变压器风冷电机在线监测系统的研制

王作鹏,刘玉朋,孙志勇,孔 峥（国网山东省电力公司检修公司,济南 250000）

变压器风冷电机在线监测系统的研制

王作鹏,刘玉朋,孙志勇,孔 峥
（国网山东省电力公司检修公司,济南 250000）

摘 要：本文结合变电站现场实际情况，基于先进的测量元件和数字处理技术，研发了变压器风冷电机在线监测系统模型，主要包括监测主机和监测分机两部分，监测主机通过RS485总线与各个分机通信，监测分机实时监测并显示风冷电机的电压、电流、转速和温度。该监测系统模型的试用全面改善风冷电机的运行条件，降低了风冷电机的故障率，变故障检修为状态检修，对变压器的运行具有非常重要的意义。

关键词：风冷电机;实时监测;监测主机;监测分机

0 引言

风机冷却系统是变压器的附属设备，如果风机故障率高，不仅会浪费大量的人力、财力和时间，还会间接影响变压器的散热效率、负荷率及使用寿命。针对这个问题，本文以改善风机运行条件，降低风机故障率为目的，研发了一套在线监测系统模型，该模型可以实时监测风冷电机的工作电压、工作电流、转速、温度。该监测系统模型的试用有效降低了风冷电机的故障率，变故障检修为状态检修，对变压器的长久运行具有非常重要的意义[2]。

1 系统总体结构及功能

变压器风机在线监测系统能够实时监测风机的转速、工作电流和温度。在装置中设定转速、电流、温度和运行时间的动作值，当这些参数超过动作值，装置会报警并向后台发信号，或以手机短信的方式通知检修人员。

整套系统为一主多从式结构。主控室内的计算机为整个系统的主控机，主机通过RS485总线与各分机进行通信，一套主机最多可挂接256个分机。各分机在主机的统一调度及控制下完成自己相对独立的功能。

工作流程：各监测分机对所监测风机的运行参数进行监测；各监测分机根据主机所设定的指标参数对报警单元进行设置；各分机将电机的运行数据集报警信息通过RS485总线传送至主机；主机将各分机上传的电机实时运行数据及报警信息通过主机显示屏实时显示，并同时存入数据库进行保存；主机根据设置通过GPRS将报警信息以短信的方式发送至检修人员。

2 监测分机组成

监测分机的其核心是基于ΑVR单片机的控制器，它的功能是处理传感器采集的速度、电流、温度和时间信号，并将这些信号传给主控计算机。其外围模块有三大模块组成：电源控制模块,电源控制模块给监测分机提供稳定的直流电源。当电源电压不足时，发出信号，电源指示灯告警。指示模块,指示模块有电源指示、运行指示、报警指示三部分，电源指示监视电源的运行情况；运行指示监视核心控制器的运行，若内部处理器故障发信号；报警指示当有转速、电流、温度超过给定值时发出报警信号，报警指示灯亮。传感器模块,传感器模块是监测分机的主要硬件，有转速传感器、电流互感器、温度传感器三部分，分别对风机的转速、定子电流、绕组温度进行实时监测，并将实时采集模拟信号传给控制器，控制器将转速、电流、温度信号与给定值进行比较并作出判断。时间控制模块,时间控制模块记录风机的运行时间，风机运转时开始计时，当运转时间大于给定值时，发出报警信号。

3 系统的对策实施

变压器风机在线监测系统的主要硬件有控制器、电源模块、速度传感器、电流传感器、温度传感器。本文结合现场实际情况对实施方案进行集中分析，选取合适的硬件。

3.1 控制器

目前市场上的控制器主要有8051单片机和Microchip单片机，8051单片机结构功能简单，能完成简单的处理运算，操作简单，价格低。而ΑVR单片机比8051单片机体积小，质量轻，CPU运算速度快，能够实现复杂的功能，因此本文采用ΑVR单片机。

3.2 速度传感器

速度传感器按工作原理分为旋转式速度传感器、光电风速传感器和霍尔开关传感器。本文根据风机现场实际情况，采用霍尼韦尔的SS143Α型霍尔开关传感器，该传感器测量风机转速具有安装简单，无接触摩擦，灵敏度高的优点。

3.3 电流传感器

电流互感器根据用途分为测量用电流互感器和保护用电流互感器[3]。本文采用北京霍远科技产HCΤ226HN高精密电流互感器，该传感器具有精度高，线性度好的优点。

3.4 温度传感器

由于风机绕组的上限温度不高，其它要求也不高，因此采用低成本的PΤ100铂电阻，它与通常的热电偶及半导体热敏电阻相比，具有精度高，响应时间快，工作可靠等优点。

4 系统的试用及效果

将变压器风机在线监测模拟系统试用于某500kV变电站，然后记录分析变电站内6台风机在一年内的运行情况，当风机运行条件超出正常设定值时，在线监测系统会报警并发出信号，运行人员在收到报警信号后及时赶到现场进行检查处理，从而降低了风机的故障率。

5 结语

随着超高压输电网络的建立，高电压变压器日益增多[4]，风机故障率问题也越来越普遍，而风机在线监测系统用一种全新的方法解决这一难题，变故障检修为状态检修，有效降低了风机的故障率，进而改善了变压器的效率，提高了变压器的散热效率、负荷率和使用寿命。

参考文献：

[1]李发海,朱东起.电机学[M].北京:科学出版社,2007(06):149-153.

[2]王维俭.发电机变压器继电保护应用[M].北京:中国电力出版社,2010(09):240-245.

[3]刘利华.二次回路[M].北京：中国电力出版社,2012(05):65-70.

[4]刘振亚.特高压电网[M].北京:中国经济出版社,2005(08):56-59.