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。
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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。