在电力变压器监测中嵌入系统的应用探究

冯海清　杨逸晴　卢志鹏　惠杰

摘 要：想要保证电力系统运行的稳定性与可靠程度，前提是要监测电力设备的状态并且诊断出现的故障，这也是在研究智能电网方面的重點内容。本文针对电力变压器从其实用性出发，将嵌入式系统采用进来进行了在线状态监测系统的设计，提供了相应的工作原理、参数等。

关键词：嵌入式系统；电力变压器；监测

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.129

在近十年间监测电力设备的状态以及故障诊断成为了重点关注和进行研究的领域，只有做好这个前提才能为电力系统运行的可靠性和稳定性提供保障，对于智能电网的研究工作来说这也是一个重要内容。发电机、励磁、水轮机以及继电保护装置都是电力系统中的组成部分，对于这些部分均实现了状态的监测以及诊断故障，但是电力变压器却没有被规划进状态监测的范围内，同时也没有进行预警以及故障诊断。

1 电力设备运行状态监测系统

在电力设备运行的过程中需要对其状态进行监控，具体工作内容包括记录设备的运行状态、分类记录数据并进行评估，在日后需要对设备进行维护的时候，可以使用这些记录作为依据采取适当的对策，保证收集到的设备运行资料是真实并且完整的，作为依据来进行后续的故障分析和诊断，保证故障预防和处理的科学程度，具体包含以下内容：

（1）将设备运行状态下的资料和收据收集起来，形成设备运行历史档案；

（2）初步判断设备的状态是正常运行还是出现了异常，然后结合历史档案、呈现出来的故障特征、运行的具体状态以及征兆来对故障的性质和等级进行判断；

（3）评估设备的运行状态并且进行分类，以此为依据来进行设备的检修。

在线监测电力设备与诊断技术未来的发展趋势如下：

（1）电力系统的监测将越来越紧密的与前沿高端技术结合在一起：设备诊断技术中会融入更所的通信技术、电力电子相关技术、计算机技术、人工智能技术等，不断地提高诊断的技术水平；

（2）从单一化的监测发展为群体监测：传统的目标是在线监测单台设备，以后会逐渐延伸向整体在线设备的在线监测；

（3）远程对设备状态进行监测，同时借助互联网进行跟踪：在不断升级优化设备监测技术的同时，还可以将计算机网络方面的先进技术结合融入起来，对设备状态相关参数进行采集，并且将采集到的数据通过移动通信技术来完成远程的传送，这样一来故障就可以集中在一起进行分析并完成故障预警；

（4）联合监测状态系统将以及其他系统：如今的信息技术以及传感技术都得到了极大的发展，自然也变得更加成熟，我们可以将继电保护系统等与状态监测系统有机结合起来并保证其有效性，在专家系统和神经网络等智能化理论的基础上与负责采集信号、分析数据的进算计技术结合起来作为辅助监测、完善诊断技术，这样一来就可以进一步提高监测电力设备的智能化程度，保证运行状态监控与故障分析诊断的准确性。

如上文所述，目前对电力设备运行状态进行监测的技术虽然有很大的发展进步空间，但是目前监测技术还没有在电力变压器方面实现覆盖，本文中提出的系统是监测电力变压器在线运行状态的系统，其中采集并处理在线运行参数是利用嵌入式系统实现的，而远程传输数据则是通过移动通信网络来实现的，通过结合监测预警服务平台实现联动，电力变压器就可以顺利的进行故障分析和预警工作。

2 电力变压器监测系统的结构

2.1 系统结构

在电力变压器监测中嵌入系统具体的组成部分包括ARM CPU、传感器、变送器、USB GPRS模块等。

2.2 工作流程

（1）采集前端数据：温度、开关的状态以及电压或者电流是监测电力变压器的三种主要参数，其中温度和电流/电压属于模拟量，温度传感器可以获取温度信号，电压/电流变送器可以获得相应的信号；获取得到的模拟量的取值均是0～5V的电压信号，最后进入CD4051这个多路转换电路中，中途会经过LM339这个信号隔离电路，然后再通过LF398采样保持电路并且进入到A/D转换器中，模拟信号因此转变成为了数字信号，然后通过CPU完成数字处理。

开关状态是开关量信号，首先要对其进行处理去除抖动、整形信号，然后通过开关量信号接受线路，传送到CPU以后统一完成信号处理工作。

（2）数据处理：采集获得的开关量以及模拟量通过CPU进行统一的处理和排序，对数据的格式进行标准和规范，以窗口的形式来进行移动保存的操作，同时对采集到的数据进行判断，确定其是否有异常情况出现，将异常标识添加上去为上传和处理提供依据。

（3）数据上传：CPU以数据处理为准，上传的时候优先那些带有异常标识的数据，如果数据均没有带有异常标识的话，则定时将那些受到的模拟量和开关量信号轮流进行上传。

（4）数据显示：显示电路由LED构成，采集到的温度值、电压/电流值等数据轮流显示在上面。

3 电力变压器监测系统的实施参数

3.1 软件参数配置

（1）以实际的采集点来对采集点数进行配置；

（2）通过对参数映射值进行归一化处理，整定采集参数值；

（3）有连续三次的采集参数超出整定值的范围就是异常；

（4）整定远程通信包括配置传输通道、配置传输优先级以及配置传输时间。

3.2 参数的采集工作

（1）对三路温度的点数进行采集；

（2）对三路的电压点数进行采集记录；

（3）采集两路电流的相关点数；

（4）采集并记录四路开关量点数。

参考文献：

[1]刘娅琴，聂为清.嵌入式系统在电力变压器监测中的应用[J]. 电子技术应用，2010（04）：65-67.

[2]吕春峰，孙兴亚.基于嵌入式系统的电力变压器参数监测与处理[J].仪表技术与传感器，2008（04）：94-96.

[3]林土方，洪凯星，郭才福，潘成峰，王泽波，陈祥献，黄海.基于B/S架构的变压器在线状态监测系统实现[J].电子测量与仪器学报，2013（08）：766-772.