关键词：变压器；在线监测；故障诊断
中图分类号：TM407文献标识码：A
随着社会和科学技术的发展，人们对于电力的需求量越来越大，这就对电力系统提出了更高的要求，而电力变压器在整个电力系统中发挥了至关重要的地位。因此，只有保证电力变压器的正常运行，才能保证电力系统有着稳定的供电基础，进而为社会的发展提供有力的帮助。因此，本文对变压器故障的在线监测和诊断技术进行了研究。
一、变压器的故障部位及类型
（一）铁芯。使变压器能够顺利转变电压的主要部件即铁芯，而铁芯也是变压器中最易出现故障的部件。由于铁芯发生松动，从而与接地铁芯相接触并发热，进而出现放电现象，破坏变压器的绝缘性能。
（二）绕组。绕组变形通常是因为变压器绕组的绝缘发生老化或者绕组受潮，从而使绕组短路。而绕组变形故障的最初体现通常均为绕组匝间发生故障，因此，一旦出现绕组匝间故障，就必须要引起注意。
（三）分接开关。分接开关的故障主要分为有载和无载两种，无载分接开关的作用时间为变压器停止作业时，由于变压器停止作业，因此不存在激磁，这时分接开关故障即可改变绕组匝数，进而影响变压器的输出电压。
（四）油绝缘。由于变压器的运行会使绝缘油发生氧化反应，而油中的杂质会加速氧化，进而污染油质，使绝缘油转化为油泥，妨碍了变压器的有效散热，进而降低了变压器的绝缘性能，使其老化速度加快。
二、变压器在线监测系统的技术研究
（一）变压器放电在线监测技术。在对变压器内部进行局部放电的在线监测时，有很多种方法，常见的有超声检测法、脉冲电流法、光测法以及红外热像法。超声检测法即在变压器外壁安装超声波传感器，接受由局部放电产生的超声波，并将其转化为电信号，以此测量放电位置和程度；光测法，检测放电时释放的光辐射，以此确定放电位置；红外热像法，由于局部放电造成该部位温度升高，发射出红外辐射信号，直观方便的显示出放电区域。
（二）绕组变形在线监测技术。在对绕组变形故障进行监测时，主要采取的方法有短路电抗法、频响分析法以及低压脉冲法等，但是在使用这些方法时，不得使用变压器。另外，目前有一种新型的绕组变形在线监测技术，即监测变压器的电流和三相电压，并对其进行辨识，以此对绕组变形进行监测。
（三）接地铁芯在线监测技术。当出现铁芯接地的情况时，会在变压器中形成闭合回路，形成感应电流，进而威胁到变压器和技术人员的安全，该技术的使用可以及时监测出铁芯是否发生接地，并测量出回路电流的大小，方便了变压器的维修。
（四）变压器振动在线监测技术。在变压器的外壁上安装传感器，测量其振动加速度，并以此获取变压器正常运行时的振动幅度，一旦振动信号发生改变，即可确定变压器的振动加速度发生了改变，以此获得变压器的绕组状态。
（五）绝缘电阻在线监测技术。该方法的科技含量和成本极其低廉，但是该方法能够方便快捷的识别绝缘表面的破损与污染。在对绝缘电阻进行在线监测时，可对变压器施加适当的电压，由于电阻发生变化，从而影响了电压的输出。
（六）绝缘功率在线监测技术。将功率损耗与输入功率作比，其比值即为绝缘功率，绝缘功率可以有效的象征电损耗。因此，能够通过绝缘功率获得准确且有价值的相关数据。绝缘材料老化或受到污染，均会增加变压器的损耗比。
三、变压器故障诊断的技术研究
由于变压器具有复杂的制造工艺和运行环境，因此，变压器的故障往往也较为复杂，即使故障模式相同，也通常具有不同的故障特征，一种故障特征可能对应多种故障模式，即故障特征与故障模式不是一一对应的，二者间的关系极其复杂。因此，明确故障特征与故障模式之间的关系十分重要。在变压器故障诊断过程中最常用的技术即信息融合技术，该技术能够将所有的信息进行综合分析处理，将变压器的故障特征数据与其多维信息进行融合，使诊断结果更为准确，信息融合主要有以下几方面：
（一）融合数据层。对数据层进行融合，即利用传感器对原始数据分析处理，传感器无需进行任何处理，以此使其与数据实现更加贴切的融合，从而使得传感器与原始数据关联更加密切，在此基础上保证目标数据的顺利融合。融合数据层的方法有很多，加权平均法以及算术平均法等算法都可用于数据层的融合。
（二）融合特征层数据。信息融合的第二阶段即为融合特征层数据，首先在信息源中提取出特征数据，然后对其进行分析处理，提取出的特征信息应具备一定的统计意义，可以在一定程度上表示出整体，然后根据特征信息所反映出的信息，对原始数据进行分析处理。在融合特征层数据时，所用方法为模式识别技术，与第一阶段的区别在于，融合前对信息进行交换，将信息转化为统一的表现形式，然后将特征数据进行关联。该方法的优势在于，有效的压缩了信息，实现数据的实时处理，提高了信息分析和决策效率。
（三）融合决策层数据。信息融合的第三阶段即融合决策层数据，这也是信息融合的最后阶段。通过传感器对监测目标的原始数据进行初步处理并提取出特征数据，加以识别，之后对其进行关联，并根据相关标准作出决策，在此基础上还会指出故障部位和故障类型。
结语
综上所述，对变压器进行在线监测并及时诊断其故障是保证电力正常输出的重要任务。在对变压器进行在线监测时，可以运用局部放电、绕组变形、铁芯接地、变压器振动、绝缘电阻以及绝缘功率在线监测技术，而对变压器故障进行诊断时，可以采用融合数据层、融合特征层数据、融合决策层数据三阶段式的信息融合法进行诊断。只有做好了变压器故障的监测和诊断工作，才能为电力系统稳定供电。
参考文献
[1]许志华.关于变压器在线监测与故障诊断新技术的思考[J].中国科技投资，2013（26）：52.
