國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司 張清揚(yáng)

針對(duì)于變壓器有載分接開(kāi)關(guān)運(yùn)行上進(jìn)行構(gòu)建在線檢測(cè)和故障判斷的兩方面構(gòu)建，并在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)有效的開(kāi)關(guān)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)實(shí)施。其中，有載分接開(kāi)關(guān)也是調(diào)壓變壓器中的關(guān)鍵性部件，需要準(zhǔn)確的針對(duì)于動(dòng)作進(jìn)行檢測(cè)，并盡量避免或者降低電壓幅度上的波動(dòng)及其狀況?；趶?qiáng)行分配的狀況下，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)有效可靠性的運(yùn)行保障。另外在檢測(cè)操作的頁(yè)面上，需要構(gòu)建友好的擴(kuò)展性，便于操作人員的使用，并針對(duì)存在的隱患，進(jìn)行分析和評(píng)估，最終展現(xiàn)數(shù)據(jù)精確采集和數(shù)據(jù)在線兩大功能性構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試計(jì)劃，保證測(cè)試系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施。

一、變壓器有載分接開(kāi)關(guān)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)主要概述

變壓器的有載分接開(kāi)關(guān)為變壓器在負(fù)載變化時(shí)提供恒定電壓，在保證不中斷負(fù)載電流的情況下，實(shí)現(xiàn)變壓器繞組中分接頭之間的切換，從而改變繞組的匝數(shù)，即變壓器的電壓比，最終達(dá)到調(diào)壓的目的。在現(xiàn)今輸變電行業(yè)中，大型變壓器都廣泛地安裝了有載分接開(kāi)關(guān)，對(duì)保證系統(tǒng)和用戶的電壓質(zhì)量起到了重要的作用。變壓器有載分接開(kāi)關(guān)(on-loadtapchanger，OLTC)在實(shí)際的構(gòu)建中，不僅需要保證電力系統(tǒng)的安全性可靠運(yùn)行，還需要保證電網(wǎng)調(diào)度的靈活性構(gòu)建。并且在變壓器調(diào)壓的過(guò)程中，通過(guò)增強(qiáng)調(diào)壓的次數(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)有效可靠性的運(yùn)行保障。在OLTC的操作上，如果操作不規(guī)范，那么就會(huì)造成不良次數(shù)加大的情況出現(xiàn)。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)對(duì)調(diào)查顯示，由于故障而發(fā)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(xiàn)了上升的趨勢(shì)。從目前的形式上進(jìn)行分析，這樣造成的是電力變壓器穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題，也是電網(wǎng)安全性穩(wěn)定的問(wèn)題。也針對(duì)OLTC的運(yùn)行狀況實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)性監(jiān)控和在線檢測(cè)評(píng)估的功能實(shí)現(xiàn)。OLTC的故障主要包含了兩個(gè)方面的主要內(nèi)容：第一是機(jī)械故障方面主要故障，機(jī)械故障主要是變壓器有載分接開(kāi)關(guān)本身的部件問(wèn)題；第二是電氣故障，電氣故障主要是電源、電壓、頻率的錯(cuò)誤變化。利用振動(dòng)加速度傳感器，通過(guò)運(yùn)動(dòng)線圈切割磁力線而輸出電壓，實(shí)現(xiàn)信號(hào)狀態(tài)切換的過(guò)程展現(xiàn)，獲取機(jī)構(gòu)狀態(tài)信息和工作模式的提升，實(shí)現(xiàn)OLTC在切換過(guò)程中的卡滯和變形、磨損、松動(dòng)等模式檢測(cè)及其評(píng)估。并基于復(fù)雜的環(huán)境下，利用CompactRIO軟硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電力變壓器有載分接開(kāi)關(guān)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)方向上的開(kāi)發(fā)工作，展現(xiàn)正常的課擴(kuò)展性，保證其時(shí)效性和實(shí)用性。

二、變壓器有載分接開(kāi)關(guān)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)

（一）OLTC振動(dòng)特性方向的檢測(cè)

變壓器有載分接開(kāi)關(guān)是三個(gè)部分構(gòu)建而成的，其中主要包含了電動(dòng)機(jī)和選擇器、切換開(kāi)關(guān)。在動(dòng)靜態(tài)的碰撞中和摩擦中，需要在停止啟動(dòng)中，產(chǎn)生脈沖沖擊力構(gòu)建，并在一定的情況下，針對(duì)產(chǎn)生信號(hào)進(jìn)行構(gòu)建主要的振動(dòng)來(lái)源。OLTC的在線連接，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行構(gòu)建緩沖基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)間隔時(shí)間的沖擊力度實(shí)施。OLTC振動(dòng)信號(hào)包含了附載的高頻載波信號(hào)，針對(duì)脈沖強(qiáng)度不同，引發(fā)的包絡(luò)信號(hào)也就不同。

