变压器故障诊断与定位研究

变压器故障诊断与定位研究

申玉荣李晓宁常虹范朋飞马子磊蔡亮

(大唐武安发电有限公司河北省邯郸市056303)

摘要:电力是现阶段国家发展不可缺少的重要因素，人们的日常生活中各项活动都需要在电力的支持下才能顺利进行，一旦电力出现故障，不仅会对人们的日常生活造成影响，还会严重影响国家的经济发展。所以对于电力系统的维护就显得极其重要，特别是对电力变压器的故障诊断，因为目前很多的电力故障大多都是由相关设备老化或者损害而造成的，所以，要综合各种方法来强化电力变压器故障的诊断工作，增强电力系统稳定性，以应对突发事件，而且其检测方法不仅能检测到已经发生的故障，还可以预测未知的故障，从而可以更好地保障我国电力的正常运行。

关键词：变压器；故障诊断；定位;方法

引言

变压器贯穿电力系统的输电、变电、配电环节，担任输送、变换和分配电力能源的职责，是电力系统中不可缺少的电气设备，一旦发生故障，将会中断电能的传输，人们的生活也必然受到影响。特别是在供电连续性要求非常高的情况下，若变压器发生故障，其后果无法想象。因此，研究变压器的故障成因，寻找适合新时代变压器故障诊断的方法，保证电力系统可靠、持续地提供良好的电能质量就显得尤为重要。

1变压器故障诊断方法

1.1油中溶解气体分析方法

油中溶解气体分析方法的原理是:运用充油电气设备的油中消融进去的气体，对充油电气设备的内部故障进行细致分析和判断。油中溶解气体分析方法所提到的油就是油浸式变压器油箱中充满的变压器油，其作用是作为绝缘介质和散热媒介。不过在长期的接触和摩擦中，这些油会受到环境的影响而发生老化或氧化，进而导致一些气体的产生，如碳氢化合物、氢气、一氧化碳和二氧化碳等．根据变压器油中各种气体的组成成分以及浓度的不同，IEC三比值法是变压器内部故障类型诊断的主要方法。该方法主要是采用5种特征气体的三对比值，即φ(C2H2)/φ(C2H4)，φ(CH4)/φ(H2)，φ(C2H4)/φ(C2H6)，用不同的编码表示不同的三对比值范围，来判断变压器的故障性质。IEC三比值法也是我国国家标准中推荐使用的判断充油电气设备故障性质的主要方法。其优点是简单、容易理解，但由于影响油中溶解气体含量的因素很多，使得利用油中溶解气体判断故障有很大的不确定性。

1.2粗糙集理论诊断方法

在变压器故障诊断中采用粗糙集理论构建规则库来匹配规则，进行故障诊断推理。在故障分类中，观察或测量到的变压器故障征兆一般被作为条件属性，决策属性即为现实存在的变压器故障。条件属性和决策属性都确定后，就可以构建一个决策表。直接从描述故障状态的原始数据出发作数据预处理，就可以构造故障诊断决策系统。IEC三比值法处理变压器复合故障时存在一些不足之处，而引入粗糙集理论的决策表约简法可以弥补这些不足，从而有效处理含有错误或遗漏的变压器征兆，提高故障诊断准确率。

2电力变压器故障定位

局部放电与局部过热故障都是变压器经常性发生的故障，这类故障不算太严重，大部分时候变压器都可以正常运行。但前提条件是必须知道故障点的位置与故障程度，否则，将会产生不可预计的危害。吊罩检查作为停电检修的一个主要的处理方法，工作量过大，只有在变压器发生重大故障时才会采用该方法。在吊罩检查前进行电气试验，可以大致的估计出故障的位置，且较为方便，是很好的处理方法。如果能在变压器发生故障时，大概的判断出发生故障的位置，就能快速的处理故障，使变压器安全的运行。将信息融合技术应用到变压器故障诊断中，充分利用变压器油中溶解气体分析数据和电气实验数据相结合的信息，对变压器故障的位置进行大致的判断。针对传统故障定位检测方法的不足，以故障树分析法为基础，改进多蚁群算法，提出建立变压器故障定位模型。由于蚁群算法相比于其他普通的算法，具有较强的全局优化能力和局部寻优能力，能够提高变压器故障诊断的速度与正确率。随后引进故障概率与重要度，对故障进行逐层检测，最终完成变压器的故障定位。

