大型变压器设备运行状态监测与故障诊断

2022-01-16王志刚渤海石油航务建筑工程有限责任公司天津300456

化工管理 2021年36期

王志刚(渤海石油航务建筑工程有限责任公司，天津 300456)

1 状态监测和故障诊断的意义

大型变压器日常运行具有高风险特点，同时也是电网重要组成部分，在针对大型变压器设备进行维护与检修过程中，需要明确电网运行效果，使用预防性检测方案。在设备运行中要及时完成检测与诊断，诊断工作开展的主要目的是确保设备处于安全运行状态，预防出现巨大经济损失。

从设备运行角度来看，及时完成检测找出设备问题，从而才能保证最终的检修效果，对于正常运行的设备来讲，若是按照标准制度完成检修，则可预防出现物力和人力浪费等现象，对于无法检修的设备来讲，很容易产生安全隐患。在变压器状态监测和故障诊断工作开展中，需要重视设备的特殊性，借助现代技术手段完成在线检测和在线故障诊断，从而确保变压器设备属于安全稳定运行状态[1]。

在大型变压器设备状态监测工作开展中，主要包括设备电池线路检测和固体绝缘检测以及气体绝缘检测等部分。故障诊断主要涉及设备机械故障诊断和设备受潮故障诊断，使用的诊断方法需要满足电池脉冲需求，分析变压器设备信号，在深入了解放电量和电源分布的情况下，合理判断故障类型，大型变压设备状态监测和故障诊断组成如图1所示。

图1 变压器设备状态监测与故障诊断装置组成

2 系统构架和功能设计思路

2.1 系统构建

电力企业在进行大型变压器状态监测和故障诊断工作时，主要使用在线检测方法对变压器设备运行数据和在线实时数据完成合理分析，为后期设备监测工作的开展创造良好数据基础，例如针对大型变压器设备运行状态进行诊断，过程中需要使用电压互感监测方案，查看设备内部是否出现问题，实现电压互感监测，保证设备运行的稳定性。目前在进行系统构架测试过程中，需要了解重要设备特点，保证故障监测装置使用效果，精准进行大型变压器状态监测，提升故障判断的准确性，为检测工作提供良好环境。

2.2 系统功能

电力企业使用大型变压器设备完成状态监测和故障诊断，需要逐渐增强在线检测能力和离线数据浏览能力，对状态检测和故障分析进行全方位评估，确保系统处于稳定运行状态。在互联网技术快速发展背景下，为大型变压器设备监测和故障诊断提供了技术支撑，用户可以根据实际需求完成数据查找，保证数据使用的准确性，为日常维护工作和设备检修创造良好的空间，降低了大型变压器日常运行事故发生率。例如在大型变压器设备故障诊断和维护中，需要及时了解变压器和互感器运行状态，在状态监测装置中可以及时提取数据，保证数据真实性和实际性，为后期查询创造基础条件，确保系统数据输出能力。基于此，工作人员才能在日常工作开展获得准确的数据，完成变压器系统实时监测，根据现实需求制定故障诊断方案，确保大型变压器设备诊断与故障排除工作稳定有序进行。

2.3 变压器设备状态监测与故障诊断软件的研究

在状态监测和故障诊断工作开展中，需要使用虚拟设备，通过计算机操作平台，保证测试系统功能得以发挥。在虚拟系统中，硬件主要解决信号的传输和接收问题，软件依靠信息技术实现各个部分的精确操作，保证各个部分操作的完成效果，通过以上介绍可以看出软件才是整个系统的核心部分，用于实现硬件管理和具体功能的实现，虚拟设备和传统设备相比，在性价比方面相对较高，同时还设有人机交互界面，为日常工作开展创造了便利条件。虚拟设备中软硬件具有开放性和模块化特点，可以及时掌握变压器运行状态，为软件和硬件的编写创造良好环境。在状态监测和故障诊断过程中，需要完成信号测试和信号分析，最终才能实现故障诊断，整个过程涉及信息技术和通信技术，因此需要从不同角度出发，对最终结果进行描述，构建完善故障诊断系统，将重点放在软件设计方面[2]。

