文献综述
-
-
课题研究现状及发展趋势
电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，其性能、质量与电力系统安全可靠运行有着密切联系。近年来，中国变压器企业在电力变压器方面的相关研究、引进和创新等都取得了很大的进步，为各种类型变压器的制造技术研究，性能质量提高，开发周期缩短，产量扩大，产品品种丰富作出了巨大贡献。通过长时间的技术研究改造，我国变压器制造业与世界先进水平的差距进一步缩小。
电网上运行的电力变压器作为电力输送的重要设备，由于输配用电过程中的变压需求而广泛应用于电力系统中，其大部分为液浸式电力变压器，使用变压器油作为绝缘和冷却介质，具有散热快、损耗低、容量大、价格低等优点[1]。由于其数量众多且在不断增加，对其关键性能参数中的温升、损耗等参数的准确测量提出了更高要求。同时与国际先进水平相比较，我国三相液浸式电力变压器温升及能耗较高，有较大的差距和提升空间。为推动变压器节能，国家发布了“电力变压器能效限定值及能效等级”并纳入强制执行标准范围。这就要求我们设计研制三相液浸式电力变压器温升及能效试验监控系统，以准确获得变压器温升以及能效等参数值，来正确贯彻实施标准。
在变压器的温升和能效两大参数中，温升是考核其技术性能的重要指标之一，其体现绝缘材料的等级和绝缘系统的性能，直接关系到变压器安全性、可靠性和使用寿命，还关乎设计制造成本，是变压器产品认证时型式试验主要测试项目，也是整机产品认证中关键零部件随机检验的重要项目之一，是质检部门市场监督和认证检验的重要业务内容、避免安全风险和突发事件的前提保障。温升试验主要测试变压器各个绕组的发热情况，也为变压器异常状态试验 (“短路和过载保护”)提供数据和设定试验条件提供依据，主要集中于铜损、铁损(包括磁性材料的磁滞损耗和涡流损耗)等数据的测量。
当前对于变压器温升的检测有自动和人工检测两种方式，而由于传统人工测试方式采样速度难以达到规定要求，同时造成数据后期计算和处理难、误差率高、在线时间长、测试效率低下等问题，因此此种方式逐渐予以淘汰。为了解决人工检测所带来的一系列问题，自动检测方式应运而生。一般的自动检测平台均采用软硬件结合的形式，譬如一种变压器智能自动化测量与控制系统[2]，其采用软件模块化架构，配合研制出的集成控制模块组，结合用户自定义需求，可完成包括试验设备控制、数据分析、实时监测、定时采集与算法处理、试验方案保存与原始记录生成等一系列功能，真正实现变压器测试的“试前一次配置，全流程自动化”的试验过程[3]。该系统可大幅降低人工测量环节的不确定度、提高测试结果准确率，并有效地保证了试验可复制性、结果一致性和可追溯性。测量绕组温升的具体方法一般有热电偶法和电阻法[4-8]，以及BP神经网络模型法[9]、光纤光栅测量法[10]等，其中电阻法应用较多。在温升试验自动控制系统引入微计算机技术，既能自动测量记录相关温度，做出判断，又能测量试验中的相关电量做到实时监测加在被试变压器上的总损耗等重要参数，并能在偏离预定值时自动调整试验电源，带来了许多方便[11]。依靠计算机的普及和深入，变压器的设计更加优化、合理[12]。
在变压器运行过程中的另一个重要参数，便是其能效。变压器是输变电设备中的能耗大户。其总损耗占系统总发电量的3％-4％，所以降低变压器运行损耗、提高运行能效是节能工作的当务之急。提高配电变压器能效是一个系统工程，它与铜、铝、硅钢片和绝缘油等主材料的资源以及在配电变压器中的消耗比例、配电变压器空载损耗和负载损耗的限值、供电方式、负载特性和运行方式等因素有关。可通过选用合适的产品结构和技术性能参数，采用合适的供电方式和运行方式，来最大限度地提高配电变压器能效[13]。此外，政府也可通过制定优惠政策，完善节能法规体系来鼓励新产品的开发和应用[14]。为提高输配电的效率，特别是提高变压器的能效，降低变压器的损耗，各国都制定了各自的变压器能效(或损耗)标准[15]。我国现如今正在引导企业开发和生产高效变压器，淘汰落后高耗能变压器，在变压器生产行业中实施节能产品认证制度和高耗能产品淘汰制度[16]。随着配电变压器能效标准的进一步修订和推进，我国将与国际上发达国家的最高能效标准处于同一水平[17]。
变压器能效检测有诸多方法，其中一种新方法是通过采样电流互感器的二次侧电流和变压器 的一次电流的差流信号，该差流信号与变压器的一次侧电压的乘积得到电流源的功率，通过电压互感器二次侧电压与变压器的二次侧电压得到差压信号，该差压信号与变压器二次侧电流的乘积得到电压源的功率，再由电流源和电压源的功率之和得到变压器在运行中的总损耗；由此就得出了变压器损耗测量方法，并通过计算得到变压器在实际工况下的能源效率值[18]。还有一种基于监测数据库的变压器能效分析系统。通过建立变压器运行参数实时监测数据库平台，对配电变压器能效进行综合数据分析和评估， 评判变压器的实际运行效率情况，及时发现变压器运行异常，为变压器的维修策略优化、老化状况判断甚至电网的重新规划提供依据[19]。
目前国内很多基础检测领域的自动化流程开发处于起步阶段，检测中往往最常用的设备是基础物理层设备，为客户应用进行简单的二次开发预留下途径，然而对于一些可编程器件的开发利用率不高。基础的底层测试设备开发价值同样很高，将多台设备组建并挂接相应软件成为一个监控系统用以代替人力实现复杂检测流程，涉及领域广、难度大，还需要更合理地使用模块化软件结构，来实现标准化、流程化的自动测试体系。总而言之，现如今针对自动化检测和校准、数据分析以及工程控制等方面进行系统集成，通过构建以软件为核心的模块化系统架构帮助工程师们以创新的思维进行二次开发，满足用户自定义的需求，提高测试效率、减少人员使用率，是变压器温升及能效监控系统发展的必然趋势[20]。
-
本课题研究的意义和价值
剩余内容已隐藏，您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容！立即支付
-
