變壓器在線(xiàn)監測技術(shù),讓變壓器更加智能
只有建立在變壓器智能化在線(xiàn)監測基礎上的狀態(tài)檢修，才具有真正的現實(shí)意義。它不僅避免了預防性試驗和定期檢修所帶來(lái)的盲目性和強制性，節省了大量的人力、物力和財力，而且增強了輸變電設備的供電可靠性，延長(cháng)了變壓器的使用壽命，具有廣闊的發(fā)展前景。
變壓器助智能電網(wǎng)建設提速未來(lái)發(fā)展前景廣闊
隨著(zhù)國家電網(wǎng)公司加快建設堅強智能電網(wǎng)，作為智能電網(wǎng)的核心設備之一：智能變壓器，其技術(shù)水平的提升對智能電網(wǎng)建設具有巨大的推動(dòng)作用。變壓器在線(xiàn)監測功能和實(shí)時(shí)反饋交互功能為傳統變壓器插上智能發(fā)展翅膀。
變 壓器在線(xiàn)監測，就是依據變壓器的各種機械和電氣特性，通過(guò)對油中溶解氣體分析、局部放電、鐵心接地電流、繞組變形在線(xiàn)分析和振動(dòng)分析，監測變壓器的運行狀 態(tài)?，F代傳感技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，為變壓器等高電壓設備的狀態(tài)監測奠定了堅實(shí)的基礎。智能變壓器作為變電站的重要設備，與傳統變壓器的核 心區別，就在于它具有智能化的在線(xiàn)監測功能。
1.變壓器在線(xiàn)監測的優(yōu)越性
變 壓器在電網(wǎng)中長(cháng)期運行，不可避免地會(huì )累積各種缺陷。這些缺陷發(fā)展為故障的進(jìn)程，可分為漸發(fā)性故障和突發(fā)性故障兩大類(lèi)。漸發(fā)性故障主要表現為變壓器在正常運 行過(guò)程中，由于絕緣老化、受潮等，使絕緣性能逐漸下降，最終導致故障的發(fā)生。盡管此類(lèi)故障的發(fā)生幾率很高，但卻具有一定的規律性，是完全可以通過(guò)在線(xiàn)監測 及時(shí)發(fā)現并加以避免的。對變壓器可能發(fā)生的故障及時(shí)準確做出預測，不僅是電網(wǎng)運維人員關(guān)注的熱點(diǎn)，也是保障電網(wǎng)安全穩定運行的關(guān)鍵。
作 為變壓器檢修的常用方式，預防性試驗和定期檢修具有較大的盲目性和強制性。建立一種預知性的檢修方式，“當修則修”，而非“到期就修”，已成為狀態(tài)檢修的 必然趨勢。它以設備當前的現實(shí)狀況為依據，通過(guò)智能化的監測手段，對設備進(jìn)行縱向、橫向比較分析，識別故障的早期征兆，并對故障部位與程度以及發(fā)展做出趨 勢性判斷，作為變壓器檢修的基礎依據。
變壓器狀態(tài)檢修與傳統定期檢修相比，主要具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢：增強了輸變電設備的供電可靠性;對故障實(shí)施早期檢測，幫助制定更可靠的維修計劃;降低了檢修成本和檢修難度，減少了設備檢修風(fēng)險;節省了大量人力物力;延長(cháng)了變壓器的全壽命周期。
2.變壓器在線(xiàn)監測系統的組成
變 壓器電網(wǎng)狀態(tài)檢修主要由狀態(tài)監測和狀態(tài)診斷兩部分構成。監測方式一般為常規監測、在線(xiàn)監測、特殊監測等。變壓器在線(xiàn)監測是基于各傳感器獲取的變壓器的狀態(tài) 信息，再通過(guò)計算機監測系統對所監測的數據進(jìn)行分析計算，對變壓的運行狀態(tài)做出科學(xué)的評估和預測，最終經(jīng)監測診斷系統進(jìn)行綜合智能診斷，給出決策方案，以 確定其最佳檢修時(shí)間。在線(xiàn)監測的技術(shù)優(yōu)勢，就在于其監測功能和診斷功能有機結合后具有綜合判斷決策能力。
