項(xiàng)目介紹報(bào)告無語音的

基于FRA的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)研究-項(xiàng)目匯報(bào)匯報(bào)人：張重遠(yuǎn)山西晉中供電公司華北電力大學(xué)高壓研究所2014.3國(guó)家電網(wǎng)

立項(xiàng)背景及研究目標(biāo)1技術(shù)原理及研究?jī)?nèi)容2項(xiàng)目系統(tǒng)硬件介紹3項(xiàng)目系統(tǒng)軟件介紹4項(xiàng)目實(shí)施5項(xiàng)目成果及應(yīng)用前景6目錄立項(xiàng)背景及研究目標(biāo)1第一部分1.1項(xiàng)目研究背景智能電網(wǎng)是經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，具體是指利用先進(jìn)的技術(shù)提高電力系統(tǒng)在能源轉(zhuǎn)換效率、電能利用率、供電質(zhì)量和可靠性等方面的性能。配電網(wǎng)的智能化是智能電網(wǎng)的核心部分，靈活可重構(gòu)的配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和自動(dòng)愈合功能是未來智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。配網(wǎng)智能化框架下，用戶對(duì)供電質(zhì)量的要求更高，而10kV變壓器的故障運(yùn)行會(huì)造成用戶電壓的不穩(wěn)定、頻率偏差、諧波，甚至是大面積停電事故的發(fā)生，所以對(duì)10kV配電變壓器的在線監(jiān)測(cè)有著十分廣闊的經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義。1.2項(xiàng)目研究目標(biāo)通過對(duì)晉中供電公司下屬10kV配電變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)，提高配網(wǎng)的供電可靠性，提高電能質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。研發(fā)界面友好、使用方便的便攜式變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。建立晉中供電公司所有下屬10kV配電變壓器頻響曲線數(shù)據(jù)庫。此系統(tǒng)可以替代現(xiàn)有的變壓器繞組變形離線檢測(cè)方法，從而節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力，提高了工作效率。技術(shù)原理及研究?jī)?nèi)容2第二部分2.1技術(shù)原理技術(shù)原理頻響法(FrequencyResponseAnalysis，簡(jiǎn)稱FRA)：當(dāng)變壓器在高頻電壓的作用下，可以將它的繞組等效為由電阻、電感、電容等分布參數(shù)組成的二端口網(wǎng)絡(luò)，并用傳遞函數(shù)來描述這一網(wǎng)絡(luò)特性。當(dāng)繞組發(fā)生了局部變形，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中電氣參數(shù)的改變，從而引起傳遞函數(shù)的變化。頻響法等效電路圖

