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摘 要:本文主要阐述了变压器状态检修过程中的数据采集与处理环节,阐述了当前的主要技术理论,以希为广大同仁在工作中提供一个理论框架。
关键词:变压器状态检修数据采集数据分析
中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0045-02
变压器作为电力能源变送及分配的主要枢纽,其安全稳定的运行至关重要。传统的周期性检修和修正性检修已经不能适应电力系统的改革发展和用户对供电可靠性的要求。在这种环境下,状态检修应运而生,据统计:在实施状态检修后,变压器可用率提高2%～10%,检修费用节约25%～30%,使用寿命延长10%～15%。
1 状态检测的理论框架
变压器的状态检修是在对变压器状态过程有效评估的基础上,根据变压器状态和分析诊断结果及时安排检修的时间和项目。从我国当前的发展趋势来看,集成分布式系统是发展的主流,该系统主要包括以下几个单元:信息的检测及传输、数据的分析处理、变压器的状态识别和在线评估等,下面就这几个方面分别简单的阐述分析。
2 变压器状态信息的采集
2.1 状态信息的范围
变压器状态信息可以简单的氛围静态数据和动态数据。静态数据主要包括设计、材料、制造工艺、出厂前的各类实验、安裝、调试、交接实验、技术参数等等信息。该类数据在状态检修过程中对变压器变化趋势的判断与检修决策具有重要的意义。当然动态数据才是判断变压器状态的直接依据,动态数据包括缺陷、故障、事故、检修、更新改造、巡视检查以及通过各种检测手段所获得的一切数据。在实际工作中更加侧重与对油色谱、微含水量、油化学、由介损等方面的检测,因为它们可以及时的反映出固体或金属性过热、放电、绝缘老化,变压器受潮,及油质劣化等问题。
2.2 在线检测的技术应用
现阶段随着传感器技术与计算机的技术的不断发展,电力设备的在线监测技术得到了很大的提高,可以对电气设备保持时时监控,随时了解电气设备的运行情况。如变压器绝缘油色谱分析在线监测等都已经得到了广泛的应用。近年来在红外热像仪和紫外光学探伤仪的应用方面取得了不错的成绩。比如紫外电子探伤仪能够完整的记录绝缘子因性能变化产生的电晕和辐射的紫外线,再经过处理、分析后可以在给出直观的图像,为变压器运行状况的评估和及时发现变压器的缺陷提供了可靠的第一手资料。
2.3 检测信息的传输
在实际工作中,数据传输的同步性和无缝性是一个非常关键的问题:数据传输的同步性目前主要是保证所有必须的信息可以实现24h即时传输到控制中心;对数据的无缝性主要是在保持传输线路正常运转的前提下,通过缩短监测时间间隔和打包传输来实现。当就当前的实际情况来看,运行中的在线检测装置经常会误发告警信号,或者上传数据失真,严重影响了采集数据的可信度,因此,提高现场强电磁场干扰防护能力仍然有待于进一步的研究。
3 状态信息的诊断
状态信息的诊断就是在传感器采集到数据后,对数据进行的一些处理,如提取信号特征、在、抑制干扰等。当前对数据分析方法的研究已经取得了很大成绩,有数学诊断方法、智能诊断方法、特征量性质的诊断方法。其中最常用的是专家系统和远程诊断系统:
专家系统是一种知识基或规划基生产式系统,该系统处理结果的准确性对经验知识的依赖性较强,在处理过程中需要把变压器研制、应用、运行、维护等方面的知识与检测数据进行综合的推理分析,诊断技术比较复杂,单独采用专家系统诊断的结果往往不是太好,必须建立一个详实数据的存储系统,通过对大量的数据进行分析才能真正发挥出专家系统在变压器状态诊断方面的工程价值。
远程诊断系统目前应用的比较多,该系统可面向整个变电站的若干台被监测的变压器。最大的特点是对数据的分级处理:前台机负责对变压器的数据采集、预处理及诊断;后台机则负责整个系统的管理、识别与诊断,对于比较重要的数据还可以直接从前台机调取、分析。同时,还可以把电网内所有的诊断子系统局域网与电力管理部门的调动或信息分析中心相连,形成一个集成式的远程诊断系统。
4 变压器缺陷的分析研究
在变压器出现局部过热、局部放电和电弧时,其内部会新出多种气体,主要有氢、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、一氧化碳、二氧化碳等等。而且故障气体的组成和含量与故障的类型及严重性存在着密切的关系。当前针对采样气体进行定量分析的方法主要有三比值法、TD图法和产气速率法,其中三比值法又是国际上最通用的一种方法。
4.1 三比值法
该方法是选取五种特征气体的三对比值,通过三对比值不同的变化范围来确定编码表和判断变压器的故障性质。比如:最长使用的五种气体是氢气、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔,其比值编码表可以设计如表1所示。
