电力变压器运行状态数据分析方法分析-系统分析与集成专业论文.docxVIP

华 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 PAGE 12 PAGE 12 1 绪论 1.1 课题的研究背景 电力变压器是输电、配电网络中最重要的设备之一。电力变压器的运行状况直 接关系到发电、供电系统的安全性和可靠性，同时运行效率的高低直接影响电力部 门的财政收益[1-3]。获得变压器运行状态信息的传统方法主要有外观检查、理化和高 压电气试验等，这些方法属于传统的检测与试验，只能在事故出现后才能获得状态 信息，不能满足现在状态检修的发展趋势。随着电子技术、传感技术和计算机技术 的发展，使得状态监测电力系统高电压设备成为可能。现行的变压器在线监测系统 主要包括绕组热点和变形的在线监测、油中微水在线监测、油性能指标在线监测、 漏油在线监测、铁芯在线监测和局部放电在线监测。这些在线监测系统的一个共同 特点就是关注的对象比较单一，综合优化程度不够好，对某一个部分的研究比较深 入，对于特定的故障可以给予比较准确的故障诊断，但是不能获得变压器综合完整 的状态信息，得出的结果有时较为片面。随着信息技术的发展，计算机网络和和高 性能微型计算机已经应用到电气设备运行管理的各个方面。大容量存储和总线技术 的成熟，使变压器远程集中综合的在线监测和故障诊断成为可能。 变压器与发电机等其他电力电气设备相比，由于基本上没有可动元件，且内部 外部有多种不同原理的保护装置，相对来说是比较可靠的。但由于设计不合理、制 造因素、运输安装缺陷、运行检修人员过失、绝缘老化、保护失灵、套管密封不良、 雷击和内过电压、自然灾害等种种原因，变压器故障时有发生，而且事故率比较高。 根据电力系统 1990～1999 年期间 328 台 110kV 及以上电压等级的电力变压器事故和 故障统计资料为基础，通过对故障数据整理分析，其故障部位可分为绕组故障、铁 芯故障、分接开头故障、引线故障、套管故障、绝缘故障、冷却系统故障、密封不 严、散热器故障以及其他故障等。长期以来，为确保电力系统安全运行，电力行业 一直根据电力设备预防性试验规程的规定，对电力设备进行定期的停电试验、检修 和维护。计划检修体系的确防止设备事故发生、保证供电安全方面起到了很好的作 用。但是计划检修按照预设规程规定的试验周期到期必修，而不顾电气设备实际的 运行状况，具有很大的盲目性和强制性，因而会造成过度检修，浪费大量的物力和 人力。同时，这种过度检修可能会由于检修过程中的各种原因给设备造成新的故障 隐患。 运行中的变压器出现问题时，会产生异常现象或信息。故障分析就是搜集变压 器的异常现象或信息，根据这些现象或信息进行分析，从而判断故障的部位/类型及 严重程度。变压器发生不同程度的故障产生的异常现象或信息可以认为是一个集合， 通过对各种变压器在线监测数据的整合，提取出最能反应变压器运行状态、绝缘老 化状态等的相关信息量，通过长期对在线监测数据的挖掘和知识发现，得出每一个 变压器运行状态相关信息量的正常值范围，作为故障诊断的基础。 随着我国的经济不断发展，全国对电能的需求不断提高，大型变压器的不断使用， 相应要求其配套的监测和故障诊断设备；另一方面，我国电网中运行的变压器有一 些已经超过 30 年，绝缘寿命已进入晚期，对这类大型关键变压器，尤其需要做到故 障早期报警，以便有效及时地采取措施并进行检修维护，防止故障发生、发展和扩 大，以避免恶性事故的发生，大型变压器的状态监测与故障诊断系统具有相当广阔 的市场前景。 1.2 电力变压器在线监测研究现状 1.2.1 铁芯接地监测 变压器的故障类型很多，引起这些故障也是有多方面的原因。其中，据有关统 计资料表明，因铁芯绝缘问题造成的故障比例，占变压器各类故障的第三位。因此， 应该尽可能的预防变压器铁芯故障的发生，做到及时发现，及时处理，确保变压器 的安全可靠运行。监测铁芯的方法按照实时性可分为离线形式和在线形式两种[4]。 (一)铁芯接地电流离线检测 目前，在离线测量变压器铁芯接地电流方面，一般采用通过钳形电流表测量铁芯 接地电流的方法，以此反映铁芯的运行状况。 (二)铁芯接地电流在线监测 国内外在线监测铁芯接地电流的方法大体分为两种[5]，分别是变压器绝缘油的有 色谱分析法、监测铁芯接地电流的电气法、基于监测铁芯局部发热的红外法。下面 简要介绍这两种方法的基本原理及优缺点。 》 电气法 铁芯监测的电气法是监测变压器铁芯接地线上的电流变化来反映铁芯运行状况 的。变压器铁芯出现缺陷或故障时，电气量的变化是最迅速、最直接、最明显的， 监测这些电气量有着最好的实时性。对于铁芯故障来说，故障前后的铁芯接地电流 变化非常明显，会从毫安级别跳变到安培级别。 》 红外法 红外监测的原理是：如果变压器被测部位的温度高于绝对温度（-273.15℃），则