保护油浸电力变压器宜采用什么系统【电力变压器在线监测系统研究】

时间：2019-05-21 03:23:47　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　一、电力变压器故障诊断的现状　　长期以来，电力变压器一直受到电力部门、专家学者的普遍重视，针对变压器的研究也取得了一定的成果，随着大型变压器制造水平的不断提高，变压器的可靠性也越来越高，同时对电网运行单位的生产效率和经济效益的要求不断提高。在我国电力系统变电设备的定期维修制度是以时间为基础的，定期维修制度不管设备的实际状况如何，到期必修，缺乏对设备的综合分析，往往不是维修过量，就是维修不足。由此造成大量人力和物力的浪费，还降低了供电可靠性。鉴于传统的设备定期维修所暴露出来的问题，即一方面盲目地对多数完好设备定期维修，造成人力物力浪费，而且这种过度维修还可能引入新的故障隐患;另一方面还存在因一些产品性能缺陷包括绝缘缺陷未能得到及时发现检修而发展成为重大故障的可能。因此，人们开始关注变压器状态维修的研究和应用，基于设备实际状态或其预测的试验和维护，即状态维修并认为通过以在线监测为主，离线试验为辅的监测手段的结合，逐步实现由定期维修到状态维修的转变。
　　二、变压器状态监测与故障诊断系统整体结构
　　系统以微处理器技术为核心，由数据采集、数据通讯和故障诊断三大模块组成，如下图所示。传感器将采集到的振动、噪音、电压等被动信号经数据采集模块处理后，通过以太网上传到上位机中央监控站，其上的分析软件采用windows事件驱动方式对数据进行读取、存储、分析、做出诊断。
　　图2.1 系统整体结构
　　三、变压器状态监测与故障诊断相关技术
　　电力设备状态监测与故障诊断研究所涉及的学科领域种类繁多，并在不断丰富。各种新技术的使用，为状态监测与故障诊断提供了有力的技术支持，使其功能更加强大，使用更加方便。
　　 (一)传感器技术：作为故障诊断的基础，首先要获取被监测设备的各种状态信息。很多情况下，状态信号如果不是电信号就很难进行分析处理，这就需要采用传感器，把非电信号转换成为电信号以供分析。
　　 (二)数据通讯技术：一般来讲，由于处理器速度和功能的限制，故障诊断都是通过基于PC机开发的软件来实现，这就需要把这种状态信息传送到PC机。传统的通讯手段有RS－232、RS－485，这些通讯方式传输速度慢、通讯距离近、抗干扰能力差，难以满足实时高速的数据通讯要求。近年来，各种现场总线、USB、以太网等通讯技术日益成熟，它们传输速度快、抗干扰能力强，被人们越来越多的应用到数据通讯中。
　　 (三)故障诊断技术：故障诊断技术属于信息技术范畴。其诊断依据是被诊断对象的一切有用的状态信息。没有状态信息，故障诊断就无从谈起。对设备进行自动在线监测，通过传感器来采集信息是获取状态信息的必要手段。传感器采集获得的信息往往是杂乱无章的，其特征不明显、不直观，很难加以判别。故障诊断技术就是对状态信号进行分析处理，做出正确的诊断结论。变压器的状态信号有振动、电压、电流、温度、油中气体含量、局部放电等。变压器状态监测与故障诊断系统就是对这些信号进行加工、变换，提出对诊断有用的敏感征兆。频谱分析、相关分析、传递函数分析、时间序列分析、傅立叶变换等信号处理方法在故障诊断中发挥了巨大的作用。近年来，小波变换理论引起了广大研究人员的兴趣。小波变换是一种新的时频分析方法，它通过一个变尺度滑动窗沿时间轴对信号进行分段截取与分析，小波变换中的滑动窗是随尺度因子而变化的。在高频段具有高的时间分辨率，在低频段具有高的频率分辨率。由于有良好的时频局部化特性，小波变换可以准确地抓住瞬变信号的特征，不仅能对信号中的短时高频成分进行准确定位，也能对信号中的低频变化趋势进行估计。
　　四、参数辨识在变压器故障诊断中的应用
　　变压器在正常运行、外部故障和发生励磁涌流时，变压器绕组的匝数和漏磁通所经过磁路均未发生变化，变压器绕组的漏感亦不会发生变化。但变压器绕组发生单相接地故障、各相绕组之间发生相间短路或单相绕组部分线匝之间发生匝间短路时，绕组电流通过的绕组匝数会发生变化，漏感定会发生变化;若绕组中的某一或某一些股发生了断股故障，则该绕组的电阻值会发生明显的变化。
　　基于以上所述特性，可把变压器绕组的漏感和电阻值是否发生变化作为区分变压器绕组故障和非故障、外部故障、励磁涌流的判据。因此，现在的任务是要辨识出电阻和漏感值。
　　电阻和漏感值参数的辨识最小二乘辨识应用于变压器绕组参数辨识，就是根据测量得到的一组输入输出量，通过一系列的矩阵运算，最后得出参数的最优解。
　　以星型接地的双绕组变压器为例，待辨识向量即待求的参数向量为：
　　取一定数量的电流电压的测量值系列，求得Y和φ，然后利用式(2.1)，即得到估计值θ。
　　递推最小二乘辨识法应用于变压器绕组参数辨识，就是通过基本最小二乘辨识法得到变压器绕组的各参数后(由n+N个量测系列辨识得到)，通过增加一个新的测量值(第n+N+1)，来改进已有的参数估计，并且通过这个新的量测值来估计出参数的变化情况。
　　递推最小二乘辨识法的过程实际上就是解式(2.5)的过程。仍以星型接地的双绕组变压器为例。待辨识向量即待求的参数向量仍然为：
　　就可以得到新的估计值θ。
　　五、结语
　　以变压器、发电设备等为内容的电力设备的状态维修维修在我国也有十几年的历史了，并在国内部分企业取得的成功经验。随着电力事业的发展，作为电力系统生产中的重要一环，变压器的安全运行越来越重要。变压器的状态维修已经越来越为人们所重视。
　　（作者单位：1.沈阳浑南新城碧桂园房地产开发有限公司
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