變壓器在線監(jiān)測與故障診斷新技術(shù)的研究

龐靖宇

摘 要：本文主要研究的是變壓器的在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)，進(jìn)行研究時，首先簡單介紹了變壓器常出現(xiàn)故障的四個部位及其故障類型，然后對變壓器的在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)方面的研究與分析，最后詳細(xì)探究了變壓器的故障診斷技術(shù)。

關(guān)鍵詞：變壓器；在線監(jiān)測；故障診斷

中圖分類號：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對于電力的需求量越來越大，這就對電力系統(tǒng)提出了更高的要求，而電力變壓器在整個電力系統(tǒng)中發(fā)揮了至關(guān)重要的地位。因此，只有保證電力變壓器的正常運(yùn)行，才能保證電力系統(tǒng)有著穩(wěn)定的供電基礎(chǔ)，進(jìn)而為社會的發(fā)展提供有力的幫助。因此，本文對變壓器故障的在線監(jiān)測和診斷技術(shù)進(jìn)行了研究。

一、變壓器的故障部位及類型

（一）鐵芯。使變壓器能夠順利轉(zhuǎn)變電壓的主要部件即鐵芯，而鐵芯也是變壓器中最易出現(xiàn)故障的部件。由于鐵芯發(fā)生松動，從而與接地鐵芯相接觸并發(fā)熱，進(jìn)而出現(xiàn)放電現(xiàn)象，破壞變壓器的絕緣性能。

（二）繞組。繞組變形通常是因?yàn)樽儔浩骼@組的絕緣發(fā)生老化或者繞組受潮，從而使繞組短路。而繞組變形故障的最初體現(xiàn)通常均為繞組匝間發(fā)生故障，因此，一旦出現(xiàn)繞組匝間故障，就必須要引起注意。

（三）分接開關(guān)。分接開關(guān)的故障主要分為有載和無載兩種，無載分接開關(guān)的作用時間為變壓器停止作業(yè)時，由于變壓器停止作業(yè)，因此不存在激磁，這時分接開關(guān)故障即可改變繞組匝數(shù)，進(jìn)而影響變壓器的輸出電壓。

（四）油絕緣。由于變壓器的運(yùn)行會使絕緣油發(fā)生氧化反應(yīng)，而油中的雜質(zhì)會加速氧化，進(jìn)而污染油質(zhì)，使絕緣油轉(zhuǎn)化為油泥，妨礙了變壓器的有效散熱，進(jìn)而降低了變壓器的絕緣性能，使其老化速度加快。

二、變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)研究

（一）變壓器放電在線監(jiān)測技術(shù)。在對變壓器內(nèi)部進(jìn)行局部放電的在線監(jiān)測時，有很多種方法，常見的有超聲檢測法、脈沖電流法、光測法以及紅外熱像法。超聲檢測法即在變壓器外壁安裝超聲波傳感器，接受由局部放電產(chǎn)生的超聲波，并將其轉(zhuǎn)化為電信號，以此測量放電位置和程度；光測法，檢測放電時釋放的光輻射，以此確定放電位置；紅外熱像法，由于局部放電造成該部位溫度升高，發(fā)射出紅外輻射信號，直觀方便的顯示出放電區(qū)域。

（二）繞組變形在線監(jiān)測技術(shù)。在對繞組變形故障進(jìn)行監(jiān)測時，主要采取的方法有短路電抗法、頻響分析法以及低壓脈沖法等，但是在使用這些方法時，不得使用變壓器。另外，目前有一種新型的繞組變形在線監(jiān)測技術(shù)，即監(jiān)測變壓器的電流和三相電壓，并對其進(jìn)行辨識，以此對繞組變形進(jìn)行監(jiān)測。

（三）接地鐵芯在線監(jiān)測技術(shù)。當(dāng)出現(xiàn)鐵芯接地的情況時，會在變壓器中形成閉合回路，形成感應(yīng)電流，進(jìn)而威脅到變壓器和技術(shù)人員的安全，該技術(shù)的使用可以及時監(jiān)測出鐵芯是否發(fā)生接地，并測量出回路電流的大小，方便了變壓器的維修。

