变压器在线监测与故障诊断新技术

变压器在线监测与故障诊断新技术

徐晔梅璐裘嘉慧

（上海上电漕泾发电有限公司上海201507）

摘要：随着我过生社会和科学技术的不断发展，人们对于电力的需求量越来越大，这就对电力系统提出了更高的要求，而电力变压器在整个电力系统中发挥了至关重要的地位。因此，只有保证电力变压器的正常运行，才能保证电力系统有着稳定的供电基础，从而为社会的发展提供有力的保障。基于此，本文就针对变压器在线监测与故障诊断新技术展开研究。

关键词：变压器；在线监测；故障诊断新技术

引言：

变压器进行在线监测并及时诊断其故障是保证电力正常输出的重要任务。由于变压器应用广泛、运行条件复杂等因素影响，在设备运行过程中，不可避免地出现各类故障问题，如不能及时发现此类故障，就可能导致故障的进一步恶化，进而导致严重的损失和破坏影响。因此，本文首先分析变压器故障的类型，进一步探究变压器在线监测的新技术，最后探讨变压器故障诊断的新技术。

一、变压器故障的类型分析

1.铁芯故障分析

铁芯是变压器实现能量传递和电压变换的主要部件。由于铁芯本身的夹件松动或损伤而与接地铁芯碰接使铁芯发热。主要是因为施工工艺不良造成短路以及铁芯多点接地、铁芯接地不良等。变压器正常运行时，变压器铁心只有一点接地才是可靠的正常接地。若铁芯不可靠接地，那么油箱内处在高压电场中的铁芯将会产生放电现象，破坏变压器油和纸的绝缘强度。

2.绕组故障分析

绕组故障的发生关键是因为绕组绝缘老化、绕组受潮、各相绕组之间发生的相间短路、单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路、单相绕组通过外壳发生的单相接地、绕组断裂、绕组击穿、绕组过热烧坏等。总的说来，在变压器绕组故障中，其中因绝缘老化而发生的绕组匝间短路、相间短路、绕组接地短路占整个故障的绝大多数。

3.分接开关故障分析

一般情况来说，分接开关故障分为有载故障和无载故障两种。其中无载分接开关对应的作用时间以变压器停止作业的时间为主，此时变压器不动作，即不存在激磁，如分接开关发生故障，就容易改变绕组的实际匝数，进而导致变压器输出电压改变等一系列问题。

4.油绝缘故障分析

在变压器运行过程中，由于高温、强电场以及光合作用的共同作用下，绝缘油会不断地进行氧化。由于油中气体、杂质和金属会加速油的氧化过程，从而使油质逐步地发生污染和劣化，使变压器油生成油泥，粘附在变压器箱壳内固体表面妨碍了散热，使其加速了绝缘材料的老化。

二、变压器在线监测的新技术分析

1.设备放电在线监测新技术

当前，超声检测技术、红外热像检测技术、脉冲电流检测技术以及光检测技术等多种技术，都可实现变压器放电现象的在线监测。其中，超声检测技术需要在变压器外壁安设相应的超声波传感器，通过实时接受、监测变压器局部放电产生的超声波，完成对设备放电程度和位置的在线监测；红外热像检测技术主要利用红外线热成像原理，通过监测变压器局部温度变化的方式，完成对放电现象的在线监测。

2.绕组变形在线监测新技术

对于变压器绕组故障而言，目前常见的在线监测技术包括频响分析技术、短路电抗技术、以及低压脉冲技术等，但以上监测技术无法与变压器同时应用。另外，存在一种新型的检测技术，通过对变压器三相电压和电流的实时监测，完成对绕组运行状态的判断，进而实现精准的在线监测功能。

3.铁芯接地在线监测新技术

如变压器内部发生铁芯接地的现象，则变压器内部将形成闭合回路，进而产生感应电流，威胁设备以及相关操作人员的安全。铁芯接地在线监测技术主要通过监测变压器感应电流的发生情况，对铁芯是否发生接地进行判断，并在线监测回路电流的实际数据，以供设备运维参考借鉴。

4.振动在线监测新技术

通过在变压器设备外部加装振动传感器的方式，就可实现对变压器振动情况的在线监测，对比分析不同时段变压器的振动加速度，就可及时发展变压器的异常振动故障，进而对变压器绕组的运行状态，做出相应的判断。

5.绝缘性能在线监测新技术

对于变压器绝缘性能的监测，主要依靠外加电压的方式实现，如变压器的绝缘电阻发生变化，则其电压输出值也会随之改变，根据这一指标就可以实现变压器绝缘性能的在线监测要求。

三、变压器故障诊断的新技术研究

在变压器故障诊断过程中最常用的新技术即信息融合技术，该新技术能够将所有的信息进行综合分析处理，将变压器的故障特征数据与其多维信息进行融合，使诊断结果更为准确。

1.融合数据层

对数据层进行融合，即是利用传感器对原始数据分析处理，传感器无需进行任何处理，以此使其与数据实现更加贴切的融合，进而使得传感器与原始数据关联更加密切，在此基础上保证了目标数据的顺利融合。融合数据层的方法有很多，加权平均法以及算术平均法等算法都可用于数据层的融合。

2.融合特征层数据

信息融合的第2阶段即为融合特征层数据，先在信息源中提取出特征数据，进一步对其进行分析处理，提取出的特征信息应具备一定的统计意义，可以在一定程度上表示出整体，接着根据特征信息所反映出的信息，对原始数据进行分析处理。在融合特征层数据时，所用方法为模式识别技术，与第1阶段的区别在于，融合前对信息进行交换，将信息转化为统一的表现形式，然后将特征数据进行关联。该方法的优势在于有效的压缩了信息，实现数据的实时处理，提高了信息分析和决策效率。

3.融合决策层数据

信息融合的第三阶段即融合决策层数据，这也是信息融合的最后阶段。通过传感器对监测目标的原始数据进行初步处理并提取出特征数据，加以识别，之后对其进行关联，并根据相关标准作出决策，在此基础上还会指出故障部位和故障类型。

结语：

综上，本文在对变压器进行在线监测时，运用设备放电、绕组变形、铁芯接地、变压器振动、绝缘电性能等在线监测新技术，而对变压器故障进行诊断时，可以采用融合数据层、融合特征层数据、融合决策层数据三阶段式的信息融合法进行诊断。只有相关电力运维人员需全面提高对变压器故障检测工作的重视，才能促进我国电力事业的进一步发展。

参考文献：

[1]宋天斌.油浸式变压器绝缘在线监测系统研究[D].2010.

[2]许志华.关于变压器在线监测与故障诊断新技术的思考[J].2013.

[3]庞靖宇.变压器在线监测与故障诊断新技术的研究[J].2015.