吴选洪 田宇

摘要：建设智能变电站，对建立更加可靠、安全、高效的电网系统具有重要意义，而实现变电设备状态的监测是建设智能变电站的关键，也是建设智能变电站的核心内容之一。长期以来，预防性试验对保障电力变压器安全运行起到了很大的作用。然而传统预防性试验的局限性也越来越明显，主要体现在：需停电、按固定周期进行，不能及时发现电力变压器绝缘缺陷和反映电力变压器即时状况;停电试验与设备实际运行状态在环境、状态参数（如工作电压、温度）等方面存在很大差异，试验结果影响电力变压器状态评价的准确性。本文就对电力变压器智能在线监测关键技术进行分析和探讨。

关键词：电力变压器;智能在线监测;关键技术

中图分类号：TM711.2文献标识码：A

1变压器组成原理及分类

1.1 变压器的组成

变压器是电力系统中用来进行电压和电流转换、电能传输的一种设备。其最基本结构部件包括铁芯、绕组、绝缘以及引线等部分。此外，为了运行的安全经济与可靠，还装设有散热冷却装置和保护装置。其中，铁芯是变压器中磁力线的通路，由表面涂有绝缘漆的硅钢片组成，一方面集中并加强磁通作用，另一方面来支持绕组。绕组是变压器中电流的通路，通过绕组形成电流通路，再由电磁感应作用产生感应电动势，绕组通常为两个或两个以上。变压器套管是一种绝缘装置，它将高压绕组和低压绕组的引线接到油箱外部，并承担着引线对地的绝缘。此外，还可以固定引线。冷却装置：冷却装置是对运行中的变压器进行了冷却的设备，是用来散发运行中绕组等产生的热量的。

1.2 变压器的原理

变压器是变换交流电压、电流以及阻抗的设备，其绕组是由线圈和铁芯组成，其中接电源的绕组叫一次绕组，其余的绕组叫二次绕组。当一次绕组中通入交流电流时，铁芯中便产生交流磁通，交变磁通的频率和外加电压频率一致，根据电磁感应定律，当交变磁通通过二次绕组时，使二次绕组产生感应电动势，从而向负载供电，实现电能转换，改变一、二次绕组线圈匝数，即可实现电压变化，这就是变压器的基本工作原理。简单说变压器就是一种利用电磁互感应作用达到电压，电流和阻抗变换的设备。

1.3 变压器的分类

变压器按相数可分为单相变压器和三相变压器。单相变压器主要用于单相负荷和三相变压器组，而三相变压器主要用于三相系统的升、降电压。按照变压器绕组形式可归为双绕组变压器（用于连接电力系统中的两个电压等级）、三绕组变压器（用于电力系统区域变电站中）和自耦变电器（用于连接不同电压的电力系统）三类。根据变压器的按冷却方式的不同，主要有干式变压器和油浸式变压器：干式变压器以空气冷却和绝缘，通过空气自然对流或者装有风机冷却系統，一般为容量较小，体积较大，噪声严重。二油浸式变压器主要用绝缘油作为冷却何绝缘介质，包括自然油循环冷却和强迫油循环冷却方式等。具有散热好、容量大、损耗低、价格低等特点，并能很好地解决“油流带电”及“噪音”等问题，多用于变电站主变。

2智能变压器运行状态参数分析

常见变压器故障具有多种测试判断技术。这些手段如：直流电阻测量，色谱分析，绝缘性能测试，局部放电测试，边缘电阻和吸收率测量，介质损耗角正切测量，直流漏电流测量，绕组变形测试，低压短路阻抗测试等。变压器故障诊断主要经历三个阶段：感官诊断，实验测试和智能检测。早期由于缺乏对变电站故障检测方法的理论研究，其故障的测试判断方法主要基于日常工作经验。如同中医诊疗一样，采用观察，嗅觉，询问和切脉的方法来判断变压器的主要问题。而这难免会有很大的失误和纰漏。由于电力变压器具有构成复杂，而变电站的故障常常是由不同因素导致的，同类问题所体现的症状有时具有类似性和随机性。另外，人为干扰和诊断设备和方法的错误，使得电力变压器的常见故障诊断方法远远不能满足故障诊断的要求。变压器的智能一体化在线监测装置包括变压器辅助设备和本体设施：辅助设备监测对象包括冷却器，有载分接开关和保护功能装置;变压器本体监测项目主要包括温度和负荷监测，油中溶解气体监测，核心接地电流检测，局部放电监测和套管绝缘监测。

