大型變壓器設備運行狀態監測與故障診斷

王志剛(渤海石油航務建筑工程有限責任公司，天津 300456)

1 狀態監測和故障診斷的意義

大型變壓器日常運行具有高風險特點，同時也是電網重要組成部分，在針對大型變壓器設備進行維護與檢修過程中，需要明確電網運行效果，使用預防性檢測方案。在設備運行中要及時完成檢測與診斷，診斷工作開展的主要目的是確保設備處于安全運行狀態，預防出現巨大經濟損失。

從設備運行角度來看，及時完成檢測找出設備問題，從而才能保證最終的檢修效果，對于正常運行的設備來講，若是按照標準制度完成檢修，則可預防出現物力和人力浪費等現象，對于無法檢修的設備來講，很容易產生安全隱患。在變壓器狀態監測和故障診斷工作開展中，需要重視設備的特殊性，借助現代技術手段完成在線檢測和在線故障診斷，從而確保變壓器設備屬于安全穩定運行狀態[1]。

在大型變壓器設備狀態監測工作開展中，主要包括設備電池線路檢測和固體絕緣檢測以及氣體絕緣檢測等部分。故障診斷主要涉及設備機械故障診斷和設備受潮故障診斷，使用的診斷方法需要滿足電池脈沖需求，分析變壓器設備信號，在深入了解放電量和電源分布的情況下，合理判斷故障類型，大型變壓設備狀態監測和故障診斷組成如圖1所示。

圖1 變壓器設備狀態監測與故障診斷裝置組成

2 系統構架和功能設計思路

2.1 系統構建

電力企業在進行大型變壓器狀態監測和故障診斷工作時，主要使用在線檢測方法對變壓器設備運行數據和在線實時數據完成合理分析，為后期設備監測工作的開展創造良好數據基礎，例如針對大型變壓器設備運行狀態進行診斷，過程中需要使用電壓互感監測方案，查看設備內部是否出現問題，實現電壓互感監測，保證設備運行的穩定性。目前在進行系統構架測試過程中，需要了解重要設備特點，保證故障監測裝置使用效果，精準進行大型變壓器狀態監測，提升故障判斷的準確性，為檢測工作提供良好環境。

2.2 系統功能

電力企業使用大型變壓器設備完成狀態監測和故障診斷，需要逐漸增強在線檢測能力和離線數據瀏覽能力，對狀態檢測和故障分析進行全方位評估，確保系統處于穩定運行狀態。在互聯網技術快速發展背景下，為大型變壓器設備監測和故障診斷提供了技術支撐，用戶可以根據實際需求完成數據查找，保證數據使用的準確性，為日常維護工作和設備檢修創造良好的空間，降低了大型變壓器日常運行事故發生率。例如在大型變壓器設備故障診斷和維護中，需要及時了解變壓器和互感器運行狀態，在狀態監測裝置中可以及時提取數據，保證數據真實性和實際性，為后期查詢創造基礎條件，確保系統數據輸出能力。基于此，工作人員才能在日常工作開展獲得準確的數據，完成變壓器系統實時監測，根據現實需求制定故障診斷方案，確保大型變壓器設備診斷與故障排除工作穩定有序進行。

2.3 變壓器設備狀態監測與故障診斷軟件的研究

在狀態監測和故障診斷工作開展中，需要使用虛擬設備，通過計算機操作平臺，保證測試系統功能得以發揮。在虛擬系統中，硬件主要解決信號的傳輸和接收問題，軟件依靠信息技術實現各個部分的精確操作，保證各個部分操作的完成效果，通過以上介紹可以看出軟件才是整個系統的核心部分，用于實現硬件管理和具體功能的實現，虛擬設備和傳統設備相比，在性價比方面相對較高，同時還設有人機交互界面，為日常工作開展創造了便利條件。虛擬設備中軟硬件具有開放性和模塊化特點，可以及時掌握變壓器運行狀態，為軟件和硬件的編寫創造良好環境。在狀態監測和故障診斷過程中，需要完成信號測試和信號分析，最終才能實現故障診斷，整個過程涉及信息技術和通信技術，因此需要從不同角度出發，對最終結果進行描述，構建完善故障診斷系統，將重點放在軟件設計方面[2]。

