变压器监测装置介绍及在线监测解决方案
电力变压器在线监测及故障诊断分析系统——说明报告(关於软件的使用)
电力变压器在线监测及故障诊断分析系统说明报告华中科技大学目录1. 概述 (3)1.1. 用途 (3)1.2. 使用环境 (3)1.3. 技术特点 (3)2. 主要技术参数 (4)2.1. 额定数据 (4)2.2. 通信方式 (4)2.3. 诊断方式 (4)2.4. 设定参数 (4)3. 诊断工作原理 (5)4. 通信软件使用说明 (7)4.1. 连接MIS系统 (7)4.2. 连接铁芯接地电流装置 (7)5. 客户端软件使用说明 (9)5.1. 主界面 (9)5.2. 用户管理 (10)5.3. 数据获取 (11)5.4. 系统查询 (13)5.5. 诊断分析 (14)5.6. 系统设置 (15)6. 运行与维护 (17)6.1. 一般检查 (17)6.2. 投运前装置的设置与检查． (17)6.3. 运行时检查 (17)6.4. 使用注意事项 (17)6.5. 常见故障处理指南 (17)1.概述1.1. 用途对主变压器进行在线监测，获取反映变压器绝缘状况的关键参数，包括铁芯接地电流、油中气体组分两部分在线获取数据，以及预防性试验、油化学试验、缺陷等历史数据，从多个角度实时全面反映运行变压器的绝缘状态，并对其绝缘状况做出分析、诊断。
系统实现自动运行及数据上网功能，对监测结果建立状态监测数据库，并进行数据管理、分析、统计、整合，为电力变压器状态检修提供辅助分析和决策依据。
1.2. 使用环境本系统服务器安装于变电站内。
为便于与“变压器铁心接地电流报警系统”进行RS485通信，需安装在该系统工控机附近；同时，系统需连接供电局局域网，以实现数据获取和上网功能。
1.3. 技术特点1)软件平台采用Visual C++6.0编写，使用操作系统为WindowsXP系统，数据库采用SQLServer2000 SP4。
2)实现与“变压器铁心接地电流报警系统”、“MIS生产管理数据整合与集中应用业务平台”、“在线油气色谱分析系统”通信，获取与变压器相关数据，并整合录入数据库。
变压器局部放电的在线监测
对于70～180kHz的被测局部放电信号应采用高速采样系统。一般 采样频率应为信号频率的10倍以上，即700～1000kHz。
第二节 变压器局部放电的在线监测 三、局部放电信号的传输
电缆模拟信号传送
一根信号电缆传送一通道信号；多通道信号需多根电缆或采用多 芯电缆传送。
第二节 变压器局部放电的在线监测 一、概述
变压器局部放电的在线监测方法－非电测法
声测法是利用局部放电时发出的声波来进行测量，常和脉冲 电流法配合使用，是局部放电的重要监测手段。 特点：基本上不受现场电磁干扰的影响，信噪比高，可以硬 定放电源的位置。 缺点：灵敏度低且不能确定放电量。
第二节 变压器局部放电的在线监测 一、概述
第二节 变压器局部放电的在线监测 二、局部放电信号的检测
声测法信号检测
局部放电声波的检测频率
声波是一种机械振动波，它是当发生局部放电时，在放电区域中分 子间产生剧烈的撞击，这种撞击在宏观上产生了一种压力所引成。
局部放电由一连串脉冲形成，由此产生的声波也是由脉冲形成。频 谱为10～107Hz数量级范围。
模式识别的过程实际上是信息压缩的过程，—般包括学习和 识别两个过程。
第二节 变压器局部放电的在线监测 七、放电模式的识别
第一步是学习过程，首先从变压器提取有典型意义的几种放电 模型，通过试验，获得局部放电数据，包括放电图象或数据采 集结果，从这些所获得的数据中提取特征，包括时域特征或统 计特征。根据这些特征构成特征空间，利用某种算法依据一定 规则，将特征空间根据不同的放电模型进行划分，从而形成特 征库。 第二步是识别过程，对于未知的放电类型，在获取数据和提取 特征后，依据同样的规则与已存在的特征库在限定条件下进行 匹配，从而判断出放电的类型。
变压器铁芯接地在线监测
项目研究水平和技术发展趋势
变压器铁心多点接地在线监测的研究是近几年发展 起来的，虽然国内外已有不少公司投入人力、物力开发 出了一系列该产品，但总体上功能还比较单一,出现多点 接地时不能及时进行故障处理。为解决上述问题，提高 铁心绝缘的在线监测技术水平，早日在供电部门实现状 态检修，以发挥其经济效益和社会效益。保定市精艺电 子仪器有限公司和华北电力大学故障诊断研究室于2005 年5月立项，开发出了一套具有独立知识产权的实用化在 线监测与诊断系统，无论从理论上和实际工程应用效果 上均达到国内领先水平。
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一、装置简介
本装置是在对变压 器铁心多点接地故障深 入研究基础上开发的， 上图为：公司经理张正平和华 该装置集信号采集、 北电力大学专家广泛调研变压 实时显示、数据传输、 器铁心接地故障的有关信息 计算、分析、存储、过电流限流于一体， 它的成功开发和应用，对提高变压器运行 的可靠性和对在线监测技术的应用起到了 良好的促进作用。
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二、铁心多点接地在线监测的必要性及意义
目前，我国制造的大中型变压器，铁心大都经一只套管 引至油箱体外接地。这是因为变压器铁心在运行时，线圈的 电场和磁场共同作用使铁心的各部件（包括夹件等）具有不 同的电位，若铁心不可靠接地，则因电位不同而可能产生断 续局部放电现象，损坏其绝缘；另一方面，如果变压器铁心 出现多点接地情况，则每两个接地点间通过铁心自身和接地 线路形成一个闭合回路，其中 交链的磁通将在回路中感应出 环流，使铁心局部过热，严重 时会造成局部烧损，这就是变 压器铁心多点接地故障。有关 资料表明，因铁心多点接地造 成的事故，占变压器总事故的 第三位，因此正常运行的变压 器必须且只能一点接地。
