本发明涉及变压器现场试验技术领域，具体涉及一种变压器现场空负载试验系统。
背景技术：
变压器是供配电系统的心脏，将高压电能通过变压器转换为日常使用的低压电能。变压器安装也是整个电力安装工程的重中之重，确保变压器安装质量，对于供配电系统的稳定运行举足轻重，变压器在安装的过程中需要在现场机进行空负载试验，以确保变压器能够正常工作且不存在问题。
由于变压器的现场空负载试验所使用到的仪器设备，所以在试验之前还需要花费大量的时间进行准备，容易影响试验的效率，而且试验过程中自动化的程度较低，需要较多的试验人员在现场进行观测，不仅容易影响试验的效率，还容易造成大量人力资源的浪费。
技术实现要素：
为此，本发明提供一种变压器现场空负载试验系统，通过采用高集成度标准化设计，将全部设计集成至3个经过特殊改造的20英尺高顶集装箱内，使用时无需卸下设备且仅需连接好预制线缆即可进行试验，提高了仓储及运输的便利性，减少了试验准备时间，提高了试验的效率，以解决现有技术中由于试验准备时间较长以及自动化程度较低导致的影响试验效率的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种变压器现场空负载试验系统，包括交换机，所述交换机连接端设有工业控制计算机、三相补偿电容器组二控制plc、三相补偿电容器组一控制plc和系统总控plc；
所述工业控制计算机内部安装有试验测量控制软件，所述工业控制计算机连接端设有功率分析仪，所述功率分析仪连接端设有精密测量电压互感器和精密测量电流互感器；
所述三相补偿电容器组二控制plc、三相补偿电容器组一控制plc和系统总控plc均包括电源模块、cpu模块、以太网通讯模块、modbus通讯模块和开关量输入输出模块，所述系统总控plc还包括模拟量输出模块，其中三个所述以太网通讯模块均与交换机的连接端相连接，三个所述modbus通讯模块连接端均设有数字量传感器，位于所述三相补偿电容器组二控制plc和三相补偿电容器组一控制plc内部的两个开关量输入输出模块连接端均设有气动隔离开关，该所述气动隔离开关由电磁阀控制，与所述三相补偿电容器组二控制plc相连接的数字量传感器连接端设有三相补偿电容器组2，该所述三相补偿电容器组2用于测量输出电流，与所述三相补偿电容器组一控制plc相连接的数字量传感器的连接端设有三相补偿电容器组1，该所述三相补偿电容器组1用于测量输出电流，与所述系统总控plc相连接的数字量传感器连接端设有变频电源输出电压电流测量单元和供电电源电压电流测量单元，所述模拟量输出模块连接端设有变频电源输出电压调节单元，与所述系统总控plc相连接的开关量输入输出模块的连接端设有变频电源频率调节单元、变频电源投入切除控制单元、精密测量互感器量程调节控制单元和中间变压器分接开关控制器单元。
进一步地，所述精密测量电压互感器和精密测量电流互感器的数量均设置为三台，所述精密测量电压互感器的型号为0.02级(50，300)/5a40.0/3kv油浸式，所述精密测量电流互感器的型号为0.02级(10.0，40.0)/3/0.1/3kv油浸式。
进一步地，所述试验测量控制软件采用实验室虚拟仪器工程平台编制，包含全部试验设备的远程控制、试验数据的读取以及试验结果的计算，含数据库管理系统。
进一步地，所述三相补偿电容器组1为三相设计，每相分2级，每级包括1台25kvar、1台50kvar、1台100kvar、1台200kvar、1台400kvar，共5台9.0kv单相电容器，每台均为单独分组投切，级容量775kvar，相容量1550kvar，总容量4650kvar，所述三相补偿电容器组1包括装配用特殊改造20英尺高箱及空气压缩机、电磁阀及plc控制柜。
进一步地，所述三相补偿电容器组2为三相设计，每相分2级，每级包括4台9.0kv400kvar单相电容器，每2台为一组分组投切，级容量1600kvar，相容量3200kvar，总容量9600kvar，所述三相补偿电容器组2包括装配用特殊改造20英尺高箱及空气压缩机、电磁阀及plc控制柜。
