大型變壓器設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

王志剛(渤海石油航務(wù)建筑工程有限責(zé)任公司，天津 300456)

1 狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的意義

大型變壓器日常運行具有高風(fēng)險特點，同時也是電網(wǎng)重要組成部分，在針對大型變壓器設(shè)備進行維護與檢修過程中，需要明確電網(wǎng)運行效果，使用預(yù)防性檢測方案。在設(shè)備運行中要及時完成檢測與診斷，診斷工作開展的主要目的是確保設(shè)備處于安全運行狀態(tài)，預(yù)防出現(xiàn)巨大經(jīng)濟損失。

從設(shè)備運行角度來看，及時完成檢測找出設(shè)備問題，從而才能保證最終的檢修效果，對于正常運行的設(shè)備來講，若是按照標(biāo)準(zhǔn)制度完成檢修，則可預(yù)防出現(xiàn)物力和人力浪費等現(xiàn)象，對于無法檢修的設(shè)備來講，很容易產(chǎn)生安全隱患。在變壓器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷工作開展中，需要重視設(shè)備的特殊性，借助現(xiàn)代技術(shù)手段完成在線檢測和在線故障診斷，從而確保變壓器設(shè)備屬于安全穩(wěn)定運行狀態(tài)[1]。

在大型變壓器設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測工作開展中，主要包括設(shè)備電池線路檢測和固體絕緣檢測以及氣體絕緣檢測等部分。故障診斷主要涉及設(shè)備機械故障診斷和設(shè)備受潮故障診斷，使用的診斷方法需要滿足電池脈沖需求，分析變壓器設(shè)備信號，在深入了解放電量和電源分布的情況下，合理判斷故障類型，大型變壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷組成如圖1所示。

圖1 變壓器設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷裝置組成

2 系統(tǒng)構(gòu)架和功能設(shè)計思路

2.1 系統(tǒng)構(gòu)建

電力企業(yè)在進行大型變壓器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷工作時，主要使用在線檢測方法對變壓器設(shè)備運行數(shù)據(jù)和在線實時數(shù)據(jù)完成合理分析，為后期設(shè)備監(jiān)測工作的開展創(chuàng)造良好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，例如針對大型變壓器設(shè)備運行狀態(tài)進行診斷，過程中需要使用電壓互感監(jiān)測方案，查看設(shè)備內(nèi)部是否出現(xiàn)問題，實現(xiàn)電壓互感監(jiān)測，保證設(shè)備運行的穩(wěn)定性。目前在進行系統(tǒng)構(gòu)架測試過程中，需要了解重要設(shè)備特點，保證故障監(jiān)測裝置使用效果，精準(zhǔn)進行大型變壓器狀態(tài)監(jiān)測，提升故障判斷的準(zhǔn)確性，為檢測工作提供良好環(huán)境。

2.2 系統(tǒng)功能

電力企業(yè)使用大型變壓器設(shè)備完成狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，需要逐漸增強在線檢測能力和離線數(shù)據(jù)瀏覽能力，對狀態(tài)檢測和故障分析進行全方位評估，確保系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展背景下，為大型變壓器設(shè)備監(jiān)測和故障診斷提供了技術(shù)支撐，用戶可以根據(jù)實際需求完成數(shù)據(jù)查找，保證數(shù)據(jù)使用的準(zhǔn)確性，為日常維護工作和設(shè)備檢修創(chuàng)造良好的空間，降低了大型變壓器日常運行事故發(fā)生率。例如在大型變壓器設(shè)備故障診斷和維護中，需要及時了解變壓器和互感器運行狀態(tài)，在狀態(tài)監(jiān)測裝置中可以及時提取數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)真實性和實際性，為后期查詢創(chuàng)造基礎(chǔ)條件，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出能力。基于此，工作人員才能在日常工作開展獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，完成變壓器系統(tǒng)實時監(jiān)測，根據(jù)現(xiàn)實需求制定故障診斷方案，確保大型變壓器設(shè)備診斷與故障排除工作穩(wěn)定有序進行。

2.3 變壓器設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷軟件的研究

在狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷工作開展中，需要使用虛擬設(shè)備，通過計算機操作平臺，保證測試系統(tǒng)功能得以發(fā)揮。在虛擬系統(tǒng)中，硬件主要解決信號的傳輸和接收問題，軟件依靠信息技術(shù)實現(xiàn)各個部分的精確操作，保證各個部分操作的完成效果，通過以上介紹可以看出軟件才是整個系統(tǒng)的核心部分，用于實現(xiàn)硬件管理和具體功能的實現(xiàn)，虛擬設(shè)備和傳統(tǒng)設(shè)備相比，在性價比方面相對較高，同時還設(shè)有人機交互界面，為日常工作開展創(chuàng)造了便利條件。虛擬設(shè)備中軟硬件具有開放性和模塊化特點，可以及時掌握變壓器運行狀態(tài)，為軟件和硬件的編寫創(chuàng)造良好環(huán)境。在狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷過程中，需要完成信號測試和信號分析，最終才能實現(xiàn)故障診斷，整個過程涉及信息技術(shù)和通信技術(shù)，因此需要從不同角度出發(fā)，對最終結(jié)果進行描述，構(gòu)建完善故障診斷系統(tǒng)，將重點放在軟件設(shè)計方面[2]。