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保 护 元 件
变压器局放在线监测作业指导书
WENKU DESIGN
监测系统的组成
传感器
用于采集变压器局部放电产生 的信号，如电流、电压等。
数据采集器
将传感器采集到的信号进行预 处理和模数转换，传输给监测 主机。
监测主机
对采集到的数据进行处理、分 析和存储，同时通过人机界面 显示监测结果。
通信模块
实现监测主机与远程监控中心 的数据传输，便于远程管理和
ABCD
检查监测设备的完好性
确保监测设备没有损坏，能够正常工作，并且校准合格 。
准备安全防护措施
在监测过程中，应采取必要的安全防护措施，如穿戴防 护服、使用安全带等。
监测操作步骤
01
02
03
04
安装监测设备
按照监测设备的说明书， 正确安装监测设备，并 确保连接良好。
开始监测
启动监测设备，开始对 变压器进行局放信号的 实时监测。
目的和背景
01
变压器局放是变压器运行中的一 种常见故障，可能导致设备损坏 和停电事故。
02
在线监测技术能够实时监测变压 器局放情况，及时发现并处理故 障，保障电力Βιβλιοθήκη 统的稳定运行。监测的重要性
预防性监测
优化维护策略
通过实时监测变压器局放，可以及时 发现潜在故障，避免设备损坏和停电 事故的发生。
通过监测数据的分析，可以了解变压 器的运行状态和故障趋势，优化设备 的维护和检修策略，降低维护成本。
01
配备应急设备
根据应急预案的要求，配备相应的应急 设备和物资，如灭火器、急救箱、备用 电源等。
02
03
进行应急演练
定期进行应急演练，提高操作人员的 应急处理能力，确保在事故发生时能 够迅速、准确地采取有效措施。
电力变压器在线检测系统设计
电力变压器在线检测系统设计电力变压器在线检测系统设计随着工业化进程的加速，电力供应已成为现代化社会的基本需求。
而电力变压器则是电力传输和分配过程中不可或缺的一种设备，它扮演着电流互换和电能转化的重要角色。
变压器的安全、稳定运行直接关系到电力的质量和供应的可靠性。
因此，建立变压器在线检测系统，可以有效地提高变压器运行的可靠性和安全性。
一、检测内容电力变压器在线检测系统主要包括变压器的运行参数和状态检测、油质检测、法拉第电流检测、局部放电检测等多项内容。
电力变压器的运行参数和状态检测，包括电压、电流、温度、湿度、水平、震动等参数的检测，以及变压器绝缘系统的监测，通过实时监测这些参数，可以及时了解变压器的运行状态，及提前发现异常情况。
变压器的油质检测，是通过检测变压器油中含气量、水分、酸值等参数，来判断变压器油的质量是否达到规定标准，及时了解油清洗换油等质量要求。
法拉第电流检测，通过检测变压器铁芯中的法拉第电流，及时发现变压器的内部故障，避免故障扩大损坏变压器。
局部放电检测，检测变压器内部绝缘系统的局部放电情况，能够及早发现变压器绝缘系统的故障隐患，防止局部放电引发的故障扩大和损害变压器。
二、系统设计电力变压器在线检测系统一般分为控制中心和分散式检测装置两部分。
控制中心的主要功能是实时监测变压器的运行状态、接收和处理来自分散式检测装置的变压器参数数据，通过数据分析和处理，检测变压器的状态是否正常，对异常情况进行报警处理；分散式检测装置主要功能是对变压器运行的多项参数进行实时检测和监控，并将检测到的数据传输给控制中心进行处理和分析。
在系统设计过程中，需要考虑以下几方面的因素：1. 检测点布置：要确定在变压器的哪些位置设置检测点，既要充分考虑检测的内容，同时又不能影响变压器的正常运行。
2. 检测范围：要根据变压器的功率和类型，确定在线检测系统的检测参数范围，以确保检测的准确性和可靠性。
3. 数据采集和传输方式：要选择合适的数据采集和传输方式，确保数据采集的准确性和实时性。
变压器色谱在线监测系统及其关键技术
变压器色谱在线监测系统及其关键技术1 引言变压器是电力系统的主要设备之一，保证变压器的安全可靠运行，对提高电力系统的供电可靠性具有十分重要的意义。
变压器油中溶解气体色谱分析的在线监测方法是基于油中溶解气体分析理论，它直接在现场实现油色谱的定时在线智能化监测与故障诊断，不仅可以及时掌握变压器的运行状况，发现和跟踪存在的潜伏性故障，并且可以及时根据专家系统对运行工况自动进行诊断。
从变压器安全可靠运行的重要性与变压器油色谱在线监测装置的性价比来看，采用在线监测装置在技术和经济上有显著的优势，既提高了变电站运行的管理水平，又可为状态检修体系奠定基础。
因此，变压器油中溶解气体在线监测及故障诊断装置的应用具有重要的现实意义和实用价值。
本文中介绍了现有的几种在线监测方法，并以宁波某公司生产的MGA2000-6 型变压器油色谱在线监测系统为例，说明变压器色谱在线监测系统的原理及结构方式。
2 变压器在线监测方法从检测机理上讲，现有油中气体检测产品大都采用以下三种方法。
（1）气相色谱法。
色谱气体检测原理是通过色谱柱中的固定相对不同气体组分的亲和力不同，在载气推动下，经过充分的交换，不同组分得到了分离，经分离后的气体通过检测转换成电信号，经A/D 采集后获得气体组分的色谱出峰图。
根据组分峰高或面积进行浓度定量分析。
大部分变压器产品的在线监测都采用气相色谱法，但这种方法具有需要消耗载气、对环境温度很敏感以及色谱柱进样周期较长的缺点。
（2）阵列式气敏传感器法。
