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1、（OA自动化）自动化专业论文大型变压器在线监控系统目录摘要1Abstract21绪论31.1电力设备状态监测及故障诊断31.1.1状态监测故障诊断的概念31.1.2电力系统进行状态监测和故障诊断的重要意义31.2变压器在线监测研究现状42变压器在线状态监测工作原理52.1变压器基本结构与分类52.2变压器在线监测原理与方法62.2.1油中气体在线监测的实现62.2.2变压器微水含量在线监测72.2.3变压器温度在线监测73大型变压器在线监控系统的硬件设计83.1大型变压器在线监控系统信号采集的实现83.1.1油中溶解气体监测用传感器83.2大型变压器在线监控系统的PLC选择113.2.1西门子
2、PLC介绍113.2.2西门子系列S7-200PLC扩展模块选择与CPU的选择123.3传感器与EM235接线图153.3.1MQ系列气体传感器与EM235接线153.3.2PT100温度传感器与EM235接线163.3.3PT100微水传感器与EM277接线173.4大型变压器在线监控系统电压源模块174大型变压器在线监控系统的软件设计204.1组态王软件的概述204.2组态王程序设计步骤204.3基于组态王的监控画面设计204.3.1外部设备的定义204.3.2定义变量204.3.3监控主画面设计214.3.4报警和事件画面设计234.3.4趋势曲线画面设计254.3.5报表系统画面设计2
3、54.3.6历史数据报表画面设计274.3.7登陆界面画面设计284.3.8用户名错误画面设计284.4系统运行画面295总结与展望335.1全文总结335.2展望33致谢35参考文献36附件37大型变压器保护监控系统的研究与设计摘要:随着国民经济和电力系统的发展，电力系统的安全可靠运行的越来越多，状态监测系统已成为科学研究和工程应用的一个重要方向。电力设备在线状态监测可以实时监控，在实际运行条件下的系统健康状况为了确保安全和稳定的，但作为一种补充和综合自动化的发展，让变电站实现真正的无人值守；同时，也为维护电气设备的运行状态提供了依据基于条件的维护，是实现的前提和重要组成部分。这项工作的重点
4、是线路变压器监控系统的研究和开发，变压器是变电站中重要的电力设备，其运行状况直接影响电网稳定性。本文重点工作是设计并研制一种变压器在线状态监测装置，具有以下特点：在监测功能方面，用传感器技术对变压器参数进行检测。具体内容包括：油中气体含量、微水含量、变压器温度。可编程控制器选择了三个扩展模块，实现传感器模拟量的直接输入，避免了使用A/D转换器进行模拟量的转换。通信模块EM277实现了可编程控制器与其它智能设备的通讯，使系统更加智能化。软件显示功能方面，采用组态王软件监控变压器各个参数。组态王能提供对变压器进行监视、控制、管理和集成等一系列的功能；同时也为用户实现这些功能的组态过程提供了丰富和易
5、于使用的手段和工具。关键词：在线状态监测，变压器，可编程控制器，溶解气体，油中微水含量，组态王LargeTransformerDesignofReal-timeMonitoringSystemAbstract:Withthedevelopmentofnationaleconomyandpowersystem,thedemandonthereliabilityandsafeofpowersystemhavebeenimproved.On-lineconditionmonitoringforpowersystemcanmonitorthehealthstatusoftheelectricequip
6、mentinrealtimeundertherealstate.Itprovidessafeguardforthesafeandsteadyrunningofpowersystem.Asthesupplementanddevelopmentoftheintegrativepowersystemautomation,substationwithnobodyondutyintherealmeaningwillberealized.Atthesametime,itisthepreconditionandanimportantpartfortheelectricequipmentconditionma
7、intenanceandoffersthebasisforthecondition.Focusofthispaperisthetransformeronlinemonitoringsystemsresearchanddevelopmentwork.Thetransformerisanimportantpowersubstationequipment,theoperatingconditionsdirectlyaffectgridstability.Thisarticlefocusistodesignanddevelopanon-linetransformerconditionmonitorin
8、gdevicewhichhasthefollowingcharacteristics:Inthemonitorfunction,theuseofsensortechnologytodetectthetransformerparameters.Specificcontentincludes:oilGascontent,watercontent,transformertemperature.PLCchosethethreeexpansionmodules,thesensoranaloginputdirectly,avoidingtheuseofA/Dconverteranalogconverter
