變壓器故障與監(jiān)測－變壓器在線監(jiān)測

1、變壓器故障與監(jiān)測變壓器故障與監(jiān)測變壓器在線監(jiān)測變壓器在線監(jiān)測1.概述概述1.1在線監(jiān)測的經(jīng)濟(jì)意義在線監(jiān)測的經(jīng)濟(jì)意義電力變壓器是輸電和配電網(wǎng)絡(luò)中最重要的設(shè)備。電力變壓器的工作效率代表電力部門的財(cái)政收益。傳統(tǒng)拋售變壓器狀態(tài)信息的方法是外觀檢查、理化、高壓電氣試驗(yàn)和繼電保護(hù)。這些傳統(tǒng)方法屬于常規(guī)的試驗(yàn)和檢測，僅僅能夠提供變壓器故障和事故后的滯后信息，即在事故過后才能獲得狀態(tài)信息。與現(xiàn)代化狀態(tài)維護(hù)發(fā)展趨勢不相適應(yīng)，雖然檢測方法種類很多，卻不能滿

2、足對變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測的需要。繼電保護(hù)裝置的作用也是如此。隨著變壓器現(xiàn)代維護(hù)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了狀態(tài)監(jiān)測。它打破了以往收集變壓器信息的局限性。目前電力系統(tǒng)通過采用對變壓器的在線監(jiān)測，可以即時(shí)連續(xù)記錄各種影響變壓器壽命的相關(guān)數(shù)據(jù)，對這些斷氣的自動(dòng)化處理可及早發(fā)生故障隱患，實(shí)現(xiàn)基本的狀態(tài)維護(hù)?，F(xiàn)代科技進(jìn)步使微電子技術(shù)、傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)高壓設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測成為現(xiàn)實(shí)。國內(nèi)外應(yīng)用的各種在線監(jiān)測裝置和方法相繼投稿到電網(wǎng)和變電站

3、，從而積累了許多在線監(jiān)測的經(jīng)驗(yàn)，促使在線監(jiān)測技術(shù)上不斷完善和成熟。開拓了高壓裝置狀態(tài)維護(hù)的新局面。變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)越之外是以微處理技術(shù)為核心，具有標(biāo)準(zhǔn)程序軟件，可將傳感器、數(shù)據(jù)收集硬件、通信系統(tǒng)和分析功能組裝成一體，彌補(bǔ)了室內(nèi)常規(guī)檢測方法和裝置的不足。變壓器綜合在線監(jiān)測技術(shù)通過及時(shí)捕捉早期故障的先兆信息，不僅防止了故障向嚴(yán)重程度的發(fā)展，還能夠?qū)⒐收显斐傻膰?yán)重后果降到最低限度。變壓器在線監(jiān)測服務(wù)器與電力部門連接，使各連接部門都可隨時(shí)

4、獲取變壓器狀態(tài)信息，這種方式不僅降低了變壓器維護(hù)成本，還降低了意外停電率。連接到監(jiān)測服務(wù)器的用戶數(shù)量不限，通過防火墻可進(jìn)入成套變電站。因此，變壓器在線監(jiān)測提高了運(yùn)行可靠性，延緩了維護(hù)費(fèi)用的投稿，延長了檢修周期和變壓器壽命。由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益是非常可觀的。我國從20世紀(jì)70年代采用帶電測試。80年代開始實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測量。從90年代開始采用多功能微機(jī)在線監(jiān)測，從而實(shí)現(xiàn)了變壓器絕緣監(jiān)測的全部自動(dòng)化。國內(nèi)多家電力研究部門和高等院校從90年代初將研

5、制的各種在線監(jiān)測裝置陸續(xù)投稿在中型發(fā)電廠和變電站，對變壓器及高壓電器設(shè)備的在線監(jiān)測起到一定作用，盡管有23的在線監(jiān)測裝置存在這樣或那樣的問題，但通過在線監(jiān)測，的確積累了許多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。圖11是變壓器診斷專家系統(tǒng)示意圖。圖11變壓器異常診斷專家項(xiàng)式▲—代表調(diào)制解調(diào)器變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)有兩種形式：集中式和分散式。集中式可對所有被測設(shè)備定時(shí)或巡回自動(dòng)監(jiān)測，分散式是利用專門的測試儀器測取信號就地測量。目前，集中式在線監(jiān)測尚存在一定的不足。例如，測