采用由多个气敏传感器组成的阵列，由于不同传感器对不同气体的敏感度不同，而气体传感器的交叉敏感是极其复杂的非线性关系，采用神经网络结构进行反复的离线训练可以建立各气体组分浓度与传感器阵列响应的对应关系，消除交叉敏感的影响，从而不需要对混合气体进行分离，就能实现对各种气体浓度的在线监测。
其主要缺点是传感器漂移的累积误差对测量结果有很大的影响；训练过程（即标定过程）复杂，一般需要几十到一百多个样本。
变压器直流偏磁在线监测与隔离接地装置
直流输电：在电网中，以直流电的方式实现电能传输，兼 顾输电和联网作用的电力设施。
（1） 直流系统将接收交流电整流一一 转换为直流输电一一 一再逆变为交流电送出，按设定的功率输电。 （2） 直流系统主要由换流器和相应的变压器，交流滤波器 （包括电容器和电抗器等无功补偿装置）和直流滤波器（包括 平波电抗器），直流线路等主设备，以及二次控制保护系统组 成。 （3） 直流系统基本结构双极大地回线，并通过直流断路器、 隔离刀闸，可以组成单极大地回线、单极金属回线等结构。
隔离变隔离水平：42kV·1min
高压直流输电单极大地回路方式运行时，接地极入地电流会在极址周边产生一 个强大的电流场，由于大地土壤电阻率的变化，接地极周边不同位置的中性点直 接接地变压器处于不同地电位，接地极的部分入地电流将从地电位较高的变压器 中性点流入变压器三相绕组，再经交流线路，然后通过地电位较低的变压器三相 绕组，由中性点入地，从而形成直流回路，即交流系统为入地电流提供了一个比 大地更容易流通的通道，如下图所示：
系统电压发生畸变
当变压器因直流偏磁的作用而工作点移至非线性饱和区时，变压器的激磁电感将 不在是常数，其直接后果是使系统的电压发生畸变，引起电压波动。具体的畸变情况 与变压器的绕组接法和磁路结构有关。在我国，110kV及以上变压器一般采用Y0/△连 接。 超高压、大容量变压器特别是自耦变压器一般采用Y0/△/Y0连接。当铁芯工作在 严重饱和区，漏磁通会增加，在一定的程度上使电压波峰变平。
变压器绕组中有直流分量流过时，这些直流磁通造成变 压器铁芯严重饱和，励磁电流高度畸变，产生大量谐波，变 压器无功损耗增加，金属结构件损耗增加，导致局部过热现 象，破坏绝缘,损坏变压器或降低使用寿命。严重时甚至引 起系统电压降低，系统继电器误动作。
变压器如何在线监测 变压器常见问题解决方法
变压器如何在线监测变压器常见问题解决方法变压器是电力系统中紧要的也是昂贵的关键设备，它承当着电压变换，电能调配和转移的重任，变压器的正常运行是电力系统安全、牢靠地经济运行和供用电的紧要保证，因此，必需最大限度地防止和削减变压嚣故障或事故的发生。
但由于变压器在长期运行中，故障和事故是不可能完全避开的。
引发变压器故障和事故的原因繁多，如外部的破坏和影响，不可抗拒的自然祸害，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中留下的设备缺陷等事故隐患，特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化等等，已成为故障发生的紧要因素。
变压器状态监测系统构架正由于变压器故障的不可完全避开，对故障的正确诊断和及早推想，就具有更迫切的应用性和紧要性，紧要用电单位对变压器的状态进行实时监测正在渐渐推广普及。
变压器监测装置变压器紧要监测参数如下表所示：变压器油中溶解气体组分和水分感知新型无载气免维护型油中溶解气体在线感知装置新型变压器油色谱在线感知系统可实现自动定量循环清洗、进油、油气分别、样品分析，数据处理，实时报警；快速地在线感知变压器等油浸式电力高压设备的油中溶解故障气体的含量及其增长率，并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避开设备事故，减少重点损失，提高设备运行的牢靠性。
变压器铁芯接地泄漏电流感知主变压器加装铁芯接地泄漏电流监测装置，该装置接受嵌入式结构、就地测量、数字传输，针对变压器铁芯接地和变压器油温实施在线感知及诊断，能适时发觉内部绝缘受潮或受损、铁芯多点接地、箱体内异物、油箱油泥沉积等故障。
当变压器铁芯泄漏电流达到报警限值时，自动发出报警信号，对事故做到早防备早处理，为此类设备的状态检修供应牢靠技术依据。
变压器振动与噪声感知变压器综合振动监测装置采集主机电力变压器绕组、铁芯及附件诸如油泵、风机的振动引起了整体的振动。
当绕组的压紧力下降时，变压器整体的振动特性也将发生变化。
因此可以从箱体的整体振动信号的分析得出变压器整体振动及绕组紧固情况。
浅谈变压器油色谱在线监测系统介绍与应用
浅谈变压器油色谱在线监测系统介绍与应用本文简要介绍了中分ZF800型变压器油色谱在线监测系统，结合该系统在龙滩电厂500kV3号主变压器的实际使用情况进行介绍和分析，对变压器油色谱在线监测系统的使用提供借鉴。
标签：变压器；油色谱；在线监测1、前言随着电力向大机组、高容量的迅猛发展，对关键设備运行状态的实时把握提出越来越高的技术要求，变压器油色谱在线监测从本质上改变了传统的变压器油监测方式。
特别是对高容量、新型变压器的管理、运行和维护经验不足，很必要通过在线监测装置来随时监测运行设备的运行状况和缺陷变化趋势。
不但提高了企业管理运营效率，也有效保障了变压器运行的安全可靠性。
当前，最常规的检测方法是将变压器油取回实验室中用色谱仪进行离线分析，不足之处是：不仅取样和脱气中可能存在较大的人为误差，而且检测曲线的人工修正法也会加大误差；从取油样到实验室分析，作业程序复杂，花费的时间和费用较高，在技术经济上不能适应电力系统发展的需要；检测周期长，不能及时发现潜伏性故障和有效的跟踪发展趋势。
变压器油中溶解气体色谱分析的在线监测方法，是直接在变压器现场实现油色谱的定时在线智能化监测于故障诊断。