變壓器在線(xiàn)監測系統可分為集中式與分散式兩種。其中，集中式是對所有被測設備進(jìn)行定時(shí)或巡回監測;分散式是采用專(zhuān)門(mén)的測試儀器所測取的信號進(jìn)行就地測量。
變 壓器在線(xiàn)監測是以微處理技術(shù)為核心，它集傳感器、數據收集、通信系統和數據分析功能于一體，通過(guò)連續監測在一段時(shí)間內狀態(tài)參數，及時(shí)捕捉變壓器早期故障的 先兆信息，根據變壓器參數的變化趨勢來(lái)判定變壓器運行狀態(tài)。不僅能夠有效防范變壓器各種故障的發(fā)生和發(fā)展，還降低了意外停電所帶來(lái)的經(jīng)濟損失。對運行中的 變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，彌補了常規試驗與檢測手段的不足。盡管依據捕捉到的變壓器動(dòng)態(tài)信息對其進(jìn)行內部突發(fā)性故障預測還存在一定的局限性，但它仍是目前制訂 變壓器檢修計劃最有效的技術(shù)依據，具有十分重要的指導意義。
在線(xiàn)監測對所采用的傳感器與監測儀，具有高度可靠性、免維護性和自檢功能。一旦監測儀自身存在問(wèn)題，可自動(dòng)發(fā)出聲光呼叫報警信號。因此，它消除了常規檢測方法中檢測裝置異常所導致的誤判問(wèn)題。
變 壓器在線(xiàn)監測系統的投資費用，主要包括傳感器和智能監測軟件兩部分。據國內外有關(guān)部門(mén)統計，一套完整的變壓器在線(xiàn)監測系統的成本一般約為變壓器價(jià)格的 1%。但由于能夠及時(shí)準確發(fā)現變壓器的早期故障，使其運行維護成本降低75%，每年所節約的費用相當于變壓器價(jià)格的2%，而且可以延長(cháng)使用壽命10年左 右，其經(jīng)濟效益相當可觀(guān)。
3.變壓器在線(xiàn)監測方法
變 壓器在線(xiàn)監測系統對變壓器的故障判定，一般不是根據所測參數絕對值進(jìn)行，而是根據其參數的變化趨勢判定。監測系統在相應數據傳感采集的基礎上，進(jìn)行復雜的 數據分析處理，最終得出變壓器的趨勢性故障預測。其基本監測程序是：傳感器—數據收集—數據存儲—狀態(tài)分析—故障分類(lèi)—判定故障—提出方案。
實(shí)時(shí)監測數據取自于變壓器的本體和附屬組件，數據庫存儲變壓器的全面信息，包括原始參數、歷史數據、運行狀況、監測數據、知識經(jīng)驗和診斷結果等。
狀態(tài)分析以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )分析為基礎。數據處理和故障分類(lèi)一般采用快速傅里葉變換或先進(jìn)的小波變換法。對于鐵芯、繞組、油溫、負荷等眾多繁雜的數據，經(jīng)過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理單元的特征分析，將預分析結果變換成人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )適宜處理的形式，提高了其運算推理速度。
故障分類(lèi)主要是區分變壓器的故障性質(zhì)，如繞組過(guò)熱、鐵芯過(guò)熱、油中氣體、絕緣缺陷、鐵芯接地電流、局部放電故障等。
監測診斷系統最終將分析結果與數據庫存儲的知識和經(jīng)驗作為判據，做出故障判定并提出變壓器的維護解決方案。監測診斷系統的所有信息均可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行上傳與查詢(xún)，給電網(wǎng)運行與維護帶來(lái)極大方便，滿(mǎn)足智能電網(wǎng)的要求。
變 壓器在線(xiàn)監測的范圍極其廣泛，它幾乎囊括了可能出現故障的所有問(wèn)題。如熱點(diǎn)監測、油中氣體總量、局部放電、套管的介質(zhì)損耗和電容、冷卻裝置功能、油中濕度 酸度、負載電流、紙絕緣的濕度和遷移情況、繞組頂部和底部油溫、電介質(zhì)和動(dòng)力系統的缺陷、構件的夾緊力、有載調壓系統的性能和缺陷、鐵芯接地故障和繞組缺 陷、儲油柜的油位等。
