220 kV變壓器色譜在線預警系統的應用

顧克拉，顧 冰， 姚建峰

（湖州電力局，浙江 湖州 313000）

隨著電力系統的高速發展，對電力設備所采取的定期檢修制度已不能滿足電網的發展和安全運行的需要。為此，需要對電力設備實施狀態檢修，即根據設備的運行狀態決定該設備的檢修時機。為實施狀態檢修，確保主設備安全運行的有效手段之一就是對電力系統的關鍵設備實施在線監測。

變壓器色譜在線預警系統通過在線監測，建立設備的故障預警機制，及時、準確地預報設備內部已存在的故障性質、類型、部位、嚴重程度并預測故障的發展趨勢，從而減少變壓器突發性事故的發生。

1 變壓器色譜在線預警系統結構

220 kV變壓器色譜在線預警系統結構如圖1所示，系統運行在色譜數據服務器上，通過移動GPRS網絡和色譜在線監測裝置通信，將色譜數據采集并存儲到服務器上，然后通過IEC 104協議，經由網絡將數據上傳至PI系統服務器，運行、檢修部門通過PI客戶機連接至PI系統服務器進行查看和數據分析。

系統軟件包括服務器采集軟件、端瀏覽軟件、IEC 104數據上傳軟件和PI數據庫接口程序。

系統基于Microsoft.Net技術平臺、XML技術、AJAX技術等進行構建，采用基于Webservice的中間件和多層架構技術，面向項目整體需求，分析系統內部的各種作用要素如用戶、數據、表現、權限、流程等，針對各種作用要素開發系列可自我管理、自我擴展的管理構件平臺，并最終形成可集成、可維護、可擴展、高安全、高性能、高質量的信息化平臺。

圖1 系統結構示意圖

系統具有如下特點：

（1）采用瀏覽器/服務器（Browser/Server， 簡稱B/S）架構，通過瀏覽器就可以直接訪問系統的各種數據、參數等內容，實現零客戶端安裝和維護，有效降低了運行成本。

（2）采用準確、可靠的智能譜峰識別技術，能不依賴于保留時間識別出峰的位置和高度，解決了保留時間變化對峰的識別和測量精度的影響。

（3）模塊化、多層設計理念，多層架構使前臺展示和后臺邏輯處理有效隔離，大大增強了系統的穩定性，能有效抵御來自外部網絡的攻擊和各種潛在風險。模塊化設計能適應各種靈活、多變的業務需求，在幾乎零編碼的情況下并在最短的時間內對各模塊進行重構，以達到處理新業務流程的能力。同時，模塊化設計也有效降低了系統的耦合度，便于系統的維護和二次開發。

（4）傳統的B/S系統是通過HTTP協議在服務器和客戶機之間傳遞數據的，由于HTTP協議是面向無連接的通信協議，使服務器端和客戶機之間不能同步數據，只能通過刷新Web頁面來強制客戶機與服務器端進行數據同步，這樣即浪費了網絡帶寬，又影響了數據的實時性。基于上述考慮，系統大量采用了目前較為流行的AJAX技術，很好地避免了傳統B/S系統的這種缺點，增強了用戶的體驗感。AJAX技術采用JavaScript+XMLRequest對象，對Web頁進行局部刷新，使數據狀態更新更為及時、有效。

（5）XML技術的應用解決了統一的標記語言和異構應用之間的數據共享問題，為實現信息共享、數據交換和業務互動提供了技術基礎。

（6）Microsoft.NET Remoting與 WebService 技術的應用，使系統具有了跨應用程序域訪問的功能，只要符合SOAP協議規范的異構B/S，C/S系統都能與本系統無縫連接，從而達到業務、數據的共享。同時，.NET Remoting與WebService技術對于龐大、復雜的業務邏輯，能有效實現分布式、透明、安全的處理，大大降低了系統的負荷和網絡帶寬。

2 系統實現的主要功能

（1）數據采集和存儲功能。將各個獨立主變的油色譜監測數據上傳到中心數據服務器，實現對各種數據進行統一地分析、診斷、展現。

（2）通用API接口，將系統的主要功能模塊封裝成API函數，屏蔽業務邏輯處理的細節，為用戶提供友好、簡潔的調用界面，以便進行系統的二次開發。

（3）系統遵循IEC 104/CDT電力規約，能夠通過網絡和PI系統服務器進行通信，并上報色譜濃度數據、報警參數、設備工作狀態，同時能將其他電力設備監測廠家的數據無縫的上傳并集成到本系統中。

（4）采用B/S架構模式，用戶無需安裝任何客戶端軟件，僅通過瀏覽器就可以直接訪問系統的各種數據、參數等內容，系統會以直方圖形式來顯示監測對象最新的一組數據，并會提供數據和設備的報警狀態，如圖2所示。

圖2 監測數據直方圖（油溫8.2℃）

（5）可以查詢指定時段的色譜數據，并對每種類型的數據生成歷史數據趨勢圖（見圖3），包括線性坐標和對數坐標兩種表現形式，提供直觀、形象的顯示方式。還可以定制每條曲線的顯示狀態，并能夠進行圖形放大、縮小、保存等操作，極大地方便了使用和操作。

圖3 歷史數據趨勢圖

（6）可以查詢指定時段的色譜數據，并對選定時段內各種組分的濃度數據進行綜合分析、計算和判斷，進而生成歷史數據報表。通過此報表，能夠快速得到每組數據是否正常以及相應的數據指標，如濃度、相對產氣速率、絕對產氣速率等。如果某組數據超過報警限，則報表中此組數據對應的狀態為“一級報警”或“二級報警”，并且還會將此組數據中引起報警的組分數據指標均用紅色高亮顯示。歷史數據報表提供了一種直觀的顯示方式，還能夠對數據進行排序顯示、另存為Excel報表、打印等操作。

（7）譜圖數據分析譜圖數據是服務器端采集到的原始數據，通過系統既可以查看、分析遠程服務器上的譜圖數據，也可以查看、分析本地計算機中存儲的譜圖數據（見圖4）。

圖4 譜圖數據顯示和分析

（8）系統提供了3種數據診斷方法，分別為改良三比值法、大衛三角形法以及立方體圖示法。

3 系統的應用

220 kV變壓器色譜在線預警系統對變壓器的油色譜進行在線監測和預警，為了更好地利用這個平臺，加裝接口后可輸入離線的變壓器油色譜數據，利用變壓器色譜在線預警系統的診斷系統，對主變色譜數據狀態量進行監視和故障診斷。故障診斷由運行人員的個人行為改為由預警服務中心進行故障診斷工作，變個人行為為智能的專家行為，有效地提高故障診斷的水平，管理部門也可實時對變壓器色譜數據進行監控。

220 kV變壓器在線預警系統應用后，不僅能達到對現有已安裝了在線監測裝置的16臺主變進行全天候監測，彌補主變故障監測滯后帶來的盲點，為狀態檢修提供有力的技術支撐，也給正在實施的220 kV變電站無人值班提供一個可靠的監測點，可對220 kV及以上全部主變按統一的通信方式、統一的監測平臺進行監測和管理。

變壓器在運行情況下，取多組油樣進行自動檢測，所得的數據繪制時間與氣體座標的曲線圖進行比較，對主變色譜數據狀態量進行監視和故障診斷，及時發出告警，讓運行、管理人員有充分時間采取相應措施，該系統的應用將提高變壓器運行可靠性，延長變壓器的使用壽命。

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