它检测周期短、而且可以实时检测，不但可以及时发现变压器潜在的故障隐患、而且可以缩短检测周期连续监测故障变化趋势。
此外，避免了人工取样、脱气和操作的人为误差，弥补了常规的实验室色谱分析的不足。
2、油色谱在线监测系统概述2.1系统构成单元2.1.1油色谱分析单元色谱分析单元包括：油气分离部分，组份检测部分，气路控制部分等，在该单元内可完成油样采集、油气分离、自动进样、样品的组份分离、组份检测等整个一系列的色谱分析流程。
2.1.2电路单元包括电路主板、各种供电电源模块、工控计算机模块等电路部件，对整机的电路及气路部分进行控制和对色谱分析系统检测到的组份信号进行处理和计算、传输等。
2.1.3通讯单元在主电路的控制下完成和客户端的有线或无线通讯工作，包括传输分析数据，传输控制指令，传输仪器状态数据等。
浅谈变压器在线监测装置的技术原理和实际应用
态变 化和 绝缘 缺 陷的数 据 ， 通过 分析 系统 给 出合理 的检 修 方式 。 据 总线 与下 位机 进行 数据 交 互 ，把 变 电站 内变压 器及 所 有 电气设 并
由此 形成 了对 设备 的实 时检 测技 术 ， 该项技 术 的形成 和完 善 ， 电 备的监 测数 据汇 集到 上层 数据 管 理诊 断系统 。系 统 诊断 流程 如 图 为 气 设备 的故 障处 理 和 日常 检修 提 供 了更 为准 确 、 捷 、 效 、 快 高 直观 ２所示 。
式 。 被监 测设 备上 安装 智能 化 的本地 监测 单元 实施 就地测 量 ， 在 并
通过 现 场 Ｒ ４ ５ Ｓ ８ 通信 把 监测 数据 传 送 到站 方 中央 监 测主 机 ， 方 站
中央 监 测 主机 再 通 过 Ｒ ４ ５或 ６ ８ ０总 线 与 局域 网相 连 。用 户 Ｓ８ １５
（ Ｃ机 ） 用局 域 网可随 时获 取监 测数 据和 诊断 结果 。 软件架 构 Ｐ 利 在 方 面 ， 用 模 型一 视 图一控 制 器 模 式 （ ｃ ， 得 业务 流 程 分 工 采 Ｍｖ ） 使 更 加合 理 。系统 开发 出 了一套针 对 油浸 式变压 器运 行 状态 的 自动 智 能诊 断与 人工 干预 诊 断 （ 家诊 断） 互验 证 的诊 断系统 。 以实 专 相
２ 认识 到定 期停 电试 验 的弊端 后 ，动 态化 监 测方 法就 应运 而 现 数据 显示 、 障预警 、 障诊 断 的功能 ， 到监测 缺 陷发 展趋 势 ， 提 生。 这种 方法 是在 ２ ０世纪 ７ 年 代发 展起 来的 ， 思 路不 再 以时间 揭 示故 障严 重程 度 ， 供措 施 建议 的 目的 。 ０ 其 系 统 由站方 中央 监测主 机和 本 地监 测单 元组 成 ，本地 监 测单 为衡 量设 备检测 的标 准 ，而是将 重 点放 在对 电气 设备 的运 行状 态 的实 时监 测上 ， 其做 法是 根据 设备运 行状 态 、 环境 变化 来监 测 设备 元 包括 局部 放 电监测 单元 、油 色谱 监测 单元 、变 压器 套 管监 测单 变 分 风 油泵 监测 单 元 、 变压 器 的某 种特 性指标 ， 握设 备运 行状 态 的变 化 ， 把 对设 备 的故 障和 维修 元 、 压器 铁 芯监 测 单元 、 节 开 关 、 机 、 Ａ设 备监 测 单元 等 进行 提前 预判 ， 做到 随病 随治 。在 此思 路的基 础 上 ， 设备 的在 线监 运 行 工况 监测 单 元 、环 境 工况 监 测单 元和 ＭＯ 测技 术也 随之 发展起 来 ，此方 法 可以在 设备 运行 中及 时 反应 其状 组成 。 统组 成示 意 图如 图 １ 系 所示 。 方 中央监 测主 机通 过 串行数 站
变压器在线监测
变压器在线监测主要是根据变压器的各种机械和电气特性，主要包括以下内容： 油中溶解气体色谱分析、局部放电、铁心接地电流在线分析、绕组变形在线分析 和振动分析 。
如果是指后台监控机监测的话那就是通过继电保护装置及测控装置对变压器电 量和非电量参数进行测控，电量信号包括变压器高、低压侧的电压、电流、功率 因数、有功、无功，断路器、隔离开关、地刀分合闸位置信号等；非电量信号包 括：重瓦斯、轻瓦斯、变压器压力闸、上层油温、绕组温度、冷却风机运行情况 等。
不管哪种一般都是大型主变才会有，具体情况根据主变实际情况进行信号采集， 小型电力变压器一般不配置监测系统。
高压电缆局部放电在线监测系统。
运用状态检修理念对电力电缆实施在线监测,对电缆绝缘状况进行评估, 是一种较好的诊断方法。
国内外大量的文献研究表明,电缆接头发热、 电缆绝缘品质劣化,特别是水树枝状老 化,是导致电缆绝缘发生击穿的主要原因.。
对于电力电缆的局放在线监测，主要引进国外最新的科技，采用特高频，电磁波，以及高频 CT 三种测量 方法综合监测，通过放电指纹专家识别系统，对电力电缆的绝缘状况进行实时准确判断。
局放分辨率：12bit 50/60 赫兹精准度：0.1 度 局放量测范围：2V, 40dB 自动调整放大器 局放灵敏度：1mV 局放量测频宽：30MHz~900MHz 滤波器：多段滤波器自动选择 脉冲重复频率：50kHz FPGA 数位处理器 通道数：4 个独立通道, 可选购多任务器扩充至 48 通道 输入阻抗：50 欧姆 工作电源：100V~240V 通讯界面：光纤 x1据了解我国自 1986 年第七个五年计划期间开展高压开关设备在线监测和故 障诊断的研究开发以来， 十几年来工作的深度和广度不断增加，虽然仍有不少困 难，但已开始较快发展及应用，并呈现出百花齐放的局面。
总的看来， 与一些机械设备甚至与发电机、变压器和各种绝缘设备的在线监 测和故障诊断相比较， 高压开关设备的在线监测和故障诊断开展明显要晚。
