何為智能變壓器?一位變壓器制造企業(yè)負(fù)責(zé)人表示，智能變壓器就是增加變壓器的事故檢測和事故預(yù)防等功能，實(shí)現(xiàn)變壓器的智能控制，靈活地服從電網(wǎng)的調(diào)配。目前，智能變壓器的設(shè)計(jì)研發(fā)進(jìn)行的如火如荼，而變壓器的智能化改造，實(shí)現(xiàn)變壓器的智能化監(jiān)測也亮點(diǎn)紛呈。近日，由江蘇南京供電公司與河海大學(xué)等多家單位聯(lián)合研制的新型電力變壓器故障診斷裝置，成為變壓器智能化的一個新案例，讓我們看到智能變壓器的“神奇”。
故障診斷裝置實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測
現(xiàn)場
6月25日，南京供電公司檢修試驗(yàn)工區(qū)工作人員來到110千伏云南路變電站，從2號主變壓器旁豎立的金屬盒子裝置上取出一枚小小的SD卡后，插入攜帶的筆記本電腦中，一組組反映該變壓器近期運(yùn)行的溫度、噪聲、負(fù)荷情況等系列數(shù)據(jù)表格、圖形躍然屏幕上。
該裝置采用加速度傳感器、電流傳感器及溫度、噪聲傳感器采集多路變壓器箱體不同位置的振動、溫度、環(huán)境噪聲等信號，經(jīng)過信號處理，提取特征向量，來判別變壓器的工作狀態(tài)。如若變壓器突發(fā)故障，裝置會將故障信息通過報(bào)警模塊打上時標(biāo)通知有關(guān)技術(shù)管理和運(yùn)行值班人員。操作人員可以實(shí)時觀測變壓器振動的實(shí)時圖形，并可以對之前的圖形細(xì)節(jié)部分進(jìn)行放大和壓縮，以獲得某一具體時間段的狀態(tài)信息。
原理
傳統(tǒng)變壓器故障診斷對非熱故障以及早期發(fā)熱不明顯的熱故障方法不足，故障點(diǎn)難以找到。上述金屬盒子就是國內(nèi)首套電力變壓器故障診斷裝置，首次采用了測量振動(噪聲)的方法監(jiān)測變壓器內(nèi)部故障，能夠?qū)崿F(xiàn)對變壓器內(nèi)部故障的實(shí)時在線監(jiān)測功能。該項(xiàng)目提出采用振動(噪聲)的方法，通過分析變壓器身振動信號來判斷變壓器潛在故障。變壓器繞組和鐵芯結(jié)構(gòu)或受力發(fā)生的任何變化都可以從它的機(jī)械振動特性上得到反映。繞組和鐵芯的振動通過變壓器結(jié)構(gòu)體與絕緣油傳遞到變壓器的箱體，引起箱體的振動，所以變壓器箱體表面的振動信號特性與變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化有密切的關(guān)系。
智能化需多種技術(shù)融合
變壓器智能化涉及多方面的技術(shù)，主要包括傳感器技術(shù)、集成技術(shù)、在線監(jiān)測技術(shù)、信息技術(shù)等內(nèi)容。根據(jù)變壓器智能化的要求，需要對變壓器的各種參量進(jìn)行測量，因此需要開發(fā)各種技術(shù)更先進(jìn)的傳感器。同時，需要對傳感器和變壓器進(jìn)行集成，各個功能的智能組件也需要在安全可靠的前提下進(jìn)行集成，減少占地面積和工程造價。
變壓器智能化的前提是實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測，所以需要對在線監(jiān)測技術(shù)研究，保證各種狀態(tài)參量能夠穩(wěn)定地進(jìn)行在線測量。另外，智能變壓器的狀態(tài)監(jiān)測、自診斷和控制，都需要大量的信息進(jìn)行處理。因此需要進(jìn)行信息技術(shù)研究，保證這些海量數(shù)據(jù)能夠按照需求進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)變壓器智能化。
安裝操作方便 實(shí)現(xiàn)多種功能
該新型裝置具有安裝簡單、監(jiān)測靈敏、在線監(jiān)測系統(tǒng)與變壓器無直接電氣連接，安全可靠等特點(diǎn)，通過在變壓器油箱上安裝多組傳感器，實(shí)現(xiàn)對變壓器油箱頂部、底部、正面、側(cè)面的振動加速度信號、周圍環(huán)境噪聲信號、采樣時刻對應(yīng)的負(fù)荷(電流)以及實(shí)時環(huán)境溫度信號的測量與分析，以此對變壓器繞組變形、松動、鐵心松動等內(nèi)部故障進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測。
該裝置不僅可實(shí)時顯示振動波形、頻譜圖、功率譜圖、特征頻率值比較圖等采樣數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)分析結(jié)果，還具有對裝置本身運(yùn)行狀態(tài)信息的自檢功能。據(jù)介紹，該裝置猶如變壓器的“私人醫(yī)生”，當(dāng)變壓器發(fā)生異常時，裝置內(nèi)的GPRS模塊即向設(shè)定的手機(jī)及時發(fā)送變壓器告警狀態(tài)、判斷的故障類型和故障時間等信息。
該項(xiàng)目作為2011年度國家電網(wǎng)公司總部管理的重點(diǎn)科技開發(fā)項(xiàng)目，其核心技術(shù)已通過國家電網(wǎng)公司審查，列入國家電網(wǎng)公司2012年第一批海外專利申報(bào)計(jì)劃。下一步，研究小組將深入研究獲得的海量變壓器振動、噪聲數(shù)據(jù)，從宏觀的角度分析數(shù)據(jù)。同時，研究數(shù)據(jù)“正常漸變”和“故障突變”的關(guān)系與規(guī)律，開展變壓器故障準(zhǔn)確定位和預(yù)報(bào)研究。
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