同时把相应编码值所对应的故障类型输入分析系统,即可进行故障分析。比如输入的编码为0、0、0即代表无故障发生,设备处于正常运行状态;再如输入的编码为0、1、2时即表示线圈、线饼、线匝之间或线圈对地之间的油的电弧击穿,有载分接开关的选择开关切断电源等;甚至可以对过热故障的温度范围进行细分,如0、2、0与0、2、2在表示过热故障时,就可以把温度基本固定在150～300℃与>700℃的范围。
4.2 TD图法
所谓TD图法,就是以乙炔/乙烯比值为横坐标、以甲烷/氢气的比值为纵坐标建立直角坐标系,形成过热-放电之间的分析判断图,使用该方法可以明显的区分出是过热故障还是放电故障、是局部过热电晕放电还是电弧放电,具体如下图所示。值得注意的是该方法是以乙烯/乙烷的比值大于3为前提的。
4.3 产气速率法
《规程》对变压器油中所含气体的量进行了规定,只要超过标准就应该引起注意,查明原因,对其内部是否存在故障或故障的严重性及其发展趋势作出评估,下表是溶解气体的含量标准。产气速率的计算分为绝对产气速率和相对产气速率,在分析时,当烃类气体总的产气速率大于0.25ml/L(开放式)和0.5ml/L(密封式),或相对产气速率大于10%/min,即可判断内部存在异常。如表2所示。
5 检修的评估
通过上文的分析,可以看出:在对状态检测的结果进行评估时,必须注意以下几点:首先,在评价时应该使评价的资料尽量完整,尽量包括上文中提到的静态数据和动态数据;其次;其次是合理设置评价内容的状态量,提高在线监测分析的可靠度;最后,根据状态量的重要程度设置合理的权重,如果某一状态量变化特比大而可以直接进入缺陷处理程序。
本文主要论述了变压器状态检测的数据采集与处理环节,虽然取得了可喜的成绩,但仍然有许多问题没有很好的解决,如电磁干扰、庞大数据的处理等。因此,希望通过本文的阐述可以为以后的工作重点指明方向。
参考文献
[1] 陈忠.电力变压器状态检修技术探讨[J].价值工程,2011(6):59.
[2] 江渝,林泽科,刘和平等.变压器式可控电抗器在线状态的控制方案[J].重庆大学学报,2010,33(1):67-72.
[3] 董如亚.电力变压器状态检修探讨[J].安徽水利水电职业技术学院学报[J].2010,10(3):71-73.
[4] 陈化钢.电力设备的状态维修与状态监测[J].安徽冶金科学技术职业技术学院学报,2005(3):22-24.
[5] 叶斌斌,俞缝金.电力变压器状态检修探讨[J].中国高新技术企业,2009(13):157-159.
关键词:变压器状态检修数据采集数据分析
中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0045-02
变压器作为电力能源变送及分配的主要枢纽,其安全稳定的运行至关重要。传统的周期性检修和修正性检修已经不能适应电力系统的改革发展和用户对供电可靠性的要求。在这种环境下,状态检修应运而生,据统计:在实施状态检修后,变压器可用率提高2%～10%,检修费用节约25%～30%,使用寿命延长10%～15%。
1 状态检测的理论框架
变压器的状态检修是在对变压器状态过程有效评估的基础上,根据变压器状态和分析诊断结果及时安排检修的时间和项目。从我国当前的发展趋势来看,集成分布式系统是发展的主流,该系统主要包括以下几个单元:信息的检测及传输、数据的分析处理、变压器的状态识别和在线评估等,下面就这几个方面分别简单的阐述分析。
2 变压器状态信息的采集
2.1 状态信息的范围
变压器状态信息可以简单的氛围静态数据和动态数据。静态数据主要包括设计、材料、制造工艺、出厂前的各类实验、安裝、调试、交接实验、技术参数等等信息。该类数据在状态检修过程中对变压器变化趋势的判断与检修决策具有重要的意义。当然动态数据才是判断变压器状态的直接依据,动态数据包括缺陷、故障、事故、检修、更新改造、巡视检查以及通过各种检测手段所获得的一切数据。在实际工作中更加侧重与对油色谱、微含水量、油化学、由介损等方面的检测,因为它们可以及时的反映出固体或金属性过热、放电、绝缘老化,变压器受潮,及油质劣化等问题。
2.2 在线检测的技术应用
现阶段随着传感器技术与计算机的技术的不断发展,电力设备的在线监测技术得到了很大的提高,可以对电气设备保持时时监控,随时了解电气设备的运行情况。如变压器绝缘油色谱分析在线监测等都已经得到了广泛的应用。近年来在红外热像仪和紫外光学探伤仪的应用方面取得了不错的成绩。比如紫外电子探伤仪能够完整的记录绝缘子因性能变化产生的电晕和辐射的紫外线,再经过处理、分析后可以在给出直观的图像,为变压器运行状况的评估和及时发现变压器的缺陷提供了可靠的第一手资料。
2.3 检测信息的传输
