分析电力变压器故障的在线监测

皇雅斌 冶军 袁伟新

摘要：目前，社会经济的迅速发展带动电力事业实现快速发展。与此同时，电网规模与装机容量也日益增加，民众对电力系统中设备运行可靠性的要求更加严格。在电力设备运行及维护过程中，电力变压器是导致电力系统故障最多的设备之一。一旦电力变压器出现故障将会对电力系统及广大用户产生严重影响。因此，分析电力变压器常见故障及故障在线监测技术，及时发现电力变压器中存在的潜在故障并及时处理，对于确保电力变压器的安全、稳定运行具有重要的现实意义。

关键词：电力系统;变压器;在线监测;技术

电力变压器作为电网运行的重要设备，一旦出现故障将会严重影响到其正常运行，甚至还会损坏到仪器自身，导致无法正常供电，由此对社会及电力企业造成的损失巨大。因此针对电力变压器的常见故障进行分析，并加强在线监测技术，以确保电力变压器的正常运行。

一、电力变压器的结构

电力变压器主要包括闭合磁路及其周边的原边电路及副边电路。就变压器结构设计而言，电力变压器通常包括了铁心、绕组、器身、引线、总装及邮箱等六大部分。

二、电力变压器的常见故障

电力变压器在日常运行过程中往往会发生一些故障，对变压器的日常运行产生不同程度的影响，因此必须分析故障原因并及时对其进行清除，使变压器恢复正常运行。

1.短路故障

变压器通常会在出口电路位置处发生短路故障。一旦发生短路故障将会导致短路电路远远大于额定电流，使变压器绕组产生大量的热量，进而导致绕组发生变形或者损坏绝缘，同时还会对变压器套管、压紧装置及邮箱等产生不同程度的影响，严重时甚至还有可能引发火灾。

2.放电故障

放电故障是变压器运行过程中的常见故障之一。发生故障的位置不同将会导致其放电类型存在着一定的差异，绝缘层内部的气隙与油膜发生的放电现象属于局部放电。火花放电大多数是由于油中掺人杂质引起的。击穿绕组匝间层的绝缘之后极易引发电弧放电现象。

3.绝缘故障

电力变压器内绝缘是一种复合绝缘结构，主要由纸、油、纸板等绝缘材料组成，在电力、热力、机械等应力作用下将会不断老化。特别是当变压器使用期接近完结时，在水及空气的作用下，变压器绝缘材料将会加速老化，严重影响到变压器的安全、稳定运行。另外，受到局部过热、进水受潮等外部环境的影响将会对绝缘材料构成.定程度的损坏。

4.铁心多点接地故障

电力变压器在实际运行过程中，若其内部铁心有两点以上出现接地将会导致其发生故障，进而对变压器构成一定的损坏。因此一旦发现多点接地现象要及时运用开箱检测方法或直流电流冲击等方法进行处理。

三、电力变压器故障在线监测

1.电力变压器在线监测的意义

在线监测技术的使用，能够及时地对影响变压器寿命的相关数据进行连续记录，并对其进行自動化处理进而及时发现故障，以实现其基本的状态维护。国内外在线监测方法与装置被相继应用于电网及变电站，并从中吸取了很多在线监测的经验，使在线监测技术不断趋于成熟。变压器在线监测技术能够及时获取早期故障的先兆信息，既能够预防故障向着更严重的程度发展，还能够最大程度地降低故障产生的严重后果。整体而言，变压器在线监测对于延缓变压器维护费用的投入、延长变压器使用寿命及检修周期、提高变压器运行可靠性等都具有非常重要的现实意义。

2.电力变压器故障在线监测与诊断方法

（1）基于解析模型的方法。就非线性系统故障而言，在建立数学模型方面存在着一定的难度。相对比而言，参数估计方法更适宜非线性系统，主要是由于非线性系统很难对状态观测器进行设计，一旦建立数学模型有困难时可以选用基于信号处理的方法，这一方法能够有效避开数学模型上的难点问题，直接使用信号模型，在非线性系统及线性系统中都比较适应。

（2）基于知识处理的方法。这一方法也不需要系统的对数学模型进行定量分析，与信号处理方法比较类似。知识处理方法有关诊断对象引入了更多信息，尤其是能够对专家诊断知识进行充分利用，具有较好的发展前景。基于知识处理的方法包括了基于定性模型的方法及基于症状的方法。前者包括了定性仿真、定性观测器、知识观测器等，后者包括了模式识别方法、专家系统方法、神经网络方法及模糊推理方法等。

（3）信息融合技术。信息融合技术具备以下几个优点：①互补性：每一个诊断方法不仅仅要提供故障征兆信息的共性反映，还能够反映与本身相关的特性。因此使用这一方法能够使不同诊断方法之间的信息实现互补，不仅仅能够减少系统诊断的不确定性，还能够使信息利用率得到显著提高。②容错性：当单个诊断方法出现问题时，系统仍处于正常工作状态。③实时性：能够在较短的时间内获取较多的信息，使系统识别效率大大提高。依据数据抽象的三个层次可以将故障监测、报警与诊断系统及数据融合级别划分为数据层、特征层及决策层。

就数据层而言，其获取的信息将与故障检测传感器系统中获取的信息一起存人到数据库，对其进行处理与融合，进而实现故障的监测及报警等功能。而特征层融合需要变压器诊断知识的融合结果及检测层的融合结果，以实现诊断功能。决策层融合的信息主要来源于对策知识融合结果及特征层数据融合结果。以决策层数据融合结果为依据，采取切实可行的故障隔离策略，对故障进行检测与诊断。

四、结语

电力变压器作为电力系统领域的重要设备之一，及早对电力变压器故障进行查找对于确保电力系统安全、可靠运行极为关键。本文着重针对电力变压器故障在线监测与诊断方法进行分析，以期能够为电力系统相关问题提供一定的参考，进而促进当前电力系统实现安全、可靠、持续发展。

参考文献：

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[2]朱建文.浅谈电力变压器常见工作故障及诊断监测技术[J].科技创新与应用，2012（21）：164.