电力变压器热保护系统设计

电力变压器热保护系统设计

２００８年ｌＯ月

电脑

学

习

弟５期

电力变压器热保护系统设计

乔蕊’

王洪峰

摘

要：提出了系统需要的各种监测量．从系统的软、硬件两方面。概述了系统的主要功能和整体实现方案。

关键词：电力变压器热保护

革片机

在线监测

中图分类号：’Ｉ甲２７７

文献标识码：

Ｂ

文章编号：１００２—２４２２（２００８）０５—００１１—０２

ＴｈｅｒｍａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎｏｆＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ

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Ｋｅｙｗｏｒｄ：ＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ

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ｌ监测量的选取

目的。系统采用单片机作为下位机进行数据采集和现场控根据传热学原理对变压器实际散热结构进行细化，认制。在功能比较复杂的控制系统中，对采集到的数据进行进为总热阻由下面４个热阻串联而成，即变压器油的导热热一步分析和处理的工作是由功能强大的主控ＩＰＣ机来完成阻Ｒ１、变压器油与油箱壁（内侧）表面传热热阻Ｒ２、变压的。通常以ＩＰＣ机为上位机，单片机为下位机，二者之间有器油箱壁的导热热阻Ｒ３、空气与变压器油箱壁（外侧）表着大量的数据交换。系统也采用这种设计方案，由单片机完面传热热阻Ｒ４。监测量有３个：＂ｌａｍｂ、Ｔｏｉｌ、Ｔｍｅａｓ。电力变压成数据的采集及对装置的控制，由上位机完成各种复杂的器表面温度热模型等效热路图如图１。

数据处理及对单片机的控制。２．１硬件部分

主要包括数据采集单元、微机主控单元、开关量（数字

量）输入偷出单元、人机接口单元和通信接口单元。

图１变压器表面温度热模型等效热路图

（１）数据采集单元，是将从被保护元件的电流互感器、其中，变压器热源：铁心损耗ｑＲ和绕组铜损耗ｑＧｌ；Ｃｄ

电压互感器或其它变换器上取得的二次模拟电量，变换成为变压器油热容；顶层油温Ｌ，环境温皮Ｔ面，变压器表面

微机主控单元能够处理的数字量。

温度ｋ。

（２）微机主控单元，是微机保护装置的核心部分。当实２电力变压器热保护系统设计方案

时的采样数据经数据采集单元进入微机系统后，微机根据根据电力变压器热模型等效热路图，系统对所确定的由给定的数学模型编制的计算、逻辑程序对采样数据作实测温点进行温度的在线监测。ＤＳｌ８８２０采样得到数字信号时的计算分析、判断是否发生故障，故障的范围、性质，是否后，经现场单片机作数据预处理，通过Ｒｓ４８ｓ口３２接口送给应该跳闸等，然后决定是否发出跳闸命令，是否给出相应信上位机并对各变压器的电流和温度监测值作进一步处理、号，是否打印结果等等。

储存、显示。系统根据实际数据和经验数据的分析比较发（３）人机接口单元，是由打印机、作为上位机的ＰＣ机出三种形式的警报：预警（包括小修、中修、大修），报警和等组成，完成打印、整定值的设定、修改及显示、装置功能设紧急控制。由经验数据可知预警温度线为７０℃，当温度在其置、状态显示和指令设置等人机交互任务。

附近波动（经验值为±５℃），时间持续一周则发出小修命（４）动作执行单元，微机保护装置发出的跳闸命令和令，时间持续二周发出中修命令，时间持续三周发出大修命中间信号等经光电隔离器件带动中间继电器，最后由中间令；报警线为８０℃，若温度超出此温度线１０分钟内系统应继电器的触点再带动交流接触器执行相应的功能。

发出报警命令：紧急控制线为８５℃，当温度超出此线更短的（５）通信接口单元，在综合自动化的分层系统中，微机时间内由单片机进行紧急控制，经验值为２ｓ内。其中，预警保护装置除完成保护功能外，还要向站主机传送其动作信和报警由上位机来实现，紧急控制由离现场较近处理速度息、事件记录和故障报告等信息。较快的单片机来完成。

２．２软件部分

系统采用”分散一集中一再集中”结构，需要对现场数据（１）上位机程序，主要完成整个变压器热保护系统的进行统计、分析、制表、打印、绘图、报警等，同时，又要对现参数设定、实时温度数据显示、数字滤波、报警分析、故障记场装置进行实时控制，完成各种规定操作，达到集中管理的

录及数据打印等功能。通过可视化界面实现人与变压器热

收稿日期：２００８—０４—２９

乔蕊周口师范学院计算机科学系助教（河南，周口４６６０００）．

电力变压器热保护系统设计

２００８耳１０月

电脑

学

习

第５期

基于ＰＬＣ的城市交通指挥灯智能化控制系统母

高安邦”

