qn、 然后通过统计与制表,就能够得到各种分布谱图:如 q 、
通过详细分析这些谱图就 n 等二维谱图及 q n 三维谱图。 可以识别放电模式(故障类型)和严重程度。 (3)放电部位确定。 一是通过声波信号确定。 在变压器局部发生 放电时检测产生的电信号和3组声波信号并记录电、 声信号到达各 自传感器的时间差,然后以电信号为时间基准,根据声波信号与电 信号传播速度的特点建立数学模型,从而经过分析计算就可以求得 放电部分位置;二是通过电信号定位。 变压器绕组内部发生局部放 电后,放电脉冲会沿着绕组线圈向两端传播,因此只要在绕组高压 端和中性端布置相应的传感器采集传播来的电信号,就可以通过两 端响应的比值和放电源位置呈线性关系的特点来确定放电位置。
· · · · · · 上接第56页
5
t x t y tz T （2） 式中 t x , t y , t z 分别为Vx ,V y , Vz 在一个采样周期内的持续时间,Vr 为参考电压矢量, T 为采样周期。 搭建的模块如图3所示。
4、算法仿真结果(如图 4- 图 6)
0
由上3图分析可知:三电平SVPWM的线电压由五个电平组成, 更接近正弦波,用三电平控制的电机三相电流波形正弦度较高,转 矩脉动要明显要小于两电平控制时的电机转矩脉动,对电机的有害 影响小。
当变压器的某一部分的电场强度超过它周围电介质的的绝缘 强度时,就会在这个部位发生局部放电,如果局部放电不处理将会 对变压器造成灾难性的事故。 而局部放电会产生几个方面的效应:
基于专家知识 的 在线状态评估
基于神经网络的离 线状态评估
是 正常 否 基于可拓工程方法的故障 性质及故障元 件的判别
灰色理论的智 能 预测和决策支 持
参考文献(3条) 1.金宏义 关于变压器故障在线监测系统的分析 2011(03) 2.候江江;袁园;周超 电力变压器状态监测和故障诊断系统的设计 2008(19) 3.梁华兰 电气设备的状态监测与故障诊断 2008(12)
引用本文格式：马振 变压器状态监测与故障诊断技术[期刊论文]-中国科技纵横 2012(15)
1 、 引言
变压器作为供配电线路中电压调节及电能分配管理的重要节 点,其能否可靠、 稳定的运行会直接影响其所在电力网工作的状况, 但现实的情况是变压器的运行环境中始终有电、 热、 机械、 潮湿等因 素的影响,随着服役期限的延长使其性能会逐渐劣化,等劣化积累 到一定程度时就会引发故障,致使电力网大面积停电,而任何变压 器的停电都将是灾难性的事故,将给电力企业造成直接或间接的经 济损失,同时还会影响到人们的正常生活。 为了切实保证变压器能 够正常稳定运行,电力工作者通过在实践中不断探索,总结出了变 压器状态检测与故障诊断技术。 当前应用的状态监测与故障诊断技 术有很多种,主要有:溶解气体、 局部放电分析、 热效应分析、 振动分 析、 的分析等状态检测方式,本文主要以局部放电分析和溶解气体 分状态检测和故障诊断为重点进行了概述和说明,并对目前尚存在 的问题进行了研究。
的收集过程,而故障诊断是对收集的特征量进行推理判断的过程。
3、溶解气体的监测与诊断 3.1 油中溶解气的现场检测原理
当前,电力行业使用最多的是充油式变压器,而充油式变压器 绝缘采用油浸纸方式,当变压器异常放电或过热时矿物油和绝缘纸 将裂解,产生诸如H2、 c2H4、 C2H2、 C 2H 6、 CO、 CO2等气体,因此通过 油气分离装置将产生的气体分离出来,并运用溶解气体在线色谱分 析 （DGA） 技术和气敏传感器等分析其成分和相互比例,获得数据 进入 “诊断系统” 通过相关运算及与正常情况下的即经验故障状态 下的所含气体成分及组成做对比,就可以获知变压器潜伏性故障的 类型及部位。 变压器油中溶解气状态检测原理如图2所示。 目前,油中溶解气的在线监测方式主要有色谱监测、 传感器监 测和红外光谱检测等。 其中的色谱在线监测的流程简述如下:一是 脱气。 即通过采用薄膜渗透取气法、 抽真空取气发或空气循环取气 法等方式,将油中所含的气体分离出来;二是气体分离。 通常情况下 只检测H2,所以可以采用薄膜渗透取气法收集油中溶解的H2;三是 气体鉴定。 通过使用半导体 气敏传感器与待测气体接触后,其电气性能将发生想一个的改 变,基于此就可以鉴定气体组成。 (如图1图2)
3 1 4 2 3 5 6
5 、 结语
综上所述,变压器的状态监测和故障诊断技术,可以迅速、 连续 的反映其运行状况,提前对潜在的故障进行预警,并提出检修、 处理措 施,在很大程度上确保了变压器的良好正常运行,延长了设备服役寿 命,减免了一些不必要的维修或过维修措施,从而大大降低了电力部 门的运维成本,并且为电能管理的自动化与智能化打下了一定的基 础,是当前保障电网安全可靠运行的有效技术措施,应在更广范围和 领域大力推广。 然而,该技术作为一种正处在发展阶段的自动化技术, 在其发展的历程中海存在很多的障碍和捆,利用其彻底替代预防性 和周期性的检修还有较长的历程,因此纪要积极的对其进行研发与 推广,同时也要避免盲从,要不断在实践中积累和总结好的经验,逐步 完善系统,最终使其为电力系统的可靠、 高效运行保驾护航。 参考文献 [1]金宏义.关于变压器故障在线监测系统的分析[J].中小企业管理 与科技,2011(3). [2]候江江,袁园,周超.电力变压器状态监测和故障诊断系统的设计 [J].科技信息,2008(19). [3]梁华兰.电气设备的状态监测与故障诊断[J].伊犁师范学院学报 (自然科学版),2008(12).
