摘要：本文主要针对变压器故障在线监测系统进行分析，明确了变压器故障在线监测系统研究和设计过程中的一些关键点，探讨了变压器故障在线监测系统的设计需求，以及今后的研发方向，供参考和借鉴。
关键词：变压器故障；在线监测系统；设计；研究
前言
在总结变压器故障在线监测系统的设计工作的同时，我们可以找到设计的要点，以及设计过程中的研发重点，为今后使用和研发变压器故障在线监测系统奠定更加的技术基础。
1、变压器故障在线监测的必要性
电力变压器是电力系统的核心设备之一，其安全、可靠运行是保证整个电力系统可靠供电的基础。电力变压器发生故障会直接影响电力系统的安全运行，同时会给电力企业及电力用户带来极大的经济损失。目前电力系统向超高压、大电网及自动化方向快速发展，变压器工作故障对电力系统安全、可靠运行的影响和危害与日剧增。由于电力变压器故障的发展过程与运行环境、负荷容量及绝缘状况相关，通过采用预防性维修方法很难及时发现一些潜在故障，预防性维修不仅费用高而且对绝缘等发展性故障反应不够灵敏。因此，对变压器运行状态进行实时在线监测是非常必要的，在线监测技术结合变压器故障智能诊断可以及时发现发展中的事故隐患，降低事故风险，防患于未然。
2、变压器故障在线监测系统的设计与研发
严格的说，基于振动法的电力变压器在线监测系统应包括变压器表面振动信号的采集与分析处理和故障诊断两大部分，但现在已有的大多数在线监测设备的主要功能还是在线监测变压器运行过程产生的振动信号特性及设定的相关阈值报警，一般不具备对变压器发生的故障性质、种类、定位、及发展趋势预测等功能。
2.1变压器故障在线监测系统架构设计
对于整个在线监测系统而言，其组成及功能实现主要包括两个部分，即上位机与下位机，下位机作用主要就是读取监测数据，同时将数据向上位机进行传送，在变压器有故障出现情况下，可使电阻自动投切得以实现；对于上位机而言，其作用主要就是对数据进行保存，并且对其进行分析处理，并且将变压器实际运行情况向用户进行反馈。对于系统中下位机而言，其主要由四个模块组成，分别为通信模块、MTU控制模块、投切电阻模块以及地线电流采集模块，其工作位置为变压器现场，主要任务就是提取铁芯电流信号，实行数字化处理，显示监测参数，自动保存及显示历史数据，并且能够通过对固态继电器进行控制而使电阻自动投切功能得以实现。对于系统中上位机及监控网络而言，其主要就是通过RS485总线连接多台上位机，可使一台上位机监控多台下位机，在此基础上上位机能够利用串口方式收集及显示下位机装置相关信息，在获取下位机所上传相关数据之后，可实现波形显示，同时还能够对历史数据进行分析，对相关故障进行初步诊断。在利用GSM模块基础上，上位机可检测到变压器中异常情况，然后可利用短信方式向值班人员通知，从而使远程监控得以实现。
2.2系统硬件设计及功能实现
对于监测系统中硬件而言，其主要包括数据采集模块、监视现场显示模块、传感器信号预处理模块，此外还包括上位机检测系统中的网络数据通信模块，以及外围电路。利用数据采集模块可将各种传感器所采集到相关模拟信号经由滤波放大，之后将其向ADC转换接口中送入，可使模拟量及数字量两者之间转变得以实现，并且对于转换之后数字量，可将其在单片机存储器中进行存储。通过对所采集数据进行初步判断以及对故障进行简单诊断处理，可在现场液晶显示屏上简要显示处理结果，从而可获取并且较好维护管理现场信息，同时对于实时采集数据、采集日期信息以及预处理结果等相关信息，利用网络数据通信模块向上位机中的远程监测以及智能诊断系统中进行传送，之后可详细进行故障记录、故障分析以及故障诊断。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于系统核心处理器而言，其选择C8051F020单片机，其内部存在告诉微控制器内核，并且具有流水线指令结构，同时片内具备各种不同数据存储器，对于电路微型化设计十分有利，同时能够实现在线系统全速调试，保证系统运行更加可靠，从而保证系统在线监测能够得以更好实现。
