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电力变压器温升试验自动控制的应用研究
xiao_xiao1 发表于 2009/8/11 10:43:03 974 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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0 引言
在变压器所有型式试验和例行试验项目中以温升试验最为特殊。现在各大厂家一般都采用短路法，人工现场操作。温升试验具有以下特点：第一，时间较长，大型变压器的试验需要十几个小时甚至更长时间，即使中小型的试验过程也需要八、九个小时;第二，试验过程单调枯燥，不仅需要监视加在被试变压器上的总损耗，调节试验电源保证所加的总损耗，还要长时间地反复测量温度值。由此可见，温升试验常常长时间在夜间进行，夜间人容易疲劳，再加上试验过程本身的单调，往往容易影响测量准确度，甚至操作错误。为此，实现试验过程的控制自动化就十分必要。
该温升试验自动控制系统引入微计算机技术，既能自动测量记录相关温度，做出判断，又能测量试验中的相关电量做到实时监测加在被试变压器上的总损耗等重要参数，并能在偏离预定值时自动调整试验电源。
1 试验原理及过程简述
1.1温升试验原理
按JB/T501–91《电力变压器试验导则》进行变压器温升试验有以下几种方法：直接负载法;相互负载法;循环电流法;零序电流法;短路法。
短路法试验是利用变压器短路产生损耗，来进行温升试验的。目前，一般都用短路法。短路法试验变压器的温升是所有变压器温升试验中需要电源容量最小，试验电压最低的试验方法，是大型油浸式变压器温升试验最常用的方法。
1.2试验过程
采用短路法进行温升试验。首先确定试验电源容量和试验电流，连接好试验线路，然后开始试验。试验中监测加在被试变压器上的损耗和电流，与设定值进行比较，若超过允许误差范围，调整试验电源;并在间隔预定时间后（一般间隔15～30min）测试一次试验部位温度，并记录、对测量结果做出判断。一直到检测的顶层油温升的变化率小于1K/h,并继续维持3h，就认为油顶层温升已经稳定。取最后一个小时中的平均值为油顶层温升。
之后，开始试验的第二阶段：绕组温升试验（测量热态电阻，冷态电阻在温升试验前已经测定）。
2 温升试验自动控制系统的设计
2.1硬件电路设计
硬件电路框图如图1所示。试验中所加电量经过信号调理，A/D，经缓冲，然后送单片机进行自动监测，做出判断后发出控制命令经D/A转换，放大，传给试验电源调整系统（发电机励磁调整系统）实现试验电源自动调整;同样对温度进行自动检测记录。系统处理速度快，控制准确。单片机采用性价比较高的MCS–51系列的89C51，ADC选用AD674A，扩展RAM，并选用地址锁存，多路开关，无触点开关等。
2.2 软件设计
软件部分由下位机程序和上位机程序两部分组成，包括：主程序，T0中断服务子程序，ADC完成（外部中断）服务程序，电源调整子程序和高级语言开发的上位机（PC机）程序。主程序流程图如图2所示。
2.2.1 下位机主程序
下位机主程序包括：损耗、电流，以及温度采样的间隔时间等参数设置;电量和温度采集控制，相应的数据处理及结果判定。
定时器T0用作电量采样定时。
判定标志位F1（F1设置见2.2.2）：
F1=0，做电量处理，单片机把采集到的电量数据（试验中加在被试变压器上的电压，电流等数据）进行处理，计算出损耗等相关的参数值，并保存数据以便试验人员分析试验之用。数据简单处理后，还把检测值与初始设定的参数值（损耗等）对比，若误差超出允许范围，则调用电源调整子程序。
F1=1，清除F1，做温度处理，单片机对采集的温度数据进行适当处理，判定结果。若检测到的温度变化小于1K/h，继续维持三小时，若温度变化都不大于1K/h，油顶层温升已经稳定。报警提示工作人员，进行下一阶段试验：热态电阻测量。
2.2.2 T0中断服务子程序
在T0中断服务程序中，通过循环计数实现10min温度采样间隔定时。时间未到，标志位F1为0，选择电量采集。若定时时间到，设定F1为1，选择温度采集。采用通道计数器完成对电量或温度各通道的循环选定。选择通道后，启动AD转换，返回主程序。
2.2.3 外部中断服务程序
ADC转换完成信号作为外部中断源，中断服务子程序中，读取ADC转换结果，根据F1标志和通道计数器，决定存储地址。数据存储后，返回主程序。
2.2.4上位机程序（PC机）程序
上位机程序采用高级语言Visual C++6.0进行编程。
除能实现下位机程序的所有功能外，还可对数据进行较为深入的处理和管理，形成试验日志和自动填写实验报告。
3 试验验证
本系统在保定天威集团保菱公司进行了简单的现场试验。结果试验测得的部分数据如表1所示：
表1 油顶层温升试验
通过试验验证，测量数据准确，预期的自动控制功能能够实现，基本能满足生产需求。
但仍有不足之处。在测量精度和控制准确度方面仍需进一步改进。
4 结束语
该系统把微计算机技术引入变压器试验过程，测试准确便捷。把电量（主要是损耗）监测和温度测量集成到一起，保证了试验过程中加在变压器上的损耗或电流的准确性和稳定性，并把单调枯燥的温度测量记录工作自动化，大大提高了温升试验过程的自动化水平，减少了人工干预，完全适应现代化生产的要求。