智能变压器状态监测系统技术方案
一、智能变压器状态监测系统
智能变压器作为智能变电站的核心组成部分，其建设获得了越来越多的关注。根据现行的标准，智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站互动的变电站。智能变压器在线监测系统是保证变压器正常工作并预估设备的损耗以建立合理的检修计划，智能变压器在线监测系统是实现智能变电站的基础设备之一。
变压器是电力系统中重要的也是昂贵的关键设备，它承担着电压变换，电能分配和转移的重任，变压器的正常运行是电力系统安全、可靠地经济运行和供用电的重要保证，因此，必须最大限度地防止和减少变压嚣故障或事故的发生。但由于变压器在长期运行中，故障和事故是不可能完全避免的。引发变压器故障和事故的原因繁多，如外部的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中留下的设备缺陷等事故隐患，特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化等等，已成为故障发生的主要因素。同时，客观上存在的部分工作人员素质不高、技术水平不够或违章作业等，也会造成变压器损坏而造成事故或导致事故的扩大，从而危及电力系统的安全运行。
正因为变压器故障的不可完全避免，对故障的正确诊断和及早预测，就具有更迫切的实用性和重要性。但是，变压器的故障诊断是个非常复杂的问题，许多因素如变压器容量、电压等级、绝缘性能、工作环境、运行历史甚至不同厂家的产品等等均会对诊断结果产生影响。
智能变压器状态监测系统构架如图1-1所示：
图1-1 智能变压器监测系统架构
二、智能变压器状态监测系统配置
1、变压器油中溶解气体检测技术
变压器油中溶解气体在线监测技术是实施主变压器状态监测的重要手段，其技术关键是根据气相色谱技术分析油中特征气体成分的变化，根据监测结果来分析判断电力变压器内部的异常和故障发展趋势，以保证电力变压器的安全可靠运行。其分析判断的方法常包括：
(1)根据气体含量的变化判断；
(2)根据气体含量比值的变化判断；
(3)根据总烃与产气速率的变化判断；
(4)根据T(过热)D(放电)图列故障发展趋势的判断；
(5)根据气体变化对故障热点温度的判断；
(6)根据气体变化的总烃安伏法对故障回路的判断等等。
其中，根据电力变压器油中特征气体的变化来判断变压器的内部故障是气相色谱分析的一项基本方法和重要内容。
变压器油中溶解气体监测系统利用油循环回路，从变压器油箱中抽取油样、脱气后再将油样重新送回变压器，因而油循环的取油、回油位置对于准确分析油中气体含量至关重要。为保证所选取的油样是变压器的典型且比较干净的油样，一般建议从变压器中部取油，底部回油。图2-1为常用变压器取油阀和回油阀示意图。
图2-1 主变油色谱安装位置示意图
图2-2、2-3为油阀的两种标准接口，油阀球阀和油阀蝶阀：
图2-2注油球阀尺寸图2-3注油蝶阀
变压器油中溶解气体监测系统安装时，打开变压器上取样口的油阀，放适量油以便挤走油管中的空气和杂物，以主设备一端出柱状油样为宜，然后将此油管接到主设备的进油接口处，注意对接后的密封性能，防止有漏油现象。注：单根油管长度在10米内为宜。图2-4为脱气装置端的安装示意图：
线缆及油管穿入孔
通讯线屏蔽层接地端
图2-4脱气装置端的安装示意图
图2-5为油中溶解气体的安装示意图：
图2-5油色谱安装示意图
2、铁芯接地电流
引发变压器故障有多方面的原因，并且变压器的故障类型也有多种类型。有关资料统计表明，因铁心问题造成的故障比例占变压器各类故障的第三位。因此，必须最大限度地预防变压器铁心故障的发生，做到及时发现、及时处理、以确保整个电力系统的安全可靠运行。
电力变压器正常运行时，铁心必须有一点可靠接地。若没有接地，则铁心对地的悬浮电位会造成对地断续性击穿放电，铁心一点接地后就消除了形成铁心悬浮电位的可能。但当铁心出现两点及以上接地时，铁心间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，于是反映在接地线上便出现了电流突然增大的现象。根据故障接地点与铁心固定接地点之间阻抗大小的不同，接地线上的电流大小也不同。
如图2-6利用零磁通CT测量变压器铁芯接地线上的电流状况，当发现电流超标，结合油中溶解气体进行故障诊断，向值班人员发出设备运行状态，提出其维修方案。
图2-6铁芯电流监测原理图
变压器铁芯电流监测的安装
1) 传感器外形尺寸及安装方法
图2-7 铁芯电流传感器尺寸
图2-8铁芯电流传感器安装方式
在主变铁芯接地铜排处焊接安装支架，用于固定传感器，传感器的固定底板的开孔尺寸如图2-9，
然后将接地排穿过传感器内径。
图2-9传感器底座固定尺寸
3) 安装示意图
图2-10 铁芯电流传感器安装示意图
3、变压器局放监测
随着电力系统的发展和电压等级的提高，局部放电已经成为电力变压器绝缘劣化的重要原因，因而局部放电的监测和评价也就成为绝缘状况监测的重要手段。局部放电的监测都是以局放所产生的各种现象为依据，通过能表述该现象的物理量来表征局放的状态。
(1)局部放电监测方法
目前，关于变压器局放状态监测流行的方法主要有UHF法和脉冲电流法两种方法。
UHF法监测局放是指：当电力变压器内部发生局部放电时，将会向外辐射出特高频（Ultra High Frequency，下文简写为UHF）电磁波因此，通过检测电力变压器内部是否存在UHF信号，可以判断电力变压器内部是否发生局部放电。
脉冲电流法监测局放是指：在电力变压器局放过程中会产生电脉冲、电磁辐射、超声波、光以及生成一些新的生成物，利用套管导电杆对末屏电容的耦合作用获取脉冲电流信号，从高压套管和套管末屏接地线采集到脉冲电流信号以后，采用时域差分法和脉冲极性鉴别法等方法来抵抗外部干扰，提高信噪比。
由于利用脉冲电流法进行局部放电监测需要从主变套管末屏引线出来，存在一定的安全隐患，考虑到主变安全问题国网现在提倡利用UHF方法进行检测。
