摘要：随着电网容量的扩大、电压等级、传输效率标准的提高，对输变电设备中电力变压器的损耗、温升、耐压等参数要求也在不断提高，为保证电力变压器的质量和可靠性，实现电网安全可靠高效传输。设计一套高精度、高可靠性的自动化测试系统具有很高的价值和应用范围。本文在对电力变压器试验进行长年研究的基础上，研究设计满足新时期电力变压器试验要求的微机自动测控系统，实现电力变压器直流电阻测量、变比值测量、损耗试验、感应耐压试验、温升试验的自动测试与试验过程中的设备自动化控制，并完成试验数据的计算、处理、管理，测试报告打印等功能。
关键词：电力变压器；试验；自动测控
一、简述电力系统变压器试验
在电力系统变压器检修之后，为确保变压器能够安全稳定运行，需要对变压器进行试验，通过观察、记录试验数据的变化，来确定电力变压器检修的质量，进而为电力系统安全、可靠地运行提供保障。电力系统变压器常进行的试验有变比试验、直流电阻试验、绝缘电阻试验、空载试验、工频耐压试验、局部放电试验等。
变比试验可以检查变压器的绕组匝数是否正确，直流电阻试验可以检验变压器的引线连接是否有问题，绝缘电阻试验可以检验变压器的绝缘是否良好，空载试验可以通过铁损看出变压器的性能参数如何，通过工频耐压试验和局部放电试验可以判断变压器主、纵绝缘是否良好，是否存在隐患。对这些试验来说，非常关键的一点就是要保证试验的准确性，避免因为试验问题而导致对变压器状态的误判断。
二、影响变压器试验的主要因素
1、接地因素
在变压器试验过程中，必须要保证各接地点接地牢靠。假如某些点接地不良，比如铁芯未接地或接地不良，会使铁芯在变压器电路中的位置发生变化，导致变压器绕组电容和绕组对地的绝缘电阻测量不准确；再比如在工频耐压试验时，非被试绕组未良好接地可能会在非被试绕组上产生过电压而导致其发生损坏；又或者变压器主体接地不良时，试验或运行时就可能产生悬浮的高电压，存在很大的安全隐患。
2、温度因素
在直流电阻试验和绝缘电阻试验时，温度对试验结果的影响很大。例如刚刚退出运行的变压器，其整体温度较高，如果不能准确读出变压器绕组温度，或是以环境温度作为变压器温度，则得到的直流电阻结果就是不准确的；同一台变压器在温度较高时绝缘电阻较小，温度较低时绝缘电阻较大，如果单纯比较绝缘电阻绝对值的大小而不考虑温度因素就得出变压器绝缘不好的结论，这是不对的。
3、测量因素
在变压器试验时，必须保证测量仪器的量程满足试验的需求，且仪器在正常的检定有效期内，这样才能保证测得的试验数据是真实有效的。试验人员还要具有高度的责任心，注意检测细节，做好试验记录，确保不会因为人为原因造成试验数据失实。
4、环境因素
在现场试验时，试验环境一般是比较差的，而且周围可能还会有一些带电的高压电器正在工作。高压试验时，例如局部放电试验时，变压器周围的电器设备和金属器件等可能会给试验带来很大干扰，使试验结果不准确甚至无法正常进行试验。因此，要尽量改善试验条件，降低环境因素对试验的影响。
三、电力变压器试验系统组成
电力变压器试验微机测控系统（手自一体）组成框图如图1。
系统设计具有手动和自动一体化功能，完成电力变压器的例行试验项目和部分特殊试验项目。其中手动操作主要完成试验中的紧急处理、变压器故障检修、一些特殊高压试验等。图1中USB接口完成高速数据采集接口板与上位PC机通信，串行通信实现PC机与测试仪器和仪表的通信。试验测试中上位机根据已建好的待测电力变压器试验标准参数，通过USB接口将控制信号先后传输到高速数据采集接口板、试验控制台、电器控制柜、调压器、感应发电机组输出额定电压、电流测试电源到待测变压器。待测电压电流信号通过高精度电压电流互感器倍率切换输出到试验控制台，经信号调理器形成适配的采集电压进入数据采集板转换为数字信号，通过USB接口将数据传送到上位机，由上位机机实现电力变压器三项电压、电流、功率的分析、处理、计算、存储、输出显示，并根据测试参数输出相应的控制信号到电器控制柜，合理控制试验设备的运行。
试验控制台采样信号分两路进行测试，一路进入高速DSP数据采集板，采样数据通过USB输入计算机完成数据分析、计算、显示、储存、报表打印等功能，另一路直接输出到电压表、电流表、功率表、频率表等显示仪表。双路测试同时显示测量参数并相对比较。试验控制台电路包括：采样电路、过压过流保护电路、信号调理电路、控制信号识别电路、接口输出驱动电路。
电器控制柜由互感器倍率切换接触器、调压器、发电机通断升降压控制接触器、高低压切换接触器等组成，实现电压互感器和电流互感器倍率切换控制，调压器、感应发电机的升降压和通断控制以及高压试验与低压试验变换功能。
调压器作为的损耗试验、温升试验的试验电源，给待测变压器提供所需的试验电压或试验电流。发电机组主要应用于变压器的感应试验，输出给待测变压器所需的倍频电压。
上位机通过RS485串行通信接口对变比测试仪、直流电阻仪、温度巡检仪等测试仪器进行控制，并将测试参数传输到上位机分析、计算、显示、存档，实现电力变压器的电压比、直流电阻、多点温度的自动测试。
四、电力变压器微机测控系统试验平台
电力变压器试验操作平台使用管理员和操作员两级用户管理设计，管理员负责变压器试验标准库的建立，操作员负责待测变压器参数选择、各项试验项目的测试、设备合理运行、试验数据综合管理等操作。
在损耗试验、感应耐压试验中可以选择手动或自动进行试验；手动试验时计算机仅具有数据跟踪采集功能，需要配合操作台面板上的升降压按钮进行升降压，当手动升压时，观察试验电压或电流达到额定试验参数时，点击保存试验数据后手动降压；自动试验时不需试验人员操作升降压按钮，微机自动控制调压器、发电机的通电、升压、降压、断电整个试验过程。感应试验可监视感应波形（三相电压和三相电流波形），并根据发电机输出电压的频率来控制加电试验时间。
在谐波分析试验中，点击测量同时读取三相电流和电压的实时数据并显示各相电压电流波形、十九次谐波分量、相位差及波形失真度等参数。
在查询预览中，操作员可以对当前试验变压器数据库的参数进行查询和预览，当选中某一序号的试品后，自动生成EXCEL试验记录及产品合格证表格，便于试验数据查看、报表保存和打印。在备份查询预览中，可将当前试验变压器数据库的试验数据全部备份到备份数据库中，也可对历史试验数据库的数据进行查询、预览、统计、报表打印。
结束语
本人参与内蒙古三维自动化技术应用研究所电力变压器试验自动测控系统设计研究方案已投入国内外多家变压器生产厂家和电力检验检修厂商，实现了电力变压器损耗试验、感应耐压试验和温升试验的自动测量、控制、数据分析、处理、计算、存储等功能。此外，电力变压器试验数据的数据库管理、试验记录出厂报告自动生成打印以及试验电源自动调整功能也都实现了预期的效果，满足企业用户的需求。
参考文献：
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[3]武永红.电力变压器温升试验自动控制的应用研究[J].微计算机信息，2007（07）.
论文作者:董小娟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/6
标签：变压器论文; 电力变压器论文; 电阻论文; 电压论文; 调压器论文; 数据论文; 耐压论文; 《电力设备》2017年第18期论文;