高压电力变压器安装变压器油色谱在线监测装置的必要性
1、前言.随着电力系统电压等级的提高、设备容量的增大，人们对供电可靠性提出了越来越高的要求。
变压器是电力系统主要设备之一，保证变压器的安全可靠运行，对提高电力系统的供电可靠性具有十分重要的意义。
变压器在运行中虽然采取了必要的保护措施，但由于内部绝缘结构复杂，电场及热场不均匀分布等原因，运行中仍有事故发生。
因此，为确保主变安全运行，人们发展了很多检测方法，油色谱检测是最为有效、灵敏的方法之一，不仅能发现故障、还能判断故障类型，故障的发展快慢。
但是，色谱是定期取样进行分析的，对突发性故障难以发现，且分析过程繁杂，环节多，人为误差大。
为此，为随时掌握设备的运行状态，检出突发性故障。
开展变压器油中溶解气体在线监测技术(DGA)的研究，开发变压器油中溶解气体在线监测系统，对于电力变压器实现状态监测与状态维修具有十分重要的意义。
2、变压器绝缘故障的原理2.1、变压器绝缘故障与特征气体的关系变压器的绝缘状况的优劣是电力系统安全运行的关键因素之一，变压器的主绝缘由绝缘油和固体绝缘材料两大部分组成。
变压器的内部故障主要分为过热性故障、放电性故障及受潮故障三种。
热故障可以分为低于150℃~300℃的低热故障、300~700℃的中热故障以及高于700℃的高热故障；电气故障按能量大小分，有高能量的电弧放电、低能量的间歇火花放电和最低能量的局部放电。
绝缘油和固体绝缘材料由于热或电故障分解出的气体经对流、扩散、不断地溶解在油中。
这些故障气体的组成和含量与故障的类型及其严重程度有密切关系。
因此，分析溶解于油中的气体，就能尽早发现变压器内部存在的潜伏性故障。
不同的故障类型产生的主要和次要特征气体如表1所示。
由上表可以看到，低能量局部放电在油中产生了氢气，过热故障产生了氢气、甲烷、乙烷和乙烯，而电弧故障则导致了氢气和乙炔的增加。
图1.1 油分解产生特征气体随温度变化概要图解在不同热点温度下，不同气体的增长率不同，特征气体的成份也不同。
变压器故障与监测--变压器在线监测
1.概述1.1 在线监测的经济意义电力变压器是输电和配电网络中最重要的设备。
电力变压器的工作效率代表电力部门的财政收益。
传统抛售变压器状态信息的方法是外观检查、理化、高压电气试验和继电保护。
这些传统方法属于常规的试验和检测，仅仅能够提供变压器故障和事故后的滞后信息，即在事故过后才能获得状态信息。
与现代化状态维护发展趋势不相适应，虽然检测方法种类很多，却不能满足对变压器进行实时状态监测的需要。
继电保护装置的作用也是如此。
随着变压器现代维护技术的发展，产生了状态监测。
它打破了以往收集变压器信息的局限性。
目前电力系统通过采用对变压器的在线监测，可以即时连续记录各种影响变压器寿命的相关数据，对这些断气的自动化处理可及早发生故障隐患，实现基本的状态维护。
现代科技进步使微电子技术、传感技术和计算机技术广泛应用于电力系统高压设备的状态监测成为现实。
国内外应用的各种在线监测装置和方法相继投稿到电网和变电站，从而积累了许多在线监测的经验，促使在线监测技术上不断完善和成熟。
开拓了高压装置状态维护的新局面。
变压器在线监测技术的优越之外是以微处理技术为核心，具有标准程序软件，可将传感器、数据收集硬件、通信系统和分析功能组装成一体，弥补了室内常规检测方法和装置的不足。
变压器综合在线监测技术通过及时捕捉早期故障的先兆信息，不仅防止了故障向严重程度的发展，还能够将故障造成的严重后果降到最低限度。
变压器在线监测服务器与电力部门连接，使各连接部门都可随时获取变压器状态信息，这种方式不仅降低了变压器维护成本，还降低了意外停电率。
连接到监测服务器的用户数量不限，通过防火墙可进入成套变电站。
因此，变压器在线监测提高了运行可靠性，延缓了维护费用的投稿，延长了检修周期和变压器寿命。
由此带来的经济效益是非常可观的。
我国从20世纪70年代采用带电测试。
80年代开始实现数字化测量。
从90年代开始采用多功能微机在线监测，从而实现了变压器绝缘监测的全部自动化。
变压器局部放电在线监测系统
变压器局部放电在线监测系统一、市面上的变压器局部放电在线监测技术介绍1. 油中气体色谱分析法它是基于油中气体成分分析(DGA)的化学检测方法。
变压器采用油纸绝缘结构，当变压器油受到高电场能量作用时，即使温度较低，也会分解气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物。
检测油中气相色谱法可查出其所含上述气体组分的量值。
它的优点是不受外界电磁干扰影响，在变电站得到普遍应用，但它不能检测故障点的位置。
而且对于突发性故障不能反映出来。
2.超声波检测法典型的超声波传感器的频带大多为50kHz～200 kHz。
将超声探头放置在变压器外壳的各个部位，获取从变压器局内部放电传出来的超声波信号，同时还要获取放电的电信号相配合计算出放电源的位置。
该方法的优点是不影响电气主设备的安全运行，并且受电磁干扰影响较小，缺点是放电源和超声探头之间的波阻抗异常复杂，超声波信号常常因为传播途径复杂、衰减严重而导致检测灵敏度很低。
3.UHF（特高频）法这是目前变压器局部放电检测的一种新方法，通过天线传感器接收局部放电过程辐射的UHF 电磁波，实现局部放电的检测。
由于检测频段较高，可以有效地避开常规局部放电测量中的电晕、开关操作等多种电气干扰, UHF 法能否检测电力变压器局部放电的位置，仍然是一个科研课题。
其困难表现在：（1）变压器结构复杂，局部放电产生的UHF电磁波在变压器内的传播特性尚不明了，特别是在铁心、绕组等障碍物对UHF 电磁波的衰减和畸变作用下最短光程原理的有效性问题是定位可行与否的首要问题。