3 變壓器設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

在大型變壓器設(shè)備運行狀態(tài)檢測過程中，若想確保變壓器設(shè)備監(jiān)測效果需要制定多項技術(shù)指標(biāo)，通過對技術(shù)指標(biāo)的合理定量分析，降低大型變壓器設(shè)備監(jiān)測難度，另外還可以使用模糊理論完成設(shè)備定義。在脈沖指標(biāo)定義過程中，大型變壓設(shè)備，電流波形會在短時間內(nèi)發(fā)生巨大變化，作為衡量電流這一重要標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備和電網(wǎng)頻率都可能發(fā)生波動現(xiàn)象，因此需要明確電流負值出現(xiàn)的差異，在不同工作環(huán)境下，通過多次測試的方法建立監(jiān)測模型，從而為模糊語言使用創(chuàng)造良好空間。

3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計

大型變壓器系統(tǒng)在線監(jiān)測過程中需要明確硬件結(jié)構(gòu)，其中包含計算機和其他外圍設(shè)備，電子儀器測試主要使用到傳感器設(shè)備和信號調(diào)節(jié)設(shè)備，這些硬件日常運行都需得到平臺的支持。通過測量大型變壓設(shè)備的溫度，及時采集完溫度數(shù)據(jù)，補充通訊中可能出現(xiàn)的問題，對上位機模塊進行了深入的分析和處理，從而提高了溫度測試和模組測量的準(zhǔn)確性[3]。

大型變壓器設(shè)備的溫度測量模塊主要由多個測量單元組成，在行程測量過程中要合理設(shè)置通訊系統(tǒng)，將系統(tǒng)分成多個部分，以保證測量結(jié)果。測溫裝置是由紅外傳感器與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片組合而成，通過遙控傳感器實時監(jiān)測接觸部的溫度，再通過數(shù)據(jù)變換方法，將采集到的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字模型信號。在系統(tǒng)設(shè)計工作的過程中，需要合理使用光電編碼設(shè)備，及時處理電信號，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和存儲。

隨著無線通信工作的開展，芯片質(zhì)量與數(shù)據(jù)之間存在著直接的聯(lián)系，無線通信模塊需要一一對應(yīng)，及時接收數(shù)據(jù)包，并與其他地址進行對比分析，若數(shù)據(jù)恢復(fù)與限時測試不符，系統(tǒng)不會作出任何反應(yīng)。系統(tǒng)硬件設(shè)計中，主要由單片機和微處理設(shè)備進行控制，及時完成數(shù)據(jù)收集與傳輸，保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換效果。

3.2 軟件部分設(shè)計

對于大型變壓器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷而言，軟件設(shè)計屬于核心部分，在硬件設(shè)計完成后，需要根據(jù)實際情況完成軟件設(shè)計，構(gòu)建與系統(tǒng)配置相符的應(yīng)用軟件，軟件設(shè)計需要能夠?qū)崿F(xiàn)用戶定制功能以滿足個性化需求。在大型變壓器運行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷軟件系統(tǒng)設(shè)計中，主要使用C語言進行軟件開發(fā)，C語言功能強大，通過C語言的編程完成程序設(shè)計，保證了程序內(nèi)部擁有仿真功能和數(shù)據(jù)收集功能，設(shè)計軟件程序，實現(xiàn)硬件控制，達到數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析的目的，突出軟件部分設(shè)計的靈活性。使用圖形語言編程的方法，保證軟件設(shè)計界面更加形象直觀，預(yù)防出現(xiàn)系統(tǒng)使用過于復(fù)雜的情況。

在大型變壓器設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)設(shè)計中，系統(tǒng)需要及時接收數(shù)據(jù)并且發(fā)出相應(yīng)指令，其中主要包含數(shù)據(jù)測試指令和溫度測試指令。工作流程為軟件在接收信號后進行初始化分析，之后對指令進行分類處理，確保溫度傳輸效果，若是溫度傳輸結(jié)果和現(xiàn)實不符，數(shù)據(jù)會及時返回。在主程序接收指令后，會根據(jù)不同路徑劃分溫度信號，溫度測量傳輸和行程測量傳輸具有相同操作特點，在數(shù)據(jù)傳輸完成后，主程序會開始初始化分析，只有通過人工查詢功能，才能實現(xiàn)下一次指令發(fā)送。大型變壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷工程需要實現(xiàn)模擬量采樣，劃分不同的數(shù)據(jù)質(zhì)量傳輸階段，在電平處于較低狀態(tài)下，快速開展模擬采樣，在確定采樣周期情況下實現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)換，時刻保證系統(tǒng)處于高阻狀態(tài)，通過合理的設(shè)置，將高電平轉(zhuǎn)為低電平形式，合理接收轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。在軟件程序設(shè)計過程中，需要重視軟件開發(fā)和測試，并且還要為用戶提供全新的軟件體驗，在大型變壓器設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷時，工作人員需要對軟件功能進行分析，逐漸簡化軟件設(shè)計工程量，提升軟件每個環(huán)節(jié)的設(shè)計效果，使用成熟軟件設(shè)計方法，預(yù)防在軟件設(shè)計中出現(xiàn)成本耗損問題[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，在大型變壓器運行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷過程中，若是可以保證監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計質(zhì)量和軟件設(shè)計質(zhì)量，則可實時了解變壓器運行狀態(tài)，及時找出變壓器設(shè)備潛在的故障，根據(jù)現(xiàn)實情況制定故障解決方案，為變壓器設(shè)備穩(wěn)定運行創(chuàng)造良好空間。

使用在線監(jiān)測方法，精準(zhǔn)掌握變壓器運行情況，實現(xiàn)變壓器系統(tǒng)智能化管理，使用軟件系統(tǒng)對變壓器數(shù)據(jù)進行分析，降低人工操作工作量，提升日常工作效率，保證設(shè)備穩(wěn)定可靠運行。