进一步地，所述系统总控plc由siemenss7-200plc及辅助控制元器件构成，所述系统总控plc用于对系统内全部电气设备进行控制。
进一步地，所述功率分析仪的型号为flukenorma50003pp64r型，所述功率分析仪的基本精度为量程的0.02％加读数的0.01％。
本发明实施例具有如下优点：
1、本发明通过采用高集成度标准化设计，将全部设计集成至3个经过特殊改造的20英尺高顶集装箱内，使用时无需卸下设备且仅需连接好预制线缆即可进行试验，提高了仓储及运输的便利性，减少了试验准备时间，提高了试验的效率；
2、本发明通过采用全计算机自动化控制，采用plc作为控制核心，以笔记本电脑作为人机交互界面，整个试验的操作均在试验软件内进行，试验数据的读取、试验结果的计算以及保存均由试验软件自动完成。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明提供的控制系统示意图；
图2为本发明提供的电力系统示意图；
图3为本发明提供的变压器信息注册界面示意图；
图4为本发明提供的空、负载损耗测量试验界面示意图；
图5为本发明提供的补偿电容器组控制界面示意图；
图6为本发明提供的补偿电容器组控制界面示意图。
图中：1交换机、2工业控制计算机、3三相补偿电容器组二控制plc、4三相补偿电容器组一控制plc、5系统总控plc。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照说明书附图1-6，该实施例的一种变压器现场空负载试验系统，包括交换机1，所述交换机1连接端设有工业控制计算机2、三相补偿电容器组二控制plc3、三相补偿电容器组一控制plc4和系统总控plc5；
所述工业控制计算机2内部安装有试验测量控制软件，所述工业控制计算机2连接端设有功率分析仪，所述功率分析仪连接端设有精密测量电压互感器和精密测量电流互感器，便于试验人员通过该试验测量控制软件控制整个试验系统；
所述三相补偿电容器组二控制plc3、三相补偿电容器组一控制plc4和系统总控plc5均包括电源模块、cpu模块、以太网通讯模块、modbus通讯模块和开关量输入输出模块，所述系统总控plc5还包括模拟量输出模块，其中三个所述以太网通讯模块均与交换机1的连接端相连接，三个所述modbus通讯模块连接端均设有数字量传感器，位于所述三相补偿电容器组二控制plc3和三相补偿电容器组一控制plc4内部的两个开关量输入输出模块连接端均设有气动隔离开关，该所述气动隔离开关由电磁阀控制，与所述三相补偿电容器组二控制plc3相连接的数字量传感器连接端设有三相补偿电容器组2，该所述三相补偿电容器组2用于测量输出电流，与所述三相补偿电容器组一控制plc4相连接的数字量传感器的连接端设有三相补偿电容器组1，该所述三相补偿电容器组1用于测量输出电流，与所述系统总控plc5相连接的数字量传感器连接端设有变频电源输出电压电流测量单元和供电电源电压电流测量单元，所述模拟量输出模块连接端设有变频电源输出电压调节单元，与所述系统总控plc5相连接的开关量输入输出模块的连接端设有变频电源频率调节单元、变频电源投入切除控制单元、精密测量互感器量程调节控制单元和中间变压器分接开关控制器单元。
进一步地，所述精密测量电压互感器和精密测量电流互感器的数量均设置为三台，所述精密测量电压互感器的型号为0.02级(50，300)/5a40.0/3kv油浸式，所述精密测量电流互感器的型号为0.02级(10.0，40.0)/3/0.1/3kv油浸式，便于测量电流和电压。
进一步地，所述试验测量控制软件采用实验室虚拟仪器工程平台编制，包含全部试验设备的远程控制、试验数据的读取以及试验结果的计算，含数据库管理系统，便于控制整体系统的正常运行。
进一步地，所述系统总控plc5由siemenss7-200plc及辅助控制元器件构成，所述系统总控plc5用于对系统内全部电气设备进行控制，便于控制整个系统中的电器设备。
进一步地，所述功率分析仪的型号为flukenorma50003pp64r型，所述功率分析仪的基本精度为量程的0.02％加读数的0.01％，便于精准控制分析结果。
