变压器在线监测与故障诊断新技术的研究

庞靖宇（广东电网有限责任公司茂名供电局， 广东 茂名 525000）

变压器在线监测与故障诊断新技术的研究

庞靖宇
（广东电网有限责任公司茂名供电局， 广东 茂名 525000）

摘 要：本文主要研究的是变压器的在线监测和故障诊断技术，进行研究时，首先简单介绍了变压器常出现故障的四个部位及其故障类型，然后对变压器的在线监测系统进行了技术方面的研究与分析，最后详细探究了变压器的故障诊断技术。

关键词：变压器；在线监测；故障诊断

随着社会和科学技术的发展，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，进而为社会的发展提供有力的帮助。因此，本文对变压器故障的在线监测和诊断技术进行了研究。

一、变压器的故障部位及类型

（一）铁芯。使变压器能够顺利转变电压的主要部件即铁芯，而铁芯也是变压器中最易出现故障的部件。由于铁芯发生松动，从而与接地铁芯相接触并发热，进而出现放电现象，破坏变压器的绝缘性能。

（二）绕组。绕组变形通常是因为变压器绕组的绝缘发生老化或者绕组受潮，从而使绕组短路。而绕组变形故障的最初体现通常均为绕组匝间发生故障，因此，一旦出现绕组匝间故障，就必须要引起注意。

（三）分接开关。分接开关的故障主要分为有载和无载两种，无载分接开关的作用时间为变压器停止作业时，由于变压器停止作业，因此不存在激磁，这时分接开关故障即可改变绕组匝数，进而影响变压器的输出电压。

（四）油绝缘。由于变压器的运行会使绝缘油发生氧化反应，而油中的杂质会加速氧化，进而污染油质，使绝缘油转化为油泥，妨碍了变压器的有效散热，进而降低了变压器的绝缘性能，使其老化速度加快。

二、变压器在线监测系统的技术研究

（一）变压器放电在线监测技术。在对变压器内部进行局部放电的在线监测时，有很多种方法，常见的有超声检测法、脉冲电流法、光测法以及红外热像法。超声检测法即在变压器外壁安装超声波传感器，接受由局部放电产生的超声波，并将其转化为电信号，以此测量放电位置和程度；光测法，检测放电时释放的光辐射，以此确定放电位置；红外热像法，由于局部放电造成该部位温度升高，发射出红外辐射信号，直观方便的显示出放电区域。

（二）绕组变形在线监测技术。在对绕组变形故障进行监测时，主要采取的方法有短路电抗法、频响分析法以及低压脉冲法等，但是在使用这些方法时，不得使用变压器。另外，目前有一种新型的绕组变形在线监测技术，即监测变压器的电流和三相电压，并对其进行辨识，以此对绕组变形进行监测。

（三）接地铁芯在线监测技术。当出现铁芯接地的情况时，会在变压器中形成闭合回路，形成感应电流，进而威胁到变压器和技术人员的安全，该技术的使用可以及时监测出铁芯是否发生接地，并测量出回路电流的大小，方便了变压器的维修。

（四）变压器振动在线监测技术。在变压器的外壁上安装传感器，测量其振动加速度，并以此获取变压器正常运行时的振动幅度，一旦振动信号发生改变，即可确定变压器的振动加速度发生了改变，以此获得变压器的绕组状态。

（五）绝缘电阻在线监测技术。该方法的科技含量和成本极其低廉，但是该方法能够方便快捷的识别绝缘表面的破损与污染。在对绝缘电阻进行在线监测时，可对变压器施加适当的电压，由于电阻发生变化，从而影响了电压的输出。

（六）绝缘功率在线监测技术。将功率损耗与输入功率作比，其比值即为绝缘功率，绝缘功率可以有效的象征电损耗。因此，能够通过绝缘功率获得准确且有价值的相关数据。绝缘材料老化或受到污染，均会增加变压器的损耗比。

三、变压器故障诊断的技术研究

由于变压器具有复杂的制造工艺和运行环境，因此，变压器的故障往往也较为复杂，即使故障模式相同，也通常具有不同的故障特征，一种故障特征可能对应多种故障模式，即故障特征与故障模式不是一一对应的，二者间的关系极其复杂。因此，明确故障特征与故障模式之间的关系十分重要。在变压器故障诊断过程中最常用的技术即信息融合技术，该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，信息融合主要有以下几方面：

（一）融合数据层。对数据层进行融合，即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，从而使得传感器与原始数据关联更加密切，在此基础上保证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。

（二）融合特征层数据。信息融合的第二阶段即为融合特征层数据，首先在信息源中提取出特征数据，然后对其进行分析处理，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，然后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，与第一阶段的区别在于，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。

（三）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

综上所述，对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。在对变压器进行在线监测时，可以运用局部放电、绕组变形、铁芯接地、变压器振动、绝缘电阻以及绝缘功率在线监测技术，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。只有做好了变压器故障的监测和诊断工作，才能为电力系统稳定供电。

参考文献

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[3]韩世军，朱菊.电力变压器在线监测与故障诊断系统的研究[J].数字技术与应用，2012（10）：127-129.

中图分类号：TM407

文献标识码：A