王作鵬,劉玉朋,孫志勇,孔 崢（國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司,濟南 250000）

變壓器風冷電機在線監(jiān)測系統(tǒng)的研制

王作鵬,劉玉朋,孫志勇,孔 崢
（國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司,濟南 250000）

摘 要：本文結合變電站現(xiàn)場實際情況，基于先進的測量元件和數(shù)字處理技術，研發(fā)了變壓器風冷電機在線監(jiān)測系統(tǒng)模型，主要包括監(jiān)測主機和監(jiān)測分機兩部分，監(jiān)測主機通過RS485總線與各個分機通信，監(jiān)測分機實時監(jiān)測并顯示風冷電機的電壓、電流、轉速和溫度。該監(jiān)測系統(tǒng)模型的試用全面改善風冷電機的運行條件，降低了風冷電機的故障率，變故障檢修為狀態(tài)檢修，對變壓器的運行具有非常重要的意義。

關鍵詞：風冷電機;實時監(jiān)測;監(jiān)測主機;監(jiān)測分機

0 引言

風機冷卻系統(tǒng)是變壓器的附屬設備，如果風機故障率高，不僅會浪費大量的人力、財力和時間，還會間接影響變壓器的散熱效率、負荷率及使用壽命。針對這個問題，本文以改善風機運行條件，降低風機故障率為目的，研發(fā)了一套在線監(jiān)測系統(tǒng)模型，該模型可以實時監(jiān)測風冷電機的工作電壓、工作電流、轉速、溫度。該監(jiān)測系統(tǒng)模型的試用有效降低了風冷電機的故障率，變故障檢修為狀態(tài)檢修，對變壓器的長久運行具有非常重要的意義[2]。

1 系統(tǒng)總體結構及功能

變壓器風機在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測風機的轉速、工作電流和溫度。在裝置中設定轉速、電流、溫度和運行時間的動作值，當這些參數(shù)超過動作值，裝置會報警并向后臺發(fā)信號，或以手機短信的方式通知檢修人員。

整套系統(tǒng)為一主多從式結構。主控室內(nèi)的計算機為整個系統(tǒng)的主控機，主機通過RS485總線與各分機進行通信，一套主機最多可掛接256個分機。各分機在主機的統(tǒng)一調(diào)度及控制下完成自己相對獨立的功能。

工作流程：各監(jiān)測分機對所監(jiān)測風機的運行參數(shù)進行監(jiān)測；各監(jiān)測分機根據(jù)主機所設定的指標參數(shù)對報警單元進行設置；各分機將電機的運行數(shù)據(jù)集報警信息通過RS485總線傳送至主機；主機將各分機上傳的電機實時運行數(shù)據(jù)及報警信息通過主機顯示屏實時顯示，并同時存入數(shù)據(jù)庫進行保存；主機根據(jù)設置通過GPRS將報警信息以短信的方式發(fā)送至檢修人員。

2 監(jiān)測分機組成

監(jiān)測分機的其核心是基于ΑVR單片機的控制器，它的功能是處理傳感器采集的速度、電流、溫度和時間信號，并將這些信號傳給主控計算機。其外圍模塊有三大模塊組成：電源控制模塊,電源控制模塊給監(jiān)測分機提供穩(wěn)定的直流電源。當電源電壓不足時，發(fā)出信號，電源指示燈告警。指示模塊,指示模塊有電源指示、運行指示、報警指示三部分，電源指示監(jiān)視電源的運行情況；運行指示監(jiān)視核心控制器的運行，若內(nèi)部處理器故障發(fā)信號；報警指示當有轉速、電流、溫度超過給定值時發(fā)出報警信號，報警指示燈亮。傳感器模塊,傳感器模塊是監(jiān)測分機的主要硬件，有轉速傳感器、電流互感器、溫度傳感器三部分，分別對風機的轉速、定子電流、繞組溫度進行實時監(jiān)測，并將實時采集模擬信號傳給控制器，控制器將轉速、電流、溫度信號與給定值進行比較并作出判斷。時間控制模塊,時間控制模塊記錄風機的運行時間，風機運轉時開始計時，當運轉時間大于給定值時，發(fā)出報警信號。

3 系統(tǒng)的對策實施

變壓器風機在線監(jiān)測系統(tǒng)的主要硬件有控制器、電源模塊、速度傳感器、電流傳感器、溫度傳感器。本文結合現(xiàn)場實際情況對實施方案進行集中分析，選取合適的硬件。

3.1 控制器

目前市場上的控制器主要有8051單片機和Microchip單片機，8051單片機結構功能簡單，能完成簡單的處理運算，操作簡單，價格低。而ΑVR單片機比8051單片機體積小，質(zhì)量輕，CPU運算速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的功能，因此本文采用ΑVR單片機。

3.2 速度傳感器

速度傳感器按工作原理分為旋轉式速度傳感器、光電風速傳感器和霍爾開關傳感器。本文根據(jù)風機現(xiàn)場實際情況，采用霍尼韋爾的SS143Α型霍爾開關傳感器，該傳感器測量風機轉速具有安裝簡單，無接觸摩擦，靈敏度高的優(yōu)點。

3.3 電流傳感器

電流互感器根據(jù)用途分為測量用電流互感器和保護用電流互感器[3]。本文采用北京霍遠科技產(chǎn)HCΤ226HN高精密電流互感器，該傳感器具有精度高，線性度好的優(yōu)點。

3.4 溫度傳感器

由于風機繞組的上限溫度不高，其它要求也不高，因此采用低成本的PΤ100鉑電阻，它與通常的熱電偶及半導體熱敏電阻相比，具有精度高，響應時間快，工作可靠等優(yōu)點。

4 系統(tǒng)的試用及效果

將變壓器風機在線監(jiān)測模擬系統(tǒng)試用于某500kV變電站，然后記錄分析變電站內(nèi)6臺風機在一年內(nèi)的運行情況，當風機運行條件超出正常設定值時，在線監(jiān)測系統(tǒng)會報警并發(fā)出信號，運行人員在收到報警信號后及時趕到現(xiàn)場進行檢查處理，從而降低了風機的故障率。

5 結語

隨著超高壓輸電網(wǎng)絡的建立，高電壓變壓器日益增多[4]，風機故障率問題也越來越普遍，而風機在線監(jiān)測系統(tǒng)用一種全新的方法解決這一難題，變故障檢修為狀態(tài)檢修，有效降低了風機的故障率，進而改善了變壓器的效率，提高了變壓器的散熱效率、負荷率和使用壽命。

參考文獻：

[1]李發(fā)海,朱東起.電機學[M].北京:科學出版社,2007(06):149-153.

[2]王維儉.發(fā)電機變壓器繼電保護應用[M].北京:中國電力出版社,2010(09):240-245.

[3]劉利華.二次回路[M].北京：中國電力出版社,2012(05):65-70.

[4]劉振亞.特高壓電網(wǎng)[M].北京:中國經(jīng)濟出版社,2005(08):56-59.