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        變壓器在線監(jiān)測與故障診斷新技術的研究

        2015-05-22 15:24:10龐靖宇
        中國新技術新產品 2015年6期
        關鍵詞:在線監(jiān)測故障診斷變壓器

        龐靖宇

        摘 要:本文主要研究的是變壓器的在線監(jiān)測和故障診斷技術,進行研究時,首先簡單介紹了變壓器常出現故障的四個部位及其故障類型,然后對變壓器的在線監(jiān)測系統(tǒng)進行了技術方面的研究與分析,最后詳細探究了變壓器的故障診斷技術。

        關鍵詞:變壓器;在線監(jiān)測;故障診斷

        中圖分類號:TM407 文獻標識碼:A

        隨著社會和科學技術的發(fā)展,人們對于電力的需求量越來越大,這就對電力系統(tǒng)提出了更高的要求,而電力變壓器在整個電力系統(tǒng)中發(fā)揮了至關重要的地位。因此,只有保證電力變壓器的正常運行,才能保證電力系統(tǒng)有著穩(wěn)定的供電基礎,進而為社會的發(fā)展提供有力的幫助。因此,本文對變壓器故障的在線監(jiān)測和診斷技術進行了研究。

        一、變壓器的故障部位及類型

        (一)鐵芯。使變壓器能夠順利轉變電壓的主要部件即鐵芯,而鐵芯也是變壓器中最易出現故障的部件。由于鐵芯發(fā)生松動,從而與接地鐵芯相接觸并發(fā)熱,進而出現放電現象,破壞變壓器的絕緣性能。

        (二)繞組。繞組變形通常是因為變壓器繞組的絕緣發(fā)生老化或者繞組受潮,從而使繞組短路。而繞組變形故障的最初體現通常均為繞組匝間發(fā)生故障,因此,一旦出現繞組匝間故障,就必須要引起注意。

        (三)分接開關。分接開關的故障主要分為有載和無載兩種,無載分接開關的作用時間為變壓器停止作業(yè)時,由于變壓器停止作業(yè),因此不存在激磁,這時分接開關故障即可改變繞組匝數,進而影響變壓器的輸出電壓。

        (四)油絕緣。由于變壓器的運行會使絕緣油發(fā)生氧化反應,而油中的雜質會加速氧化,進而污染油質,使絕緣油轉化為油泥,妨礙了變壓器的有效散熱,進而降低了變壓器的絕緣性能,使其老化速度加快。

        二、變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術研究

        (一)變壓器放電在線監(jiān)測技術。在對變壓器內部進行局部放電的在線監(jiān)測時,有很多種方法,常見的有超聲檢測法、脈沖電流法、光測法以及紅外熱像法。超聲檢測法即在變壓器外壁安裝超聲波傳感器,接受由局部放電產生的超聲波,并將其轉化為電信號,以此測量放電位置和程度;光測法,檢測放電時釋放的光輻射,以此確定放電位置;紅外熱像法,由于局部放電造成該部位溫度升高,發(fā)射出紅外輻射信號,直觀方便的顯示出放電區(qū)域。

        (二)繞組變形在線監(jiān)測技術。在對繞組變形故障進行監(jiān)測時,主要采取的方法有短路電抗法、頻響分析法以及低壓脈沖法等,但是在使用這些方法時,不得使用變壓器。另外,目前有一種新型的繞組變形在線監(jiān)測技術,即監(jiān)測變壓器的電流和三相電壓,并對其進行辨識,以此對繞組變形進行監(jiān)測。

        (三)接地鐵芯在線監(jiān)測技術。當出現鐵芯接地的情況時,會在變壓器中形成閉合回路,形成感應電流,進而威脅到變壓器和技術人員的安全,該技術的使用可以及時監(jiān)測出鐵芯是否發(fā)生接地,并測量出回路電流的大小,方便了變壓器的維修。