2.3系统软件设计及其功能实现
在该监测系统中所选择软件为Windows操作系统，将其作为运行平台，其主要开发工具为VSStudio2010，其开发语言为C语言，依据其实际功能，可将功能模块划分为七个部分，分别为：系统设置、历史数据管理、报表生成以及数据图形化显示，还包括串口通信、信息发送及检测信息远程存储。对于系统中用户界面而言，其选用Windows控件，从而使运行参数设置能够得以实现，利用图形控件以及GDI+可使相关检测信息实现动态个性化显示；串口模块主要就是实现读取以及发送相关串口信息；数据处理模块所实现功能主要就是相关数据存取；短信发送模块通过对GSM编程进行利用，可使短信发送得以实现；信息远程存储模块的作用主要就是通过对网络数据库进行利用，从而使信息远程存储得以实现。
由于变压器具有复杂的制造工艺和运行环境，因此，变压器的故障往往也较为复杂，即使故障模式相同，也通常具有不同的故障特征，一种故障特征可能对应多种故障模式，即故障特征与故障模式不是一一对应的，二者间的关系极其复杂。因此，明确故障特征与故障模式之间的关系十分重要。在变压器故障诊断过程中最常用的技术即信息融合技术，该技术能够将所有的信息进行综合分析处理，将变压器的故障特征数据与其多维信息进行融合，使诊断结果更为准确。
3、在线监测系统的抗干扰措施
考虑到整个系统将应用到现场，运行中的变压器周围存在漏磁场，所以整个振动数据采集系统会受到漏磁场干扰。由于会有较强的电磁干扰的存在，所以在系统设计过程中要做必要的抗干扰设计，具体有以下几点：
3.1设计90Hz─3000Hz的带通滤波器，滤除相关的干扰信号。
3.2将放大器电源线合理布置。当放大器电源线靠近或平行于信号线时，二者之间会通过分布电容向信号线引入干扰，这时需要把电源线拉开一段距离或使二者之间成十字交叉，以减小干扰。
3.3信号线采用包地技术。具体是指在绘制PCB板时，在振动信号线周围特别地走一圈接地线，这么做的目的就是希望这些信号线能够不受噪声信号的干扰。
3.4将测试系统接地。为了保证整个测试系统不受地电位浮动的干扰，测试时系统要并联一点接地。具体做法是将振动信号地线，电源地线等地线分别引出后，并联一点可靠接地。
3.5传输导线可靠固定，防止因移动、扭曲传输导线产生噪声，使所采集到的振动信号失真，保证可以有效地采集到变压器油箱表面的振动信号。
4、结束语
综上所述，针对变压器故障在线监测系统的设计问题，要在设计的过程中进行深入研究和总结，并积极探讨设计和研发的重点，才能够保证设计工作更加符合我们的要求。
参考文献：
[1]蔡骥然，郑永康等.智能电站二次设备状态监测研究综述[J].电力系统保护与控制，2016（06）.13
[2]周建国，李红雷等.基于数字化平台的输变电设备在线分析和状态维修技术[J].华东电力，2016（07）.59
[3]黄新波，孙钦东，张冠军，刘家兵.在线监测和GIS用于输电线路管理系统[J].高电压技术，2017（06）.13
[4]韩世军，朱菊.电力变压器在线监测与故障诊断系统的研究[J].数字技术与应用，2016（10）：127-129.
论文作者:王宇威,陈海龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/7
标签：在线论文; 变压器论文; 故障论文; 模块论文; 监测系统论文; 上位论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第23期论文;