关键词：智能电网；智能保护；在线监测
引言
智能变压器的构建对搭建更加稳定、安全、可靠的电网系统具有较为重要的影响，其中，变电站设备的状态检测是构建智能变电站的关键，这也是构建现代化变电站的重要组成部分之一。很久以来，预防性测试对确保变电站的安全运转发挥了重要作用。然而，传统的测试方法的缺点与不足也慢慢的体现出来，一般表现在：需要断电检测时，在规定检测时间期限内，找不到变压器的绝缘问题并体现电力变压器的实时状态；停电测试与设施的实际运转状况在周围环境条件，状态数据（如电压、电流，温度）等因素存在较大差异，测试数据会干扰电力变压器状态评估的精确性。
1智能变电站网络结构和技术特点
根据IEC-61850标准，变电站系统的总体架构一般分为“三层，双网”结构，即站控层、间隔层和过程层。其中，过程层一般包含一次性设备，一个合并模块和一个监控模块；分离层一般包含测控设施，保护设施，计量设施，故障录波设施，网络分析综合设施，自备设施，低频低压负荷减小设施等；站控层一般包含：站控，遥控通信部分，在线检测部分，辅助控制部分，综合信息平台等子系统。站控层和间隔层设施利用处理层网络连接，而间隔层和过程层设备通过站层网络连接。智能变压器具有以下技术特性。①测量数字化：对监控检测的信息进行数据化处理，并利用网络读取和使用监控信息，以监控其状况。②控制网络化：基于网络的变压器及其附件的控制。③状态可视化：通过智能电网中的其他设备得到并显示变压器在线检测系统获取并共享的状态信息，则可以在电网中通过多种方式可视化查看变压器的状态数据。④功能一体化：在不影响使用的情况下，完成各个组件与变压器的集成，并统一检测，决策，保护等功能。⑤信息互动化：通过数据网络实现在变电站系统和其他设备之间的数据交换。
2电力变压器保护中的问题
2.1技术保护有所欠缺
随着智能技术的不断发展，电力变压器的保护方式由过去的单一保护，发展为目前以智能保护为主的自动保护，一些新技术与新设备在变压器保护中得到了广泛应用。变压器的结构形式多种多样，在实际运行环境中存在很大差别，在动作方向、保护原理以及分段跳闸方式等方面的要求大不相同。为了能够与当前的运行要求相符合，一般情况下通过典型方式构成不同的后备保护型号，从而为用户提供选择，但这种方式易使保护配置出现复杂性，增加成本，并且安全问题频繁发生。
2.2保护设施发生故障
变压器发生故障后，需要保护元件自动动作，实现故障自动切除，最大程度缩小故障范围。如果保护装置发生故障，则会造成故障不能被及时切除，进一步扩大影响范围；因此，电力变压器保护装置必须提高制作标准，将故障率控制在最低，且重视装置自检报警，如果故障报警不能及时判断，必然会造成巨大的损失。
3基于大数据的电力变压器智能在线监测方法
3.1变压器局部放电的在线监测
局部放电是指由于电场分布不均匀，局部电场出现了过高的问题，此时局部范围内的绝缘介质电气存在放电或击穿的现象。若未能及时处理，绝缘系统将会失效。由此可见，为了确保电力变压器的安全稳定运行，加强对局部放电的在线监测势在必行。通常来说，如果出现了局部放电的问题，将会产生电脉冲、超声波、电磁辐射以及局部过热，若是油中放电还会产生一定的能量损耗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此工作人员可以选用的监测方法具体包括以下几种：气相色谱法、超声波法、脉冲电流法、超高频法、红外监测法以及光测量法等。主要是利用了传感器进行局部放电的数据处理，最后实施在线监测，具体如下。超声波法。超声传感器的工作原理是利用了压电晶体，将其当做是声电换能器，由于该设备位于变压器的外壳上，其设置是固定的，需要转换变压器内部局部放电产生信号，并将其放大，得到电信号。脉冲电流法。该种方法需要得到局部放电所产生的脉冲电流局放特征量，这种情况下，可以通过监测阻抗来发挥监测作用。气相色谱法。气相色谱法充分利用了各种特征气体，观察并测量其溶解在油中的含量，从而做出正确的故障判断。超高频法。该种方法的工作原理在于电磁波监测，利用UHF天线，其特点在于灵敏度高，抗干扰能力强，同时好能够定位放电源。红外检测法。红外检测法应用红外探测器，通过热成像监测局部放电引起的局部温度升高现象。光测量法。该种方法在检测过程中会产生防辐射。
