（宜昌供电公司电网建设中心 湖北宜昌 443002）
摘要：为提高变压器温升试验工作效率，结合物资检测中心配电变压器抽检工作实际，开发一种基于工控计算机的的配电变压器温升综合试验系统。选用温升专用的直流电阻测试仪、温度巡检仪和温度传感器及继电器输出模块为试验系统的从属设备，通过工控计算机控制各从属设备进行变压器温升试验，实现试验过程的自动控制。
关键词：配电变压器 温升试验 自动测量
0 引言
宜昌供电公司物资质量检测中心承担鄂西地区的配网设备物资抽检工作，待抽检的变压器每月50台以上，在抽检试验中，温升试验耗时普遍比较长。在油浸式变压器需要8-12小时，干式需要23-26小时，因此，为满足配变温升需要提高配变检测效率，因此开发一套配电变压器温升试验装置，能够实现配电变压器温升试验、空载试验、负载试验的自动测量和试验过程的自动控制，并具备绕组平均温升计算，数据管理，试验报告自动生成以及仪器内部自动量程切换，接线简单，通过串行通信，系统实现工控计算机自动控制试验过程。
为提高配变检测效率，本系统针对同一型号，同一容量的变压器，最大可同时测试3台变压器的温升参数，大大提高现场的测试效率。本系统同时测试3台配变的温升参数时，并且实现了在温升试验中，被测变压器高低压侧接线自动切换，免去了随着试验项目不同，人工反复换线。
1 油浸式配电变压器温升试验
由于目前物资检测中心配变抽检基本都是油浸式变压器，因此介绍油浸式配变温升原理与方法。
油浸配电变压器温升试验按照GB 1049.2-2013《电力变压器第2部分：液浸式变压器的温升》中 7.3.2的双绕组变压器短路试验法进行，具体试验方法如下：
短路法试验变压器温升的原理如图1-1所示：
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图1-1 短路法接线图
图中： T1－被试变压器
T2－辅助变压器
C1、C2－补偿电容
短路法试验的原理是利用变压器短路产生损耗，来进行温升试验。试验分为两个阶段：
第一阶段 ：变压器油顶层的温升试验
对被试变压器中施加最大总损耗，冷却设备工作在额定工作状态，测量变压器油的温升。此阶段中绕组的总损耗通过绕组和变压器油的热交换，将热量散给变压器油，绕组和变压器油均将热量散发给冷却质，一直达到顶层油温的变化率小于1K/h并维持3h，认为油顶层温升以及稳定。取最后一个小时的平均值为油顶层温升。
第二阶段：变压器绕组温升
顶层油温升测定之后，应立即将试验电流降至额定电流继续试验，持续1h。施加额定电流1h结束时，应迅速切断电源和断开短路接线，测量2个绕组的热电阻。（最好在1min之内读取第一个电阻值）。试验结束后，利用冷态电阻和热电阻的测量值，计算绕组的平均温升。冷态电阻在试验开始之前测定。
2配电变压器温升自动测量系统的设计和实现
2.1 设计目标
我们本次配电变压器智能温升试验系统的设计目的是在宜昌供电公司物质质量检测中心建立温升试验场，本系统采用三表法试验原理，互感器为三只/三组准确度为0.05级的单相独立系统，满足最多100KVA/10kV三台变压器同时或者两台200kVA/10kV同时进行温升试验，也可以单台1600kVA以下进行试验，系统结构图如图2-1所示。
构建配电变压器温升自动测试系统，变压器温升综合测试台对整个试验回路进行全面控制和测量监控，在单台温升试验中，在低压侧绕组短路之后，对高压侧绕组由一套程控三相试验电源持续的施加规定的电流值和总损耗值，在试品的规定位置安装温度传感器，由温度巡检仪实时监控并记录温度曲线，变压器直阻测试仪完成绕组的电阻测量并自动换算成温度数值。变压器损耗测试仪则完成被测变压器的空载负载损耗测试，温度巡检仪、变压器电阻测试仪、变压器损耗测试仪的数据汇总至程控软件，进行数据的保存、打印、查询等功能。
工控计算机通过串口通信连接PLC系统以及其他各个功能模块协调工作并读取测量结果，所有测量过程可在计算机上操控完成，最终可完成试验报告的编辑、打印和管理工作。
若三台同一个型号，同一容量（100kVA以下）的变压器同时进行温升试验，则由三套程控三相试验电源、测量仪器、数据采集完成试验。
本系统可同时测试三台变压器温升参数时，对于加温完毕后的直流电阻测试可以进行自动切换，免除人工拆线，大大减少测试人员，提高测试效率。
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图2-1 系统结构框图
3 系统硬件设计
变压器温升综合试验系统的硬件系统主要有：
（1）变压器综合试验台
试验台内安装了变压器损耗测试仪3台、双通道温升直阻测试仪