实施场景具体为：先将装有测试设备的特殊改造20英尺高箱运输到试验现场，然后再通过电线和电缆将测试的相关设备连接起来，然后通过试验测量控制软件设置测试参数，接着可以开始进行试验。本发明采用了笔记本电脑与plc相结合的控制方式，plc采用siemenss7-200smart型，主要用于各元器件之间逻辑关系的设定、底层动作命令的整合执行、系统基本保护功能的实现等，其具有编程灵活、可靠性高、动作执行速度快等优点，而工业控制计算机，主要用于试验流程的组织、动作指令的下达、系统高级保护的实现、试验数据的处理等功能，笔记本电脑与各plc之间通过cisco以太网交换机便捷连接，使试验人员可在试验软件内对系统内全部电气设备进行控制；plc控制器内建故障寄存器，在硬件发生任何异常及保护动作时记录故障现象，用于后续维护人员进行故障分析及处理。
试验中的电源模块采用了igbt逆变spwm脉宽调制的调频调压正弦波变频电源，其可稳定输出50hz频率，并提供50～250hz调频频率输出，可应用于多种变压器试验项目，同时其输出电压波形不受供电电源质量影响，且输出电压不受供电电源电压波动影响，相较传统的采用调压器的试验系统能够更好的满足空载损耗测量试验要求；变频电源相较于传统的调压器体积更加紧凑、调节更加精准、使用效率更高，同时其在单相使用时电源侧仍可保持三相电压、电流平衡，对供电电源的要求也大为降低。
在设置测定参数时：关于电源额定电压的设置考虑到现场可能提供的电源容量以及接线便利程度问题，系统采用380v电源进线，并使用铜芯单芯通用重型橡套电缆以减轻线缆重量，便于现场线缆敷设连接；变频电源输出电压与中间变压器输入电压均设计为650v，此电压通用性较好且可减小电流，变频电源与中间变压器之间采用母线型式连接。关于中间变压器输出电压档位设置，依照gb/t6451-2015《油浸式电力变压器技术参数和要求》标准及部分南方地区已投运的典型110kv～220kv电压等级变压器的参数，可知进行50％额定电流下负载损耗测量试验时最高试验电压为三相29.07kv，而在进行空载损耗测量试验时试验电压最高为38.5kv，故考虑阻抗压降后设置中间变压器三相最高输出线电压为40kv，向下设计6个档位分别为3.0kv、6.0kv、10.0kv、15.0kv、20.0kv、30.0kv，以适应不同电压等级不同容量变压器的各种试验需要。
参照说明书附图1，该实施例的一种变压器现场空负载试验系统，所述三相补偿电容器组1为三相设计，每相分2级，每级包括1台25kvar、1台50kvar、1台100kvar、1台200kvar、1台400kvar，共5台9.0kv单相电容器，每台均为单独分组投切，级容量775kvar，相容量1550kvar，总容量4650kvar，所述三相补偿电容器组1包括装配用特殊改造20英尺高箱及空气压缩机、电磁阀及plc控制柜。
进一步地，所述三相补偿电容器组2为三相设计，每相分2级，每级包括4台9.0kv400kvar单相电容器，每2台为一组分组投切，级容量1600kvar，相容量3200kvar，总容量9600kvar，所述三相补偿电容器组2包括装配用特殊改造20英尺高箱及空气压缩机、电磁阀及plc控制柜。
实施场景具体为：为便于设备运输，整个电容补偿装置设计为两套三相补偿电容器组，包括三相补偿电容器组1和三相补偿电容器组2，分别集成安装在两个同样的20英寸高顶集装箱内，集装箱内部除电容器及安装框架外，还安装空气压缩机、电磁阀及plc控制柜，在通过位于集装箱侧壁上的控制箱连接一根网线及一根3相380v/20a电源线缆后即可使用试验软件进行远程控制；集装箱侧壁安装35kv欧式快速电缆连接套件，试验人员可使用预制好的三根高压电缆将电容器集装箱与电气设备集装箱进行快速连接，高压电缆在不使用时缠绕在电气设备集装箱内的电动卷线盘内；补偿电容器装置所有电气连接及隔离开关，充分考虑其过电流要求和导线的机械强度，并留有充分裕度，其安装充分考虑频繁运输时的抗震及防脱落性能；框架及所有的支撑结构零部件都采用有效的防腐、防锈措施，紧固件采用热镀锌处理，其安装充分考虑频繁运输时的抗震及防脱落性能，该实施方式具体解决了现有技术中xxx的问题。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
