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【摘 要】为保证电力系统能够为用电客户稳定、优质的提供电能，变压器在线监测技术的运用十分重要。本文通过分析变压器在线监测技术的原理，并针对这些原理对变压器在线监测技术的运用进行了总结和分析。
【关键词】变压器；电力系统；在线监测
变压器是利用电磁感应原理来改变电力电压的装置，随着我国经济发展对能源需求的逐渐加剧，变压器作为保证电力能够安全输送到用电客户的重要设备，保证其平稳运行受到相关领域的普遍关注。物联网时代的到来给变压器在线监测带来了很多新技术，这些技术在变压器监测领域的运用有效的保证了用电客户的用电安全，满足了我国社会和经济发展中对能源的需求。
一、变压器在线监测原理
1、局部放電监测
由于变压器的使用环境和设备原因，局部放电现象会给变压器的绝缘带来不同程度的影响，甚至会击穿绝缘介质从而导致设备故障甚至威胁人员安全。变压器在运行中长期处于工作电压的作用下，随着电压等级的提高，其绝缘体受到的电场强度也不同，由于变压器各部件的绝缘层薄厚不同，因此很容易在绝缘薄弱处发生放电现象。由于变压器是电磁感应设备，因此在变压器放电过程中会产生一定的机械脉冲，在正常情况下这种脉冲波由于能量很小是不容易被人发现的，但通过压电转换器我们能将脉冲波转换为电压信号，从而实现对变压器的局部放电监测。
2、油中溶解气体监测
由于变压器在电磁感应变压过程中会产生热量，为了保证设备的安全运行我们就必须对运行中的变压器进行降温。变压器油正是起到了变压器散热冷却的作用，不仅如此，变压器油还能起到防止电晕和电弧放电现象的产生。变压器油是石油的一种分馏产物，它的主要成分是烷烃，环烷族饱和烃，芳香族不饱和烃等化合物。当变压器出现故障时，变压器油会在热和电的双重作用下被分解，从而产生氢气、一氧化碳、甲烷和乙烯等气体，我们通过利用气象色谱技术分析变压器油中这些气体的类别和浓度变化就能够判断出变压器的潜在安全隐患，从而实现变压器在线监测和故障分析的目的。
3、介质损耗及泄露电流监测
变压器的介质损耗主要包括磁滞损耗和涡流损耗两个部分，当磁滞损耗现象发生时，由于铁芯内存在“磁滞回线”因此感应电动势和磁化电流间的相位差就发生了变化，从而使变压器损耗加大。涡流损耗通磁滞损耗相同，等效与在变压器上并联一个有功的电流成分，从而增大介质的损耗量。现阶段的介质损耗检测主要有直接测量相位角、谐波分析和相对介质损耗这三种方法。泄露电流主要是由于变压器铁芯和夹件绝缘不良或者出现多点接地时发生的，泄露电流不但会影响变电器的散热效果，还可能会导致绕组烧毁。当前普遍运用的变压器电流监测法有全电流和阻性电流两种方法。
4、SF6气体监测
SF6是法国化学家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性气体，由于其良好的电气绝缘性能及优越的灭弧性能被普遍应用于变压器的绝缘中。一旦变压器发生内部故障会导致SF6气体泄漏，我们通过对变压器的SF6气体监测能够及时发现变压器是否发生故障，并及时对故障变压器进行检修和维护。
5、红外线测温监测
无故障的变压器在正常运行时其向外界散发的热量是规律的，一旦变压器出现了故障，会导致变压器向外部散发热量出现变化，我们通过利用红外线技术监测变压器的温度变化，就能够实现变压器的监测。利用红外线变压器监测，可以实现24小时不间断监测，并将数据上传给远程服务器，实现变压器的远程监测。
二、变压器在线监测技术的运用
1、气象色谱在线监测技术的运用