（二）檢測(cè)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)

變壓器有載分接開(kāi)關(guān)振動(dòng)測(cè)試檢測(cè)系統(tǒng)主要采用CompactRIO可重新配置的嵌入式測(cè)控系統(tǒng)。Compact RIO在組成上，主要采用模塊讀取的方式，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)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(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)性完成參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)傳輸，通信方向轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收模塊和存儲(chǔ)模塊，分析模塊上的實(shí)時(shí)性分析及其判斷、預(yù)警。依據(jù)CompactRIO能開(kāi)發(fā)各種類型的控制系統(tǒng)，無(wú)論是簡(jiǎn)單的比例積分微分(PID)控制，還是高級(jí)動(dòng)態(tài)控制(如:模型預(yù)測(cè)控制)都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器有載分接開(kāi)關(guān)振動(dòng)進(jìn)行有效的測(cè)試。Compact RIO主要可以分為以下幾個(gè)功能：第一，自動(dòng)性檢測(cè)功能，在開(kāi)機(jī)之后就可以根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行判斷測(cè)試的工作狀態(tài)。第二，數(shù)據(jù)采集方式，可以根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行靈活的定制時(shí)長(zhǎng)和方式采集。第三，數(shù)據(jù)分析構(gòu)建。利用系統(tǒng)測(cè)試進(jìn)行葉變換(Fast Fouriertransform，F(xiàn)FT)實(shí)時(shí)及其葉變(short-time Fouriertransform，STFT)短時(shí)，并在此作用下，編寫程序化包絡(luò)計(jì)算和混沌探析。第四，狀態(tài)上的分析，需要根據(jù)相關(guān)性系數(shù)及其空間的分布狀況進(jìn)行發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并解決問(wèn)題。第五，在結(jié)果的顯示上需要根據(jù)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析圖形顯示進(jìn)行判斷。第六，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，根據(jù)結(jié)構(gòu)分析和查看后續(xù)問(wèn)題。第七，兼容問(wèn)題，利用系統(tǒng)的形式進(jìn)行格式兼容數(shù)據(jù)探究。

（三）振動(dòng)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

振動(dòng)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由傳感器出發(fā)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)處理完成操作，有載分接開(kāi)關(guān)通過(guò)振動(dòng)信號(hào)到達(dá)信號(hào)變送器執(zhí)行N19234命令然后執(zhí)行振動(dòng)FIFO命令到達(dá)實(shí)施控制器設(shè)備最后通過(guò)以太網(wǎng)到達(dá)遠(yuǎn)程PC上位機(jī)。在振動(dòng)信號(hào)傳感器的操作時(shí)要基于振動(dòng)信號(hào)傳感器的需要針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境繼續(xù)擰需求性構(gòu)建，并選用核實(shí)的電壓器，進(jìn)行加速傳感振動(dòng)信號(hào)的量程分析。針對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)傳感器的選擇上，需要根據(jù)實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流變化范圍進(jìn)行思考，滿足NI9206數(shù)據(jù)采集范圍，選用電流互感器二次側(cè)傳輸。NICompactRIO控制器構(gòu)建上，需要和數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)一致，確保測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性運(yùn)行。滿足振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)通道預(yù)留和擴(kuò)展，精度采集模擬和保證。

三、變壓器有載分接開(kāi)關(guān)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)采集與FIFO存取

測(cè)試系統(tǒng)是由FPGA的FPGA層VI中CompactRIO實(shí)時(shí)控制器經(jīng)過(guò)感器端口數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步探究。PC層VI負(fù)責(zé)接收進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)、分析等。針對(duì)于FIFO的緩存上，需要針對(duì)數(shù)據(jù)讀寫進(jìn)行同步構(gòu)建，防止數(shù)據(jù)丟失和讀取操作進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)中斷中斷方法構(gòu)建。滿足清除中斷和RT層VI即刻同步讀取FIFO數(shù)據(jù)程序化流程實(shí)施。

（二）振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的STM協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸

