变压器状态与参数在线监测技术的研究

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1、变压器状态与参数在线监测技术的研宄沈亮（国网浙江安吉县供电公司浙江安吉313300）随着我国电力工业的迅速发展，电力系统正向超高压、大电网、大容量、自动化方向发展，这就要求电力系统做到K:时间可靠稳定地运行。电力系统中最重要的电气设备之一变压器的安全工作是影响整个电力系统的可靠性和稳定性的关键。而由于一些外界或人为因素影响，变压器时常会发生各种类型的故障和事故，因此对变压器状态与参数在线监测的研究有着重要意义。变压器在线监测技术的未来的发展将以加强干扰信号处理、识别与诊断故障、人工智能等新技术的应用，综合性、远程监测与诊断系统和电力设备虚拟医院的研发以及以可靠性为中心的维修策略的研究

2、及推广为重点。关键词：变压器，在线监测，局部放电,油色谱1课题背景变压器是电力系统中最重要的电气设备之一，一旦发生故障或事故，则所需的修复时间长，造成的损失和影响也十分严重。随着电力工业的迅速发展，变压器的电压等级和容量也越来越高，因此变压器故障带来的损失也会越来越大［2］。近年来，电力变压器虽然由于材料的改进、设计方法和制造技术的提高，运行可靠性有所提高，但是由于一些无法预计的外界原因或者使用方法、运行维护方面出现的问题，仍会发生各种类型的故障或事故。由此可见，加强对变压器绝缘状态的监视与预测以防事故于未然，以及在事故发生后尽快确定其性质及发生部位具有十分重要意义。因此，如能在电力

3、变压器运行过程中通过某些方法或手段对变压器的未来运行状况进行及时而有效的预测，预先发现早期潜伏性故障，及时采取抢修措施，从而可以大大减少事故的发生，这将对电力系统的安全稳定运行产生重要的意义。2.变压器局部放电的危害在变压器的绝缘系统中，各部位的电场强度往往不是相等的，当局部区域的电场强度达到该区域介质的击穿场强吋，该区域就会出现放电，但这种放电并没有贯穿施加电压的两导体之间，即整个绝缘系统并没冇击穿，仍然保持绝缘性能,这种现象称之为局部放电［13］。造成电场不均匀的因素有很多。主要有以下几点：(1)变压器的电极系统不对称，如针对板、圆柱体等，如变压器的高压引出线端的电场比较集中，不

4、采取特殊的措施，就容易在这些部位首先发生局部放电；(2)介质不均匀，如各种复合介质：气体一固体组合、液体一固体组合、不同的固体组合等。在电场的作用下，介质的电场强度是反比于介电常数的，因此介电常数小的介质中的电场强度就高于介电常数大的；(3)绝缘体中含冇气泡或其它杂质。气体的相对介电常数接近于1，各种固体、液体介质的相对介电常数都要比它大一倍以上，而固体、液体介质的击穿场强一般要比气体介质大几倍到几十倍，因此绝缘体中有气泡存在是产生局部放电最普遍的原因。绝缘体中的气泡可能是产品制造过程留下的，也可能是在产品运行中由于热胀冷缩在不冋的材料的界面上出现了裂缝，或者因绝缘材料老化而分解出气

5、体。此外，在高场强中若有电位悬浮的金属体存在，也会在其边缘感应出很高的场强；在变压器的各连接处，如果接触不好，也会在距离很微小的两个接点间产生高场强，这些都可能造成局部放电。虽然局部放电的放电能量很小，在短时间内不会影响变压器的绝缘强度，但长吋间的局部放电会逐渐腐蚀，损坏绝缘材料，使放电区域不断扩大，最终导致整个绝缘体的击穿［14］。因此，必须把局部放电限制在一定的水平之下。变压器都把局部放电的测量列为检査产品质量的重要指标，产品不但出厂使要做局部放电试验，而iL在投入运行之后还要经常进行测量。3变压器局部放电在线监测的抗干扰技术变压器局部放电在线检测的关键技术之一是如何排除现场电磁

6、干扰、提取准确的局部放电信号来识别变压器绝缘状况。现场电磁干扰按K吋域特征可分为窄带干扰、脉冲干扰和白噪声等。窄带干扰是周期性的，包括系统高次谐波、高频保护、载波通信以及无线电通信等造成的干扰。脉冲干扰又可分为周期型和随机型两种，白噪声包括各种随机噪声，如绕组热噪声、地网噪声等。本节介绍了当今变压器局部放电在线检测中处理不同类型干扰技术的状况［27］。江苏大学电气工程学院采用了以下的分类方式，与清华大学的分类方法略冇不同。以下采用江苏大学的分类方式。(1)窄带周期型干扰的抑制窄带周期型干扰的抑制方法主要有阈值判断法、小波变换法等。阈值判断法基于快速傅立叶变换(FFT)。曲线法比硬限幅

7、的阈值直线法更灵活，信噪比提高，信号的畸变度改善。［28］将幅频特性曲线上获得的窄带干扰信号与原始信号相减，再傅立叶反变换返冋吋域即可获得局放信号。(2)固定相位脉冲干扰的抑制固定相位脉冲干扰可用自适应数字滤波器剔除。变压器局部放电在线检测吋现场冇大量周期型干扰，其频率不可预知，难用固定系数的多通带冇限冲击响应FIR滤波器剔除。［29］自适应数字滤波器由带吋延的WN-多通带滤波器与减法器组成见图2-5能利用周期型干扰和局放信号的各自相关性不冋区分两者，这种