隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和電力需求的增加，干式變壓器作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其運行的安全性與可靠性受到了越來越多的關(guān)注。2025年，干式變壓器行業(yè)在技術(shù)上取得了顯著進(jìn)展，特別是在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)溫度實時在線監(jiān)測技術(shù)方面。通過精確測量繞組熱點溫度，實時監(jiān)控變壓器的運行狀態(tài)，不僅提高了設(shè)備的運行效率，還延長了其使用壽命。本文通過對干式變壓器溫度監(jiān)測技術(shù)的研究，探討了其在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，并通過實例驗證了該技術(shù)的有效性。
《2025-2030年中國干式變壓器行業(yè)項目調(diào)研及市場前景預(yù)測評估報告》干式變壓器在運行過程中，由于渦流和諧波的影響，會產(chǎn)生熱量。當(dāng)電流通過變壓器時，設(shè)備會達(dá)到產(chǎn)熱與散熱的平衡狀態(tài)。干式變壓器的絕緣性能是其核心要點，對整體運行質(zhì)量具有決定性影響。變壓器的溫升是導(dǎo)致絕緣老化的主要因素，因此，增加溫度在線實時監(jiān)測，預(yù)防產(chǎn)品超溫長時間運行，對于減少變壓器運行壽命至關(guān)重要。在額定負(fù)載條件下，諧波和散熱條件的差異會導(dǎo)致變壓器溫度提升，進(jìn)而影響其壽命估算。
(一)設(shè)計思路
干式變壓器行業(yè)技術(shù)分析提到針對干式變壓器工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)，通過植入繞組光纖測溫傳感器，精確測量繞組熱點溫度。在此基礎(chǔ)上，借助物聯(lián)網(wǎng)管理平臺，實時整合并顯示變壓器的運行狀態(tài)，便于相關(guān)人員分析預(yù)測變壓器發(fā)生故障的概率，并制定相應(yīng)的維護(hù)、檢修計劃。該系統(tǒng)功能主要包括電源、數(shù)據(jù)采集、GPRS通信等模塊，通過外界透傳云與上位機(jī)進(jìn)行連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控目標(biāo)。
(二)實現(xiàn)方法
1. 繞組光纖傳感器植入技術(shù)
干式變壓器繞組低壓為箔繞線圈，高壓繞組一般為分段層式線圈或連續(xù)式線圈。在繞組繞制時，根據(jù)需要位置植入光纖傳感器，確保光纖出線沿著繞組出線圈切線方向。通過合理纏繞和固定光纖，保證其在引出時不受擠壓，保持自由狀態(tài)，避免硬折彎，確保其彎曲半徑至少大于50mm。
2. 監(jiān)控中心需求分析
與常規(guī)變壓器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相比，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)對變壓器的統(tǒng)一管理，通過對全部監(jiān)控終端數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，推動工業(yè)智能化發(fā)展。監(jiān)控中心具有基本信息維護(hù)功能，可實現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)的綜合分析，便于相關(guān)人員對監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行自主處理，保證監(jiān)控中心的安全性。
3. 數(shù)據(jù)傳輸
數(shù)據(jù)傳輸作為監(jiān)控中心的關(guān)鍵組成部分，可調(diào)用DLL動態(tài)鏈接庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸目標(biāo)。在具體實施過程中，DLL可實現(xiàn)模塊化處理目標(biāo)，結(jié)合具體情況，促使程序各功能模塊處于相對獨立狀態(tài)，增強(qiáng)程序運行的簡潔性。
4. 溫度預(yù)測
為實現(xiàn)干式變壓器溫度預(yù)測目標(biāo)，建立VC++工程使其直觀顯示溫度變化趨勢。通過采用折線圖的方式，對坐標(biāo)格式、圖形顏色等屬性實施管理，實現(xiàn)整體數(shù)組的全面顯示。同時，借助Timer組件，結(jié)合監(jiān)控需求，設(shè)定定時器，通過不斷動態(tài)刷新數(shù)據(jù)，保證溫度預(yù)測圖的合理性，實現(xiàn)溫度信息的實時性。
5. 設(shè)備定位
在下位機(jī)監(jiān)控終端運行期間，為實現(xiàn)設(shè)備定位目標(biāo)，可借助GPRS模塊定位變壓器，并基于百度地圖API對監(jiān)控設(shè)備位置地圖實時處理，采用經(jīng)緯度的方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸目標(biāo)。
6. 報警提示
在干式變壓器運行期間，為實現(xiàn)對故障問題的及時處理，可借助監(jiān)控中心報警功能，結(jié)合變壓器監(jiān)控目標(biāo)，合理設(shè)置溫度報警提示。一旦任一相產(chǎn)生溫度異常變化并超過額定報警值，則會自動彈出報警提示框，通常以130°C為標(biāo)準(zhǔn)，一旦超過則會立即進(jìn)行報警提示。
7. 監(jiān)控界面
