电力变压器状态监测与故障诊断系统研究

电气设备状态监测与故障诊断系统的研究

摘要:电气设备状态监测与故障诊断系统是整个电力系统状态检修的重要组成。本文阐述了一个电气设备状态监测与故障诊断系统的结构组成及功能,并着重介绍了变压器状态监测及故障诊断实现的方式。本系统利用在线及离线测量技术获得电气设备试验数据,并通过对试验的数据分析,获取设备的绝缘状态及可能存在的故障。

关键词:电气设备 故障诊断 检修

1 电气设备状态检测重要性

电气设备的定期检修试验,是整个电力系统长期以来的一条原则。状态检修是根据设备当下的实际情况决定它是否需要及时检修,对需要进行检修的设备及时修理,以保证其安全性和运行的可靠性,对于不需要检修的设备,可以延长其检修周期,在需要检修时再进行检修。目前实际系统中造成电气设备内部各类安全隐患有很多,例如:出厂时试验不严格、厂家设计不够合理、搬运安装工程中不规范操作也可能导致绝缘损伤等。较轻的安全隐患在试验中较难发现,而随着设备使用年限的增加,又在外部强大电磁交融的诱导下,安全隐患会逐步转换为故障,会导致供电系统随时出现停电故障,会影响到整个系统供电质量。那么,电气预防试验则是电力系统设备可靠运行有效的保障。

2 故障诊断系统的功能及构成 2.1 故障诊断系统的功能

本文介绍的故障诊断系统的功能有如下几个主要方面。

(1)数据浏览电气设备的状态监测和故障诊断系统采用的是浏览器方式实现。使用者可以在任何一台联网机上查询有关设备的数据和工作状态,也可以要求主机对设备的数据进行计算、分析和判断,并将分析结论返回给使用者。诊断中用到的数据则是由数据库获取,而诊断结果存到数据库中。这样,使得本系统与数据库紧密结合在一起,可以实现资源共享,成为一个有机整体。

(2)故障和灾害的分析计算。当电气设备发生故障和灾害时,有助于分析发生的原因和对损失的计算等。

(3)智能诊断。将神经网络、专家系统、粗糙集理论这些人工智能理论使用到设备的运行状态和故障的判断,故障诊断和检修建议。具有快速、便捷、准确的优点,可以有效提高综合判断效率。

摘要：针对发电机、变压器类电力设备普遍采用的预防性定期检修方式所存在的弊端，分析了发展状态监测和故障诊断技术的意义，并对该技术在国内外的发展现状和存在问题进行了介绍。最后指出，发电机、变压器类电力设备的状态监测和故障诊断技术，可以迅速、连续地反映设备的运行状态，预示运行设备存在的潜伏性故障，是保障电力设备安全经济运行的有力措施，应大力推广。

关键词：发电机；变压器；状态监测；故障诊断

发电机、变压器类电力设备的状态监测和故障诊断技术日益受到普遍关注，越来越多的单位和部门已在或正在积极应用和开发该项技术，并有全面推广之势。在这种情况下，全面、客观地认识该技术，了解其目前技术状态，比较、认识该技术和现行预防性检修体系的优劣性及关系，对正确开发、应用和推广这一新技术，更好地保障电力生产的可靠安全性将具有一定意义。

1发展状态监测和故障诊断技术的意义

发电机、变压器类电力设备素有发、输电心脏之称，其运行可靠性直接影响电力工业的正常生产。但是，这些设备在运行中，由于不可避免地受到电、热、机械和环境等各种因素的影响，其性能不断劣化，使运行状态不佳，甚至发生各种故障，引起局部乃至大面积停电，造成巨大的直接和间接经济损失和社会影响。

据国外报道，电气设备在服役期内，其故障发生率和运行时间、方式之间有着宏观规律。将设备故障率和使用寿命的关系绘制成曲线，其形状为两边高，中间低，形成一浴盆状，称为设备故障发生的“浴盆”曲线，见图1。

从图1可见，在电力设备的整个服役期内，设备故障率分为初期故障率、稳定期故障率、劣化期故障率。对于发电机、变压器等大型电气设备，投运初期，由于各部件磨合不善，一些制造、安装和调试过程中遗留的问题逐渐暴露，同时，操作和维护也有一个适应期，所以故障率略高。发电机通过168h试运行，变压器经过4～30d至半年后，随着对暴露问题的处理及运行人员对设备性能的逐步熟悉和掌握，设备故障率会逐渐降低，事故率进入稳定期。该期间一般约15～20年。在设备服役后期，由于绝缘老化现象明显，泄漏电流增加，绝缘电阻下降，油中溶解气体组分变化，局部放电增加等原因，故障率会明显增加。