随着科技的发展，气象色谱仪越来越便携、高效和灵敏。我们在运用气象色谱法进行变压器在线监测时，主要运用高分子膜来实现油气分离，进而利用色谱仪测量出气体的种类和浓度，并将测量结果上传给服务器，实现变压器的在线监测。例如加拿大加创集团公司的C201-6在线色谱系统和重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室研制的SPJC 在线色谱监测系统。C201-6在线色谱系统是采用具有气体高度渗透特性的Teflon AF新型高分子聚合物来进行油气分离，而重庆大学的SPJC在线色谱监测系统则采用纳米材料渗透膜来实现油气分离。这种利用高分子膜油气分离的办法，能够大大简化传统油气分离方法的步骤和设备构成，从而在降低监测设备成本的前提下实现变压器的在线监测。
由于变压器中气体是以多种气体混合存在的，因此我们在进行气体监测时会根据需要及变压器特点选择单组份或多组分气体的在线监测方法。氢气是变压器出现故障时最容易产生的气体，对单组份气体监测主要是监测混合气体中的氢气，我们可以利用把栅极场效应管、催化燃烧型传感器以及电化学氢气传感器实现对氢气的在线监测。而多组分气体的在线监测则经常使用热导式传感器、氢焰离子化传感器以及半导传感器等。
2、红外在线监测技术的运用
红外线是物体在释放热能过程中伴生的一种辐射波，波长范围在0.76～100μm。红外在线监测技术通过利用红外探测器将物体辐射信号转化为电信号，从而根据红外线的功率强度判断变压器内部的热量分布情况。红外线在线监测系统更可以将红外信号还原成热像图来模拟反映变压器内外结构中各部分的热量特点，从而实现对变压器工作温度的在线监控。
通过红外技术和计算机网络技术的综合运用，变压器红外线监测技术能够实现变压器工作的24h实时监测。有着响应速度快、测量范围宽和测量结果直观形象的特点。作为可以实现远程变压器监测的先进监测技术手段，红外线监测法被广泛应用于电力系统的设备监测工作中，并保障了电力系统平稳、安全运营。
3、变压器微水在线监测技术
过去，变压器油微水检测通常采用对变压器油采样，在实验室使用色谱分析法、卡尔·费休试剂法或库仑法对样品进行检测。但这种方法却没有实时监控的能力，只能采用“定期换油”的方式来预防事故的发生，造成了大量的人力、物力和财力的浪费。
目前，在线监测正成为变压器油中微水测量的发展趋势。变压器微水在线监测技术主要有传感器、数据采集系统及数据处理系统组成。传感器多用的是电容传感器，将传感器接受到的信息传送给数据采集系统后，利用电磁谐振技术实现微水量的测量，最后通过数据处理设备进行数据分析。目前我国变压器微水在线监测系统还会运用到温度传感器，以测量干燥环境温度补充温度对纸板介电特性和物力特性的影响，从而消除在检测时测量环境对为水量测量结果的误差，更好的反映出绝缘纸板中的水分含量，以实现变压器监测的准确性。
4、变压器油温在线监测技术
变压器油温过热是影响变压器运行稳定性和使用寿命的重要因素，因此对变压器进行运行中的油温监测对变压器的故障检测和排除十分有效。但由于变压器内部零件复杂，油温测量麻烦，油温监测方法一直处于被忽视的位置。随着科技的发展和物联网技术在电力系统中的应用，变压器的油温监测再一次被国际大电网会议提上了议程，并将其列为变压器在线监测的重点监测手段进行推广和研究。
在传统的变压器油温检测中，通常使用的是间接模拟测量的方法，随着科技和计算机物联网技术的发展，现如今的变压器油温监测系统则是由前端数据采集系统、通信系统、转接器部分、控制电力部分等硬件结合计算机模拟分析软件实现的。虽然现行的变压器油温监测系统不能为变压器能否安全运营提供有效数据，但用户却可以通过变压器油温监测系统的应用对运行中的变压器运行情况做到心中有数，从而保证变压器运营的效率和稳定性。
参考文献：
[1]张研_物联网在现代农业中的应用与前景展望[D].东北农业大学硕士论文.2011.
[2]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社.2010.
