电力变压器远程温度实时监测报警系统

内燃机与配件

电力变压器远程温度实时监测报警系统

施红斌

(大秦铁路股份有限公司大同西供电段，大同037005 )

摘要：本文介绍了大同西供电段所管辖的电力变压器的温度远程实时监测系统的实施背景、系统原理、实施方案、系统原理以及 项目的实施效果。该项目采用目前前沿的嵌入式系统及高精度的传感器技术，很好地完成了电力变压器的温度远程监测功能，大大 地提高了工作效率。

关键词：电力变压器;远程监测；嵌入式系统;传感器

0引言

铁路系统变压器数量多且分布散，多无人监视运行， 在无自动设备监控下变压器发生故障只能由用户提供信 息，直接影响安全生产，造成重大经济损失。电力变压器温 度远程实时监测报警系统能够对电力变压器运行远程实 时在线监测，当发生停电、缺相、电流超限、温度超限时，通 过管理人员手机上的语音报警，监测微机语音报警及短 信报警，使供电设备管理快速的掌握信息，及时出动，迅 速处理各类隐患问题，恢复正常供电，事后可以通过查阅 历史故障数据，便于故障分析，为该类问题的消除做好理 论依据。

该系统可以克服高电压、高温度、强磁场以及极强的 电磁干扰，从根本上解决了高电磁场干扰监测的难题。更 重要的是实现了实时设备负责人手机语音和短信自动报 警，使设备负责人可以随时监测变压器故障，了解变压器 运行情况，为故障的处理从时间上提供了保障。

1系统的可行性目前，各供电段针对变压器过热现象，制定了人工定 时巡查测温的管理制度。监测工具主要采用红外测温和

了因通信干扰造成的误码和重码的发生。

③设备管理人员可以随时通过监测系统看到变压器

的运行状况和温度变化情况，设备运行负责人通过手机语 音和短信能够提前发现和及时处理变压器故障，缩短故障 延时，保证安全生产可靠供电。

监测终端选用高可靠性无总线Philips ARM7 LPC2100系列单片机，它是16/32位的CPU，支持实时仿 真和跟踪技术，并且集成了高速Flash存储器和RAM。同 时也集成了多路ADC、SPI、UART、I2C接□。其内置的串 行通信接□范围宽，非常适合于通信网关、协议转换器、嵌 入式软件调制解调器以及其它各种类型的应用。

报警控制装置的语音录放芯片ISD4002,是高集成、 多信息可适用于多种电子系统的语音录放模块。用模拟处 理方式来存储语音，直接存放在固体存储器中，由于不在 是数字压缩的音频数据，其语音效果非常优质，完全消除 了背景噪音的干扰，同时不会发生因断电而导致的语音内 容丢失的现象。

所有器件工作温度全部选择-20益耀+60益的宽温度

系数器件，以适应在北方的寒冷气候下正常运行，每年误

是一个高性能的时钟日历芯片。为了提高 红外摄像机，因此进行温度在线测温是保证变压器安全运 差小于±1分，

启用CPU自带的看门狗功能，不论什么原 行的重要措施。“电力变压器温度远程实时监测报警系统” 抗干扰性能，

系统利用单片机系统来完成被测试的变压器温度、二次侧 因造成单片机死机，1.2秒后都可自动复位使单片机重新 电流、二次电压数据实时采集任务，利用中国移动公司无 正常工作。

2技术方案的实施线GPRS数据平台，通过远程传送数据，以及在线远程调

整监测终端的各种参数，结合移动GPRS通讯平台实现手 监测终端安装在现场变压器旁，将变压器二次的3个

3个相电流及温度通过电压、电流、温度传感器实 机语音和短信报警。该系统用来实时在线监测变压器二次 相电压、

监测终端将交流电压信号自动转换成 电压、电流、温度变化，当出现停电、缺相、电流超限、温度 时采集到监测终端，

0-5V的模拟量电平，经过光电隔离后，再经过A/D转换将 超限时自动实现手机语音和短信报警。

① 采用高可靠性无总线Philips ARM7 LPC21**系列 模拟信号转换为数字信号，监测终端把采集到的电压、电 温度数据发送到无线调制解调器中，无线调制解调器 单片机，该系统外围的电路较少，在特殊环境下可增强下 流、位机的抗干扰能力。把数据每分钟通过中国移动GPRS数据平台发送到段中

心监控管理服务器中，段中心监控管理服务器将接收到数 ② 利用中国移动GPRS无线数据平台远程传送数据 和远程调整监测终端的各种参数，通过服务器向监测终端

发送控制命令及传送的数据，伪随码的技术定应用，避免阔的空间。但由当前的发展现状来看，此技术正趋向于自 动化的方向发展，而这也为相关产业带来了更为广阔的发 展空间。

参考文献：

「11刘瑞.机电液一体化在液压装载机节能上的应用「1.黑龙江

据存入数据库，供段网页查询、监测、报警使用及手机语音

和短信报警使用。

科技信息，2015(03).

「2]杨艳妮，韩明军，张志宏，杨崇喜，李广军.机电液一体化系 统联合仿真技术研究「1.液压气动与密封,2013(12).

「3]李东民，张建中，宋庆军，马飞，梁培峰.基于机电一体化系 统设计理论的机电液综合实验台开发「1.机床与液压,2012(11).

