220kV變電站變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)分析

摘 要：在變電站變壓器運(yùn)行中采用在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠快速準(zhǔn)確的進(jìn)行故障定位、診斷和分析，為變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。對此，本文首先對在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，然后結(jié)合實(shí)例，對220kV變電站變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計要點(diǎn)以及運(yùn)行效果進(jìn)行詳細(xì)探究。

關(guān)鍵詞：變電站變壓器；油色譜檢測；鐵心接地電流監(jiān)測；振動監(jiān)測

中圖分類號：TM406 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0143-01

1 引 言

隨著電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)的快速發(fā)展，在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)水平也逐漸提升，在促進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展，保障電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量方面發(fā)揮著十分重要的作用。對變壓器采用在線監(jiān)測技術(shù)，可最大程度減小故障對變壓器的不良影響，對此進(jìn)行詳細(xì)探究迫在眉睫。

2 在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

在線監(jiān)測系統(tǒng)指的是通過應(yīng)用定位技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，構(gòu)建完善的輔助運(yùn)行系統(tǒng)。在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行中，能夠快速的我完成故障識別、診斷、報警和追蹤定位等等，進(jìn)而保障變電站電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行?，F(xiàn)如今，在線監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于變電站建設(shè)中，但是，同時也暴露出很多不足，比如抗電磁干擾能力差、穩(wěn)定性較差等等，因此，還需對變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

3 220kV變電站變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例

變壓器在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)以變壓器電氣參數(shù)、機(jī)械振動和變壓器油中氣體成分分析為前提，利用虛擬儀器和高速數(shù)據(jù)采集卡等技術(shù)，將采集到的信號再通過放大、濾波等技術(shù)抑制干擾信號，采用虛擬儀器的數(shù)字濾波、干擾自適應(yīng)抑制法、小波分析等分析方法分析電氣參數(shù)，運(yùn)用氣相色譜法和三比值法兩種診斷方法分析診斷油色譜氣體，運(yùn)用BNs診斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集卡完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲；工控機(jī)對采樣進(jìn)行處理、分析、診斷以及顯示。系統(tǒng)組成如圖1所示。

4 220kV變電站變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集與處理

4.1 油色譜檢測

變壓器發(fā)生故障時，故障類型不同，油中會產(chǎn)生不同比例的氣體，故可采用油色譜檢測技術(shù)對氣體來進(jìn)行檢測，并對故障進(jìn)行分類分析，常用的特征氣體有6種：H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2。油色譜分析系統(tǒng)把采集到的氣體成分通過傳感器采集后傳給上位機(jī)，以分析變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。油色譜數(shù)據(jù)分析常用的分析方法有三比值法、大衛(wèi)三角法、氣相色譜法等，系統(tǒng)采用改良三比值法和羅杰斯四比率法相結(jié)合的方法分析處理氣體數(shù)據(jù)，處理結(jié)果更精確可靠。

4.2 鐵心接地電流監(jiān)測

變壓器鐵心多點(diǎn)接地形成的閉合環(huán)電流一般由50Hz的工頻分量和高頻脈沖分量構(gòu)成。鐵心接地電流監(jiān)測，通過高精度接地泄漏電流傳感器采集變壓器鐵心及固定件的泄漏電流，運(yùn)用“四比值”法處理采集到的信號，根據(jù)電流頻譜分布情況來判斷鐵心是否存在多點(diǎn)接地故障。

4.3 振動監(jiān)測

當(dāng)鐵心中主磁通和鐵心振動在空載和負(fù)載變化時大小基本保持不變。通過振動傳感器，采集變壓器振動信號，它是空載時測得的信號，而鐵心和繞組的振動疊加信號就是負(fù)載時測量的信號。變壓器穩(wěn)定工作時，變壓器器身振動是由鐵心振動引起，振動大小跟隨鐵心故障而改變。因此，可據(jù)此原理診斷變壓器鐵心的狀況。

4.4 采集數(shù)據(jù)處理

變壓器故障時產(chǎn)生的現(xiàn)象與運(yùn)行狀態(tài)之間的關(guān)系復(fù)雜，常規(guī)算法無法完成對變壓器故障的診斷分析。對于大量信息不完整、不確定的故障，選擇運(yùn)用處理不確定信息的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建模分析。

基于專家經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、故障樣本庫等，針對不同工況下的變壓器各關(guān)鍵部分的電壓、電流、絕緣電阻和變壓器的振動、溫度和電氣參數(shù)，采用VC++調(diào)用SMILE構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測與分析模型，設(shè)計故障監(jiān)測與分析相關(guān)算法，并將關(guān)鍵模塊生成DLL文件，基于LabView平臺調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點(diǎn)控件調(diào)用生成的DIL文件，完成數(shù)據(jù)處理和變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測診斷。

5 220kV變電站變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)測試

系統(tǒng)包含振動監(jiān)測、鐵心接地監(jiān)測、油色譜在線檢測3個模塊，根據(jù)采集到的變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)，經(jīng)分析診斷，推理出運(yùn)行健康狀態(tài)，得出綜合分析報告。系統(tǒng)還具有歷史數(shù)據(jù)查詢的功能。該系統(tǒng)綜合分析界面如圖2所示，從圖中可看出某一時刻變壓器各個故障類型的故障概率，該故障概率是以監(jiān)測到的變壓器運(yùn)行狀態(tài)為證據(jù)，根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理得到。其中，運(yùn)行趨勢是根據(jù)變壓器一段時間內(nèi)監(jiān)測參數(shù)增長率和故障概率來確定。

6 結(jié) 語

綜上所述，變壓器是電力系統(tǒng)的核心，通過監(jiān)測變壓器的多種指標(biāo)來判斷系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，甚至預(yù)測出潛在的故障，對確保變壓器系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大理論與工程意義。本文結(jié)合實(shí)例，根據(jù)仿真研究分析可見，變電站變壓器采用在線監(jiān)測系統(tǒng)，可準(zhǔn)確收集信號，精確判斷變壓器是否出現(xiàn)故障，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

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收稿日期：2018-9-20

作者簡介：毋靖軒（1987-），男，工程師，本科，主要從事變電檢修、電氣試驗(yàn)等工作。