摘要：近年来，基于溶解气体分析的电力变压器在线监测与诊断问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，探讨了溶解气体分析的基本原理，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面分析了当前研究现状，最后就其中的存在问题及研究展望展开了论述，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：溶解气体分析；电力变压器；在线监测；诊断
1前言
作为一项实际要求较高的实践性工作，基于溶解气体分析的电力变压器在线监测与诊断技术的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对溶解气体分析的掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化电力变压器在线监测与诊断工作的最终整体效果。
2概述
变压器是电力系统的重要设备，其安全性与可靠性将直接影响社会各行业生产和人民生活，因此对其实施监测技术是电力系统安全生产的必然需要。随着电子技术的发展和传感器、计算机、信息处理等技术在各领域的渗透，电力系统监测技术已从离线的定期监测逐渐转变为在线的连续监测，其目的是实时或定时监视变压器的运行状态，判断其运行是否正常，诊断其内部存在故障的性质、类型，并预测故障的发展趋势，指导电力运行部门的管理和维修，实现电力设备从定期的预防性维护到预知性维护的转变。
目前，广泛使用的变压器在线监测技术主要可分为以下几种：a.对变压器油的气相色谱监测；b.对变压器有载分接开关的监测，如监测分接开关的位置、状态及切换开关室油温等；c.对变压器套管的监测；d.对变压器局部放电的监测；e.对变压器铁芯接地电流的监测；f.用光纤、红外对变压器顶层油温的监测；g.其他形式的在线监测，如油流带电、绕组线圈变形等。
公认比较有效的方法为变压器油中气体的在线监测和变压器局部放电在线监测定位技术，但局部放电在线监测的抗干扰技术尚未得到解决，因此，基于油中溶解气体的变压器在线监测技术在变压器在线监测中占有重要的地位。
3原理
溶解气体在线监测与诊断的原理和离线监测与诊断的原理相同，即变压器在正常运行及故障初期，其内部的绝缘油及有机绝缘材料会随着运行时间的增加在热和电的作用下逐渐老化和分解，产生少量的低分子烃类、CO2、CO等气体和水分，这些气体绝大部分都溶解于油中，若从油样分离出这些气体，通过分析各种气体成分的相对数量和形成速度，就可以判断设备内部是否存在异常，并进一步推断故障类型及故障能量等。
变压器油中溶解气体在线监测与诊断系统通常由2大部分组成：在变压器现场由监测装置完成系统的实时检测功能；在主控室内由故障诊断软件完成设备状态的精确分析，并给出相应的控制策略。检测变压器油中溶解气体的方法一般为：变压器油经冷却装置取样后进入气体萃取与分离单元，按不同的方法分离为要求的气体成分后再进入气体检测单元，由不同的检测器变换为与气体含量成比例的电信号，经AD转换后将信息存储在终端计算机的存储单元内，以备调用或上传。
4研究现状分析
4.1 2003年南京南自科技发展有限公司将变压器在线监测与微机保护结合，研制了变压器在线监测及微机保护专家系统。
4.2澳大利亚Wilson变压器公司最新推出的DRMCC变压器在线监测系统，通过油色谱分析、微水分析、热效应等综合信息分析判断变压器的绝缘状况。
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4.3重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室研制开发的大型电力变压器油色谱在线监测系统可以在主控室对变电站每台主变压器的油色谱分析进行巡回在线监测，根据需要，还可以实现对反映变压器电气异常的多特征量（色谱、局放、介损等）的在线智能化监测和故障综合评判诊断，并能与变电站其他在线监测与诊断装置联机，实现整个变电站运行工况的在线智能化监测与诊断。
4.4河海大学介绍了一种电力变压器绝缘在线监测和故障诊断的新思路，一方面通过在线油色谱分析仪检测6种故障特征气体含量和产气率，运用模糊理论及专家系统等人工智能技术对电力变压器的绝缘状态进行跟踪监测，另一方面尝试用参数辨识的方法进行变压器三相电气量的在线监测，依据变压器绕组结构及参数在故障前后会改变的原理，进行变压器绕组故障及其故障部位的识别，实现故障局部定位，提高变压器状态监测和故障诊断的准确性。
4.5东北大学将信息融合的基本思想引入到变压器故障诊断中，充分利用油中溶解气体和各种电气试验、运行状况与检修记录以及专家经验等故障相关信息，结合人工神经网络和证据推理技术提出了一种分层的、可靠的、开放的变压器综合故障诊断模型，该模型能够更有效地表达不确定知识和信息，更直观、逼真地模拟不确定性推理过程。
5存在问题及研究展望
由于变压器在线监测与诊断系统在国际上尚属研制阶段，所以目前现有大多数系统的功能还不够理想，主要问题有以下2个方面。
a.很多系统的主要功能是在线监测油中气体成分及超阈值报警，对故障性质、种类、定位及发展趋势的预测等诊断尚不具备或很不完备，以致造成在线监测仅仅是为运行部门提供一定的警示作用，真正的故障诊断还需由离线色谱分析完成。b.由于国内外对于变压器油中溶解气体的在线监测与诊断缺乏相应的理论指导，所以在线监测数据在正常情况下究竟应满足什么样的规律还很模糊。这样监测装置本身的精确度不能保证，测量结果的正确性要由离线色谱分析证实。
由于变压器在线监测较离线监测的最大优点是可以达到很高的监测频率，一般离线监测最高频率为数月一次，而在线监测可以达到数小时一次。大量的在线数据携带了众多的有用信息，而且存在一定的信息冗余。若利用信息的冗余对原始数据进行纯化、利用数字信号处理技术提取有用信息，则可对变压器工作状态进行更细致的诊断。现在已有利用高监测频率的在线数据研究变压器产气与变压器负载的相关性。
目前，在变压器的在线监测与诊断领域有待进一步研究的问题是：a.如何充分利用在线数据的相关分析研究、挖掘各种气体之间的相关关系；b.如何从理论上研究故障性气体在变压器内产生和扩散的规律；c.如何将理论研究与试验数据研究相结合，得出在线数据间内在的联系规律；d.如何从这些内在的规律出发，得出对试验真实性和数据准确度的判断算法；e.如何找到提高数据精确度的算法；f.如何找到通过在线数据对变压器进行状态诊断的算法。
以上研究的核心在于如何通过对在线数据的挖掘找到变压器故障诊断的相应理论依据，只有这样才能实现气体的独立监测，并以在线监测的频率达到离线色谱的分析功能。找到相应的理论之后，可再进一步考虑是否需要将油中气体监测信息与其他信息相结合，从而形成真正的在线变压器状态诊断系统。
6结束语
综上所述，加强对基于溶解气体分析的电力变压器在线监测与诊断技术的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的电力变压器在线监测与诊断过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献：
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[3]贾瑞君.关于变压器油中溶解气体在线监测的综述[J].电网技术.2016（21）：88-89.
论文作者:付萌
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/16
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