè)備配置空間有限。在此基礎(chǔ)上，通過引入一個數(shù)字傳感器，可以有效地解決上述問題。與傳統(tǒng)的機械儀表相比，采用了傳感器和一體化顯示器的監(jiān)控方式，其優(yōu)勢在于：

（1）高度集成，能夠?qū)囟?、壓力、油位、電流等?shù)據(jù)集中顯示在數(shù)碼顯示屏上，并能根據(jù)需要設(shè)置不同的報警數(shù)值，提高用戶的使用體驗。

（2）高精度的數(shù)據(jù)，大幅度地改善了數(shù)字顯示和輸出控制的精度，普通數(shù)字儀器的精度可以輕松地達到0.05%。

（3）能夠?qū)?shù)據(jù)的實時存儲、收集、記錄、歷史回溯。

（4）可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化、遠程監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的功能。

（5）在數(shù)據(jù)分析的幫助下，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的智能功能，并可以根據(jù)狀態(tài)進行維修預(yù)警。

4.結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展，電力監(jiān)控系統(tǒng)正朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化方向發(fā)展。隨著電力變壓器自身的內(nèi)在缺陷，電力變壓器的機械設(shè)備必將被淘汰，而數(shù)字化、集成化的變壓器將是未來的主要趨勢。

參考文獻

[1]張旭.基于HTML5的車載全液晶虛擬儀表面板的研究與設(shè)計[D].成都：西南交通大學(xué)，2014.

[2]李婕茜.公司全面部署泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)[N].國家電網(wǎng)報，2019—03—11（1）.

[3]梁衛(wèi)國.概念辨析及落地建議：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)狀與反思[J].華北電力大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2020（3）：55—61.

[4]于秀娜.淺談傳感器技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（34）：93.

[5]劉家殷，王濤，王胡.傳感器技術(shù)在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動化應(yīng)用，2018（5）：150一151.

[6]謝毓城.電力變壓器手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社.2003.