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牽引變壓器絕緣在線監測系統下位機系統的設計

(發布日期：2014-5-7 14:03:41) 來源：

為解決鐵路運輸制約經濟發展的瓶頸問題，我國在學習消化吸收世界高速鐵路先進成熟技術的基礎上，提出建設時300-350km檔次高速鐵路和時速200-250km以客為主兼顧貨運檔次的高速鐵路。這對牽引供電系統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，其運行環境更加惡劣，要承受經常性的負荷短路沖擊，這種沖擊產生的積累效應將會造成牽引變壓器的過熱、放電故障，使絕緣油發生裂解，產生故障氣體和水分。

對變壓器的絕緣狀態進行在線監測，可以判斷變壓器的運行狀況，本文介紹的牽引變壓器絕緣在線監測系的下位機系統，和國內外裝置相比，具有采集精度高、設計靈活、抗干擾能力強、數據傳輸安全性高等特點。該下位機系統和適當的上位機分析系統軟件相結合，可以用來監測油中單種故障氣體（氫氣），多種故障氣體（最多7種）和油中微水含量。

系統方案設計
牽引變壓器內部發生過熱性故障、放電故障或內部絕緣受潮時，油和固體絕緣物質會發生老化變質，產生故障氣體，其中包括H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2,監測變壓器中這些故障氣體的含量，就可以判斷變壓器的運行狀態。

另外變壓器在制作過程中殘留的水分以及運行時油紙老化產生的水分會降低局部放電的起始電壓和擊穿強度，對設備運行構成威脅，嚴重時還會釀成放電擊穿事故，因此對油中水分含量進行在線監測也具有很重要的意義。

對于電力變壓器絕緣在線監測系統，在檢測油中溶解氣體時只采用一個氣體回路，回路的末端為一個或多個串聯的色譜柱，多個傳感器并聯接在色譜柱后，分別用于測量不同類型的氣體。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，所以傳統方法應用于牽引變壓器油中氣體監測時，前面分離出來較高濃度的氣體（如CO）時，由于傳感器的恢復時間不夠，將會給后面分離出來的氣體的檢測帶來偏差。為了克服高濃度氣體對傳感器精度帶來的影響，在牽引變壓器絕緣在線監測系統中采用了兩個獨立的氣體回路：1號氣體回路用來初步檢測所有的牽引變壓器油中氣體，其中濃度較高的H2、CO和CO2的檢測結果在首次檢測中就可以確定；而濃度較低的CH4、C2H6、C2H4和C2H2的最終檢測結果則由2號氣體回路做進一步精確的檢測后確定。

此外微水傳感器可以直接對油氣分離單元中的油進行水分含量的檢測。從氣體傳感器和微水傳感器出來的信號經過模擬轉換開關后分時地進入同一個A/D轉換單元完成模擬信號到數字信號的轉換。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的復合形式。上位機和下位機之間的通信采用RS232和RS485兩種方式實現。

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