3.2变压器铁芯多点接地的在线监测
变压器正常运行中，带电绕组通过寄生电容的耦合作用，使铁芯对地产生悬浮电位，存在着电位差，当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，便产生放电。为了消除这种现象，把铁芯与外壳可靠地连接起来，使它与外壳等电位，但当铁芯或其他金属构件有两点或多点接地时，接地点就会形成闭合回路，造成的环流有时可达数十甚至上百安培，引起局部过热，导致油分解，绝缘性能下降，甚至使铁芯烧坏，造成变压器重大事故。因此在变压器运行过程中，能实时监测变压器铁芯及夹件接地电流变化至关重要。变压器铁芯接地电流监测装置通过检测安装在变压器铁芯接地线上的电流互感器信号，可实时监测变压器铁芯接地电流，并将监测数据传输到后台，结合分析软件实现在线监测及故障诊断。
3.3油色谱在线监测系统
近几年的发展过程中，部分地区在实际工作中应用了变压器油色谱在线监测系统，有效实现了监控的实时化，缩短了监测时间。当前，普遍应用定期检测方式分析变压器油色谱，但只能通过定量的方式获取一些故障气体，不能及时发现一些潜在故障。此外，这种监测方式花费的时间较长，过程繁琐，如果是郊外地区，工作难度会更大，对变压器的抢修工作而言非常不便。通过应用变压器油色谱在线监测系统，能够大大提升工作效率，一般情况下适合应用于110kV及以上电压等级的电力高压设备，如电抗器、变压器等。通过应用先进技术，促使智能化技术水平不断提升；通过实时监测变压器，大大减少变压器检修过程所花费的时间，有效保证变压器出现故障时可以及时传达给相关热源，从而快速、有效地开展抢修工作，为变压器的可靠运行提供保证，提升变压器的安全性。
4基于大数据、多种原理的变压器智能在线监测方法
近几年来，多位学者对变压器故障进行了深入研究，并结合多种原理，采用多种方法进行只能在线监测系统的研发。据调查发现，已经有部分监测系统在生产现场得到了广泛应用，并取得了不错的效果，为企业创造了更多的经济效益。但监测装置的多样性，不仅占用了过大的现场空间，还存在部分设备重复的问题。对此，笔者基于大数据技术，提出模块化设计的设想，具体针对各监测装置，利用监控系统、EMS系统，结合各项数据和专家系统，科学收集数据并加以比对分析，合理评估变压器故障。
结语
加强变压器在线监测系统的可靠性和变压器故障检测判断的精确性是一个长期的研究过程。随着计算机技术、通信技术和电力系统自动化水平的发展以及新的智能化理论和技术的出现，变压器的监测设备一定会越来越好。由于变压器结构的复杂性以及故障机制和症状之间的多样性，随机性和模糊性，绝缘故障诊断存在诸多困难，需要在后续研究中予以解决。
参考文献
[1]田 通.变压器保护功能与应用[J].电子技术与软件工程，2016，（17）：127.
[2]张晓娜，吴晓霞，胡孟谦.基于变压器在线监测技术检测研究[J].变压器，2017，54（9）：72-75.
论文作者:谢建东
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 21期
论文发表时间:2020/4/9
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