特变电工股份有限公司新疆变压器厂 新疆昌吉 831100
摘要：文章针对变压器在线监测在现场易受干扰的问题，研究变压器局部放电在线监测传感器问题，采用高效传感器去除电磁噪声干扰、电晕信号干扰以及白噪声的干扰。介绍了局部放电的定位技术和局部放电抗干扰技术，对于电力变压器在线监测现场应用具有一定的指导意义。
关键词：电力变压器；在线监测；核心技术；研究
引言
建设智能变电站，对建立更加可靠、安全、高效的电网系统具有重要意义，而实现变电设备状态的监测是建设智能变电站的关键，也是建设智能变电站的核心内容之一。长期以来，预防性试验对保障电力变压器安全运行起到了很大的作用。然而传统预防性试验的局限性也越来越明显，主要体现在：需停电、按固定周期进行，不能及时发现电力变压器绝缘缺陷和反映电力变压器即时状况；停电试验与设备实际运行状态在环境、状态参数（如工作电压、温度）等方面存在很大差异，试验结果影响电力变压器状态评价的准确性。本文阐述了智能变电站网络架构及技术特征，分析了智能变压器运行状态参数，提出了智能变压器在线监测系统网络结构，以实现对变压器的分析、评估和预报，判断故障性质、类型、程度和原因。
1变压器局放在线监测传感器装置
1.1电流传感器
在线监测系统中，对于局部放电领域的监测行为，电流互感器能够从故障点附近提取出局放脉冲信号，脉冲信号提取的效果好坏对后续的处理分析起直接决定性效果，其性能的优劣直接决定了整个监测系统性能的好坏，同时电流传感器也是该监测系统中不可或缺的重要组成部分。在电流传感器性能选择方面，通常选择开口或环形，这是因为对干扰频率会涉及范围进行了充足的考虑。对于8~10μV/μA灵敏度的超高频、自积式电流互感器，且为有源宽带型，它可达频带为十到两百千赫兹左右，带宽为三百赫兹。它能应对在线检测实际，其无电气连接，仅仅含磁耦合联系。而罗可夫斯基线圈则组成了该传感器，此传感器安装于变压器易实现。
1.2超高频传感器
从大型油浸式电力变压器角度考虑，局部放电通常发生在变压器内的油-屏障绝缘中，该绝缘结构具备相当的复杂性，电磁波在其中进行传播时会发生多次折射、反射及吸收现象。虽然多路信号的折、反射所引起的叠加效果能够提高局放UHF信号检测的灵敏度，但也会给局放源的定位带来一定的困难。根据国内外相关领域的研究现状来看，电力变压器的局放超高频检测技术目前正处于发展阶段，还尚没有成型的市场化监测产品问世。超高频检测技术通过对来自变压器内部局部放电所激发的UHF电磁波进行接收，可以实现局放的检测和定位，并实现优良的抗干扰功能，其具备测量频率高、检测频带宽、抗干扰性强、灵敏度高等诸多优点，能够较为全面地研究变压器内部绝缘系统中的局放特征。由此可见，该方法的成功应用必将极大地有助于推动变压器局放检测理论和技术的发展，有效提高变压器内绝缘状态评估的可靠性。所以，如何更加精确、可靠的应用超高频检测技术，对于相关研究人员来说仍是一大热点。
1.3电流互感器、超高频传感器的安装
参照实际的电流传感器的安装，一方面，可于高压套管、末屏接地线处；另一方面，亦可在绕组中性点与铁心接地线处，超高频传感器可安装于绕组中性点接地处箱体外侧和高压套管处箱体外壁。。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于空心罗氏线圈电流互感器，于变压器在线监测系统方面，该谐振式互感器可装设于高压套管底座的法兰处，届时再装设1电流传感器，且为小磁芯式，并立处套管末屏接地线处。对于其他变压器，亦能参考以上手段分析。
2局放定位研究
当前，相应的定位法很多，但实际上只有超声法、声电联合和电气法等比较实用。电气法，其依据某种原理，一方面为变压器在固定频率里的等效电路，另一方面，绕组内局放会体现出比值数，它能反映首、末端电压。故而，该手段可判断放电点和确定故障点。超声法，可某种声能进行探测，即由局放辐射出的。它是最灵敏定位法之一，能对绝缘状态作出评判，也属于带电设备外置的一种传感器，能确定局放产生位置，高压电容器、外加电源这些对于超声法可无需考虑，完全免疫电磁性扰动源。声电联合法，需取一基准信号，即局放脉冲。它计及的时差为：电信号、超声信号传至传感器的时间差值，并迅速记录下多种信号，最终确定放电位置。
