运行变压器健康状态综合诊断平台的分析与开发

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1、第1章绪论1.1研究电力变压器状态综合评估的重要意义随着我国经济的高速、稳定发展，电力工业也取得了瞩目的成就。目前，我国以220kV>330kV、500kV交流输电线路和660kV、800kV直流输电线路为骨干，已经建成5个区域电网(华东、华北、华中、东北、西北)和南方电网的主网架，西电东送、南北互供、全国联网的格局已经初步形成⑴。我国电力工业已经进入大电网、高电压、大机组、高自动化的发展吋期⑵。然而，随着电力设备容量的增大和电网规模的扩大，对电力系统的安全运行和供电可靠性提出了更高的要求。电力变压器是电网

2、中能量转换、传输的核心设备，其运行的安全可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定，提高电力变压器运行的可靠性对整个电网的安全可靠运行具有十分重要的意义。长期以来，我国电力系统对变压器的检修策略主要采用以时间为标准的定期检修模式TBM(TimeBaseMaintenance)⑶。这种检修方式存在"维修不足”和“过度维修”的缺陷，造成了人力、物力和财力的巨大浪费，还增加了新隐患的产生儿率导致设备可靠性下降。有统计显示，对110台高压变压器进行的162台次定期吊检大修，共发现24项缺陷，仅发现一项危及安全运行缺陷，其

3、余都是一般性缺陷。由此说明，基于时间安排的定期检修制度已经不适用于我国电力设备运维现状。电力设备的故障率和使用时间一般符合“浴盆曲线”，即设备使用早期与晚期是故障易发期，设备使用中期运行稳定，故障较少，对于这种情况，采用定期检修无法起到降低设备故障率的作用。所以，实施多年的定期检修方式已滞后于我国电力工业发展的情况，建立一种针对性强、及时性的检修方式，已成为电力设备检修工作的必然发展趋势。近年来，状态检修CBM（conditionbasedmaintenance）由于具有维修成本低、检修停电时间短、可有效延

4、长设备寿命等优点，在我国电力企业应用越来越广。状态检修是企业以安全、可靠性、环境、成本等为基础，依据设备的运行工况、基本状态以及同类设备家族历史等资料，通过设备的状态评估、风险分析，制定设备检修计划，达到设备运行安全可靠、检修成本合理的一种检修策略⑹。对变压器实施状态检修就是利用变压器现有的运行资料数据对变压器运行状况进行评价，根据评估结果来制定检修计划。变压器状态检修有以下优点：1）依据设备的运行健康状况进行检修维护，避免了维修过度；2）有针对性的实施检修，而非到期就检修，节省了大量人力、物力、财力；3）

5、减少了停电检修时间，维持了输变电的可靠性；4）降低了事故后的检修难度；5）减少了过度检修带来的风险。因此，开展变压器的状态检修将带来明显的经济效益和社会效益，是变压器检修的发展方向。状态评估主要是指对设备当前运行状况做出评价，变压器状态评估是实施设备状态检修的前提和基础工作。研究建立科学有效的评估模型，并开发相关软件平台，准确评估变压器的运行状态，对电力变压器状态检修工作的开展有重要意义。1.2国内外研究现状1.2.1状态检修发展概况状态检修在1970年由美国杜邦公司的I.D.Quinn首先提出，强调以设备

6、状态为基准进行检修，1978年开始广泛应用于美国海军舰艇的设备检修，80年代乂在核工业中推广应用，并很快发展到电力工业的设备检修中。据有关统计⑺，设备实施状态检修后，故障率可降低75%,综合检修费用减少30%〜50%。最近20年，北美、欧洲等一些国家在状态检修技术研究与实践应用方面都已取得了显著的成绩⑻。我国在20世纪80年代，开始提出状态检修问题并进行研究。之后，我国部分研究单位和企业开始在这方面的开展理论研究与试点应用工作。如上世纪90年代初，辽宁大连供电公司开始试点开展电气设备的状态检修工作。实施状态

7、检修后，该公司减少了大量不必要的工作，避免了设备的无效维护，节约维修费用数千万元，减少了输变电设备停电次数，使变电设备可用率达到了99.99%以上，电网供电可靠性也提升到了99.959%o目前，我国正逐步推广实施电气设备状态检修工作，一些新方法、新手段正不断涌现。大连供电公司为提高设备状态诊断能力，广泛开展带电测试、在线监测技术的研究，应用红外成像仪诊断故障，自主研发出设备接点温度预测方法，并在南关岭等变电站进行了探索应用，形成了完整的数据采集、记录生成、设备评价、风险评估系统。2010年，该公司应用多种先

8、进带电测试技术，及时发现并消除隐蔽性缺陷7处。1.2.2变压器状态评估现状变压器的状态评估包括两部分内容：1.评估变压器运行健康状况2•预测变压器的剩余寿命。而预测变压器剩余寿命也需要在正确评估变压器现有健康状况的基础上进行，因此，准确评估变压器的运行健康状况显得更为重要。变压器状态评估的总体结构如图1・2所示。变Ji；•器故障侦测变压器故障征兆，变圧器综合状态信息形成变压器图1-2变压器状态评估结构框图国外已经