作者简介：
王非（1983-8-6），男，汉，湖北武穴，本科，四川美姑河水电开发有限公司，工程师。
【关键词】变压器；电力系统；在线监测
变压器是利用电磁感应原理来改变电力电压的装置，随着我国经济发展对能源需求的逐渐加剧，变压器作为保证电力能够安全输送到用电客户的重要设备，保证其平稳运行受到相关领域的普遍关注。物联网时代的到来给变压器在线监测带来了很多新技术，这些技术在变压器监测领域的运用有效的保证了用电客户的用电安全，满足了我国社会和经济发展中对能源的需求。
一、变压器在线监测原理
1、局部放電监测
由于变压器的使用环境和设备原因，局部放电现象会给变压器的绝缘带来不同程度的影响，甚至会击穿绝缘介质从而导致设备故障甚至威胁人员安全。变压器在运行中长期处于工作电压的作用下，随着电压等级的提高，其绝缘体受到的电场强度也不同，由于变压器各部件的绝缘层薄厚不同，因此很容易在绝缘薄弱处发生放电现象。由于变压器是电磁感应设备，因此在变压器放电过程中会产生一定的机械脉冲，在正常情况下这种脉冲波由于能量很小是不容易被人发现的，但通过压电转换器我们能将脉冲波转换为电压信号，从而实现对变压器的局部放电监测。
2、油中溶解气体监测
由于变压器在电磁感应变压过程中会产生热量，为了保证设备的安全运行我们就必须对运行中的变压器进行降温。变压器油正是起到了变压器散热冷却的作用，不仅如此，变压器油还能起到防止电晕和电弧放电现象的产生。变压器油是石油的一种分馏产物，它的主要成分是烷烃，环烷族饱和烃，芳香族不饱和烃等化合物。当变压器出现故障时，变压器油会在热和电的双重作用下被分解，从而产生氢气、一氧化碳、甲烷和乙烯等气体，我们通过利用气象色谱技术分析变压器油中这些气体的类别和浓度变化就能够判断出变压器的潜在安全隐患，从而实现变压器在线监测和故障分析的目的。
3、介质损耗及泄露电流监测
变压器的介质损耗主要包括磁滞损耗和涡流损耗两个部分，当磁滞损耗现象发生时，由于铁芯内存在“磁滞回线”因此感应电动势和磁化电流间的相位差就发生了变化，从而使变压器损耗加大。涡流损耗通磁滞损耗相同，等效与在变压器上并联一个有功的电流成分，从而增大介质的损耗量。现阶段的介质损耗检测主要有直接测量相位角、谐波分析和相对介质损耗这三种方法。泄露电流主要是由于变压器铁芯和夹件绝缘不良或者出现多点接地时发生的，泄露电流不但会影响变电器的散热效果，还可能会导致绕组烧毁。当前普遍运用的变压器电流监测法有全电流和阻性电流两种方法。
4、SF6气体监测
SF6是法国化学家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性气体，由于其良好的电气绝缘性能及优越的灭弧性能被普遍应用于变压器的绝缘中。一旦变压器发生内部故障会导致SF6气体泄漏，我们通过对变压器的SF6气体监测能够及时发现变压器是否发生故障，并及时对故障变压器进行检修和维护。
5、红外线测温监测
无故障的变压器在正常运行时其向外界散发的热量是规律的，一旦变压器出现了故障，会导致变压器向外部散发热量出现变化，我们通过利用红外线技术监测变压器的温度变化，就能够实现变压器的监测。利用红外线变压器监测，可以实现24小时不间断监测，并将数据上传给远程服务器，实现变压器的远程监测。
二、变压器在线监测技术的运用
1、气象色谱在线监测技术的运用
随着科技的发展，气象色谱仪越来越便携、高效和灵敏。我们在运用气象色谱法进行变压器在线监测时，主要运用高分子膜来实现油气分离，进而利用色谱仪测量出气体的种类和浓度，并将测量结果上传给服务器，实现变压器的在线监测。例如加拿大加创集团公司的C201-6在线色谱系统和重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室研制的SPJC 在线色谱监测系统。C201-6在线色谱系统是采用具有气体高度渗透特性的Teflon AF新型高分子聚合物来进行油气分离，而重庆大学的SPJC在线色谱监测系统则采用纳米材料渗透膜来实现油气分离。这种利用高分子膜油气分离的办法，能够大大简化传统油气分离方法的步骤和设备构成，从而在降低监测设备成本的前提下实现变压器的在线监测。
