基于油色譜分析的變壓器故障診斷系統

黑帥 盧廣旗 宋曉龍

【摘 要】變壓器的安全穩定運行直接關乎電網的供電可靠性甚至電力系統的穩定性。關于變壓器故障診斷的研究已經取得了很多進展，變壓器的異常狀態可以通過油色譜的變化反映出來，現有的油色譜分析方法準確率有待提高。因此，基于油色譜分析的變壓器故障診斷是一項亟需深入研究的課題。

【關鍵詞】變壓器；故障診斷；油色譜分析

一、引言

電力變壓器是電力系統中重要的元件，起著舉足輕重的作用，近年來受到了國內外學者們的廣泛關注。變壓器在電力系統中起到變換電壓等級的作用，升壓變壓器可以將電能從發電廠出口電壓升高到輸電網的電壓等級，降壓變壓器可以將電能從高電壓等級降到低壓等級供負荷使用。變壓器的安全穩定運行將直接影響電網的供電可靠性。

隨著智能電網和全球能源互聯網的提出，電網逐漸向更大、更堅強的方向發展，電力系統電力系統安全運行的不確定因素和潛在風險逐漸增加，電力行業的發展面臨的資源和壓力越來越大，為了滿足電網規模的擴大以及電網質量的要求，必須保證變壓器的安全可靠的運行。

近年來“互聯網+”和人工智能技術大力發展，這種新的理論方法已經開始用于解決實際問題，事實證明：新的理論方法在解決實際問題方面有比較大的優勢。目前，關于變壓器的故障診斷已有較多的研究成果，研究表明，變壓器的一些異常狀態及故障狀態可以通過油色譜的變化及時發現，但目前基于油色譜分析的方法都是一些比較陳舊的方法，其檢測效果不佳，如果將人工智能算法應用到油色譜分析中去，發揮人工智能算法的優勢是本文的研究重點。

二、系統整體設計

如圖1所示為變壓器油色譜故障診斷系統整體設計結構圖。變壓器油色譜故障診斷系統的工作原理為：系統通過油循環回路將變壓器油流動起來，依次流過油色譜監測系統的油氣分離單元，從而將溶解在變壓器中的氣體提取出來，然后經過氣體檢測單元識別每種氣體及含量轉化為電信號，采用高精度的模數傳感器將電信號轉化為數字信心存儲并傳送；檢測結果最終會以數字格式，通過RS-485總線傳輸給故障診斷系統。專用的RS-485通訊模塊，采用光耦完全隔離，系統與傳輸線路光隔離，避免采集信號損壞。通過故障診斷系統的判斷顯示出變壓器的狀態以及發生故障的類型，供檢修人員觀看。市公司檢修專工以及省公司的工作人員也可以通過內網查看每臺變壓器的狀態，布置檢修任務等。

三、系統硬件設計

系統硬件部分設計原理框圖如圖2所示。該系統包括油氣分離單元、氣體檢測單元、控制單元以及通信單元組成，其中油氣分離裝置安裝在變壓器閥門處，油氣分離裝置的核心部件是油氣分離膜、氣體檢測單元核心部件是氣體傳感器。

四、系統軟件設計

圖3顯示了基于油色譜分析的變壓器故障診斷系統的主要功能，主要包括三個部分，數據管理、BP網絡訓練、變壓器故障診斷。數據管理部分用來實現采集變壓器油色譜數據，并實時更新，并將油色譜數據送至BP神經網絡模塊進行數據處理。BP網絡訓練部分主要是將送來的油色譜數據進行訓練，并將數據輸入結果送至變壓器故障診斷模塊。故障診斷模塊接收到BP神經網絡訓練輸出的結果與故障判據進行比對，判斷出變壓器發生了何種故障類型，并給出檢修建議。

五、結論

根據系統的要求，設計了變壓器故障診斷系統的整體構成，其次對系統硬件部分做出了詳細的設計，然后設計了變壓器故障診斷系統的軟件部分，將本文的基于BP神經網絡的油色譜分析方法應用到變壓器在線故障診斷中，解決了變壓器故障診斷問題。

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