電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是近10年來備受關(guān)注的研究和實(shí)施領(lǐng)域，是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的前提，也是智能電網(wǎng)[1]重點(diǎn)研究和發(fā)展的領(lǐng)域之一。
在電力系統(tǒng)中，諸如發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)、勵磁和調(diào)速系統(tǒng)、繼電保護(hù)等，均已全部或部分實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。然而，電力變壓器（尤其是配電系統(tǒng)中）卻是無人問津的荒地，完全未納入監(jiān)測、故障診斷和預(yù)警服務(wù)的功率電感器范圍。
電力設(shè)備在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測指對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行記錄、分類和評估，它為設(shè)備維護(hù)、維修提供決策依據(jù)，為設(shè)備積累完整和真實(shí)的運(yùn)行記錄資料，為故障分析和診斷提供真實(shí)依據(jù)，為故障預(yù)防和處理提供科學(xué)依據(jù)，它包括以下任務(wù)：
(1)積累設(shè)備運(yùn)行情況資料和數(shù)據(jù),建立設(shè)備運(yùn)行的歷史檔案；
(2)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)電感器的測量處于正常或異常做出初步判斷，根據(jù)歷史檔案、運(yùn)行狀態(tài)等級和已出現(xiàn)的故障特征及征兆初步判斷故障的性質(zhì)和程度；
(3)對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，并對評估進(jìn)行分類，為設(shè)備檢修的實(shí)施提供依據(jù)。
電力設(shè)備在線監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢是：
(1)電力系統(tǒng)監(jiān)測與前沿性技術(shù)成果緊密結(jié)合：將計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、電力電子技術(shù)與設(shè)備診斷技術(shù)結(jié)合起來,使診斷技術(shù)不斷提高；
(2)單一化向群體監(jiān)測發(fā)展：由以單臺設(shè)備為目標(biāo)的在線監(jiān)測向整體在線設(shè)備的監(jiān)測延伸；
(3)設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和網(wǎng)絡(luò)化跟蹤：將設(shè)備監(jiān)測技術(shù)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，在設(shè)備狀態(tài)參數(shù)采集后，采用移動通信技術(shù)遠(yuǎn)程傳送數(shù)據(jù)，集中進(jìn)行故障分析和故障預(yù)警；
(4)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與其他系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、集成：隨著傳感技術(shù)和信息技術(shù)的日益成熟，將狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與繼電保護(hù)等系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，在智能化理論(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng))的基礎(chǔ)上結(jié)合信號采集、數(shù)據(jù)分析為主的計算機(jī)輔助監(jiān)測和診斷技術(shù)，電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障分析診斷必將進(jìn)入智能化的新時代。
根據(jù)上述電力設(shè)備在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和發(fā)展趨勢，結(jié)合監(jiān)測技術(shù)未涉足電力變壓器的現(xiàn)狀，本文針對電力變壓器，提出了在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，利用嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在線運(yùn)行參數(shù)的采集處理[2-3]，通過移動通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，并結(jié)合“電力設(shè)備在線監(jiān)測預(yù)警服務(wù)平臺[4]”，實(shí)現(xiàn)電力變壓器的故障分析和預(yù)警服務(wù)。
1 電力變壓器監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
利用嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的電力變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)由傳感器、變送器、ARM9 CPU、RF發(fā)射模塊（USB GPRS 模塊）等組成。
1.2 工作流程
圖2給出了電力變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)的部分電路。
(1)前端數(shù)據(jù)采集：電力變壓器的監(jiān)測參數(shù)包括溫度、電壓/電流差模電感和開關(guān)狀態(tài)三類參數(shù)，其中溫度和電壓/電流為模擬量，溫度信號通過溫度傳感器獲取，電流/電壓信號通過電流/電壓變送器獲取；模擬量獲取后的取值均為0~5 V的電壓信號，均經(jīng)過信號隔離電路LM339后輸入到多路轉(zhuǎn)換電路CD4051，之后經(jīng)由采樣保持電路LF398，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，將獲取的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后由CPU進(jìn)行數(shù)字處理；開關(guān)狀態(tài)為開功率電感器關(guān)量信號，通過去抖和整形信號處理后，交由開關(guān)量信號接收電路送至CPU，然后由CPU進(jìn)行統(tǒng)一地信號處理。
(2)數(shù)據(jù)處理：CPU對采集的模擬量和開關(guān)量進(jìn)行排序和歸一化處理，形成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式，并按窗口方式進(jìn)行移動保存，同時對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行異常判斷，加注異常標(biāo)識，以便優(yōu)先上傳和處理。
(3)數(shù)據(jù)上傳：CPU根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，通過一體成型電感器標(biāo)準(zhǔn)USB接口電路和帶USB接口的射頻電路(USB GPRS模塊)，優(yōu)先上傳帶有異常標(biāo)識的數(shù)據(jù)，在沒有異常標(biāo)識的情況下，定時輪流上傳模擬量和開關(guān)量信號。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