（2）UHF 信号时延精确测量是进行准确局部放电定位的关键所在。
由于电磁波在变压器中的传播速度极快，仅稍低于真空中的光速，因此其时延精确测量十分困难，采用什么样的定位频带、时延测量应满足何种精度、如何达到这种测量精度等等都是UHF法所必须解决的问题。
4. 变压器局部放电在线监测定位系统 (武汉利捷电子技术有限责任公司)变压器局部放电在线监测定位系统是“电力变压器局部放电电气定位方法”专利技术在变电站运行变压器的应用扩展。
JXSP3000 变压器油色谱在线监测介绍
JXSP3000 变压器油色谱在线监测系统JXSP3000 变压器油色谱在线监测系统可实现自动定量循环清洗、进油、油气分离、样品分析、数据处理、实时报警；快速地在线监测变压器等油浸式电力高压设备的油中溶解故障气体的含量及其增长率，并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故，减少重大损失，提高设备运行的可靠性。
该系统作为油色谱在线监测领域的新一代产品，将为电力变压器实现在线远程DGA 分析提供稳定可靠的解决方案，是电力系统状态检修制度实施的有力保障。
JXSP3000 系统是结合了本公司在电力色谱自动全脱气装置运行中近十年的成功经验，并总结国内外油色谱在线监测的优缺点，倾心打造而成。
该系统保持了我公司产品向来所具有的稳定性、可靠性、准确性等方面的优势：♦在线检测H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6的浓度及增长率；♦定量清洗循环取样方式，真实地反应变压器油中溶解气体状态；♦油气分离安全可靠，不污染，排放和不排放变压器油可由用户自己选择；♦采用专用复合色谱柱，提高气体组分的分离度；♦采用进口特制的检测器，提高烃类气体的检测灵敏度；♦高稳定性、高精度气体检测技术，误差范围为± 10% ，优于离线色谱± 30%的指标；♦成熟可靠的通信方式，采用标准网络协议，支持远程数据传输；♦数据采集可靠性高，采用过采样技术Δ－∑模数转换器，24 位分辨率，自动校准；♦多样的数据显示及查询方式，提供报表和趋势图，历史数据存储寿命为10 年；♦环境适应能力强，成功应用于高寒、高温、高湿度、高海拔地区；♦抗干扰性能高，电磁兼容性能满足GB/T17626 与IEC61000 标准；♦提供有两级报警功能，报警信号可远传；♦开放的数据库，可接入电力系统局域网；此外，JXSP3000 系统采用了模块化设计，高性能嵌入式处理器的应用使色谱在线监测系统更加稳定可靠，并具有下列特点：♦更快的分析周期，最小监测周期为40-60 分钟，可由用户自行设置，推荐检测周期为24 检测一次；♦油气分离速度快，仅需10 分钟左右，采用特殊的环境适应技术，消除温、湿度变化对气体分配系数的影响；♦分析后的油样采用脱气和缓冲处理技术，消除回注变压器本体的油样中夹杂的气泡，多层隔离式回注油（返油）技术，绝对保证载气不会带进变压器本体中；♦ C2H2 最低检测限可达0.3 μ L/L；♦采用双回路多模式恒温控制，控温精度达± 0.1 ℃，设备配有自动恒温工业空调；♦采用嵌入式处理器控制系统，将油气分离、数据采集、色谱分析、浓度计算、数据报警、设备状态监控等多功能集于一体，不会出现数据丢失等情况，大大提高了系统的可靠性和稳定性；♦功能接口电路采用光耦隔离设计，进一步提高系统抗干扰性能；♦采用基于RS-485 的总线标准，可实现全数字、远程数据传输、控制和参数设置；♦加强系统故障诊断功能，提供改良三比值法、大卫三角法和立方体图示法，给出诊断结果；♦加强系统自检，增加远程维护功能，提供设备异常事件报警；♦可扩展性高，可便捷的与其它监测装置集成；♦系统结构紧凑，安装维护简便，操作人性化；2.1 JXSP3000变压器油色谱在线监测系统组成JXSP3000 变压器油色谱在线监测系统由现场监测单元、主控室单元及监控软件组成。
变压器在线监测装置
变压器在线监测装置我厂2×1000MW机组2组主变（2x3台单相变）及2台三相一体式起备变变压器配置美国Serveron公司生产的变压器在线监测装置的描述。
在该系统装置中，对变压器油中故障气体（TM8）、微水（TMM）、高压套管（TMB）进行在线监测及后台控制，并通过接口与DCS 连接。
1、TM8/TMM变压器在线监测装置工作原理TM8/TMM变压器在线监测装置是通过油中溶解气体分析（Dissolved Gases Analysis,简称DGA）来对油浸电力设备进行监测。
因能够及时发现变压器内部存在的早期故障，在以往的运行维护中消除了不少事故隐患。
其工作原理是：TM8/TMM通过一台泵来实现变压器油以大约250ml/m的流量在变压器和在线监测仪的萃取系统间循环。
萃取过程不消耗变压器油。
油气分离装置气体侧有一个气密的空间，与油侧的油中气体达到自然平衡。
经过一个典型的4小时采样间隔，大约有60升油穿过了萃取系统，萃取系统中显示的气压反映了变压器中溶解气体的全部气压。
在获得气样后用载气通过色谱柱后，通过TCD获得气体的具体含量。
在色谱柱热区，通过加热的方式使其温度一直保持在73 C。
这样能够使测量准确稳定。
TM8/TMM带有自校验系统，能够自动或人为进行校验。
TM8/TMM共测量8种故障气体及微水，包括氢气，甲烷，乙炔，乙烯，乙烷，一氧化碳，二氧化碳和氧气。
TM8也能对氮气及总烃报数，是唯一全面符合中国标准的DGA。
2、TMB容性设备绝缘在线监测系统工作原理TMB容性设备绝缘在线监测系统，对电流互感器（CT）、套管（Bushing）、耦合电容器（OY）以及电压互感器（PY）、CVT等进行在线监测，能够发现套管存在的绝缘问题。
