基于信息融合技術的變壓器故障檢測研究

李茹

【摘 要】電力變壓器的在線監測就是通過對有關參數、信號的采集和分析，檢測到內部的故障初期狀況并判明故障的發展趨向，以便綜合分析，避免惡性事故的發生，將傳統的定期維護轉為狀態維護。本文在變壓器故障檢測方面進行了調研研究，討論多傳感器信息融合技術在變壓器故障診斷中的研究方法和技術手段，以指導變電運維檢修工作。

【關鍵詞】故障檢測；信息融合；運維檢修

【中圖分類號】TF576.7【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0078-01

一、引言

近年來，國內外專家一直致力于研究電力變壓器的在線監測技術，尤其是近年來，隨著電力電子技術的飛速發展，光線技術、傳感器和新的測量技術的可靠性迅速提高，為實現在線監測創造了良好的條件，新的在線檢測方法和儀器不斷涌現，豐富了原有的絕緣預防性試驗方法。目前，對電力變壓器在線監測比較有效的方法有：油中氣體含量利用化學方法在線監測如油色譜在線監測等；鐵芯多點接地利用電氣方法在線監測和變壓器局部放電在線監測等；箱體溫度分布和接頭溫度過熱利用紅外測溫方法在線監測等；介質損耗在線監測等。這些實時數據的及時獲取極大地提高了診斷的實時性和準確性。

二、變壓器故障診斷信息進行分類

在電力變壓器診斷過程中，可以利用的變壓器信息很多：溫度測量；直流及繞組電阻測量；溶解在變壓器油中的特征氣體含量及產起速率；微水分析法；變壓器本身的電壓、電流值等電氣參數，以及變壓器工作噪聲也能成為變壓器診斷信息。從診斷學上考慮，診斷的各類需求信息具有模糊和不精確性，只有通過多方面的獲取多維信息，才可使變壓器的監測和診斷更具可靠性和準確性。

三、信息融合技術在變壓器故障診斷中的應用

（1）信息融合技術的種類

信息融合技術從所應用的傳感器從屬范圍來分，可分為兩類系統：第一類是局部的或是自備式，以收集來自單個平臺上多個傳感器的數據；第二類稱為全局或區域融合，以來自空間和時間上各個不相同的多個平臺多個傳感器的數據。

（2）信息融合系統的構成和關鍵技術

基本數據融合系統，主要由多傳感器、數據校準、數據相關、模式識別、狀態估計等組成。信息融合的關鍵技術為：

1）數據相關性技術：數據融合過程中，數據相關的核心問題是克服傳感器測量的不精確性和干擾引起的相關二義性，保持數據的一致性。

2）數據轉換：多傳感器輸出的數據形式、環境描述等都不一樣，數據融合中心處理這些不同來源信息的首要任務，足把這些數據轉換成相同的形式和描述，然后進行相關處理。

3）態勢數據庫：態勢數據庫分為實時數據庫和非實時數據庫。

4）融合計算：融合計算是多傳感器數據融合系統的核心技術，它涉及對多傳感器的相關觀測結果的驗證、分析、補充、取舍、修改和狀態跟蹤估計，并能對新發現的不相關觀測結果進行分析和綜合，生成綜合態勢及態勢決策分析。

（3）基礎信息融合的變壓器故障診斷模型的構建

變壓器故障診斷是一個多源信息融合的過程。一方面，故障診斷的信息來自于傳感器的測量的數據結果，測量到的信息存在著相同、相近或不同的差異，分別稱為冗余信息、交叉信息和互補信息。另一方面，故障診斷中傳感器的信息是最原始的數據信息，利用這些原始信息，可提取一些有關系統故障的特征信息，這里稱為故障表征，然后由故障表征及系統信息進行更詳細的診斷，判斷系統是否有故障及故障源的性質。因此，根據變壓器故障診斷的特點與要求，可將信息融合的層次分為數據層、特征層和決策層。

四、應用分析

某廠1臺SSPZ-45000/110型變壓器的油色譜分析數據如表1所示，同時算出總烴絕對產氣速率為24.758mL/h？表明氣體含量及增長速率嚴重超標。

（1）表2所示是經數據融合后的結果。數據融合步驟為：實驗標定；確定二維擬合回歸方程；方程的系數求得。

根據三比值判斷法變壓器故障屬于1，0，2型，查表是高能量放電故障。特征提取初步判斷有內部故障發生，可能是：本體絕緣損壞，如受潮等；鐵芯有問題；繞組問題，如相間短路、繞組和引線斷線。

（2）油色譜分析法即方法1與局部放電法即方法2對故障的基本概率及其融合信息故障診斷結果見表3。

同時，證據理論定義計算出各種方法的不確定性分別為0.125，0.218和0.063，可以看出油色譜分析法和局部放電法不確定性較高，而融合后的不確定性（0.063）降了一個等級，因此，可得出變壓器的冷卻油受潮氧化（0.388）。再結合其它信息：鐵芯泄漏電流為0.45A，三相電壓平衡電流正常等。對以上判斷進行分析，可得出結論：故障性質是絕緣損壞導致受潮。再自動調出臺帳及歷史數據進行縱向分析，根據檢修時所得的絕緣電阻及介質損試驗數據見表4。

由表4可以看出，介質損大于5%，同時計算出合格度為0.71。合格度<0. 8，表明絕緣有問題。綜合以上情況，得出故障診斷結果：變壓器受潮產生故障，應密切監視，盡快停機檢修。實際檢修的情況是變壓器因長期運行，密封老化沒及時更換，引起變壓器進水受潮并引起放電，證明該判斷是準確的。