1胜利油田分公司海洋采油厂 山东东营 257237
2胜利油田分公司电力服务中心 山东东营 257000
摘要：干式变压器的使用寿命在15-20年，影响其寿命周期的主要原因温度和质量，因此，对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分必要，提高变压器使用寿命周期，必须采取相应措施，有效缓解干式变压器的老化，延长干式变压器的使用寿命，才能确保生产系统的稳定性和效率，顺利高效的完成各项生产任务。
关键词：干式变压器 局部放点 内热点温度 智能话现场检测 故障报警
前言：随着海油的不断壮大，对平台电力系统及电气设备的要求也越来越高。干式电力变压器作为主变压器在平台的应用过程中，其本身故障可能引发较大的生产事故，绝缘的局部放电和局部过热故障是造成干式变压器故障的主要原因，直接影响平台电力系统安全稳定运行及主变压器状态维修。积极探索海上平台主变压器在线监测与故障诊断分析系统，采用局部放电和温度监测作为故障特征量进行故障综合定位和故障预警，将突变理论、自适应滤波和检测阈值自整定技术有机结合，提高平台电力系统安全、可靠运行的水平。
1变压器在线综合监测研究
干式变压器内局部放电在线监测系统，目前国内外关于电力变压器的局部放电监测主要采用脉冲电流法、超声波法和超高频法综合检测系统采用置于三个不同位置的超声传感器接收局部放电超声宽频信号，然后应用宽频阵列信号处理算法中的宽带聚焦算法将声传感器所接收的宽带信号转换成窄带信号，再应用窄带测向算法对窄带信号分别进行波达方向估计，最后应用交叉定位算法确定局部放电的具体位置。干式变压器局部放电的超声监测系统由超声传感器和多通道高速数据同步采集装置工控机构成，超声传感器紧贴于变压器外壳的不同位置，局部放电大于 50 pC 时，定位精度 20 cm，其输出信号经信号放大器接多通道高速数据同步采集装置的输入端，所述多通道高速数据同步采集装置的信号输出端接工控机的输入接口。如果干式变压器中一段时间内超声信号急剧增大，则可能是绝缘急速劣化的前兆，系统经过判断并发出警报，及时进行检测维修，预防事故扩大。
2干式变压器内热点温度在线监测
目前国内外关于电力变压器的热点温度在线监测方法主要有温度传感器法、光纤测温和无线测温。温度传感器法主要采用热电阻温度传感器或热电偶温度传感器进行接触式测温，该方法技术成熟，造价低廉，是目前国内外工业测量领域应用最广泛的方法，但该方法无法测量高电位侧的导电体热点温度。光纤测温由于造价偏高，目前应用不是很普遍。无线测温是为了测量高电位导电体的温度而开发的测温装置，目前已经有成熟的实际工程案例。本项目结合传感器测温和无线测温方法，采用高精度温度传感器，精度可达0. 1 ℃ ，分布式布置于干式变压器的外壳、出线等部分，连续采集各点温度，然后将温度值通过无线发送到监测中心，监测中心对数据进行处理，通过热力学传播模型进行实时计算分析，分析干式变压器内温度场的分布情况，计算出热点温度值，如果热点温度值发生较大变化则说明干式变压器绝缘过热严重，可能发生故障，发出警报，防止事故进一步扩大。
2.1 干式变压器综合数据监测
该系统总结几十年局放测量、电参数测量、温度测量及振动测量等领域的现场处理经验，采用最新的传感器技术、信号处理器及计算机等技术手段和算法实现的新一代高性能数字化、智能化和综合化的在线监测与故障预警系统，干式变压器智能化监测单元能监测各种参数，包括: ①变压器的低压侧三相电压和电流监测。② 变压器的铁心接地电流监测。③变压器的三相绕组热点温度监测。④变压器铁心温度监测。⑤变压器环境温湿度监测，相对湿度传感器精度 1% 。⑥变压器的局部放电监测。⑦变压器的振动监测等。这些变量的单项监测比较成熟，但综合这些变量，进行在线综合监测的情况目前国内外尚未见报道。
2.2 干式变压器故障隐患的在线预警