1.5U m / 3 (其中的 U m 为最大工作电压值)时,放电量通常不会超过
500P C ;在线端电压为1.3U m / 3 时,放电量一般不会超过300P C 。 但 是对于新投入运行或是经大修之后的变压器进行运行性能及故障判 断时,不能简单的参考以上标准,并不能简单的认为在上述电量以下 就发生故障,另外,由于变电场所一般都会充斥着强烈的各种电磁及 无线电干扰,因此在线监测装置通畅也达不到如此高的分辨率。
-5 0. 7 0. 72 0. 74 0. 76 0. 78 0. 8
5 、 结语
通过对两种方法的比较,发现随着电平数增加控制算法渐趋复 杂化,但电平越多,控制性能愈好,转矩脉动小,电压电流谐波小,所 以研究更高电平逆变器的拓扑结构有了更加积极的意义。 参考文献 [1]洪乃刚等.电力电子和电力拖动控制系统的 Matlab 仿真[M].北 京:机械工业出版社,2006. [2]陈伯时. 电力拖动自动控制系统（第二版） [M] .北京: 机械工业 出版社,2002. [3]李启明,苏建徽.三电平 SVPWM 算法研究及仿真[D].合肥工业大学, 2007. [4]王兆安等.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2000. [5]王建宽,崔巍,江建中.SVPWM技术的理论分析及仿真[J].微特电机, 2006 年第 6 期:15-20.
工艺设计改造与检测检修
变压器状态监测与故障诊断技术
马振
山东科技大学 山东青岛 266590
摘要: 变压器在电能输送中起着调节电压等级和分配电能的作用,其能否可靠、 稳定的运行会直接影响其所在电网的工作性能,为了确保变压 器实现高效和正常运行,以全面清晰的把握变压器运行状态并及时发现其潜在的故障隐患的变压器的状态检测和故障诊断技术应运而生,并快速发 展和被广泛应用。 本文介绍了变压器的状态监测与故障诊断技术的概念,并概况的叙述了油溶解气和变压器局部放电状态检测和诊断技术,希望对 变压器的运行管理工作有所参考意义。 关键词:变压器 状态检测 故障诊断
数据输入
3.2 故障诊断
前面已经说过,变压器不同性质的故障所产生的溶解气的气体 组成和其成分比有所不同,因此,根据对气体成分的鉴定就可以进 入诊断程序,按照流程图1所示的原理,借助于专家知识库进行变压 器运行状态评估,从而获得检修建议,对变压器实施检修或维护措 施,确保变压器在正常状态下工作。
4、变压器局部放电的监测与诊断 4.1 局部放电状态检测
2、状态监测与故障诊断技术的概念
变压器的 “状态监测” (Condition Monitoring)是通过各种传感器 及测量手段对能够反映变压器运行状况的物理和化学量进行在线监 测,采集与其运行性能相关的电、 热、 声波等信号,从而为下一步的故 障诊断打下基础。 “诊断” (Diagnose)原是医学名词,应用在电气设备领 域特别是变压器的 “故障诊断” (Failure Diagnosdcs)其含义是指以状是 神经网络对其进行分析评估、 推理、 判断,从而获得变压器的故障类 型、 故障性质、 发生部位及严重程度等情况,最后提出对变压器的检 修、 维修措施或建议。 流程图如图1所示。 概况的说,状态检测室特征量
Vx t x V y t y Vz t z Vr T （1）
1 —变压器、2 —超声传感器、3 —电流传感器、 4 —数据采集与控制单元、5 —通讯光纤、6 —计算机中心 图 3 变压器局部放电状态检测原理图
4.2 局部放电的诊断
(1)根据视在放电量判断。 当前在变压器局部放电试验标准中一 般都会以视在放电量作为评定放电性能的指标。 电力设备预防性试 验规程DL／T596-1996明确规定,在离线状态下,在线端电压为
维修建议
输出结 果
图 1 变压器故障诊断流程图
图 2 变压器油中溶解气的在线检测原理图
China Science & Technology Overview
57
工艺设计改造与检测检修
会在相关电回路中产生电脉冲信号;会产生电磁辐射;会有相应的 声辐射;放电部位的材料会发生化学变化等,针对这些不同的效应, 就可以通过检测技术对其进行测量,从而获知变压器放电故障的发 生部位及严重程度。 变压器局部放电的状态监测系统原理图如图3所示。 变压器局部 放电时的放电脉冲电流信号由安装在接地线和套管末端引下线上的 电流传感器3来采集;而局部放电发生的的声波信号由安装在变压器 外壳上的超声传感器2来提取;电流和声波信号通过数据采集与控制 单元4并进行模数转换,最后进入到计算机系统进行数据处理与储存。 (2)根据分布谱图判断。 在一定的测量间隔内,采集和记录各次 放电的放电量q、 放电发生时外加电压的相位 和放电重复次数n,