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Internal Combustion Engine & Parts

变压器突发故障，如：停电、缺相、电压超限、电流超 限、温度超限时，系统会自动向段局域网内监测终端发送 报警数据，在终端监测界面及时显示颜色报警（红色为报 警站）和音响报警，同期在用户端提供语音报警。任何人 员在查阅段网页时，都随时可观测变压器运行状态的监 测，并将电压、电流、温度的数据以表格、图形两种方式实 时反映，还可以查阅历史数据，便于日常设备维护和故障 分析。

报警控制服务器采用Intel公司的ARM V5TE结构 XScale PXA270处理器。其安装在段局域网机房中，通过 • 119 •

机时，远程复位监测终端，使监测终端重新启动。⑤与段局 域网实现联网，段局域网内所有用户均可以实时在线监测 和提示音报警。⑥接收数据功能:服务器接收监测终端每

分钟的电压、电流、温度数据，把接收的数据保存到数据库 中。⑦服务器的报警判断是根据适时的电压、电流、温度是 否超过设定的限界，来实现自动段网页颜色和声音报警； 段网页客户端微机语音提示报警。

4系统技术参数

4.1单片机

电源电压：AC220 ±20%;

段局域网与现场数据接收服务器数据库连接，根据报警标 准判断监测终端发回来的现场数据是否有报警发生。当变 压器二次发生停电、缺相、电流超限、温度超限任一报警 时，发送报警数据到报警终端。

报警终端收到报警数据后首先向主要设备管理人员 手机发送报警短信和语音提示。

管理人员手机日常接受到的语音报警和短信报警提 示，都是由移动公司提供的通话、短信业务来实现的，由于 管理人员可备用3个，当一个手机无法拨通时，将按照手 机号存放顺序，自动拨下一个，由此以往循环拨号，直到拨 通为止。

为防止电力变压器发生停电现象，在停电的情况下监 测终端能够把被监测对象的现场情况数据及时发送到段 局域网，采用备用直流电池组辅助供电，直流电池组可维 持6小时连续供电，有效保证现场数据不丢失，保证报警 的可靠性。

监测终端软件使用VC++和汇编在ADS1.2开发环境 编制，控制对象为远程传送数据，通讯利用中国移动 GPRS数据业务平台，虽然移动GPRS数据业务平台的群 时延（group fdelay )和包络延时（envelp fdelay )非常稳定，信 号衰减失真和相位失真很小，稳定性和可靠性极高，但监 测终端的使用环境为10KV强电磁场的特殊环境，为防止 远程传送数据错误，造成报警终端错误报警，所以远程操 作监测终端和远程传送数据在通讯软件设计上采用数据 校验和把数据加载到伪随机上码的形式，根据伪随机码的 特性在接收端采用相关的接受机制，就可以提取出所需数 据命令串的信息，而排除其它的干扰信息，从而把不同的 命令串区分开。

手机报警拨号时报警控制终端首先发送拨号数据到移 动网，移动网拨通被叫报警手机后返回拨通信号，报警控制 终端发送语音报警数据到移动网，大约需3分钟的时间。手机拨号语音报警、短信报警采用“多任务分时操作 系统Linux报警控制服务器”和“实时操作系统OS-2报警 控制终端”实现手机拨号语音报警、短信报警。

3本系统功能

①提取参数功能：提取监测终端当前时间、数据指示、 电压传感器、电流传感器、温度传感器等变比。②修改参数 功能:修改监测终端电压传感器变比、电流压传感器、温度 传感器变比。③校时功能：系统制动提取中国移动提供的 系统时间，不用再执行校对。④复位功能：监测终端出现死备用电池：DC12V/3AH连续可靠6小时供电；环境温度：-20益耀~垣60益；被测电压：三相相电压：AC 0耀300V 50Hz;被测电流：三相相电流:AC 0耀1000A 50Hz;被测温度：0益耀100益;

通讯距离：中国移动G网覆盖范围；语音录放芯片ISD4002:

可擦除、录音10万次，存储内容断电可以保留100年； 录音时间2分钟；

两种录音、放音模式，灵活的分段录、放音操作； 工作电压范围：2.4V-5.5V,极限电压6V;静态电流:0.5-1uA;工作电流:20mA。4.2调制解调器

标准电压3.3V-12V;

GPRS 上行速度 max.21.4 kbps;下行速度 max.85.6kbps;

天线接□ 50HSMA天线连接头；

提供8位可远程控制的I/O接□，可远程控制和采集； 支持永远在线模式，可设置心跳间隔时间，保持设备 长期在线。

5系统的应用

经过两年对电力变压器温度远程实时监测报警系统 的监测，其各项指标运行稳定，在繁杂的环境下也能较好 地抵抗外界的干扰，运行中未发生各类软硬件故障，设备 一切正常，达到设计要求，运行稳定、可靠。准确的记录变 压器停电、缺相、电流超限、温度超限多次故障现象，为故 障处理、故障分析提供了及时可靠的依据。

6结束语

电力变压器远程温度实时监测报警系统可以在线监 测变压器运行中二次电压、二次电流以及温度变化情况， 及时掌握变压器的供电运行状态，对发生的各类故障及时 快速报警。为变压器可能发生的供电事故提供了有效技术 保证条件，为运输生产提供了可靠保证手段，可以安全可 靠供电，减少运输损失，为保证及时发现变压器故障提供

了重要的技术手段，我们相信随着我国铁路不断发展，该

系统在铁路范围内有较高的推广价值和应用前景。参考文献：[1] 张晨羲，等.嵌入式系统教程「Ml.清华大学出版社,2008.[2] 传感器应用接口电路「Ml.机械工业出版社，1997.