3 變壓器設備在線監測系統設計

在大型變壓器設備運行狀態檢測過程中，若想確保變壓器設備監測效果需要制定多項技術指標，通過對技術指標的合理定量分析，降低大型變壓器設備監測難度，另外還可以使用模糊理論完成設備定義。在脈沖指標定義過程中，大型變壓設備，電流波形會在短時間內發生巨大變化，作為衡量電流這一重要標準，設備和電網頻率都可能發生波動現象，因此需要明確電流負值出現的差異，在不同工作環境下，通過多次測試的方法建立監測模型，從而為模糊語言使用創造良好空間。

3.1 硬件系統設計

大型變壓器系統在線監測過程中需要明確硬件結構，其中包含計算機和其他外圍設備，電子儀器測試主要使用到傳感器設備和信號調節設備，這些硬件日常運行都需得到平臺的支持。通過測量大型變壓設備的溫度，及時采集完溫度數據，補充通訊中可能出現的問題，對上位機模塊進行了深入的分析和處理，從而提高了溫度測試和模組測量的準確性[3]。

大型變壓器設備的溫度測量模塊主要由多個測量單元組成，在行程測量過程中要合理設置通訊系統，將系統分成多個部分，以保證測量結果。測溫裝置是由紅外傳感器與數據轉換芯片組合而成，通過遙控傳感器實時監測接觸部的溫度，再通過數據變換方法，將采集到的電信號轉換成數字模型信號。在系統設計工作的過程中，需要合理使用光電編碼設備，及時處理電信號，完成數據轉換和存儲。

隨著無線通信工作的開展，芯片質量與數據之間存在著直接的聯系，無線通信模塊需要一一對應，及時接收數據包，并與其他地址進行對比分析，若數據恢復與限時測試不符，系統不會作出任何反應。系統硬件設計中，主要由單片機和微處理設備進行控制，及時完成數據收集與傳輸，保證數據轉換效果。

3.2 軟件部分設計

對于大型變壓器狀態監測和故障診斷而言，軟件設計屬于核心部分，在硬件設計完成后，需要根據實際情況完成軟件設計，構建與系統配置相符的應用軟件，軟件設計需要能夠實現用戶定制功能以滿足個性化需求。在大型變壓器運行狀態監測和故障診斷軟件系統設計中，主要使用C語言進行軟件開發，C語言功能強大，通過C語言的編程完成程序設計，保證了程序內部擁有仿真功能和數據收集功能，設計軟件程序，實現硬件控制，達到數據采集、數據分析的目的，突出軟件部分設計的靈活性。使用圖形語言編程的方法，保證軟件設計界面更加形象直觀，預防出現系統使用過于復雜的情況。

在大型變壓器設備狀態監測和故障診斷系統設計中，系統需要及時接收數據并且發出相應指令，其中主要包含數據測試指令和溫度測試指令。工作流程為軟件在接收信號后進行初始化分析，之后對指令進行分類處理，確保溫度傳輸效果，若是溫度傳輸結果和現實不符，數據會及時返回。在主程序接收指令后，會根據不同路徑劃分溫度信號，溫度測量傳輸和行程測量傳輸具有相同操作特點，在數據傳輸完成后，主程序會開始初始化分析，只有通過人工查詢功能，才能實現下一次指令發送。大型變壓設備狀態監測和故障診斷工程需要實現模擬量采樣，劃分不同的數據質量傳輸階段，在電平處于較低狀態下，快速開展模擬采樣，在確定采樣周期情況下實現模擬量轉換，時刻保證系統處于高阻狀態，通過合理的設置，將高電平轉為低電平形式，合理接收轉換過程中產生的數據。在軟件程序設計過程中，需要重視軟件開發和測試，并且還要為用戶提供全新的軟件體驗，在大型變壓器設備運行狀態監測與故障診斷時，工作人員需要對軟件功能進行分析，逐漸簡化軟件設計工程量，提升軟件每個環節的設計效果，使用成熟軟件設計方法，預防在軟件設計中出現成本耗損問題[4]。

4 結語

綜上所述，在大型變壓器運行狀態監測和故障診斷過程中，若是可以保證監測系統硬件設計質量和軟件設計質量，則可實時了解變壓器運行狀態，及時找出變壓器設備潛在的故障，根據現實情況制定故障解決方案，為變壓器設備穩定運行創造良好空間。

使用在線監測方法，精準掌握變壓器運行情況，實現變壓器系統智能化管理，使用軟件系統對變壓器數據進行分析，降低人工操作工作量，提升日常工作效率，保證設備穩定可靠運行。