變壓器狀態(tài)評估與故障診斷技術(shù)

改造者：張 毅

變壓器狀態(tài)評估與故障診斷技術(shù)

改造者：張 毅

目前，對變壓器的維護檢修，已發(fā)展為狀態(tài)檢修。在通過對運行狀態(tài)進行評估后，確定變壓器是否處于健康狀態(tài)。若變壓器運行于不健康狀態(tài)，再進行故障診斷，判斷故障類型，制定相應(yīng)的檢修方案，進行變壓器維修。本文圍繞變壓器狀態(tài)評估與故障診斷技術(shù)從系統(tǒng)意義、系統(tǒng)主要工作、實現(xiàn)方法方面進行了研究。

變壓器的安全可靠運行，維系著電力系統(tǒng)的正常運作。但是變壓器內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，隨著變壓器長時間的運行，不免出現(xiàn)絕緣老化、繞組受損、鐵芯接地不良、鐵芯局部過熱、分接開關(guān)等部件失靈等故障。這些故障發(fā)生時，往往伴隨著噪聲、過熱、電弧或是劇烈燃燒，故障較輕時需要檢修，故障嚴重時可能會發(fā)生變壓器爆炸，不僅造成經(jīng)濟損失而且會威脅人身安全。為此進行變壓器的狀態(tài)評估與故障診斷，及時發(fā)現(xiàn)變壓器的輕微故障，合理安排變壓器進行檢修，對電網(wǎng)穩(wěn)定運行、減少經(jīng)濟損失等各方面均具有重要意義。

變壓器狀態(tài)評估與故障診斷系統(tǒng)的主要工作

對于變壓器的維修經(jīng)歷了事后檢修、定期維修發(fā)展為狀態(tài)檢修，即通過對變壓器進行狀態(tài)評估，判斷是否需要對變壓器進行檢修，解決了定期維修因維修周期不合理造成維修過度或是維修不足，節(jié)約了維修費用，提高了變壓器運行的可靠性。

對變壓器進行狀態(tài)評估，需要采用各種傳感器、油色譜分析儀等實時采集的變壓器運行數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備參數(shù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等，通過模糊原理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法確定變壓器是否正常，性能優(yōu)劣，并進一步進行故障診斷。要想對變壓器做出正確可信的狀態(tài)評估，必須要建立正確的評估模型，選擇合適的評估方法，才能為變壓器維修提供可靠的依據(jù)。

對變壓器進行故障診斷，需要對變壓器實時運行的數(shù)據(jù)進行進一步分析處理，發(fā)現(xiàn)故障征兆，判斷是否存在潛伏性故障，并能確定以后可能發(fā)展為何種類型的故障，進而判斷是否需要對變壓器進行維修，并確定具體的維修策略。變壓器出現(xiàn)故障是由于變壓器的器件本身存在缺陷或是所處環(huán)境過于惡劣亦或是因為變壓器長時間運行出現(xiàn)器件損耗等等因素。在變壓器出現(xiàn)的故障與變壓器出現(xiàn)的征兆之間往往不是一一對應(yīng)的簡單關(guān)系，故通過變壓器征兆來推理診斷出變壓器出現(xiàn)的故障需要選擇準確的故障診斷方法，才能夠確保診斷出的變壓器故障時可信的。對變壓器進行全面的狀態(tài)監(jiān)測并進行故障診斷復(fù)雜，不易實現(xiàn)，目前已成為研究熱點。

圖1　狀態(tài)評估與故障診斷流程圖

圖2　變壓器狀態(tài)評估流程圖

變壓器狀態(tài)評估與故障診斷的工作流程

變壓器狀態(tài)評估與故障診斷流程如圖1所示。首先要確定要進行狀態(tài)評估的變壓器，然后獲取變壓器出廠參數(shù)、運行數(shù)據(jù)后等進行數(shù)據(jù)處理分析，建立變壓器狀態(tài)評估系統(tǒng)模型，評估決策出變壓器是能夠正常運行。如果變壓器運行正常，則等待進行下一次評估，如果運行不正常則進行故障診斷，及時診斷出變壓器存在的故障，并制定出變壓器檢修方案，有針對性地進行變壓器維修、維護，并對此次變壓器狀態(tài)評估與故障診斷做出評價，若變壓器狀態(tài)評估出現(xiàn)偏差或是故障診斷出現(xiàn)錯誤，則需要改進進行狀態(tài)評估與故障診斷所采用的智能方法策略，提高準確性。

變壓器狀態(tài)評估與故障診斷的實現(xiàn)方法

下文將分析如何處理變壓器的運行數(shù)據(jù)進行狀態(tài)評估，其工作流程如圖2所示。首先要確定變壓器狀態(tài)評估需要采集的數(shù)據(jù)量，如油中氣體含量，通過電氣試驗確定的繞線直流電阻、絕緣電阻等，還有電壓器運行的實時電壓電流參數(shù)、外部溫度濕度參數(shù)等等。選取評估參數(shù)越多，越能全面的評估出變壓器的運行狀態(tài)。確定了評估參數(shù)后，要根據(jù)這些參數(shù)的數(shù)據(jù)量或是變化量，確定各參數(shù)的權(quán)重因子。權(quán)重因子能夠反應(yīng)各個參數(shù)影響變壓器狀態(tài)好壞的嚴重程度。參數(shù)權(quán)重因子的取值非常重要，本文采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等智能方法確定，并能夠動態(tài)調(diào)整。最終通過變壓器各個參數(shù)與其權(quán)重因子確定變壓器是否狀態(tài)良好，如果狀態(tài)異常則進行故障診斷。

對變壓器進行了狀態(tài)評估，認定變壓器存在故障后，就要根據(jù)變壓器運行的異常數(shù)據(jù)進行進一步分析，判斷出故障類型。由于多種故障均可造成變壓器某一項運行參數(shù)超過允許的數(shù)值，而且某一種故障也可引發(fā)變壓器多項運行參數(shù)異常。因此如何通過異常的變壓器運行參數(shù)找到對應(yīng)的故障類型成為故障診斷的關(guān)鍵，本文通過專家系統(tǒng)提高故障診斷識別的正確性。采用專家系統(tǒng)進行故障診斷時，需要收集足夠多的變壓器故障樣本。專家系統(tǒng)分析每個故障樣本，組成故障識別規(guī)則庫中一條或幾條規(guī)則。當(dāng)評估出變壓器存在缺陷故障時，便可以通過故障識別規(guī)則庫，推理出故障類型。故障診斷工作流程如圖3所示。

結(jié)語

本文在介紹了對變壓器進行狀態(tài)評估與故障診斷的重要性后，分析了其整個系統(tǒng)的主要工作。本文同時分析了如何采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)實現(xiàn)狀態(tài)評估與故障診斷。通過本文能為現(xiàn)場作業(yè)人員提供參考。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.18.027