?????? 摘 要：針對目前變壓器溫升試驗(yàn)的現(xiàn)狀，把試驗(yàn)中的電量監(jiān)測和溫度測量集成到一起，對試驗(yàn)過程進(jìn)行自動控制;并可與PC機(jī)配合，利用PC機(jī)的優(yōu)勢更便捷地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與自動控制，減少人工干預(yù);加大試驗(yàn)測試的準(zhǔn)確度;提高電力變壓器溫升試驗(yàn)過程的自動化程度。
0 引言
在變壓器所有型式試驗(yàn)和例行試驗(yàn)項(xiàng)目中以溫升試驗(yàn)最為特殊?，F(xiàn)在各大廠家一般都采用短路法，人工現(xiàn)場操作。溫升試驗(yàn)具有以下特點(diǎn)：第一，時(shí)間較長，大型變壓器的試驗(yàn)需要十幾個(gè)小時(shí)甚至更長時(shí)間，即使中小型的試驗(yàn)過程也需要八、九個(gè)小時(shí);第二，試驗(yàn)過程單調(diào)枯燥，不僅需要監(jiān)視加在被試變壓器上的總損耗，調(diào)節(jié)試驗(yàn)電源保證所加的總損耗，還要長時(shí)間地反復(fù)測量溫度值。由此可見，溫升試驗(yàn)常常長時(shí)間在夜間進(jìn)行，夜間人容易疲勞，再加上試驗(yàn)過程本身的單調(diào)，往往容易影響測量準(zhǔn)確度，甚至操作錯(cuò)誤。為此，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程的控制自動化就十分必要。
該溫升試驗(yàn)自動控制系統(tǒng)引入微計(jì)算機(jī)技術(shù)，既能自動測量記錄相關(guān)溫度，做出判斷，又能測量試驗(yàn)中的相關(guān)電量做到實(shí)時(shí)監(jiān)測加在被試變壓器上的總損耗等重要參數(shù)，并能在偏離預(yù)定值時(shí)自動調(diào)整試驗(yàn)電源。
1 試驗(yàn)原理及過程簡述
1.1溫升試驗(yàn)原理
按JB/T501–91《電力變壓器試驗(yàn)導(dǎo)則》進(jìn)行變壓器溫升試驗(yàn)有以下幾種方法：直接負(fù)載法;相互負(fù)載法;循環(huán)電流法;零序電流法;短路法。
短路法試驗(yàn)是利用變壓器短路產(chǎn)生損耗，來進(jìn)行溫升試驗(yàn)的。目前，一般都用短路法。短路法試驗(yàn)變壓器的溫升是所有變壓器溫升試驗(yàn)中需要電源容量最小，試驗(yàn)電壓最低的試驗(yàn)方法，是大型油浸式變壓器溫升試驗(yàn)最常用的方法。
1.2試驗(yàn)過程
采用短路法進(jìn)行溫升試驗(yàn)。首先確定試驗(yàn)電源容量和試驗(yàn)電流，連接好試驗(yàn)線路，然后開始試驗(yàn)。試驗(yàn)中監(jiān)測加在被試變壓器上的損耗和電流，與設(shè)定值進(jìn)行比較，若超過允許誤差范圍，調(diào)整試驗(yàn)電源;并在間隔預(yù)定時(shí)間后（一般間隔15～30min）測試一次試驗(yàn)部位溫度，并記錄、對測量結(jié)果做出判斷。一直到檢測的頂層油溫升的變化率小于1K/h,并繼續(xù)維持3h，就認(rèn)為油頂層溫升已經(jīng)穩(wěn)定。取最后一個(gè)小時(shí)中的平均值為油頂層溫升。
之后，開始試驗(yàn)的第二階段：繞組溫升試驗(yàn)（測量熱態(tài)電阻，冷態(tài)電阻在溫升試驗(yàn)前已經(jīng)測定）。
2 溫升試驗(yàn)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.1硬件電路設(shè)計(jì)
硬件電路框圖如圖1所示。試驗(yàn)中所加電量經(jīng)過信號調(diào)理，A/D，經(jīng)緩沖，然后送單片機(jī)進(jìn)行自動監(jiān)測，做出判斷后發(fā)出控制命令經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，放大，傳給試驗(yàn)電源調(diào)整系統(tǒng)（發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)整系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)電源自動調(diào)整;同樣對溫度進(jìn)行自動檢測記錄。系統(tǒng)處理速度快，控制準(zhǔn)確。單片機(jī)采用性價(jià)比較高的MCS–51系列的89C51，ADC選用AD674A，擴(kuò)展RAM，并選用地址鎖存，多路開關(guān)，無觸點(diǎn)開關(guān)等。