目前国内外关于变压器故障隐患的预警方法主要是基于常规电气参数和振动等信号的阈值预警方法，如英国 Doble 公司主要通过监测介质损耗进行预警。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但关于故障阈值的确定目前是个国际难题，需要进行大量的实验室研究。综合检测系统采用较多的监测参量联合预警，可以通过多参量的协同分析获得综合阈值，然后通过监测和试验积累，采用突变理论进行拐点监测，遇到拐点时进行数据分析，分析其突变信息量，如果突变信息表示其为不可逆突变则认为故障，进行报警。另外，可通过实验室实验获得相关阈值 ( 局部放电和热点温度) 后，建立典型故障程度的物元型，采用可拓诊断方法进行在线预警。
3 检测系统总体设计
系统构成采用分层分布式结构，分为传感器现场监测单元和后台机三个层次。现场采集单元负责数据采集，通过现场总线将采集数据传输到后台机，后台机负责对数据进行分析和处理，生成报警数据，同时将数据存储到数据库中。
该系统后台监控管理软件具有在线记录各种数据、趋势图形显示和图形分析功能，还具有各种测量参数波形的实时显示和波形分析等各种功能。
具体功能特点
⑴抗干扰能力强，监测数据准确。干式变压器智能化监测单元采用全密封多腔体屏蔽设计，具有极强的电磁兼容性和抗干扰能力; 并配有模拟数字混合滤波功能，实现强干扰环境下各种测量参数的在线监测。
⑵ 提供多种预警计算方法和报警方式
干式变压器监测的报警标准除了其规定的运行条件外，可以采用突变理论进行拐点监测，遇到拐点时进行数据分析，分析其突变信息量，如果突变信息表示其为不可逆突变则认为故障，进行报警。另外，通过实验室实验获得相关阈值 ( 局部放电和热点温度) 后，建立典型故障程度的物元模型，作为专家信息输入计算机软件中，采用可拓诊断方法进行在线预警方法。当各种测量参数超标时，干式变压器智能化监测单元及时通过各种总线主动向上一级管理设备发出报警信号; 同时监测仪内部的报警继电器动作，输出无源触点信号，此时在监测仪的液晶显示器上显示出报警信息; 同时后台监控计算机通过无线通信网络向指定的手机发送报警信息。
⑶运行风险评价和后台管理
基于多因子判据建立干式变压器状态综合评估模型，研究适用于干式变压器的分层评估诊断信息关联模型和层际联合分析技术，评价干式变压器的具体运行风险供操作员参考。后台管理软件具备强大的各种测量参数趋势分析功能。各种测量参数，如电压、电流、温度和局部放电信号等，自动保存，并可随时查看分析，还可以随时观察实时波形。通过通信网络实现异地数据传输，进行高压电气设备的远程在线监测、运行分析。
4结束语
变压器作为电力系统的重要设备，安装在线监测系统的必要性已渐渐成为电力行业的共识。在线综合监测与故障预警系统是为干式变压器实现智能化的专用装置，能够联网实时监测或远程管理干式变压器在运行过程中的各种情况，及时对干式变压器的各种短路故障，绝缘异常状态和放电性等故障做出实时监测和预警，评价其运行风险，为干式变压器正常运行提供必要的指导数据以及对干式变压器的整体运行情况进行评估，提高了干式变压器运行的可靠性、安全性和有效性，以保障海油平台的电力正常运行。
参考文献
(1)朱德恒，严 璋 电气设备状态监测与故障诊断技术 北京：中国电力出版社 2009
(2)沈英林，夏克明 电气设备运行与维护技术问答 北京：化学工业出版社 2009
(3)姜晓飞 电力变压器安全运行在线检测与故障诊断技术研究 山东大学 2007
论文作者:郑炳文1,张岩1,曹希峰2
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第04期
论文发表时间:2019/6/28
标签：在线论文; 干式变压器论文; 变压器论文; 测温论文; 故障论文; 温度论文; 局部论文; 《当代电力文化》2019年第04期论文;