在实际工作中,数据传输的同步性和无缝性是一个非常关键的问题:数据传输的同步性目前主要是保证所有必须的信息可以实现24h即时传输到控制中心;对数据的无缝性主要是在保持传输线路正常运转的前提下,通过缩短监测时间间隔和打包传输来实现。当就当前的实际情况来看,运行中的在线检测装置经常会误发告警信号,或者上传数据失真,严重影响了采集数据的可信度,因此,提高现场强电磁场干扰防护能力仍然有待于进一步的研究。
3 状态信息的诊断
状态信息的诊断就是在传感器采集到数据后,对数据进行的一些处理,如提取信号特征、在、抑制干扰等。当前对数据分析方法的研究已经取得了很大成绩,有数学诊断方法、智能诊断方法、特征量性质的诊断方法。其中最常用的是专家系统和远程诊断系统:
专家系统是一种知识基或规划基生产式系统,该系统处理结果的准确性对经验知识的依赖性较强,在处理过程中需要把变压器研制、应用、运行、维护等方面的知识与检测数据进行综合的推理分析,诊断技术比较复杂,单独采用专家系统诊断的结果往往不是太好,必须建立一个详实数据的存储系统,通过对大量的数据进行分析才能真正发挥出专家系统在变压器状态诊断方面的工程价值。
远程诊断系统目前应用的比较多,该系统可面向整个变电站的若干台被监测的变压器。最大的特点是对数据的分级处理:前台机负责对变压器的数据采集、预处理及诊断;后台机则负责整个系统的管理、识别与诊断,对于比较重要的数据还可以直接从前台机调取、分析。同时,还可以把电网内所有的诊断子系统局域网与电力管理部门的调动或信息分析中心相连,形成一个集成式的远程诊断系统。
4 变压器缺陷的分析研究
在变压器出现局部过热、局部放电和电弧时,其内部会新出多种气体,主要有氢、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、一氧化碳、二氧化碳等等。而且故障气体的组成和含量与故障的类型及严重性存在着密切的关系。当前针对采样气体进行定量分析的方法主要有三比值法、TD图法和产气速率法,其中三比值法又是国际上最通用的一种方法。
4.1 三比值法
该方法是选取五种特征气体的三对比值,通过三对比值不同的变化范围来确定编码表和判断变压器的故障性质。比如:最长使用的五种气体是氢气、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔,其比值编码表可以设计如表1所示。
同时把相应编码值所对应的故障类型输入分析系统,即可进行故障分析。比如输入的编码为0、0、0即代表无故障发生,设备处于正常运行状态;再如输入的编码为0、1、2时即表示线圈、线饼、线匝之间或线圈对地之间的油的电弧击穿,有载分接开关的选择开关切断电源等;甚至可以对过热故障的温度范围进行细分,如0、2、0与0、2、2在表示过热故障时,就可以把温度基本固定在150～300℃与>700℃的范围。
4.2 TD图法
所谓TD图法,就是以乙炔/乙烯比值为横坐标、以甲烷/氢气的比值为纵坐标建立直角坐标系,形成过热-放电之间的分析判断图,使用该方法可以明显的区分出是过热故障还是放电故障、是局部过热电晕放电还是电弧放电,具体如下图所示。值得注意的是该方法是以乙烯/乙烷的比值大于3为前提的。
4.3 产气速率法
《规程》对变压器油中所含气体的量进行了规定,只要超过标准就应该引起注意,查明原因,对其内部是否存在故障或故障的严重性及其发展趋势作出评估,下表是溶解气体的含量标准。产气速率的计算分为绝对产气速率和相对产气速率,在分析时,当烃类气体总的产气速率大于0.25ml/L(开放式)和0.5ml/L(密封式),或相对产气速率大于10%/min,即可判断内部存在异常。如表2所示。
5 检修的评估
通过上文的分析,可以看出:在对状态检测的结果进行评估时,必须注意以下几点:首先,在评价时应该使评价的资料尽量完整,尽量包括上文中提到的静态数据和动态数据;其次;其次是合理设置评价内容的状态量,提高在线监测分析的可靠度;最后,根据状态量的重要程度设置合理的权重,如果某一状态量变化特比大而可以直接进入缺陷处理程序。
本文主要论述了变压器状态检测的数据采集与处理环节,虽然取得了可喜的成绩,但仍然有许多问题没有很好的解决,如电磁干扰、庞大数据的处理等。因此,希望通过本文的阐述可以为以后的工作重点指明方向。
参考文献
[1] 陈忠.电力变压器状态检修技术探讨[J].价值工程,2011(6):59.
[2] 江渝,林泽科,刘和平等.变压器式可控电抗器在线状态的控制方案[J].重庆大学学报,2010,33(1):67-72.
[3] 董如亚.电力变压器状态检修探讨[J].安徽水利水电职业技术学院学报[J].2010,10(3):71-73.
[4] 陈化钢.电力设备的状态维修与状态监测[J].安徽冶金科学技术职业技术学院学报,2005(3):22-24.
[5] 叶斌斌,俞缝金.电力变压器状态检修探讨[J].中国高新技术企业,2009(13):157-159.