2.2 軟件設(shè)計(jì)
軟件部分由下位機(jī)程序和上位機(jī)程序兩部分組成，包括：主程序，T0中斷服務(wù)子程序，ADC完成（外部中斷）服務(wù)程序，電源調(diào)整子程序和高級語言開發(fā)的上位機(jī)（PC機(jī)）程序。主程序流程圖如圖2所示。
2.2.1 下位機(jī)主程序
下位機(jī)主程序包括：損耗、電流，以及溫度采樣的間隔時(shí)間等參數(shù)設(shè)置;電量和溫度采集控制，相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理及結(jié)果判定。
定時(shí)器T0用作電量采樣定時(shí)。
判定標(biāo)志位F1（F1設(shè)置見2.2.2）：
F1=0，做電量處理，單片機(jī)把采集到的電量數(shù)據(jù)（試驗(yàn)中加在被試變壓器上的電壓，電流等數(shù)據(jù)）進(jìn)行處理，計(jì)算出損耗等相關(guān)的參數(shù)值，并保存數(shù)據(jù)以便試驗(yàn)人員分析試驗(yàn)之用。數(shù)據(jù)簡單處理后，還把檢測值與初始設(shè)定的參數(shù)值（損耗等）對比，若誤差超出允許范圍，則調(diào)用電源調(diào)整子程序。
F1=1，清除F1，做溫度處理，單片機(jī)對采集的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)處理，判定結(jié)果。若檢測到的溫度變化小于1K/h，繼續(xù)維持三小時(shí)，若溫度變化都不大于1K/h，油頂層溫升已經(jīng)穩(wěn)定。報(bào)警提示工作人員，進(jìn)行下一階段試驗(yàn)：熱態(tài)電阻測量。
2.2.2 T0中斷服務(wù)子程序
在T0中斷服務(wù)程序中，通過循環(huán)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)10min溫度采樣間隔定時(shí)。時(shí)間未到，標(biāo)志位F1為0，選擇電量采集。若定時(shí)時(shí)間到，設(shè)定F1為1，選擇溫度采集。采用通道計(jì)數(shù)器完成對電量或溫度各通道的循環(huán)選定。選擇通道后，啟動AD轉(zhuǎn)換，返回主程序。
2.2.3 外部中斷服務(wù)程序
ADC轉(zhuǎn)換完成信號作為外部中斷源，中斷服務(wù)子程序中，讀取ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果，根據(jù)F1標(biāo)志和通道計(jì)數(shù)器，決定存儲地址。數(shù)據(jù)存儲后，返回主程序。
2.2.4上位機(jī)程序（PC機(jī)）程序
上位機(jī)程序采用高級語言Visual C++6.0進(jìn)行編程。
除能實(shí)現(xiàn)下位機(jī)程序的所有功能外，還可對數(shù)據(jù)進(jìn)行較為深入的處理和管理，形成試驗(yàn)日志和自動填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
3 試驗(yàn)驗(yàn)證
本系統(tǒng)在保定天威集團(tuán)保菱公司進(jìn)行了簡單的現(xiàn)場試驗(yàn)。結(jié)果試驗(yàn)測得的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1所示：
表1 油頂層溫升試驗(yàn)
通過試驗(yàn)驗(yàn)證，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，預(yù)期的自動控制功能能夠?qū)崿F(xiàn)，基本能滿足生產(chǎn)需求。
但仍有不足之處。在測量精度和控制準(zhǔn)確度方面仍需進(jìn)一步改進(jìn)。
4 結(jié)束語
該系統(tǒng)把微計(jì)算機(jī)技術(shù)引入變壓器試驗(yàn)過程，測試準(zhǔn)確便捷。把電量（主要是損耗）監(jiān)測和溫度測量集成到一起，保證了試驗(yàn)過程中加在變壓器上的損耗或電流的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并把單調(diào)枯燥的溫度測量記錄工作自動化，大大提高了溫升試驗(yàn)過程的自動化水平，減少了人工干預(yù)，完全適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。