摘

杨欢”。陈萍季琴谭玉娣郑玲

要：介绍了善于ＰＬＣ的现代城市交通指挥灯多功能智能化控制系统创新实验设计和制作。

现代城市交通指挥灯文献标识码：

Ａ

关键词：可编程序控制器中图分类号：ＴＰ２７３＋．５

ｔｈｅ

多功能智能化创新实验

文章编号：１００２—２４２２（２００８）０５—ｏｏｌ２—０２

Ｃｉｔｙ，ｓＴｒａｆｆｉｃ

ＧａｏＡｎｂａｎｇ

ｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ

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Ｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎ

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ＭｏｄｅｍＣｉｔｙ＇ｓＴｒａｍｃＬｉｇｈｔｓ

ＰＬＣ．

Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ

ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

Ｋｅｙｗｏｒｄ：ＰＬＣ

Ｍｕｈｉ—Ｆｕｎｃｔｉｏｎ

１总体方案和控制方法

系统设计与制作的总体方案如图１所示。

（２）增加了急车先行控制功能；（３）加入光电传感器实现闯红灯报警功能；

（４）加入指针指示功能，能够为色觉异常者成功指示方向；

（５）具有语音系统，成功为盲人服务；

（６）用ＰＬＣ进行全局的总控制：（７）用传感器进行信号的检测；（８）利用双色二极管的红绿色来模拟道路的人车通行实况；

（９）通过ＬＯＮＷＯＲｌ圆的智能网

启动开关接通时，信号灯系统开始工作。先南北绿灯亮，东西红灯亮。南北绿灯亮３５Ｓ后，开始闪烁。闪烁周期为１Ｓ。绿灯闪烁５Ｓ后熄灭。南北拐灯亮，维持２５Ｓ后，南北拐灯以１Ｓ为周期，连续闪烁５次熄灭，南北黄灯开始亮，５Ｓ后熄灭。这一过程东西红灯一直亮并和南北黄灯一起熄灭。南北黄灯熄灭后，南北红灯开始亮。此时东西方向，先是绿灯亮３５Ｓ后熄灭，接着以ｌＳ周期闪烁５次熄灭。拐灯亮２５Ｓ后熄灭，拐灯又以１Ｓ为周期连续闪烁５次。黄灯亮５Ｓ后熄灭转为红灯，东西

图１系统设计与制作的总体方案１．１系统的主要功能特点

络控制实现网络计算机的远程遥控。１．２系统的控制方法１．２．１时序控制

信号灯受一个启动开关控制。当

黄灯熄灭的同时，南北红灯熄灭，绿灯

开始亮转入第二个周期。以后周而复始的循环。当关闭开关动作时，所有信

（１）具有常规入库通行控制的一

般功能；

保护系统的对话，显示各传感器的实际测量值并记录变压器故障信息，接收操作人员输入的指令。

（２）下位机程序，主要包括系统初始化、温度数据采集子程序、报警子程序、显示部分等。初始化程序完成对各端口、通讯端口、ＬＥＤ等的初始化工作：温度数据采集子程序完成对各路温度数据的实时采集和整理：报警子程序检测是否存在报警信号；显示部分完成对终端采集器重要信息的显示。

参考文献

【１】李峥．电力变压器过热故障综合诊断技术研究【Ｄ】．南

京：河海大学电气工程学院，２００２．

【２】李新．电力变压器绕组中的涡流损耗及其温度场研究

【Ｄ】．天津：河北工业大学，２００５．【３】Ｍｉｋｈａｉｌｏｖｓｋｙ，Ｓｈｖｉｄｌｅｒ．Ｍｅｔｈｏｄｓ

ｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅ

ｃａｌ—

ｃｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｗｉｎｄｉｎｇｓ［Ｃ］．Ｐａｒｉｓ：Ｉｎｔｅｒ－－ｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ１９８４．

ｏｎ

ＬａｒｇｅＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｌｅｃｔｒｉｃＳｙｓｔｅｍｓ，

３结束语

变压器的在线状态监测可以实时监测变压器在实际运行状况下的健康状况，为系统的安全稳定运行提供保证；同时还可为变压器的状态检修提供依据，是实现状态检修的前提和重要组成部分。

收稿日期：２００８一０７—０５

【４】贾子瑜，姚日琪，王秀莲．强油导向冷却电力变压器的

油流工程计算方法【Ｊ】．沈阳：变压器，１９９８，３５（２）：３４—

３７．

｝中国高等教育学会“十一五”教育科学规划课题（批准号：０６ＡＩＰ００９００４６）：江苏省教育科学“十一五”规划课题（立项编号：１７９）；山东

省教育科学“十一五”规划课题’（立项编号：１１ＧＧ４１）；黑龙江省教育科学。十一五”规划课题（批准编号：ＨＧＧ０２７）；黑龙江省教育厅２００６年科学技术研究计划项目（项目编号：１１５１３０３７）。

高安邦淮安信息职业技术学院特聘教授（江苏，淮安２２３００３）．

杨欢淮安信息职业技术学院电气工程系２００８届高专生

１２。

电力变压器热保护系统设计

电力变压器热保护系统设计

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

乔蕊， 王洪峰， Qiao Rui， Wang Hongfeng周口师范学院计算机科学系,河南,周口466000电脑学习

COMPUTER STUDY2008，""(5)0次

参考文献(4条)