3 变压器设备在线监测系统设计

在大型变压器设备运行状态检测过程中，若想确保变压器设备监测效果需要制定多项技术指标，通过对技术指标的合理定量分析，降低大型变压器设备监测难度，另外还可以使用模糊理论完成设备定义。在脉冲指标定义过程中，大型变压设备，电流波形会在短时间内发生巨大变化，作为衡量电流这一重要标准，设备和电网频率都可能发生波动现象，因此需要明确电流负值出现的差异，在不同工作环境下，通过多次测试的方法建立监测模型，从而为模糊语言使用创造良好空间。

3.1 硬件系统设计

大型变压器系统在线监测过程中需要明确硬件结构，其中包含计算机和其他外围设备，电子仪器测试主要使用到传感器设备和信号调节设备，这些硬件日常运行都需得到平台的支持。通过测量大型变压设备的温度，及时采集完温度数据，补充通讯中可能出现的问题，对上位机模块进行了深入的分析和处理，从而提高了温度测试和模组测量的准确性[3]。

大型变压器设备的温度测量模块主要由多个测量单元组成，在行程测量过程中要合理设置通讯系统，将系统分成多个部分，以保证测量结果。测温装置是由红外传感器与数据转换芯片组合而成，通过遥控传感器实时监测接触部的温度，再通过数据变换方法，将采集到的电信号转换成数字模型信号。在系统设计工作的过程中，需要合理使用光电编码设备，及时处理电信号，完成数据转换和存储。

随着无线通信工作的开展，芯片质量与数据之间存在着直接的联系，无线通信模块需要一一对应，及时接收数据包，并与其他地址进行对比分析，若数据恢复与限时测试不符，系统不会作出任何反应。系统硬件设计中，主要由单片机和微处理设备进行控制，及时完成数据收集与传输，保证数据转换效果。

3.2 软件部分设计

对于大型变压器状态监测和故障诊断而言，软件设计属于核心部分，在硬件设计完成后，需要根据实际情况完成软件设计，构建与系统配置相符的应用软件，软件设计需要能够实现用户定制功能以满足个性化需求。在大型变压器运行状态监测和故障诊断软件系统设计中，主要使用C语言进行软件开发，C语言功能强大，通过C语言的编程完成程序设计，保证了程序内部拥有仿真功能和数据收集功能，设计软件程序，实现硬件控制，达到数据采集、数据分析的目的，突出软件部分设计的灵活性。使用图形语言编程的方法，保证软件设计界面更加形象直观，预防出现系统使用过于复杂的情况。

在大型变压器设备状态监测和故障诊断系统设计中，系统需要及时接收数据并且发出相应指令，其中主要包含数据测试指令和温度测试指令。工作流程为软件在接收信号后进行初始化分析，之后对指令进行分类处理，确保温度传输效果，若是温度传输结果和现实不符，数据会及时返回。在主程序接收指令后，会根据不同路径划分温度信号，温度测量传输和行程测量传输具有相同操作特点，在数据传输完成后，主程序会开始初始化分析，只有通过人工查询功能，才能实现下一次指令发送。大型变压设备状态监测和故障诊断工程需要实现模拟量采样，划分不同的数据质量传输阶段，在电平处于较低状态下，快速开展模拟采样，在确定采样周期情况下实现模拟量转换，时刻保证系统处于高阻状态，通过合理的设置，将高电平转为低电平形式，合理接收转换过程中产生的数据。在软件程序设计过程中，需要重视软件开发和测试，并且还要为用户提供全新的软件体验，在大型变压器设备运行状态监测与故障诊断时，工作人员需要对软件功能进行分析，逐渐简化软件设计工程量，提升软件每个环节的设计效果，使用成熟软件设计方法，预防在软件设计中出现成本耗损问题[4]。