摘要：变压器与发电机等电气设备是供电的重要基础，电气设备运行状态稳定为供电稳定和可靠提供充足的保障，也有利于人民生活水平和国家整体生产水平的提升，相关人员对电气设备状态监测和故障诊断技术给予了关注与重视，对变压器、发电机等状态监测和故障诊断技术进行充分的分析，并对电气设备未来的发展情况提出展望。
关键词：电气设备；状态监测；故障诊断技术；应用
电气设备是指电力系统中发电机、变压器、断路器、电力线路等一系列的总称，根据传感器及不同测量方式可以对电气设备运行状态的物理量和化学量进行反映的一种方式，即电气设备的状态监测。这种电气设备状态监测方式和故障诊断技术是一种新型交叉学科，目前我国电气行业对这方面的应用研究还处于初级水平，随着科学技术的不断发展，信号技术、计算机网络技术、传感技术与电子技术等在人们生活及工业生产中的广泛应用，从一定程度上使电气设备状态监测与故障诊断技术水平得到提升。
一.电气设备状态监测与故障诊断技术分析
电气设备状态监测与故障诊断技术主要有三个环节：首先，状态监测。电气设备在正常运行中，通过对特征型号进行监测，变换与记录，并对相关问题进行分析与处理，并将分析结果进行详细的记录，为设备故障诊断提供确切的基础数据。其次，诊断分析。诊断分析主要是对特征信号进行诊断分析和故障诊断分析这两个方面，通过对信号进行分析处理，并将信号中有效、敏感与最直接的特征信息进行提取，为故障诊断提供依据[1]。在信号分析处理完成后，则需要对故障问题进行诊断，主要目的是对设备中的故障问题，以及故障发生原因、发生程度及具体的故障发生部位等进行诊断，同时还要对设备性能及故障发展趋势进行预测。最后，故障的预防和处理。在经过状态监测和故障诊断分析，查明了故障原因及位置后，则需要根据具体故障类型和故障原因选择针对性的处理措施，对故障发展趋势进行预防，降低故障发生率，确保电气设备运行状态的正常和安全。
二.电气设备状态监测与故障诊断技术应用
（一）变压器状态监测与故障诊断技术
电力企业中常用变压器是充油式变压器，在特殊场合下也用六氟化硫变压器和干式变压器。变压器状态监测方法一般采用局部放电监测和红外监测技术、超声定位监测等。充油式变压器其主要的应用方向为微水分析技术和在线油中溶解气体。变压器的高压套管，是通过介质损耗因数中的数字化在线监测技术，对故障问题较多的有载调压开关，采用有载故障诊断在线装置，对触点磨损情况及电气回路与机械故障等问题进行检测[2]。变压器状态监测还可以对线匝绕组温度、电压、负载电流及风扇运行情况、油温等进行监测，变压器状态监测主体部件主要为液体绝缘、固体绝缘、绕组、冷却系统、气体绝缘、磁路等，故障类型主要有过热且放电故障、放电性故障、机械故障及进水受潮故障、过热性故障等。如在某工程设备更新改造中，所用变压器为油浸式变压器，采用全密封结构，绝缘介质和绝缘油不与空气直接接触，在运行状态正常的情况下无需进行换油操作，有利于降低对电气设备的维护成本，提高其使用寿命，因此该类变压器是农村和城市配电网结构中的一种理想化设备，但由于该设备容易受到外界温度变化影响，出现渗油或漏油现象，导致油位变化或因沈楼店负压吸入空气，导致气体继电器出现误动故障。
（二）发电机状态监测与故障诊断技术
发电机状态监测和故障诊断技术应用主要是对设备在初始阶段中存在的问题及缺陷进行检测，便于定期对设备展开维修工作，降低电气设备的停机概率，在电气设备的运行过程中可以有效缩短发电机的维修时间，使无故障时间延长，在一定程度上降低了发电机的维修费用，提高设备可用性。目前发电机运行状态监测主要是通过发电机状态监视器、发电机光纤测漏仪及射频监视仪等来实现的，对发电机内部故障问题进行监测并报警，从而使操作人员可以对设备的实际运行状况进行及时了解并予以重视[3]。现阶段国内对氢冷发电机展开了研究工作，根据化学量的分析方式对氢气中的杂志成分进行诊断，从而对设备的故障问题进行判断。发电机的状态监测与故障诊断主要是通过对多种电气、化学特征、数据、机械、物理特征信息进行采集和观测，并将其综合形成数据处理系统，为发电机的状态监测提供异常数据信息和正常缺陷。在早期故障预测中对计算机的故障问题进行判断与分析，并提出合理的维修方案。发电机故障诊断类型主要包括定子类故障和转子类故障两种，其中定子类故障主要为绝缘故障、引出线套管故障、铁心故障和绕组振动故障灯，而转子类故障则包括绝缘故障、水系统故障、氢系统故障、油系统故障、本体和护环故障、绕组故障等[4]。