1.李峥 电力变压器过热故障综合诊断技术研究[学位论文] 20022.李新 电力变压器绕组中的涡流损耗及其温度场研究[学位论文] 2005

3.Mikhailovsky,Shvidler Methods of temperature rise calculations of power transformer windings 19844.贾子瑜.姚日琪.王秀莲 强油导向冷却电力变压器的油流工程计算方法 1998(02)

相似文献(6条)

1.期刊论文 乔蕊.崔春英 大型电力变压器热保护系统的研究与实现 -福建电脑2008,24(5)

本文根据发电厂变压器分布实际情况,提出"分散一集中一再集中"的监测系统总体设计方案.设计了以AT89552单片机为控纠棱心的终端数据采集器,从硬件和软件两个方面阐速了终端采集器和上位机设计的思路,并对系统的抗干扰问题进行了认真的探讨.

2.学位论文 乔蕊 大型电力变压器热保护系统的研究与实现 2007

本文在全面介绍和评述电力系统微机保护原理及其发展趋势的基础上，对电力系统中大量应用的120KV电压等级的电力变压器的热保护进行了专门研究。根据这一类电力变压器的运行特点，吸取以往各种保护方法的长处，提出了一套适合于120KV电压等级的电力变压器热保护方案。

该方案进一步优化了变压器热保护的配置原则，提高了热保护的可靠性；同时还在此基础上，通过对最小二乘算法及其适用范围的分析和仿真计算，提出了一种适用于电力变压器数字信号处理的算法。该监测系统采用单总线数字温度传感器DS18820作为温度传感器。根据发电厂变压器分布实际情况，提出“分散一集中一再集中”的监测系统总体设计方案。设计了以AT89S52单片机为控制核心的终端数据采集器，用以采集各传感器的数据，并将数据送至工控机内进行显示和处理。每个终端采集器可驱动8路温度传感器单线，每路单线可驱动多只DS18820。终端采集器还具有数据显示、报警线设定和紧急控制等功能，具备独立运行的功能。终端采集器配备RS-485串行口，采用串行传输协议与工控机通讯。

本文从主电源电路、温度传感器数据采集电路、显示电路、通讯电路等几个方面对终端采集器硬件组成进行了细致的描述，同时阐述了终端采集器和上位机软件设计的思路，采用了优化的快速算法，人机会话中采用了菜单技术，增加了完善的自诊断功能，使该装置具有很高的准确性和可靠性，在操作上更加简明方便。并对系统的抗干扰问题进行了认真的探讨。

本装置将变压器运行工况监测与继电保护相结合，体现了新一代微机保护装置的设计思想。经有关部门实验测试，本装置测量精确，动作快速准确，性能达到设计要求。

3.期刊论文 杨丽娟.YANG Li-juan 电力变压器热保护系统硬件的研究 -自动化技术与应用2008,27(5)

变压器是整个电力系统中最重要的设备之一,其运行的安全性和町靠性直接影响整个电力系统的运行链完整性.电力变压器的内部故障主要是过热性故障,因此研究变压器的过热故障具有很大实用价值,本文提出了电力变压器热保护系统,从终端采集电路、电源电路、数据采集电路、通讯电路、显示电路和键盘输入电路和控制电路详细介绍了本系统的构成和原理.

4.期刊论文 杨丽娟.Yang Li-juan 电力变压器热保护系统硬件的研究 -电子质量2008,""(1)

变压器是整个电力系统中最重要,最昂贵的设备之一,其运行的安全性和可靠性直接影响整个电力系统的运行链完整性.电力变压器的内部故障主要是过热性故障,因此研究变压器的过热故障具有很大实用价值.由于过去主要采用预防和维护的方法,即浪费人力,财力,又无法实现实时的保护,所以提出了电力变压器热保护系统.

5.期刊论文 陈雷.杨国梁.CHEN Lei.YANG Guo-liang 电力变压器温度数据采集子系统的设计 -自动化技术与应用2008,27(5)

电力变压器的内部故障主要是过热性故障,因此研究变压器的过热故障具有很大实用价值.由于过去主要采用预防和维护的方法,即浪费人力,财力,又无法实现实时的保护,所以提出了电力变压器热保护系统,在次系统中温度采集至关重要.只有保证对变压器的温度实时采集的准确性才能保证整个系统的成功,根据实际采用了文中的采集系统.

6.期刊论文 安宗贵.李治平 变压器不同储油柜的应用与对比分析 -陕西电力2010,38(9)

电力变压器的储油柜可以补偿变压器绝缘油体积的膨胀和收缩.介绍了传统密封式储油柜在运行中出现的问题,对传统储油柜和金属波纹储油柜进行对比,得出金属波纹储油柜具有工作寿命长、灵敏度高、维护量少、无老化及变压器油无污染的优点.并从结构效果、油温散热、保护油质、油位指示、密封性能和运行安全等方面对内油式与外油式金属波纹储油柜进行对比,提出金属波纹式储油柜对变压器油起到了好的保护作用,但外油式波纹储油柜的质量还有待进一步提高.

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授权使用：华北科技学院(wfser35)，授权号：eda17c61-ebf8-4499-ac6a-9e5200a3a050

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