9、forconversion.Softwaredisplayfunction,usingconfigurationsoftwaremonitorsvariousparametersofthetransformer.KingViewcanprovidetransformermonitoring,controlmanagement,integrationandaseriesoffunctions;alsoforuserstoachievethisTheconfigurationconfigurationprocessthesefeaturesprovidearichandeasytousetools
10、andinstruments.Keywords:on-linecondition,monitoring,transformer,PLC,gasdissolved,watercontentinoil,KingView1绪论1.1电力设备状态监测及故障诊断1.1.1状态监测故障诊断的概念状态监测：在设备需要维护之前，利用整个设备或者设备的某些重要部件的寿命特点，开发应用一些具有特殊用途的设备,并通过数据采集以及数据分析来预测设备状态发展的趋势。其主要目的是了解和掌握设备的运行状态，结合历史和现状，考虑环境因素对设备运行状态进行评估，判别出设备是处于正常还是非正常状态，并对状态进行显示和记录；对非正
11、常状态作出报警提示。故障诊断：发现故障的过程，所谓故障就是使系统不能按给定要求工作的一种性能偏离。设备的故障诊断实际上指在设备不解体的情况下，采用特定的技术手段，对设备所处的状态进行判断、对设备的故障进行诊断和估计的技术。故障诊断的任务就是要确定设备的故障性质、程度、类别和部位，并指明故障发展趋势1。1.1.2电力系统进行状态监测和故障诊断的重要意义电力系统是一个由发电、输电、变电、配电、用电等设备连接而成的系统，电力设备的故障，会因造成供电系统意外停电，从而导致电力企业经济效益减少和用户的重大经济损失。因此这些设备的能否可靠性运行直接决定整个系统的稳定性和安全性，也决定了电力企业的经济效益及
12、用户用电质量和可靠性。电力系统状态监测及故障诊断能够监测出电力设备是否健康运行，态监测及故障诊断为电力系统的安全稳定运行提供了有利的条件1。保证电力设备健康运行的必要手段就是检修。很长一段时间，我国高压电气设备的检修技术一直采用的是设备计划性大修的维护方式。这种检修方式有利但也有弊，优点是发现并处理设备缺陷，降低设备运行中的损坏；减少设备事故或者障碍造成的非计划性停电，保证供电的质量和可靠性。但这种维修方式不能事先掌握设备的状态，而且采用一刀切的方式：到期必修实践。这种检修方式造成了设备的过度检修，浪费了大量人力和检修费用；增加检修停电时间和停电次数，造成频繁的运行操作，增加了误操作的事故率；
13、过度检修造成设备频繁拆装难免在检修过程中产生新的设备隐患；检修后按要求对设备应进行的耐压等试验也会对设备造成不可逆损伤，使设备总体寿命下降。由此可以看出过去的设备计划性检修方式已与现在的电力生产不相适应，有必要采用新的设备维修方式，因此产生了设备状态检修的新思路2。综上所述，电力设备状态监测是状态检修和故障诊断的基础和重要组成部分。1.2变压器在线监测研究现状电力变压器是电网中最重要的设备之一，它的可靠性级直接关系到电网能否正常、高效、经济的运行。据统计，220kV及以上的发电厂、变电站全停运和局部电网解列事故发生的次数较多，其中变压器故障造成的电网故障所占比例较大。减少变压器故障，意味着提高
14、电网的经济效益。因此，变压器在线监测研究对电力设备在线监测体系具有重要意义。目前国内外变压器在线监测的范围很广，包括：1)监测特征气体含量，包括H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO、CO2特征气体含量；2)监测套管功率因数和电容；3)利用光纤传感器监测；4)监测冷却装置；5)在测油中湿度、温度、酸度；6)监测负载电流；7)监测绝缘纸的湿度和迁移情况；8)监测绕组顶部和底部油温；9)监测介电和动力系统的缺陷；10)监测结构件的夹紧力；11)监测铁芯接地故障和绕组缺陷；12)监测储油柜的油位提供油渗漏信息。在变压器在线监测所有项目中，最重要的是油中气体含量监测，这项目的监测对于发现变压
15、器的故障具有很好的效果2。目前国内外开发的变压器油中气体在线监测装置有很多，加拿大SYPPOTEC研制的HYDRAN201型油中溶解气体在线监测装置，通过分析变压器油中H2和CO气体含量，找到变压器的绝缘故障，是目前应用最为广泛的在线监测装置之一1。我国中科院研制的DDG1000型油中溶解气体在线监测装置采用一种主要成分为聚芳杂环高分子的分离膜，将油中氢气分子直接分离出来，通过燃烧氢气改变电路中测量元件的电阻值，在计算元件电压变化的基础上得出H2的含量，以此分析变压器的故障。2变压器在线状态监测工作原理2.1变压器基本结构与分类变压器的基本结构：1油箱2铁心及绕组3储油柜4散热筋5高、低压绕组
16、6分接开关7气体继电器8信号温度计图2.1三相油浸式电力变压器的结构示意图电力变压器的基本构成部分有：铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等，其中铁心和绕组是变压器的主要部件，称为器身。1、铁心和绕组：变压器中最主要的部件他们构成了变压器的器身。1）铁心：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。2）绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成。一次绕组（原绕组）:输入电能；二次绕组（副绕组）：输出电能他们通常套装在同一个心柱上，一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次