3对变压器故障的诊断方法的未来展望

从影响变压器的外界环境入手也可以得到很多数据，从影响固体绝缘体的水分、氧气和酸度值来考虑，进而就可以发展为综合性的变压器在线检测故障的诊断和对相关数据状态评估。在变压器中，可能发生的故障主要是由于相关的机械发生故障或者是热故障和电故障，而且这也是机械故障的主要表现，所以最重要的就是对变压器发生热故障和电故障的处理。变压器的内部构造较复杂，发生的问题解决起来也就很复杂，而任何故障的发生前都会有征兆，所以对其发生的征兆进行观察也就可以得出相应的结论,从而进行提前预防。对于油中溶解的气体分析技术是目前对充油电力设备检测的常规手段，主要是因为其能很好的发现变压器内部存在的很多早期故障。

目前我国对于变压器的检测方法都是利用变压器的表面特征来判断的，但是这种方法并没有起到很好的作用。因为要用表面的特征来判断变压器是否出现故障，就需要用大量的实际故障例子来对比，但是实际中对于这些样本数据的获取是非常困难的。而且由于不同变压器的电压容量不同，内部的结构也不同，发生的故障也不尽相同，所以对于变压器的故障诊断就会存在很大的误差。目前我国还没有很好的方法来解决这个问题，而且大多数的故障诊断方法都因缺乏完善的诊断理论支持而缺乏可信度，所以对于变压器的故障预测和分析技术还有很大的提升空间，要提升检查方法的精准度，能够准确地预测到故障发生的部位，并且能对未发生的故障进行预测，能预测到故障的发展趋势。

在我国，有超过50%的故障都是用这种方法来发现的。还有就是利用专家系统来进行检修变压器，其原理也就是利用了人工智能来模拟人类的专家来进行推理，可以利用电脑中储存的数据来进行推理判断，最后得出可信度较高的结论。但是由于变压器的检测较复杂，所以检测过程中可能存在着很多的误差，对专家系统就需要足够的容错率来适应各种不同的因素对检测结果可能造成的影响，所以，相关的技术人员一定要加强对该方面技术的研发，要不断更新电脑的数据库，使其能够记录不同的故障，以期能够得到更为准确的结论。

结束语

变压器在电网电力能量的传输和电力能量的转换中起非常重要的作用，在电网安全防御上的作用也非同一般。变压器一旦发生故障会严重影响电力系统的运行，对国家财产、居民生活造成损害。因此对其故障进行研究十分重要。目前一般采取外表特征分析、数据量化分析、人工智能模拟等方法进行故障原因探寻。通过这些分析，初步了解了变压器的故障一般是由外界环境变化、变压器自身老化引发的短路、断路而造成。掌握这些理论知识有助于提高故障紧急处理的能力、防范能力，提升电网运行的稳定性和运行效率。同时也可促进对于一些未出现的故障在设计时进行防范，提升电网建设质量。

参考文献：

[1]杨凤春,贾本岩,张丽娟.电力变压器故障诊断方法研究[J].科技创新与应用,2016,04:184.

[2]李倩.浅析电力变压器状态评估与故障诊断方法[J].黑龙江科技信息,2016,13:67.

[3]吴坤,康建设,池阔.基于改进多分类算法和相关向量机的电力变压器故障诊断方法[J].高电压技术,2016,4209:3011-3017.

[4]赵华鑫.电力变压器状态评估及故障诊断方法研究[J].电子测试,2016,21:123-124.

[5]朱紫娟.综合故障诊断方法在电力变压器故障诊断中的应用研究[D].西安工程大学,2016.