3局放抗干扰技术
3.1现场干扰的分析
变压器在线局放监测中，可能出现的干扰主要来源于两个方面：一方面，由于系统本身因素，如设计不得当使得多种噪声层出不穷等，这些都可经由系统的改善、合理设计、屏蔽强化等途径来减免；另一方面，噪声来源于变电站中的各种设备干扰，如整流器、通信设备等，它们经空间耦合、电源、地线及测量点等方式进入了监测系统。前三者经由屏蔽强化、有源滤波及接地等途径来消除干扰，而带干扰局放可经过单点接地等进行预先去除，以保证变压器稳定运行。经测量点处的传感器，可随局放信号计入监测系统，而干扰信号依据其时域特征可分3类：周期窄带连续性、脉冲干扰及白噪声。第一种涵盖：高次谐波、高频保护、载波、无线电通信等。第二种涵盖：随机、周期脉冲干扰，而随机脉冲产生原因多样，一方面由分接开关动作造成，另一方面，则因电晕、局放等产生；周期脉冲则主要由可控硅（Si）动作与地网脉冲干扰生成；第三种白噪声干扰则包含各种随机性噪声，如绕组间、地间的噪声等。
3.2干扰的抑制
1.小波包自适应滤波：它基于相位开窗法，这样便把干扰消除了，其考虑了第一种干扰源；2.极性鉴别：它能对电网中掺杂的某些干扰进行滤除，该系统基于安装处的定向耦合原理，一方面是靠安置在高压套管底的传感器，另一方面将小传感器安装于高压套管末屏，届时通过软件对脉冲实施极性鉴别，其考虑了第二种干扰源。
4电力变压器局部放电在线监测系统的详细设计
4.1电力变压器局部放电在线监测系统的硬件结构
为了抑制噪声干扰，需要硬件过滤技术。根据滤波器的频率阻抗特性，滤波器可分为四类：带阻滤波器，带通滤波器，高通滤波器和低通滤波器。在具体选型时应注意：滤波电容器要求高压，绝缘性好，温度系数低，自谐振频率高；滤波电感要求温度系数小，直流电阻低，在负载电流范围内不饱和；使用最好的滤波器调用结构来保证线路平衡，这有利于抑制共模干扰。在该系统中，由于电力变压器在线监测系统安装现场局部放电的干扰源大多小于200MHz，考虑到成本和安装的便捷性，选择了LC微波滤波器。
4.2电力变压器局部放电在线监测系统的软件结构
电力变压器局部放电在线监测系统采用MVC设计模式。整个系统从上到下分为视图层，控制层和模型模型层，具体为：首先，视图层包含PD数据查询模块，站点管理模块和PD数据显示模块。它可以调用控制层下发的命令和模型层模型，提供一些实现数据查询和显示灯光功能的主要方法。其次，控制层包括PD数据存储模块，PD数据分析模块和查询模块。在视图层输入提交指令后，控制层可以准确地调用模型构造。最后，模型模型层包含一个数据库系统和一个通信模块。它可以封装实时数据包，信道信息表和设备信息表，并且可以由控制层发布的指令调用。
结语
本文研究了电力变压器在线监测核心技术研究，首先具体研究了在线监测装置，包括电流互感器、超高频传感器以及电流互感器、超高频传感器的安装三个方面。其次，对局部放电定位技术进行了研究，具体有超声法、声电联合和电气法，且对三者进行了简单的比较。最后，研究了局部放电的抗干扰技术，具体有现场干扰的分析以及干扰的抑制。
参考文献
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论文作者:班玉平
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/3
标签：在线论文; 干扰论文; 变压器论文; 传感器论文; 局部论文; 电力变压器论文; 脉冲论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;