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牽引變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)下位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

(發(fā)布日期：2014-5-7 14:03:41) 來源：

為解決鐵路運(yùn)輸制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸問題，我國(guó)在學(xué)習(xí)消化吸收世界高速鐵路先進(jìn)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出建設(shè)時(shí)300-350km檔次高速鐵路和時(shí)速200-250km以客為主兼顧貨運(yùn)檔次的高速鐵路。這對(duì)牽引供電系統(tǒng)和牽引變壓器提出了更高的要求，牽引變壓器與普通電力變壓器相比，其運(yùn)行環(huán)境更加惡劣，要承受經(jīng)常性的負(fù)荷短路沖擊，這種沖擊產(chǎn)生的積累效應(yīng)將會(huì)造成牽引變壓器的過熱、放電故障，使絕緣油發(fā)生裂解，產(chǎn)生故障氣體和水分。

對(duì)變壓器的絕緣狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，可以判斷變壓器的運(yùn)行狀況，本文介紹的牽引變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)系的下位機(jī)系統(tǒng)，和國(guó)內(nèi)外裝置相比，具有采集精度高、設(shè)計(jì)靈活、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸安全性高等特點(diǎn)。該下位機(jī)系統(tǒng)和適當(dāng)?shù)纳衔粰C(jī)分析系統(tǒng)軟件相結(jié)合，可以用來監(jiān)測(cè)油中單種故障氣體（氫氣），多種故障氣體（最多7種）和油中微水含量。

系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
牽引變壓器內(nèi)部發(fā)生過熱性故障、放電故障或內(nèi)部絕緣受潮時(shí)，油和固體絕緣物質(zhì)會(huì)發(fā)生老化變質(zhì)，產(chǎn)生故障氣體，其中包括H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2,監(jiān)測(cè)變壓器中這些故障氣體的含量，就可以判斷變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。

另外變壓器在制作過程中殘留的水分以及運(yùn)行時(shí)油紙老化產(chǎn)生的水分會(huì)降低局部放電的起始電壓和擊穿強(qiáng)度，對(duì)設(shè)備運(yùn)行構(gòu)成威脅，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)釀成放電擊穿事故，因此對(duì)油中水分含量進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)也具有很重要的意義。

對(duì)于電力變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在檢測(cè)油中溶解氣體時(shí)只采用一個(gè)氣體回路，回路的末端為一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的色譜柱，多個(gè)傳感器并聯(lián)接在色譜柱后，分別用于測(cè)量不同類型的氣體。但牽引變壓器油中溶解的各種氣體之間的濃度差異比電力變壓器中的大，特別是67的濃度差異明顯，所以傳統(tǒng)方法應(yīng)用于牽引變壓器油中氣體監(jiān)測(cè)時(shí)，前面分離出來較高濃度的氣體（如CO）時(shí)，由于傳感器的恢復(fù)時(shí)間不夠，將會(huì)給后面分離出來的氣體的檢測(cè)帶來偏差。為了克服高濃度氣體對(duì)傳感器精度帶來的影響，在牽引變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中采用了兩個(gè)獨(dú)立的氣體回路：1號(hào)氣體回路用來初步檢測(cè)所有的牽引變壓器油中氣體，其中濃度較高的H2、CO和CO2的檢測(cè)結(jié)果在首次檢測(cè)中就可以確定；而濃度較低的CH4、C2H6、C2H4和C2H2的最終檢測(cè)結(jié)果則由2號(hào)氣體回路做進(jìn)一步精確的檢測(cè)后確定。

此外微水傳感器可以直接對(duì)油氣分離單元中的油進(jìn)行水分含量的檢測(cè)。從氣體傳感器和微水傳感器出來的信號(hào)經(jīng)過模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)后分時(shí)地進(jìn)入同一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換單元完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。圖中的六通閥和針型閥，通過主控制電路的繼電器組控制。主控制電路采用C51,CPLD的復(fù)合形式。上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信采用RS232和RS485兩種方式實(shí)現(xiàn)。

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