研究主要內(nèi)容原理方法改進(jìn)硬件開發(fā)軟件開發(fā)研究改進(jìn)變壓器繞組模型軟件核心算法的開發(fā)硬件參數(shù)和功能2.2研究主要內(nèi)容項(xiàng)目系統(tǒng)硬件介紹3第三部分3.1總體硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路示意圖示意圖介紹系統(tǒng)硬件部分由依次連接的脈沖信號(hào)發(fā)生器、保護(hù)電路、電容分壓器，電流互感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡以及工控機(jī)構(gòu)成。通過電容分壓器的低壓端向變壓器繞組注入脈沖信號(hào)，利用安裝在中性線上的電流互感器采集響應(yīng)信號(hào)，輸入信號(hào)與響應(yīng)信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入工控機(jī)，利用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得到繞組的頻響特性。3.2信號(hào)的注入方式在線信號(hào)注入電路示意圖介紹測(cè)試信號(hào)的在線注入是實(shí)現(xiàn)繞組變形在線檢測(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種合適分壓比的電容分壓器，并與變壓器主饋線并聯(lián)，測(cè)試信號(hào)可通過此低壓臂實(shí)現(xiàn)信號(hào)的在線注入而不需要直接連接到主饋線上。技術(shù)關(guān)鍵3.3系統(tǒng)各個(gè)硬件介紹系統(tǒng)主要硬件列表高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器便攜式工控機(jī)數(shù)據(jù)采集卡高頻電流互感器信號(hào)注入模塊3.4硬件設(shè)備功能及技術(shù)參數(shù)主要硬件設(shè)備介紹信號(hào)源是整個(gè)頻率響應(yīng)分析法檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵和核心部分，其參數(shù)和性能決定了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)變壓器繞組變形檢測(cè)的試驗(yàn)效果。Agilent(安捷倫)33220A。試驗(yàn)時(shí)脈沖電壓峰值是20V，脈沖寬度是10μs，上升沿時(shí)間為5ns。高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器工控機(jī)內(nèi)置凌華ADLINKPCI-9812數(shù)據(jù)采集卡，運(yùn)行穩(wěn)定、便攜、處理速度快。3HIPC/W510Intel(R)Core(TM)/i33.0GHz/2GRAM/500GSATA便攜式工控機(jī)3.4硬件設(shè)備功能及技術(shù)參數(shù)內(nèi)置于便攜式工控機(jī)內(nèi)，采集進(jìn)入變壓器繞組的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，將模擬的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)字信號(hào)。凌華ADLINKPCI-9812/4-CH/20MS/sSimultaneous-SamplingAnalogInputCards。ADLINK數(shù)據(jù)采集卡電流傳感器安裝于變壓器的中性線處，測(cè)量影響信號(hào)。PEARSONTMCURRENTMONITORMODEL4100，輸出阻抗：50?；最大峰值電流：500A；最大有效值電流：5A；可用的上升沿時(shí)間：5ns;測(cè)試頻率范圍：140Hz-35MHz;輸出接口：BNC接口。自行設(shè)計(jì)開發(fā)了信號(hào)注入模塊，具體包括電容分壓器、保護(hù)電路、接線盒等，并定制了系統(tǒng)裝備箱。項(xiàng)目系統(tǒng)軟件介紹4第四部分4.1軟件程序的工作機(jī)理便攜式工控機(jī)安裝有windowsxp的操作系統(tǒng)。凌華ADLINKPCI-9812數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)程序主要有：DAQ-Pilot，DAQ-Master，DSA-PCIS，其功能是實(shí)現(xiàn)軟件對(duì)數(shù)據(jù)采集卡的有效調(diào)用。LabVIEW是一款應(yīng)用程序開發(fā)軟件，用于調(diào)用數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)程序，并結(jié)合自身軟件功能完成各種程序算法。最后將LabVIEW的VI程序生成可執(zhí)行文件供工程上應(yīng)用?？蓤?zhí)行文件VI程序LabVIEW應(yīng)用軟件Adlink的驅(qū)動(dòng)程序Windows操作系統(tǒng)4.2軟件系統(tǒng)功能模塊構(gòu)成用戶登錄數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)分析歷史數(shù)據(jù)查詢基于LabVIEW的系統(tǒng)軟件采用凌華公司的數(shù)據(jù)采集驅(qū)動(dòng)程序DAQpilot，DAQMaster4.3登錄系統(tǒng)操作步驟歡迎進(jìn)入LabVIEW主程序！打開welcome.exe1用戶名：FRA2密碼：FRA3點(diǎn)擊登錄44.4數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集前面板參數(shù)配置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將同時(shí)采集輸入電壓及輸出電流信號(hào)，并實(shí)時(shí)顯示該信號(hào)，同時(shí)將采集到的信號(hào)保存至電腦磁盤當(dāng)中，方便用戶查詢。該系統(tǒng)是基于“生產(chǎn)者-消費(fèi)者”模型而設(shè)計(jì)開發(fā)的，采用隊(duì)列作為緩存，新采集到的數(shù)據(jù)直接放入隊(duì)列中，這一過程耗時(shí)短、可以有效利用計(jì)算機(jī)CPU和內(nèi)存。4.5數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析前面板對(duì)話框數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)主要是對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這主要包括變壓器頻響曲線的獲得；信號(hào)的放大及濾波；時(shí)域和頻域信號(hào)的轉(zhuǎn)換；頻響曲線相關(guān)性的獲取。數(shù)據(jù)分析采用的分析方法是縱向分析和橫向分析兩種，上圖是典型的縱向、橫向分析的過程?？v向分析橫向分析4.6歷史數(shù)據(jù)查詢歷史數(shù)據(jù)查詢前面板典型波形圖該系統(tǒng)是方便用戶對(duì)變壓器歷史數(shù)據(jù)的查詢。用戶只需輸入要查詢的時(shí)間段，點(diǎn)擊查詢后，數(shù)據(jù)將以波形圖的形式顯示在屏幕上，用戶也可以單獨(dú)對(duì)查詢到的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。項(xiàng)目實(shí)施5第五部分5.1前期現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研箱式變壓器箱變繞組出線桿式變壓器銘牌桿式變壓器現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研圖片2013年6月，晉中供電公司、華北電力大學(xué)高壓研究所成立了項(xiàng)目課題組，對(duì)公司下屬10kV配電變壓器進(jìn)行了多次調(diào)研和資料收集等準(zhǔn)備工作。之后，雙方幾次修改，于2013年8月確定了具體研究?jī)?nèi)容、研究目標(biāo)和實(shí)施方案。5.2實(shí)驗(yàn)室設(shè)備開發(fā)2013年9月—2013年11月項(xiàng)目課題組根據(jù)合同要求，對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。對(duì)市場(chǎng)上相關(guān)配件功能參數(shù)綜合調(diào)研、分析比較之后，確定了硬件開發(fā)方案。對(duì)相關(guān)軟件開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行了充分、詳細(xì)的論證后，確定了應(yīng)用LabVIEW開發(fā)整套系統(tǒng)控制軟件。硬件搭配過程頻譜網(wǎng)絡(luò)分析儀脈沖信號(hào)源信號(hào)注入模塊5.3實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證縱向分析試驗(yàn)結(jié)果完成繞組變形判斷核心計(jì)算算法的開發(fā)，并將其應(yīng)用于本套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件。利用本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)多臺(tái)不同型號(hào)變壓器進(jìn)行了各種繞組變形的分析與試驗(yàn)研究，并與頻譜網(wǎng)絡(luò)分析儀分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試橫向分析試驗(yàn)結(jié)果5.4現(xiàn)場(chǎng)安裝與調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)接線雙方人員探討現(xiàn)場(chǎng)操作現(xiàn)場(chǎng)研討2013年12月，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試、安裝，完成系統(tǒng)試運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。課題組對(duì)此前的研究結(jié)果進(jìn)行了歸納、總結(jié)，按照合同的要求完成了技術(shù)報(bào)告以及工作報(bào)告。項(xiàng)目成果及應(yīng)用前景分析6第六部分6.1項(xiàng)目成果開發(fā)出變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)出界面友好、使用方便的“基于FRA的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”及其配套軟件，實(shí)現(xiàn)變壓器繞組變形的在線監(jiān)測(cè)與分析。發(fā)表學(xué)術(shù)論文1.基于LabVIEW的10kV配電變壓器繞組變形測(cè)試系統(tǒng)研究，《電力科學(xué)與工程》(已錄用)。2.TheResearchontheWinding

Deformation

TestingSystem

for10kVTransformerBasedontheLabVIEW,20144thInternationalSymposiumonComputersandInformatics(ISCI2014)(已錄用）。申報(bào)專利一項(xiàng)“一種配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法及其裝置”發(fā)