由于变压器中气体是以多种气体混合存在的，因此我们在进行气体监测时会根据需要及变压器特点选择单组份或多组分气体的在线监测方法。氢气是变压器出现故障时最容易产生的气体，对单组份气体监测主要是监测混合气体中的氢气，我们可以利用把栅极场效应管、催化燃烧型传感器以及电化学氢气传感器实现对氢气的在线监测。而多组分气体的在线监测则经常使用热导式传感器、氢焰离子化传感器以及半导传感器等。
2、红外在线监测技术的运用
红外线是物体在释放热能过程中伴生的一种辐射波，波长范围在0.76～100μm。红外在线监测技术通过利用红外探测器将物体辐射信号转化为电信号，从而根据红外线的功率强度判断变压器内部的热量分布情况。红外线在线监测系统更可以将红外信号还原成热像图来模拟反映变压器内外结构中各部分的热量特点，从而实现对变压器工作温度的在线监控。
通过红外技术和计算机网络技术的综合运用，变压器红外线监测技术能够实现变压器工作的24h实时监测。有着响应速度快、测量范围宽和测量结果直观形象的特点。作为可以实现远程变压器监测的先进监测技术手段，红外线监测法被广泛应用于电力系统的设备监测工作中，并保障了电力系统平稳、安全运营。
3、变压器微水在线监测技术
过去，变压器油微水检测通常采用对变压器油采样，在实验室使用色谱分析法、卡尔·费休试剂法或库仑法对样品进行检测。但这种方法却没有实时监控的能力，只能采用“定期换油”的方式来预防事故的发生，造成了大量的人力、物力和财力的浪费。
目前，在线监测正成为变压器油中微水测量的发展趋势。变压器微水在线监测技术主要有传感器、数据采集系统及数据处理系统组成。传感器多用的是电容传感器，将传感器接受到的信息传送给数据采集系统后，利用电磁谐振技术实现微水量的测量，最后通过数据处理设备进行数据分析。目前我国变压器微水在线监测系统还会运用到温度传感器，以测量干燥环境温度补充温度对纸板介电特性和物力特性的影响，从而消除在检测时测量环境对为水量测量结果的误差，更好的反映出绝缘纸板中的水分含量，以实现变压器监测的准确性。
4、变压器油温在线监测技术
变压器油温过热是影响变压器运行稳定性和使用寿命的重要因素，因此对变压器进行运行中的油温监测对变压器的故障检测和排除十分有效。但由于变压器内部零件复杂，油温测量麻烦，油温监测方法一直处于被忽视的位置。随着科技的发展和物联网技术在电力系统中的应用，变压器的油温监测再一次被国际大电网会议提上了议程，并将其列为变压器在线监测的重点监测手段进行推广和研究。
在传统的变压器油温检测中，通常使用的是间接模拟测量的方法，随着科技和计算机物联网技术的发展，现如今的变压器油温监测系统则是由前端数据采集系统、通信系统、转接器部分、控制电力部分等硬件结合计算机模拟分析软件实现的。虽然现行的变压器油温监测系统不能为变压器能否安全运营提供有效数据，但用户却可以通过变压器油温监测系统的应用对运行中的变压器运行情况做到心中有数，从而保证变压器运营的效率和稳定性。
参考文献：
[1]张研_物联网在现代农业中的应用与前景展望[D].东北农业大学硕士论文.2011.
[2]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社.2010.
作者简介：
王非（1983-8-6），男，汉，湖北武穴，本科，四川美姑河水电开发有限公司，工程师。