3变压器在线监测技术的发展过程

变压器在线监测技术的发展经历了以下三个阶段：①带电测量阶段。这个阶段开始于20 世纪70 年代，那时人们直接测量了装置的一些绝缘参数，如其漏电流，绝缘损耗等。所使用的仪器大多是机械和模拟设备。该阶段的特点是测量项目少，灵敏度不高，应用范围不广，尚未得到推广应用。②从20 世纪80 年代到90 年代早期，不同的专用检测设备陆续出现，使在线监测技术开始从一般的模拟信号检测设施向微机型数字检测设备转变。自动化程度有所提高。③90 年代以来，随着检测技术，计算机技术，数字信号处理和光纤技术的进展，在线检测和故障诊断技术也得到了迅速的提高。如采用高级的传感器和计算机检测技术，在线监测变压器油中溶解气体，介质损耗，电容，漏电流数据等绝缘参数。其目的是实时或定期监测变压器的运行状态，判断变压器运行是否正常，并诊断变压器内部是否有故障。预测故障发展趋势，指导电力运行部门的设备管理和维护工作，实现变压器从预防性维护向预防性维护的转变。

4智能变压器在线监测技术应用

4.1铁芯接地电流实时监测系统

我国当前技术应用中主要采用铁芯接地电流在线监测系统，这一系统的工作流程主要包括以下几个方面。首先，将泄漏电流传感器安装在电抗器铁芯、变压器铁芯以及夹件的接地排上，监测夹件和铁芯的泄露电流，利用RS485 电缆连接数据采集柜和联网服务器，并由服务器监测终端与路由器连接串口联网服务器。其次，数据采集柜主要作用是将漏电流传感器所采集的模拟信号转化为数字信号，并通过数字显示仪表进行显示，同时利用RS485 电缆将数字信号传送到串口联网服务器。最后，后台管理软件接收、记录所有数据，并保证其具有报警、分析、查询以及打印等一系列功能。通过分析其一段时间的运行趋势，掌握变压器铁芯的接地情况和故障问题，从而为检修人员的工作提供方便。

4.2油色谱在线监测系统

近几年的发展过程中，部分地区在实际工作中应用了变压器油色谱在线监测系统，有效实现了监控的实时化，缩短了监测时间。当前，普遍应用定期检测方式分析变压器油色谱，但只能通过定量的方式获取一些故障气体，不能及时发现一些潜在故障。此外，这种监测方式花费的时间较长，过程繁琐，如果是郊外地区，工作难度会更大，对变压器的抢修工作而言非常不便。通过应用变压器油色谱在线监测系统，能够大大提升工作效率，一般情况下适合应用于110 kV 及以上电压等级的电力高压设备，如电抗器、变压器等。通过应用先进技术，促使智能化技术水平不断提升;通过实时监测变压器，大大减少变压器检修过程所花费的时间，有效保证变压器出现故障时可以及时传达给相关热源，从而快速、有效地开展抢修工作，为变压器的可靠运行提供保证，提升变压器的安全性。

结语

加强变压器在线监测系统的可靠性和变压器故障检测判断的精确性是一个长期的研究过程。随着计算机技术、通信技术和电力系统自动化水平的发展以及新的智能化理论和技术的出现，变压器的监测设备一定会越来越好。由于变压器结构的复杂性以及故障机制和症状之间的多样性，随机性和模糊性，绝缘故障诊断存在诸多困难，需要在后续研究中予以解决。

参考文献

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