科技・探索・争鸣　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　

电力变压器故障诊断与检测研究　

燕秋嘉　

（辽宁大唐国际锦州热电有限责任公司，辽宁锦州１２１０００）　

【摘要】变压器在电力生产过程中发挥着重要的作用，由于其结构、工艺以及运行维护等多方面的原因．在运行中经常会出现变压器故障　现象，影响变电站的正常运行。本文主要针对电力变压器常见故障的诊断及检测进行阐述。　

【关键词】电力系统；变压器；故障诊断；检测技术　

１　变压器故障诊断及处理措施　２变压器在线检测技术　

１．１变压器渗油现象及处理措施　

１．１．１高压套管升高座或进人孔．法兰渗油　这些部位主要是由于胶垫安装不合适．其解决办法是对法兰进行　

施胶密封．封堵前用堵漏胶将法兰之间缝隙堵好．待堵漏胶完全固化　

后，退出一个法兰紧固螺丝．将施胶枪嘴拧入螺丝孔．然后用高压密封　胶注入法兰间隙．直至各个法兰螺丝帽有胶挤出为止　

１．１．２低压侧套管渗油　由于受母线拉伸和低压侧引线引出较短．螺纹上被胶珠压住．当　

受到母线拉伸时．对母线可以按照规定使用伸缩节连接．若引线不够　

长，就需要重新调整引线的长度．这就需要将密封胶封安装在胶珠的　各个密封面上，以此加大压紧力，再用铜质压帽来取代瓷质压帽　１．１．３防爆管渗油　

防爆管是防止变压器内部发生故障导致变压器内部压力过大．避　

免变压器油箱破裂的安全措施。但防爆管的玻璃膜在变压器运行中由　

于振动容易破裂，若未及时更换玻璃，潮气由此进入油箱．导致绝缘油　受潮，绝缘水平降低危及设备的安全。为此．把防爆管拆除改装压力释　

放阀即可。　１．２铁芯多点接地的危害及改进方法　

１．２．１铁芯多点接地的危害性　

通常，变压器的铁芯只能有一个点接地．若出现两点及以上的接　地，称为多点接地。变压器铁芯出现多点接地时会使得铁芯举局部过　

热及轻瓦斯频繁动作．严重时还会造成铁芯局部烧毁．更换铁芯硅钢　片等重大损失，影响系统的安全运行　

浅析电力变压器故障在线诊断系统

摘 要：针对电力变压器在线监测系统对数据传输可靠性和实时性的要求，提出了一种基于C8051F020单片机控制的变压器在线监测系统，进行了电源电路及信号调理电路的设计。建立了基于信息融合技术的变压器智能故障诊断模式，将各种特征信息融合后对变压器的故障进行诊断，提高了诊断的可靠性和准确性。

关键词：电力变压器；在线监测；故障诊断；信息融合

电力变压器是电力系统的核心设备之一，其安全、可靠运行是保证整个电力系统可靠供电的基础。电力变压器发生故障会直接影响电力系统的安全运行，同时会给电力企业及电力用户带来极大的经济损失。目前电力系统向超高压、大电网及自动化方向快速发展，变压器工作故障对电力系统安全、可靠运行的影响和危害与日剧增。

1 变压器在线监测系统硬件设计

变压器在线监测项目主要有局部放电监测、有载分接开关的监测、套管介损因数的监测、负荷电压、电流、功率的因数的监测、绕组温度的监测、油中微水、溶解气体的在线监测等。通过这些项目的在线监测对变压器进行全方位的监测，获得有关变压器运行状态较为详细的信息，通过这些特征信息结合变压器故障智能诊断系统判断变压器有无异常。变压器状态在线监测系统硬件结构图如图1所示。

图 1 变压器状态在线监测系统硬件结构

1.1系统电源电路的设计

由于C8051F020的I/O输入输出供电电源为5V,其内核及片内外设供电电源为3.3V，因此系统要使用两组稳压电源。系统稳压5V电源电路如图2所示。

图 2 稳压 5V 电源电路

220V的交流电首先经过降压变压器降压，将降压后的交流电经整流桥整流为直流，经C1滤波后进入LM7805稳压模块，R1分压后最终输出5 V直流电。将5 V直流电再使用低压差电源芯片LM1117MPx-3.芯片稳压输出3.3V，LM1117MPx-3.3芯片具有输出电流大、输出电压精度高、稳定性好等特点。