在振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的STM協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，要針對(duì)復(fù)雜的情況先制定協(xié)議表，再做細(xì)分，通過(guò)幀頭+功能字+長(zhǎng)度+數(shù)據(jù)+校驗(yàn)位，的提前制定的協(xié)議，避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤。還要提前設(shè)置傳輸?shù)乃俣?，選用盡可能低的傳輸速度下滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰瑢?duì)于無(wú)線數(shù)傳來(lái)說(shuō)，傳輸速度越低意味著越遠(yuǎn)的傳輸距離。在數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的構(gòu)建中，還需要按照PC層進(jìn)行分析和存儲(chǔ)，并在此作用下，實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的重要方式展現(xiàn)。在擁擠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，測(cè)試系統(tǒng)中的STM協(xié)議傳輸，利用不同的metadata元素局，識(shí)別不一樣的類型。測(cè)試之后，需要實(shí)現(xiàn)獨(dú)立數(shù)據(jù)處理工作，保證數(shù)據(jù)精確性和RT層VI服務(wù)器工作。

（三）表振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的MATLABScript節(jié)點(diǎn)自定義

OLTC切換中，需要利用MATLABScript模塊進(jìn)行提供后臺(tái)的調(diào)用工作，分析PC層VI中設(shè)置MATLAScript節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)以構(gòu)建。使用Operating或Labeling工具直接向MATLAB腳本節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行輸入或者可以直接導(dǎo)入寫好了的MATLABScript節(jié)點(diǎn)自定義腳本，表振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的MATLABScript節(jié)點(diǎn)自定義本質(zhì)上是把MATLAB當(dāng)做服務(wù)器，實(shí)際上是利用ActiveX通道，進(jìn)行M文件的通道后臺(tái)執(zhí)行和優(yōu)化。并按照序列的空間分布性，進(jìn)行重構(gòu)工作實(shí)施。

（四）表振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的程序擴(kuò)展性

表振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的程序擴(kuò)展性可以充分的利用MATLAB Script節(jié)點(diǎn)去實(shí)現(xiàn)算法上的基礎(chǔ)實(shí)施，提升數(shù)據(jù)分析的整體性。并在眾多的數(shù)據(jù)構(gòu)建中，通過(guò)LabVIEWWebBuilder進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)OLTC的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)管實(shí)施，通過(guò)監(jiān)管作用，實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)表振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，加強(qiáng)振動(dòng)傳感的列入工作。

四、OLTC振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的試驗(yàn)進(jìn)一步拓展工作

在實(shí)驗(yàn)的表達(dá)中，基于系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中所使用的是OILTAPVIII350D的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作。按照OILTAP從低到高實(shí)現(xiàn)一次性切換工作，并在固定的狀態(tài)下，滿足傳感器的采集和振動(dòng)信號(hào)布置。利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)在固定OLTC控制使用上，實(shí)現(xiàn)電流互感器采集工作，啟動(dòng)之后，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的函數(shù)分析。通過(guò)得出函數(shù)分析，得出OLTC振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)果。變壓器有載分接開(kāi)關(guān)振動(dòng)測(cè)試的彈簧松動(dòng)是OLTC運(yùn)行中主要是根據(jù)LTC振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行有效性實(shí)施。在OLTC振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的試驗(yàn)結(jié)果上需要根據(jù)主頁(yè)面系統(tǒng)進(jìn)行分析和查看，按照實(shí)時(shí)性監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集和分析預(yù)警工作，構(gòu)建故障一環(huán)內(nèi)的及時(shí)有效性發(fā)現(xiàn)，從而確保測(cè)試系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施。根據(jù)OLTC正常工況進(jìn)行函數(shù)調(diào)節(jié)，還包含了彈簧松動(dòng)模擬故障方面的現(xiàn)場(chǎng)分析和構(gòu)建，OLTC振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的試驗(yàn)還有很多進(jìn)一步拓展工作需要繼續(xù)研究。

五、總結(jié)

隨著社會(huì)發(fā)展的進(jìn)步，CompactRIO硬件平臺(tái)上的測(cè)試系統(tǒng)，需要針對(duì)OLTC切換過(guò)程保證采集上的數(shù)據(jù)傳輸和分析功能實(shí)時(shí)有效，研發(fā)人機(jī)界擴(kuò)展性顯現(xiàn)監(jiān)測(cè)。提高有載分接開(kāi)關(guān)可靠性，對(duì)OLTC運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行量化分析?；谝陨蠗l件滿足之后，充分利用分析復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化，在系統(tǒng)測(cè)試的過(guò)程中，進(jìn)行采集和存儲(chǔ)方式的分析和完善，并基于以上完成OLTC振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的試驗(yàn)的開(kāi)發(fā)和優(yōu)化后續(xù)工作。