本系统利用高灵敏度电流传感器，不失真的采集电力设备末屏对地的电流信号，同时从相应的PT取得电压信号，通过对数字信号的运算和处理，得出介质损耗和电容量等信息。
最终利用专家系统，全方位的分析、判定、预测电气设备绝缘系统的运行状况。
绝缘油变压器在线监测技术方案
绝缘油变压器在线监测技术方案一、项目背景想象一下，在广阔的工业领域，变压器作为电力系统的核心设备，其运行状态直接关系到整个系统的安全稳定。
而绝缘油作为变压器内部的重要组成部分，其性能优劣直接影响到变压器的使用寿命和运行效率。
传统的检测方法往往需要停机检查，既耗时又耗力。
于是，我们提出了这个在线监测技术方案，旨在实时掌握绝缘油的状态，确保变压器的正常运行。
二、技术原理我们要明白，绝缘油变压器在线监测技术是基于先进的传感器和数据处理技术实现的。
传感器负责实时采集变压器内部的温度、湿度、压力等参数，并通过无线传输将这些数据传输到监测系统。
监测系统通过分析这些数据，可以判断绝缘油的状态，从而实现对变压器的实时监测。
三、方案设计1.传感器布置：在变压器内部关键位置安装温度、湿度、压力等传感器，确保数据的准确性和全面性。
2.数据传输：采用无线传输技术，将传感器采集的数据实时传输到监测系统，减少布线的麻烦。
3.监测系统：设计一套强大的监测系统，对采集到的数据进行实时分析，判断绝缘油的状态，并提供预警信息。
4.数据存储与查询：将监测数据存储在云端数据库，方便用户随时查询历史数据，进行趋势分析。
四、实施方案1.项目启动：成立项目组，明确各成员职责，制定项目进度计划。
2.传感器安装：根据设计方案，在变压器内部安装传感器，并确保其正常运行。
3.系统调试：对监测系统进行调试，确保数据的准确性和稳定性。
4.培训与交付：对用户进行系统操作培训，确保用户能够熟练使用监测系统。
5.运维与维护：定期对系统进行运维和维护，确保其长期稳定运行。
五、预期效果1.实时掌握变压器内部绝缘油的状态，提高运行安全性。
2.减少停机检查的次数，提高运行效率。
3.降低运维成本，提高经济效益。
4.为用户提供便捷的数据查询和分析功能，帮助用户更好地了解设备运行情况。
这个绝缘油变压器在线监测技术方案，是我多年写作经验的一次结晶。
从项目背景到实施方案，再到预期效果，每一个环节都经过精心设计。
变压器在线监测
变压器在线监测系统1 概述电力变压器是电力系统最主要和最昂贵的设备之一，其安全运行对保证供电可靠性有重要意义。
电力变压器的故障率较高，不仅会极大地影响电力系统的安全运行，同时也会给电力企业及电力用户造成很大的经济损失。
为了提高电力系统运行的可靠性，减少故障及事故引起的经济损失，要定期对变压器进行绝缘预防性试验。
但是，如果变压器停电进行预防性试验，将影响正常供电。
因此对变压器运行状况在线监测越来越受到供电部门的重视。
在线监测技术的发展与广泛应用是电力系统状态检修的基础，必将在电力生产中起到重要作用。
目前，国内外对变压器的监测主要有以下几方面的内容：（1）对变压器局部放电的监测（2）对变压器有载分接开关的监测（3）对变压器的套管的监测（4）对变压器油的气相色谱监测（5）对变压器上层油温的监测中国电力科学研究院研制的在线监测系统只对变压器套管、油中氢气浓度、铁心接地电流、上层油温及环境温湿度进行监测。
2系统结构变压器在线监测系统的结构如图1所示，对变压器的套管、油中氢气、铁心接地电流、上层油温及气象条件进行在线监测。
系统设计了“看门狗”。
由于在线监测系统是在无人看管的条件下运行的，变电站又常常出现一些偶发干扰，这些干扰在某些条件下会导致计算机程序运行混乱、硬件故障或死机等问题。
为了解决这个问题，设计了硬件复位电路——即“看门狗”。
在正常情况下，程序不断地将硬件复位电路的计数器清零，硬件复位电路不会动作，计算机正常工作。
一旦计算机在异常情况下发生死机，程序无法清除“看门狗”，在大约15分钟时间里，“看门狗”不被清零，硬件复位电路就将动作，触发计算机的硬复位端口使系统重新启动。
采用这种措施可大大提高监测系统运行的可靠性。
图1 变压器在线监测系统框图3监测内容及测量原理3.1变压器套管3.1.1 监测内容变压器套管为电容型设备，监测内容如下：介质损耗因数（tanδ）泄漏电流I电容量变化率/∆C C3.1.2 测量原理（1）介质损耗因数（tanδ）的测量原理介质损耗测量系统对设备绝缘劣化的故障有较高的灵敏度，在绝缘预防性试验中介质损耗测量是必不可少的测量项目。
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目录
1.概述 (3)
2.变压器状态监测系统构架 (3)
3.变压器监测装置 (4)
3.1变压器油中溶解气体组分和水分感知 (4)
3.2变压器铁芯接地泄漏电流感知 (5)
3.3变压器振动与噪声感知 (5)
3.4变压器局部放电感知 (6)
3.5变压器绕组温度监测 (7)
3.6在线电能质量监测 (8)
3.7红外、紫外与可见光图像融合感知 (8)
4.变压器在线监测平台目标 (9)
1.概述
变压器是电力系统中重要的也是昂贵的关键设备，它承担着电压变换，电能分配和转移的重任，变压器的正常运行是电力系统安全、可靠地经济运行和供用电的重要保证，因此，必须最大限度地防止和减少变压嚣故障或事故的发生。
但由于变压器在长期运行中，故障和事故是不可能完全避免的。
引发变压器故障和事故的原因繁多，如外部的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中留下的设备缺陷等事故隐患，特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化等等，已成为故障发生的主要因素。
