基于无线传感网的配电变压器运行状态远程监控系统的设计

2013-08-15蔡大华

河南科技 2013年8期

蔡大华

(南京工业职业技术学院，南京 210002)

一引言

随着我国经济高速发展，人民的生活水平提高，用电量日益增加，对用电质量及安全要求越来越高。配电变压器是变配电系统中起着重要作用的组成部分，配电变压器的安全可靠决定了配电网的安全可靠。目前各厂矿企事业单位的配电变压器有干式变压器、油式变压器、箱式变压器。干式变压器使用于户内，主要使用在特别重要的地方和有防火要求的高楼、医院、机场、车站、地铁、大超市及商店;油浸变压器的应用范围很广，可以在户内，也可以在户外，特别适合于户外大量使用油冷式变压器。

二配电变压器及常见故障分析

配电变压器是将电压直接分配低压用户的电力设备，其运行数据是整个配电网数据的重要组成部分。其中包括三相电压、三相电流、三相有功(无功)、功率因数、有功(无功)电量、油温度等。这些数据正常与否是配电变压器运行是否良好的重要反映。对重要运行数据采取实时监控，可以及时了解设备运行状况，对运行数据异常能及时采取措施或解决。

当配电变压器出现故障时，会造成大面积停电及变压器损坏。油冷式变压器易产生的主要故障有温度异常(冷却油量过少、内部匝间及铁芯短路、过载);异常响声(变压器铁芯的夹件螺丝松动、器身绝缘击穿、零件严重过热);喷油爆炸(变压器内部短路，产生高温电弧使变压器油汽化);严重漏油(焊缝开裂或密封件失效、油箱锈蚀严重而破损);雷击损坏(避雷器接地不良，接地线路电阻超标)。以上故障不仅是供电网的隐患，严重时将导致配电变压器损坏，造成大面积停电，有的故障如异常响声、油位下降配电变压器的工作电压、电流可能是正常的，不在现场容易被忽视。因此及时发现这些故障隐患，尤其是早期发现，早采取措施，将减少维修成本，缩短停电时间，有很多经济及社会意义。一般单位的传统方法是采用定时定人巡视记录的方法，对于配电变压器分布较分散，尤其是有一级、二级变电的单位，其分散性更大，实时发现问题成为难点。

三无线传感网及系统组成

1.无线传感网

传感网络是一种全新网络技术，它综合了传感器、微处理器及通讯等技术，在物联网通信中，传感器依托网络和通信技术实现感知信息的传递和协同。通过射频信号自动识别对象，完成获取相关数据后，再将采集来的数据通过优化后经无线电波或互联网传输给信息处理中心，进而通过互联网实现更大范围的跟踪、监控，这就是物联网与互联网相互依存的关系，传感网络将给生产控制及生活方式带来革命性的变化。

2.监控系统构成

根据配电变压器运行情况，采用三相电压、三相电流变送器、功率因数变送器等测试配电变压器的工作电压、电流、功率因数，作为监控(其它量可以根据需要选取)数据;根据配电变压器的类型要求选取物理量如温度、噪音、压力、液位、湿度等的模数传感器模块、无线数据采集传输模块和微处理器模块三大功能模块构成，实现由无线传感器节点采集、微处理器对前端的网络数据处理发布、网络远端的检测系统(PC 机)对数据分析和处理完整功能的物联网系统。平台原理结构如下图:

每台配电变压器可以根据需要(变压器是干式还是油浸变压器)设置如下观测点:

(1)运行数据测试:三相电压、三相电流、功率因数等。

(2)温度测试:油温、铁芯温度测试。

(3)液位测试:变压器冷却油的高度测试。

(4)气体压力测试:变压器内部产生的气体(瓦斯)压力测试。

(5)噪声测试:针对变压器异常噪声测试。

(6)湿度测试:组合式、密闭式变压器的湿度测试。