（三）在线状态监测与故障诊断技术应用
在线状态监测与故障诊断技术主要内容是信号监测、采集数据源、数据处理和故障诊断等，其基本步骤是根据传感器来对设备的实际运行状态进行检查，并及时对信号进行传输、采集、转换及处理，在存储器中将单元信息进行存储。其中传送载体主要是通过电缆或是光缆实现，为了使抗干扰能力提高，需要对数字信号及光缆信号进行合理应用，来对数据进行传输。数据采集的主要方式有信号峰值采集、信号波形采集，并对超过阀值脉冲记录来对数据进行处理，可以有效抑制干扰，将信号特征进行提取，增强或保留有用的信号，根据该信号来实现对故障问题的诊断[5]。目前，在线状态监测和故障诊断技术主要有局部放电监测、油色谱监测和介损监测技术。其中局部放电监测技术主要是由超声波监测法、电容器祸合监测法构成。油色谱监测技g，是目前UI设备中常用的一种绝缘检测方式，也被称为油中气体分析法。而介损监测技术在电容性设备状态监测中常用的一种技术方法，其中电容性设备是指全部绝缘或部分绝缘，根据电容性设备的绝缘结构，对设备的介电特性进行检测。在相同变电站中对容性设备进行安装，通过对容性设备的绝缘情况进行对比和分析，可以及时获取容性设备的大变化，将电容性设备的介损值和电容量比值进行对比和分析，对介损差值的变化量进行合理利用，可以准确判断设备的绝缘情况。
（四）高压断路设备状态监测与故障诊断
高压断路设备监测主要是判断断路器绝缘度的合格性、载流回路的完好性、操作机构特性保持情况及断路器开断能力等情况进行监测。断路器在各项指标正常情况下，断路器维修周期通常是取规定上限，但目前在断路器出厂时，即使得到生产商的承诺，仍然会出现超过规定上限规定范围的情况[6]。高压断路设备在工作状态下，对故障发生时的电流大小及跳闸次数进行监测，并分别对相关数据信息进行统计，根据故障电流总数和闸刀开断次数来选择维修先后顺序。当高压断路器在检测和诊断结果中显示设备的运行状态稳定，无存在故障或无潜在故障，则可以按照监测程序填写评估卡，并将其纳入到状态维修范围中。
三.电气设备状态监测与故障诊断技术应用时需注意的问题
在电气设备的状态监测和故障诊断中，不仅需要加强管理工作，还要重视技术应用水平。采用现代先进的科学技术来对电气设备的运行状态进行监测，目前红外诊断技术是应用十分广泛的电气设备状态监测和诊断技术，在应用过程中需要充分的发挥其优势和现代化特点，提高监测和诊断的工作效率，⒋统监测方法与现代技术进行有机结合，实现对电气设备的全面监测和诊断，确保监测结果的科学性、可靠性与直观性[7]。除此之外，还要加大电气设备状态监测和故障诊断工作的管理力度，确保状态监测和故障诊断工作的有效开展和顺利开展，加强对监测和故障诊断技术的管理，首先需要明确监测和诊断技术人员的职责，做到分工明确，相关管理人员需要在工作开展前做好工程策划方案，并协调工作中的所有工作人员，进行合理的安排和调配，在工作中要确保配电、试验、检修、变电工作人员各司其职，及时反映对设备状态的监测结果，对相关数据进行及时分析，得到可靠的故障诊断结果，从而确保电气设备运行状态的可靠性和稳定性。
随着目前我国的科学技术水平的不断提高，电气设备技术含量也在不断提高，变电站数量增加，因此对电气设备的监测与维修频率也在不断增加，为了更好的保障电气设备的运行稳定，还要提高工作人员自身的技术水平和专业素质，电力企业需要加强对技术人员的专业培训，工作人员也要加强专业知识学习，为电力企业培养出综合性和应用型的人才，提高电力企业在同行业中的市场竞争能力，促进电力企业的健康发展与可持续发展。
结语：
总之，电气设备状态监测和故障诊断技术，在电力系统中发挥着重要的作用，有效保障电气设备的运行安全与稳定，提高供电质量和供电稳定，满足用户正常的社会生活及生产活动用电需求。因此在电力系统中，需要注重对电气设备的状态监测和故障诊断技术，采用现代化先进的技术水平对电气设备进行实时监测与预防，维护电气设备的使用寿命，降低故障发生率，提高电力企业经济效益与社会效益。
参考文献：
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