1.一种变压器现场空负载试验系统，包括交换机(1)，其特征在于：所述交换机(1)连接端设有工业控制计算机(2)、三相补偿电容器组二控制plc(3)、三相补偿电容器组一控制plc(4)和系统总控plc(5)；
所述工业控制计算机(2)内部安装有试验测量控制软件，所述工业控制计算机(2)连接端设有功率分析仪，所述功率分析仪连接端设有精密测量电压互感器和精密测量电流互感器；
所述三相补偿电容器组二控制plc(3)、三相补偿电容器组一控制plc(4)和系统总控plc(5)均包括电源模块、cpu模块、以太网通讯模块、modbus通讯模块和开关量输入输出模块，所述系统总控plc(5)还包括模拟量输出模块，其中三个所述以太网通讯模块均与交换机(1)的连接端相连接，三个所述modbus通讯模块连接端均设有数字量传感器，位于所述三相补偿电容器组二控制plc(3)和三相补偿电容器组一控制plc(4)内部的两个开关量输入输出模块连接端均设有气动隔离开关，该所述气动隔离开关由电磁阀控制，与所述三相补偿电容器组二控制plc(3)相连接的数字量传感器连接端设有三相补偿电容器组2，该所述三相补偿电容器组2用于测量输出电流，与所述三相补偿电容器组一控制plc(4)相连接的数字量传感器的连接端设有三相补偿电容器组1，该所述三相补偿电容器组1用于测量输出电流，与所述系统总控plc(5)相连接的数字量传感器连接端设有变频电源输出电压电流测量单元和供电电源电压电流测量单元，所述模拟量输出模块连接端设有变频电源输出电压调节单元，与所述系统总控plc(5)相连接的开关量输入输出模块的连接端设有变频电源频率调节单元、变频电源投入切除控制单元、精密测量互感器量程调节控制单元和中间变压器分接开关控制器单元。
2.根据权利要求1所述的一种变压器现场空负载试验系统，其特征在于：所述精密测量电压互感器和精密测量电流互感器的数量均设置为三台，所述精密测量电压互感器的型号为0.02级(50，300)/5a40.0/3kv油浸式，所述精密测量电流互感器的型号为0.02级(10.0，40.0)/3/0.1/3kv油浸式。
3.根据权利要求1所述的一种变压器现场空负载试验系统，其特征在于：所述试验测量控制软件采用实验室虚拟仪器工程平台编制，包含全部试验设备的远程控制、试验数据的读取以及试验结果的计算，含数据库管理系统。
4.根据权利要求1所述的一种变压器现场空负载试验系统，其特征在于：所述三相补偿电容器组1为三相设计，每相分2级，每级包括1台25kvar、1台50kvar、1台100kvar、1台200kvar、1台400kvar，共5台9.0kv单相电容器，每台均为单独分组投切，级容量775kvar，相容量1550kvar，总容量4650kvar，所述三相补偿电容器组1包括装配用特殊改造20英尺高箱及空气压缩机、电磁阀及plc控制柜。
5.根据权利要求1所述的一种变压器现场空负载试验系统，其特征在于：所述三相补偿电容器组2为三相设计，每相分2级，每级包括4台9.0kv400kvar单相电容器，每2台为一组分组投切，级容量1600kvar，相容量3200kvar，总容量9600kvar，所述三相补偿电容器组2包括装配用特殊改造20英尺高箱及空气压缩机、电磁阀及plc控制柜。
6.根据权利要求1所述的一种变压器现场空负载试验系统，其特征在于：所述系统总控plc(5)由siemenss7-200plc及辅助控制元器件构成，所述系统总控plc(5)用于对系统内全部电气设备进行控制。
7.根据权利要求1所述的一种变压器现场空负载试验系统，其特征在于：所述功率分析仪的型号为flukenorma50003pp64r型，所述功率分析仪的基本精度为量程的0.02％加读数的0.01％。
技术总结