摘要：随着经济的快速发展，各个行业对电力系统的稳定性和供电质量提出更高要求，而变压器在线监测技术对保证电力系统的稳定性和电能质量十分重要。本文首先分析了变压器在线检测的基本原理；其次总结分析了不同在线检测原理的实际运用。
关键词：变压器；电力系统；在线监测
1 引言
随着我国社会经济的快速发展，对能源需求剧增。变压器是电能输送过程中不可缺少的一个环节。随着科技的发展，为变压器故障的在线检测提供了许多适用的技术。变压器在线监测技术的应用可以实时监测变压器的运行状态，及时发现缺陷或异常，进一步保障变压器的可靠运行。
2 变压器在线监测原理
2.1铁芯接地电流在线监测
对于运行正常的变压器，其内部由绕组和油箱构成的电场是不均匀的电场，而变压器的部件就处于这种不均匀的电场中，必然会在这些部件中形成电势差，当电势差达到一定程度时会进行发电造成变压器绝缘击穿导致绝缘损坏的故障。通过检测铁芯接地电流可以发现变压器内部是否有异物、绝缘强度、油箱油泥状态和接地故障。变压器铁芯接地电流通过传感器不失真的采集，铁芯对地泄露电流信号经信号运算、放大滤波后及时监测出来出现异常情况时能够及时采取调控措施或由在线监测系统或一体化平台处理以避免变压器故障的发生。
2.2变压器类绕组变形、温度在线监测
由于变压器类设备设计工艺及结构布置水平有限，当系统发生故障时，该类设备在承受较大冲击后绕组在大电流和热效应的作用下会对变压器设备的部件产生热效应，如果这种形变持续发展会对变压器的健康状态产生不利影响，绕组变形在线监测可以实时监测绕组变化保证故障元件得到及时替换，延长设备的实际使用寿命。一般可通过直接测量、间接测量以及模拟法测量完成对绕组热点温度测量，主要做法是通过低温过热绝缘油中的气体进行色谱分析即可实现。
2.3局部放电在线监测
变压器、电抗器等充油电气设备绝缘油中如果含有气隙，在外施高压的作用下气隙将可能击穿发生局部放电、加速油的老化、气泡变大或产生新的气泡甚至形成高分子蜡状物进一步促进局部放电。局部放电监测是通过测定局部放电时产生的声、光、电、气体等物理量来判断有无局部放电、局部放电强弱和放电部位。变电设备局部放电检测方法有脉冲电流法、超声波法、光测法、射频检测法、声-电联合、声-光联合、信号分析技术等方法。要将微弱的局部放电信号从强烈的外界电磁干扰中监测出来最主要的技术问题是削弱或抑制电磁干扰影响。基于超高频测量的局部放电是依据尖峰电流沿电流产生磁场方向，以特定速度流动。一般采用TEM波实现局部放电测量。一般测量范围能够达到数MHz。但由于这种测量方法容易受到干扰，需要通过外部干扰检测装置辅助，消除环境扰动。
3变压器在线监测技术的运用
3.1、油色谱在线监测技术的运用
变压器油中溶解气体分析技术实施过程：首先取出油样；其次根据油样提取出溶解在其中的气体，分析气体的组成以及各成分的含量，以此确定变压器是否存在内部的故障，并分析故障类型；最后，根据故障点的能量大小和温度高低等因素，来确定故障的严重程度，并由此预测故障的发展趋势[3]。
随着技术的进步，气象色谱仪更加高效、灵敏和便于携带。气象色谱仪利用高分子膜把油气分离，并测量出气体的种类和浓度，最后把测量的数据传输给终端服务器，实现变压器油中气体的在线检测。这种利用高分子膜实现油气分离的方法，极大的简化传统油气分离方法的步骤和设备构成，降低了变压器在线监测的成本。由于变压器油中的气体组成成分复杂并且混合存在，一般在进行气体监测时会根据需要而选择单组份或多组分气体的在线监测方法。
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3.2、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随产生的一种辐射波，波长范围为0.76～100μm。
红外线在线监测技术通过红外探测器将物体辐射信号转化为电信号，并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还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。红外线在线监测技术具有测量范围宽、响应速度快和测量结果直观形象的特点。红外线监测可以实现变压器的远程监测，因而广泛应用于电力系统的设备监测工作中。
3.3、变压器微水在线监测技术
在线监测是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由数据采集系统、传感器及数据处理系统组成。传感器常用是电容传感器，将电容传感器接收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，最后进行数据分析。目前我国变压器微水在线监测系统配有温度传感器，以测量变压器的环境温度，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，以实现变压器油中微分的准确监测。
3.4、变压器油温在线监测技术
变压器油温过高直接影响变压器使用寿命和运行稳定性，因此对变压器运行中的油温监测，有利于变压器的故障检测和排除。传统的变压器油温检测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、转接器部分、通信系统、控制电力部分等硬件组成，并结合计算机模拟分析软件实现的。
4 变压器在线监测研究发展趋势及研究方向
①仪器上：发展了光学器件如分红气体分析器，红外气体分析器的特点是能测量多种气体含量。测量范围宽，灵敏度高精度高，响应快，选择性良好可靠性高，寿命长，可以实现连续分析和自动控制。红外气体分析器的工作原理基于吸光度定律，从物理特征上可以划分为不分光型、分光型、傅立叶红外型以及基于微机电系统技术的微型红外气体分析器[4]。分光型红外气体分析器是利用分光系统从光源发出的连续红外谱中分出单色光，使通过介质层的红外线波长与被测组分的特征吸收光谱相吻合而进行测定的。不分光型红外气体分析器（NDIR）指光源发出的连续红外谱全部通过固定厚度的含有被测混合气体的气体层。由于被测气体的含量不同，吸收固定红外线的能量就不同。
②理论工具上：模糊理论，人工神经网络，专家系统及灰色理论在DGA的分析中都有应用。
5 结语
综上所述，变压器作为电力系统重要的基础设备，在电力系统运行中发挥着重要电压改变作用。因此，相关电力运维人员需全面提高对变压器故障检测工作的重视，加强现代在线监测技术和故障诊断技术的应用，综合提高变压器的故障检测和维修效率，进而促进我国电力事业的进一步发展。
参考文献：
[1]王倩，王文轩，马静，等.基于变压器油在线监测技术的变压器故障检测[J].工业，2016（11）.
[2]吴凯平.变压器在线试验与故障诊断技术研究[J].商情，2017（3）.
[3]许金红.智能变压器在线监测及诊断技术的应用研究[D].华北电力大学,2014.
论文作者:程晓君,杨恺晋
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/2
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