針對干式變壓器監(jiān)控界面，應(yīng)結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)控中心目標(biāo)、需求進(jìn)行合理設(shè)計，順利實現(xiàn)用戶端信息處理目標(biāo)。在這一過程中，相關(guān)人員可調(diào)用DLL，充分發(fā)揮其數(shù)據(jù)傳輸功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)報警、修改、查詢，在此基礎(chǔ)上，利用溫度預(yù)測等技術(shù)，實現(xiàn)人機(jī)交互目標(biāo)。
8. 上位機(jī)軟件系統(tǒng)
在對干式變壓器溫度監(jiān)測過程中，需結(jié)合具體需求，應(yīng)用上位機(jī)軟件系統(tǒng)，充分發(fā)揮實時數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控、溫度變化異常預(yù)警、歷史數(shù)據(jù)回放、溫度導(dǎo)出至Excel、高溫報警等功能。通過打造高效工程平臺，實現(xiàn)多用戶權(quán)限管理目標(biāo)。
(一)熒光光纖測溫儀
針對干式變壓器監(jiān)控系統(tǒng)，熒光光纖測溫儀通過光纖傳感器接收具有溫度信息的光信號，并將其解調(diào)為合理的溫度數(shù)值，實現(xiàn)高效溫度測量目標(biāo)。光纖具有電磁絕緣性、寬頻帶等優(yōu)勢，可結(jié)合實際情況，順利打破電子溫度傳感器的限制。在具體應(yīng)用過程中，通過利用溫度實現(xiàn)對光信號的綜合調(diào)制，進(jìn)而實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸目標(biāo)。
(二)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測與傳統(tǒng)測溫的對比分析
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測與傳統(tǒng)測溫方式相比，具有顯著優(yōu)勢。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)通過采集干式變壓器繞組最熱點溫度數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，能夠更準(zhǔn)確地反映繞組絕緣老化狀況，并通過程序算法估算變壓器壽命。
(一)干式整流變壓器光纖測溫點布置位置
以鐵路系統(tǒng)的ZQSCBH17-1000/10干式牽引整流變壓器為例，高壓繞組、低壓繞組均為軸向分裂結(jié)構(gòu)，測溫點植入12點光纖測溫點，通過ST型光纖連接器接入實時監(jiān)測系統(tǒng)。
(二)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)溫度實時監(jiān)測系統(tǒng)主界面
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)控系統(tǒng)是在可編程序控制器自動控制的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)出的智能化監(jiān)視和遙控系統(tǒng)，實現(xiàn)人機(jī)對話和系統(tǒng)的顯示。監(jiān)控系統(tǒng)主要包括主界面、人員管理系統(tǒng)、自控監(jiān)視系統(tǒng)、自控遙控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及相關(guān)資料和幫助系統(tǒng)。
(三)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)溫度實時監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析
根據(jù)牽引整流變壓器在100%額定負(fù)載條件下，V級絕緣耐熱等級溫升限值75K，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)通過采集干式變壓器繞組最熱點溫度數(shù)據(jù)實時監(jiān)測。實測熱點溫升平均值為76.6K，比工程設(shè)計計算平均溫升高8.6K，比傳統(tǒng)測量方法溫升高11.6K。利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)采用光纖直接測繞組溫度更準(zhǔn)確，壽命滿足40年技術(shù)要求。
五、總結(jié)
綜上所述，結(jié)合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，建立干式變壓器工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)，有利于實現(xiàn)干式變壓器的穩(wěn)定運行。通過借助熒光光纖測溫儀、上位機(jī)軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)對變壓器設(shè)備的統(tǒng)一化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理。同時，基于干式變壓器溫度變化，合理預(yù)測變壓器絕緣壽命老化情況，便于相關(guān)人員提前預(yù)防，有效減少經(jīng)濟(jì)損失。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用對于干式變壓器應(yīng)用具有劃時代意義，不僅順應(yīng)了未來工業(yè)自動化發(fā)展趨勢，同時還有利于減少故障危害，為電力系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行提供有力的技術(shù)保障。
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