2.变压器状态监测系统构架
正因为变压器故障的不可完全避免，对故障的正确诊断和及早预测，就具有更迫切
的实用性和重要性，重要用电单位对变压器的状态进行实时监测正在逐渐推广普及。
3.变压器监测装置
变压器主要监测参数如下表所示：序号电气设备监测项目
监测指标
监测技术及特点1
变压器/电抗器油中关键气体组分
H2、CO、CO2、CH4、C2H6、
C2H4、C2H2
气相色谱技术、自
产气，无需载气、免维
2油中微水含量溶解水和RH值薄膜电容微水传感器3中性点泄漏电流泄漏电流特定传感器
4绝缘油介电强度耐压值专利耐压测试探头5振动及噪声监测Vpp、加速度g ICP加速度传感器
6局部放电PPS和幅值HFCT、AE传感器
7套管健康状况相对电容和介损专用套管末屏传感器8套管绝缘油状态油中氢气、水分及压力取油口传感器植入
9本体状态瓦斯监测报警、胶囊泄漏
监测、油温、压力报警
干接点输出
10附件系统冷却机组运行状态风机启停及运行电流
11非电量保护系统变压器常规保护量常规非电量保护输出
3.1变压器油中溶解气体组分和水分感知
图2、新型无载气免维护型油中溶解气体在线感知装置
新型变压器油色谱在线感知系统可实现自动定量循环清洗、进油、油气分离、样品
分析，数据处理，实时报警；快速地在线感知变压器等油浸式电力高压设备的油中溶解故障气体的含量及其增长率，并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故，减少重大损失，提高设备运行的可靠性。
3.2变压器铁芯接地泄漏电流感知
主变压器加装铁芯接地泄漏电流监测装置，该装置采用嵌入式结构、就地测量、数字传输，针对变压器铁芯接地和变压器油温实施在线感知及诊断，能及时发现内部绝缘受潮或受损、铁芯多点接地、箱体内异物、油箱油泥沉积等故障。
当变压器铁芯泄漏电流达到报警限值时，自动发出报警信号，对事故做到早预防早处理，为此类设备的状态检修提供可靠技术依据。
3.3变压器振动与噪声感知
变压器综合振动监测装置采集主机电力变压器绕组、铁芯及附件诸如油泵、风机
的振动引起了整体的振动。
当绕组的压紧力下降时，变压器整体的振动特性也将发生变
化。
因此可以从箱体的整体振动信号的分析得出变压器整体振动及绕组紧固情况。
图3、变压器综合振动监测装置
电力变压器振动监测系统采用在线式测振仪进行电力变压器振动信号的现场采集，随即存储于测振仪，随后可通过USB接口导入安装有专用分析、诊断软件的用户计算机做进一步分析。
3.4变压器局部放电感知
电力变压器局部放电信号高速采集装置采用高速信号采集技(ADC+FPGA+ARM)，兼容高频脉冲电流、超声波、暂态对地过电压及超高频局部放电传感器，能准确的监测设备内可能产生的局部放电信号，并具有良好的抗干扰能力，可满足现场相对复杂的电磁环境和高频信号干扰的要求。
电力变压器局部放电信号高速采集装置采集单元单通道采样率最高可达100M/S，具有极强的信号捕捉能力。
可独立安装在被监测变压器附近，周期性地对被监测电力设备进行扫描，捕捉变压器中发生的各类放电的原始信号。
针对电力设备内局部放电频谱宽的特性，采用多通道同时采集方式，并兼容不同类型局部放电传感器。
通过多路通道信号的采集、滤波、比对，确保检测数据的真实、完整、可靠，最大限度地减少和消除干扰信号。
变压器声电联合局部放电现场检测示意图如下：
监测报告
将传感器贴在变压器油箱外壳表面，适用于固体及充油设备的局部放电信号源探
测，能有效检出油浸式设备内部绝缘缺陷。
3.5变压器绕组温度监测
变压器油温关系到变压器的绝缘材料的寿命，当变压器内有机绝缘材料老化时，其
机械强度降低，无法承受正常工作的外力。
最终导致变压器发生电气故障，无法工作。
对于按照GB1094设计的变压器，在热点温度98℃下相对热老化率为1。
此热点温
度与“在环境温度为20℃和热点温升为78K下运行”相对应。
相对老化率定义为：
此函数表示相对老化率随热点温度变化规律，从公式中可以看出温度每增加6度，
相对老化率增加一倍。
变压器油温监测示意图
3.6在线电能质量监测
认证级在线电能质量监测装置具有强大的电能质量分析、高端RTU（含PLC控制功能）、故障录波、谐波分析功能。
监测系统可实现电能质量的连续在线监测，精度高、多种通信路径、通讯传输符合TCP/IP协议；高精度测量电力系统各参变量，如电压、
电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、线损、变压器损耗等。
3.7红外、紫外与可见光图像融合感知
主流的红外热成像技术是利用物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像，并
通过热图像的温度分布找出绝缘子的异常发热点。
针对设备放电的情况，如很容易就可
以观察到过热点的红外图像时，电气设备的绝缘状态已经极度恶化。
因此，为诊断绝缘
子的早期故障，及时预报该局部放电的发展趋势和预测相关设备的绝缘劣化程度，采用
紫外成像技术能很好的解决这一问题；另外，为灵敏地检测设备的中后期问题，仍需利
用红外热成像监测技术的优势；再利用原始的可见光成像能直观找出故障位置的优点，
效避免事故发生。
变压器在线监测平台需要具备联网及通信能力，建设过程如下：
变压器数据感知设备如下：
序号设备名称型号单位数量配备条件1变压器油中气体监测装置面
2变压器光纤测温装置套
3变压器局部放电感知装置台
4变压器振动及噪声感知装置只
5电能质量监测装置套
6铁芯接地泄漏电流点。