4.變壓器在線(xiàn)監測的具體應用
某 電力設備集成商運用四信通信工業(yè)無(wú)線(xiàn)路由器，搭建一個(gè)基于無(wú)線(xiàn)通信運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的穩定、可靠的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )，對變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。其設計思想為：通過(guò)變壓 器特征氣體檢測模塊檢測變壓器絕緣油中特征氣體的濃度，通過(guò)CAN總線(xiàn)傳送給主控模塊，主控模塊根據設定判斷變壓器是否達到故障預警，然后通過(guò)四信工業(yè)無(wú) 線(xiàn)路由器將數據傳送至監控中心，從而實(shí)現遠程監測的功能。
將 實(shí)時(shí)操作系統和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)相結合，應用到變壓器的遠程監測中，通過(guò)在線(xiàn)監測變壓器礦物絕緣油中溶解氣體的濃度，利用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)將數據傳送到監控中心進(jìn) 行處理，能大大提高用電穩定性和安全性，預防發(fā)生大型事故，高效解決因地域分散造成的電力設施難以統一管理、統一監控問(wèn)題，同時(shí)緩解使用單位的管理壓力， 提高管理效率。
5.變壓器在線(xiàn)監測的發(fā)展趨勢
從變壓器在線(xiàn)監測技術(shù)的應用情況看，雖然還存在著(zhù)抗電磁干擾能力不強、使用壽命偏短、價(jià)格偏高等缺陷，但由于其具有常規檢測手段所無(wú)可比擬的優(yōu)越性，所有問(wèn)題都將在發(fā)展中逐步得以解決。
在 技術(shù)層面，硬件設備將向更加智能化方向發(fā)展，免維護性將更高。智能型傳感器的采用，使將電磁干擾得到有效抑制;隨著(zhù)新型材料的廣泛采用，色譜分析的透氣膜 等設備的使用壽命也將延長(cháng)。故障分析軟件系統也將與離線(xiàn)試驗、設備狀態(tài)、運行數據等信息有機融合，開(kāi)展綜合化的在線(xiàn)診斷，不同系統的在線(xiàn)監測數據將通過(guò)網(wǎng) 絡(luò )共享。
在政策層面，由于智能電網(wǎng)建設的需求推動(dòng)，以及各科研院所、在線(xiàn)監測公司研發(fā)力度的不斷加大，在線(xiàn)監測技術(shù)的應用工作正在穩步推進(jìn)，不僅促使變壓器檢修規程、管理方法要隨之變革，而且必將導致規范的狀態(tài)檢修管理體系的確立，以及技術(shù)標準的最終統一。
在經(jīng)濟層面，隨著(zhù)國內在線(xiàn)監測設備生產(chǎn)與軟件開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商研發(fā)力度的加強和國外同類(lèi)產(chǎn)品的競爭，以及電網(wǎng)需求旺盛等因素的影響，不僅其軟硬件產(chǎn)品的價(jià)格將大幅下降，而且性?xún)r(jià)比也將大幅提高。
6、結束語(yǔ)
綜上所述，只有建立在變壓器智能化在線(xiàn)監測基礎上的狀態(tài)檢修，才具有真正的現實(shí)意義。它不僅避免了預防性試驗和定期檢修所帶來(lái)的盲目性和強制性，節省了大量的人力、物力和財力，而且增強了輸變電設備的供電可靠性，延長(cháng)了變壓器的使用壽命，具有廣闊的發(fā)展前景。
朱先生