（四）變壓器振動在線監(jiān)測技術(shù)。在變壓器的外壁上安裝傳感器，測量其振動加速度，并以此獲取變壓器正常運(yùn)行時的振動幅度，一旦振動信號發(fā)生改變，即可確定變壓器的振動加速度發(fā)生了改變，以此獲得變壓器的繞組狀態(tài)。

（五）絕緣電阻在線監(jiān)測技術(shù)。該方法的科技含量和成本極其低廉，但是該方法能夠方便快捷的識別絕緣表面的破損與污染。在對絕緣電阻進(jìn)行在線監(jiān)測時，可對變壓器施加適當(dāng)?shù)碾妷海捎陔娮璋l(fā)生變化，從而影響了電壓的輸出。

（六）絕緣功率在線監(jiān)測技術(shù)。將功率損耗與輸入功率作比，其比值即為絕緣功率，絕緣功率可以有效的象征電損耗。因此，能夠通過絕緣功率獲得準(zhǔn)確且有價值的相關(guān)數(shù)據(jù)。絕緣材料老化或受到污染，均會增加變壓器的損耗比。

三、變壓器故障診斷的技術(shù)研究

由于變壓器具有復(fù)雜的制造工藝和運(yùn)行環(huán)境，因此，變壓器的故障往往也較為復(fù)雜，即使故障模式相同，也通常具有不同的故障特征，一種故障特征可能對應(yīng)多種故障模式，即故障特征與故障模式不是一一對應(yīng)的，二者間的關(guān)系極其復(fù)雜。因此，明確故障特征與故障模式之間的關(guān)系十分重要。在變壓器故障診斷過程中最常用的技術(shù)即信息融合技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)⑺械男畔⑦M(jìn)行綜合分析處理，將變壓器的故障特征數(shù)據(jù)與其多維信息進(jìn)行融合，使診斷結(jié)果更為準(zhǔn)確，信息融合主要有以下幾方面：

（一）融合數(shù)據(jù)層。對數(shù)據(jù)層進(jìn)行融合，即利用傳感器對原始數(shù)據(jù)分析處理，傳感器無需進(jìn)行任何處理，以此使其與數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)更加貼切的融合，從而使得傳感器與原始數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)更加密切，在此基礎(chǔ)上保證目標(biāo)數(shù)據(jù)的順利融合。融合數(shù)據(jù)層的方法有很多，加權(quán)平均法以及算術(shù)平均法等算法都可用于數(shù)據(jù)層的融合。

（二）融合特征層數(shù)據(jù)。信息融合的第二階段即為融合特征層數(shù)據(jù)，首先在信息源中提取出特征數(shù)據(jù)，然后對其進(jìn)行分析處理，提取出的特征信息應(yīng)具備一定的統(tǒng)計(jì)意義，可以在一定程度上表示出整體，然后根據(jù)特征信息所反映出的信息，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。在融合特征層數(shù)據(jù)時，所用方法為模式識別技術(shù)，與第一階段的區(qū)別在于，融合前對信息進(jìn)行交換，將信息轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的表現(xiàn)形式，然后將特征數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。該方法的優(yōu)勢在于，有效的壓縮了信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時處理，提高了信息分析和決策效率。

（三）融合決策層數(shù)據(jù)。信息融合的第三階段即融合決策層數(shù)據(jù)，這也是信息融合的最后階段。通過傳感器對監(jiān)測目標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理并提取出特征數(shù)據(jù)，加以識別，之后對其進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作出決策，在此基礎(chǔ)上還會指出故障部位和故障類型。

結(jié)語

綜上所述，對變壓器進(jìn)行在線監(jiān)測并及時診斷其故障是保證電力正常輸出的重要任務(wù)。在對變壓器進(jìn)行在線監(jiān)測時，可以運(yùn)用局部放電、繞組變形、鐵芯接地、變壓器振動、絕緣電阻以及絕緣功率在線監(jiān)測技術(shù)，而對變壓器故障進(jìn)行診斷時，可以采用融合數(shù)據(jù)層、融合特征層數(shù)據(jù)、融合決策層數(shù)據(jù)三階段式的信息融合法進(jìn)行診斷。只有做好了變壓器故障的監(jiān)測和診斷工作，才能為電力系統(tǒng)穩(wěn)定供電。

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