基于PI的变电站油色谱在线预警及辅助诊断系统

2012-11-15王振华董悦倩

浙江电力 2012年4期

王振华，卢琦，董悦倩

（湖州电力局，浙江湖州 313000）

0 引言

离线式油中溶解气体分析技术在电力系统开展多年，实践证明，变压器油中溶解气体分析技术（DGA）对于发现油浸式变压器内部潜伏性故障相当有效和可靠。但利用传统的离线气相色谱法检测油中溶解气体，存在环节多、操作手续繁琐、试验周期长、取样工作受天气影响等弊病，同时，传统的DGA主要是依据变压器类型或运行时间周期进行检测，有些发展期较短的故障在两次定期取样期间可能检测不到。

随着智能电网的推进和变压器油色谱在线监测技术的发展，对变压器油色谱数据进行监测预警和故障诊断成为可能。通过PI实时数据库，可以实现对已安装色谱在线监测的主变压器进行实时数据监测和历史查询，并提供超限数据的报警功能。同时，通过三比值法、电协研法和罗杰斯法进行初步的故障判断，为运行、检修人员及时掌握变压器运行状态和变压器故障诊断提供重要的参考依据。

1 多组分气体在线监测方法

在线色谱监测技术按测试对象主要有单组分在线监测和多组分在线监测。多组分在线监测是单组分在线监测的进一步发展，是先对变压器油中溶解气体进行油气分离，再对表征变压器故障的多种气体进行组分分离和测量。湖州电力局采用的多组分气体在线监测装置能测量氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳共6个组分含量，可实现对变压器的全面监测。

2 设计思路

运用PrecessBook开发工具对PI数据库中的数据进行处理，实现对油色谱数据的实时监测和历史查询，并实现关键组分的超标预警功能。同时，运用编程功能将三比值法、电协研法、罗杰斯法等3种比值法的编码规则和故障性质判断表嵌入后台程序，在界面呈现简单的故障编码、故障分析诊断结果和典型例子的简明结论，为变电检修人员及时了解变压器运行状况并在设备异常时及时进行故障判断提供参考。

3 功能模块

湖州地区变电站油色谱在线预警及辅助诊断系统的主要功能模块包括：实时数据柱状图报警功能、数据图显示及历史查询功能、3个故障诊断模块及变压器油温显示。

3.1 实时数据柱状图报警功能

3.1.1 各组分的注意值

当变压器内部发生潜伏性故障时，会加速故障气体的产气速度，并经对流和扩散不断溶解在油中。故障气体的组成和含量与故障的类型、严重程度密切相关，可按总烃、乙炔、氢气含量进行判断，超过注意值的，表示设备可能存在故障。其中总烃的注意值为150 μL/L，氢气的注意值为150 μL/L，220 kV变压器的乙炔注意值为5 μL/L，500 kV 变压器的乙炔注意值为 1 μL/L。

3.1.2 报警功能的主画面

氢气、乙炔和总烃是变压器最重要的3个控制指标，因此在本系统中设立专门的报警模块，通过柱状图显示各控制指标的实时数据，并以标准允许的最大值为其报警值，当实时数据超出报警值时，柱状图的颜色显示为红色并伴有闪烁，以实现报警功能。

3.2 数据图显示及历史查询功能

在油色谱监测过程中，数值的变化趋势也同样重要，如果某一组分数值突然增大，很可能意味着变压器内部出现故障。因此，本系统中添加了数据图显示及历史查询功能，利用在线监测可以不间断实时监测优势，将各时间点的数据绘制成曲线。通过直观的趋势图可以更好地了解变压器气体组分的变化趋势，从而了解变压器的内部变化。为了全面了解变压器的运行状况，可设置时间查询控件和气体组分选择控件，通过时间查询控件选择查看任一时间段内的气体组分变化情况，通过气体组分选择控件则可以选择任一气体组分进行查看。

3.3 三比值故障诊断模块

大量的研究证明，变压器故障诊断不能只依赖于油中气体的组分含量，还取决于气体的相对含量。热力动力学研究结果表明，随着故障点温度的升高，变压器油裂解产生的烃类气体按CH4→C2H6→C2H4→C2H2的顺序推移，低温时，H2由局部放电的离子碰撞游离所产生。基于上述观点提出了以 C2H2/C2H4，CH4/H2，C2H4/C2H6进行判断的三比值法。GB/T 7252-2001《变压器油中溶解体分析和判断导则》给出了三比值法的编码规则，其判断方法见表1。

系统设置了三比值诊断界面，点击各变压器的三比值法诊断按钮，即可显示三比值法的诊断结果及故障的典型例子。