6、量結(jié)婚假定在線監(jiān)測裝置（或系統(tǒng)）的預(yù)期壽命為10年，那么10年壽命期間產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是：在線監(jiān)測經(jīng)濟(jì)效益（10年）P失效成本10年=5.8%新變壓器費(fèi)用年根據(jù)以上計(jì)算可以得出，在10年內(nèi)，變壓器在線監(jiān)測所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益為新變壓器一年費(fèi)用的5.8%。2.變壓器在線監(jiān)測的方法和裝置變壓器在線監(jiān)測的方法和裝置2.1變壓器在線監(jiān)測的原理和程序變壓器在線監(jiān)測的原理和程序雖然變壓器在線監(jiān)測的內(nèi)容和目標(biāo)不同，但在線監(jiān)測的基本原理是相同的。它通過安裝在

7、變壓器上的各種高性能傳感器，連續(xù)的獲取變壓器的動(dòng)態(tài)信息。在線監(jiān)測原則上不允許出現(xiàn)誤碼率報(bào)警報(bào)漏接。在線監(jiān)測裝置通過智能軟件系統(tǒng)和軟件規(guī)則程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測。在線監(jiān)測的判定系統(tǒng)并非根據(jù)所測量的參數(shù)絕對值，而是根據(jù)測量參數(shù)隨時(shí)間的變化趨勢來進(jìn)行判定。它的工作程序是通過與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，在很高的自動(dòng)化條件下，收集、存貯并現(xiàn)場處理所測到的數(shù)據(jù)，做出趨勢預(yù)測。在線監(jiān)測的基本程序是：數(shù)據(jù)收集、存貯狀態(tài)分析故障分類根據(jù)智能專家系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)判定故障位置提高出維

8、護(hù)方案。狀態(tài)分析一般以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析為基礎(chǔ)。它是一種理想的模式分類器。數(shù)據(jù)處理和故障分類大多采用快速傅里葉變換或先進(jìn)的小波變換方法。由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)功能和并行處理能力提高了推理速度，可以解決知識的組合爆炸問題。對于繁雜的多方面數(shù)據(jù)，例如鐵心、繞組、油溫、負(fù)荷電流等復(fù)雜的數(shù)據(jù)以及故障機(jī)理不清的問題，經(jīng)過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)處理單元的特征分析，可以將預(yù)分析結(jié)果變換成人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適宜處理的形式。故障分類主要是區(qū)分故障性質(zhì)。例如，電氣過熱故

9、障、磁路過熱故障、與纖維有關(guān)的放電、與纖維無關(guān)的放電、機(jī)械故障和其他故障。智能專家系統(tǒng)的判定以數(shù)據(jù)庫存貯的知識、經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)。最近決策系統(tǒng)提出維護(hù)方案。變壓器在線監(jiān)測數(shù)據(jù)庫可以存貯電氣設(shè)備的全面信息。主要包括被監(jiān)測的各種參數(shù)、運(yùn)行狀況和歷史數(shù)據(jù)等。還可存貯診斷判定結(jié)果。所有信息和資料均可通過聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行查詢。由于給電網(wǎng)維護(hù)工作帶來極大方便。2.2變壓器在線監(jiān)測的范圍變壓器在線監(jiān)測的范圍目前，國內(nèi)外變壓器在線監(jiān)測的范圍很廣，主要包括：1）利用光

10、纖傳感器進(jìn)行熱點(diǎn)監(jiān)測；2）監(jiān)測油中可燃?xì)怏w總量，可分析、、、、、、7種特征氣體含量；3）在線監(jiān)測局部放電，包括電氣局部放電、聲音局部放電、超高頻局部放電、靜態(tài)局部放電；4）在線監(jiān)測套管的功率因數(shù)和電容；5）在線監(jiān)測冷卻裝置的功能（例如，風(fēng)扇、油泵的轉(zhuǎn)換狀態(tài)等）；6）在線監(jiān)測油中濕度、溫度、酸度；7）在線監(jiān)測負(fù)載電流；8）在線監(jiān)測絕緣紙的濕度和遷移情況；9）在線監(jiān)測繞組頂部和底部油溫；10）在線監(jiān)測介電和電力系統(tǒng)的缺陷；11）在線監(jiān)測結(jié)構(gòu)