3台、温度巡检仪1台（24路探头）、分压器表头一个、工控计算机1台、PLC模块
（2）测试系统辅控柜
测试系统辅控柜内由三个变频器、三组（9只）高精度电流互感器（其中三支倍率可调）、一个三相同步变压器、9只过电流保护继电器、用于短接变压器低压侧绕组的接触器3只、用于切换直流（变压器直阻测试）和交流（变压器损耗测试）的7只接触器、电流互感器倍率切换接触器、调压器升降压控制接触器。
辅控柜其主要功能为：
实现被测配电变压器试品所加电源的通断控制。
PLC通过变频器控制调压器同轴电机的正转、反转和停止运行控制，实现调压器输出电压的升高和降低。通过改变变频器输出频率来控制电机转速，实现快速升压或慢速升压。
实现电流互感器倍率的切换控制，为PLC的模拟量采集模块提供合适的三相采样电流。第一个变压器试验工位的试验电源电压采集由同步变压器完成，第二和第三工位的试验电源电压监测由空负载测试仪完成，由工控机通过RS235从空负载测试仪采集。
通过控制接触器的通断，开闭被测变压器低压侧绕组短接线，切换变压器温升试验和直流电阻试验的接线方式。
（3）感应调压器
本系统在试验现场设置三台感应调压器，其
中160KVA1台、同时50kVA2台，感应调压器做为变压器损耗试验、温升试验的试验电源，给待测变压器提供所需的试验电压和试验电流。
调压器变频控制：
在试验升压情况下，由于感应调压器由电机和蜗轮蜗杆传动，在调压过程中有很大的惯性，传统的检测设备一般由普通的变压器和调压器实现调压稳流，难以提供大跨度的稳流源。特别是在做空载负载试验时，试验电压很难精确控制，因此我们设计采用变频调速方式，在控制台人机界面或者按钮向PLC发出升压或降压以及快速或慢速升压的信号，变频器接受来自控制台PLC的指令，通过变频器控制感应调压器中的同轴交流励磁电动机的正反转来控制调压器的升压与降压，通过改变变频器输出频率来控制电机转速，实现快速升压或慢速升压。通过对对感应调压器中的同轴交流励磁电动机的平滑无极调速，电机速度可以人为随意调节快慢，则稳定输出温升试验所需要的稳流源。大大提高了工作效率以及试验数据的准确性。
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图4-1 系统模块框图
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图4-2 温升系统软件主界面1
4 系统软件设计
本系统软件采用Delphi语言为开发工具，同时结合Access数据库和Execl表格实现数据的储存和试验数据表格的打印。随本文件附带的研究报告，会以测试油浸式配电变压器为试验对象，对温升试验中冷态数据、温升过程热态数据、温升计算、数据管理以及试验报告打印的界面、部分程序设计和实测数据进行阐述。
4.1 软件系统概述
对本系统来说，主程序负责整个系统指挥和协调工作，通过友好的人机界面与操作人员对话，在主控软件的指挥和协调下，各试验项目单独做成单独模块，每个具体试验项目模块控制某一特定试验项目的试验流程，包括对试验数据的采集、处理、判断以及对试验过程的自动控制，当需要进行某一项试验时，只需调用各试验模块程序，即可开始试验，如果要增加新的试验项目，只要增加新的试验程序模块就可以，充分考虑了软件的可扩展性。目前，本系统主要针对配电变压器空载试验、负载试验和温升试验。
此外，通信程序、数据管理程序、试验报告生成以及温升试验的绕组平均温升计算程序也做成模块，在系统工作中，如果需要直接调用即可。系统模块框图如图4-1，软件图如图4-2、4-3。现场图如4-4
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图4-3 温升系统软件主界面2
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图4-4 现场图
6 结束语
以上研究的配电变压器温升自动测量系统，已经在宜昌供电公司物资质量检测中心投入使用，它实现了配电变压器温升试验的自动测量与试验过程的自动控制，并能够对变压器绕组温升进行自动计算，极大的提高了配电变压器温升试验的效率和测试结果准确性。
参考文献
[1].《电力设备预防性试验规程》[S] DL/T596-1996中华人民共和国电力工业部发布
[2].郑志曜，一种配电变压器温升自动测量系统的研制[J]. 浙江电力，2018(02)：16-21.
[3].许毅，变压器绕组温升自动测量系统的研究与开发[J]. 自动化与仪器仪表，2014(12)：107-109
作者简介：魏鹏（1978-）工程师，从事电气高压试验工作