        (四)變壓器振動在線監(jiān)測技術。在變壓器的外壁上安裝傳感器,測量其振動加速度,并以此獲取變壓器正常運行時的振動幅度,一旦振動信號發(fā)生改變,即可確定變壓器的振動加速度發(fā)生了改變,以此獲得變壓器的繞組狀態(tài)。

        (五)絕緣電阻在線監(jiān)測技術。該方法的科技含量和成本極其低廉,但是該方法能夠方便快捷的識別絕緣表面的破損與污染。在對絕緣電阻進行在線監(jiān)測時,可對變壓器施加適當的電壓,由于電阻發(fā)生變化,從而影響了電壓的輸出。

        (六)絕緣功率在線監(jiān)測技術。將功率損耗與輸入功率作比,其比值即為絕緣功率,絕緣功率可以有效的象征電損耗。因此,能夠通過絕緣功率獲得準確且有價值的相關數據。絕緣材料老化或受到污染,均會增加變壓器的損耗比。

        三、變壓器故障診斷的技術研究

        由于變壓器具有復雜的制造工藝和運行環(huán)境,因此,變壓器的故障往往也較為復雜,即使故障模式相同,也通常具有不同的故障特征,一種故障特征可能對應多種故障模式,即故障特征與故障模式不是一一對應的,二者間的關系極其復雜。因此,明確故障特征與故障模式之間的關系十分重要。在變壓器故障診斷過程中最常用的技術即信息融合技術,該技術能夠將所有的信息進行綜合分析處理,將變壓器的故障特征數據與其多維信息進行融合,使診斷結果更為準確,信息融合主要有以下幾方面:

        (一)融合數據層。對數據層進行融合,即利用傳感器對原始數據分析處理,傳感器無需進行任何處理,以此使其與數據實現更加貼切的融合,從而使得傳感器與原始數據關聯更加密切,在此基礎上保證目標數據的順利融合。融合數據層的方法有很多,加權平均法以及算術平均法等算法都可用于數據層的融合。

        (二)融合特征層數據。信息融合的第二階段即為融合特征層數據,首先在信息源中提取出特征數據,然后對其進行分析處理,提取出的特征信息應具備一定的統(tǒng)計意義,可以在一定程度上表示出整體,然后根據特征信息所反映出的信息,對原始數據進行分析處理。在融合特征層數據時,所用方法為模式識別技術,與第一階段的區(qū)別在于,融合前對信息進行交換,將信息轉化為統(tǒng)一的表現形式,然后將特征數據進行關聯。該方法的優(yōu)勢在于,有效的壓縮了信息,實現數據的實時處理,提高了信息分析和決策效率。

        (三)融合決策層數據。信息融合的第三階段即融合決策層數據,這也是信息融合的最后階段。通過傳感器對監(jiān)測目標的原始數據進行初步處理并提取出特征數據,加以識別,之后對其進行關聯,并根據相關標準作出決策,在此基礎上還會指出故障部位和故障類型。

        結語

        綜上所述,對變壓器進行在線監(jiān)測并及時診斷其故障是保證電力正常輸出的重要任務。在對變壓器進行在線監(jiān)測時,可以運用局部放電、繞組變形、鐵芯接地、變壓器振動、絕緣電阻以及絕緣功率在線監(jiān)測技術,而對變壓器故障進行診斷時,可以采用融合數據層、融合特征層數據、融合決策層數據三階段式的信息融合法進行診斷。只有做好了變壓器故障的監(jiān)測和診斷工作,才能為電力系統(tǒng)穩(wěn)定供電。

        參考文獻

        [1]許志華.關于變壓器在線監(jiān)測與故障診斷新技術的思考[J].中國科技投資,2013(26):52.

        [2]吳成年,徐潔,石頡,范永勝,胡曉花.變壓器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的現狀及進展[J].電氣制造,2013(08):23-27.

        [3]韓世軍,朱菊.電力變壓器在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的研究[J].數字技術與應用,2012(10):127-129.

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