鲁中南大学曾敏辉危韧勇栏目编辑/罗斌9岸遇大众黑f 0前言根据对电网事故的统计分析，我国有近1/3的电网事故的直接起因是设备故障所造成的，而电力变压器是电力系统的主要设备之一，可见保证变压器的安全运行在电力系统中占有极其重要的地位。

　　一般单一变压器绝缘状态监测参量为以下三个：（1）高、中、低压侧套管绝缘介损值；（3）油中H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6六种溶解气体及总烃含量；（3）局部放电量。

　　1变压器绝缘状态监测技术分析1.1介质损耗角监测介质损耗角！是电容型设备绝缘在线监测的重要内容之一。长期以来，介质损耗角的tan！值测量是通过西林电桥实现的，但它的测试程序复杂，操作工作量大，测量时间长，自动化水平低，易受人为因素的影响，这些都限制了西林在电力系统中的应用。！的定义如下，流过电容型设备的电流i比绝缘两端的电压u超前一个相角"则！=/（3-"）。因电容型设备！通常约为0.001>0.03，使"趋近于/3，故对测量！的准确度提出了较高要求。

　　1.1.1直接测量法在时域中通过脉冲计数才测量正弦电流、电压由负变正过零点的时差AT，再换算为I超前u的相位差"进而算得8.己知正弦波的周期T=1/f，在测得过零点时差AT后，可知：该方法主要依靠硬件装置来实现计算，两个检测通道本身存在相位差，过零比较器的失调电压，电源谐波等都会导致测量误差，所以必须采用相应措施消除干扰。

　　1.1.3傅立叶分析法在频率的波动时，使采样频率无法准确地保持为系统频率的整数倍，这种非整周期采样会造成栅栏效应和频谱泄漏现象，以及电网中存在的高次谐波都会给介质损耗角的测量带来误差。而现在的tan！仅为千分之几，可见频率波动引起的介质损耗角测量误差很大，针对这一问题的解决方法有：（1）采用跟踪电力系统频率变化然后反馈调整采样频率的方法。该方法要依靠锁相环技术，较为复杂。

　　（3）米用加窗插值方法。以Hanning窗说明加权差值FFT算法原理：一个具有各次谐波的周期信号可表示为：当采样频率为系统频率的非整数倍时，可表示为=（+ i）f/N，其中f/N为频率分辨率，为整数，/为小数。

　　正交法测量原理叙述如下：设在一个周期内采样点数为N，对二者分别进行傅立叶级数展开可得：所以，电流基波幅值为=V"+E，电流基波初相角为值得注意的是，正交性仅在fs和f满足整数倍时才成立，所以电流和二次侧电压必须同步采样。

　　1.1.4高阶正弦拟合算法假设信号仍以（3）式表示，采样后得N点离散序列，尤为采样频率。fs为满足采样定理，可采用滤波方法将谐波限制在m次内。

　　离散傅立叶变换后求取电压和电流信号参数作为迭代初值，对采样数据采用比较小二乘法进行非线性拟合计算。该算法较好地解决了采样频率与电网频率不同步的问题，但编程运算量大，迭代次数多，在强噪声干扰下，误差较大，需采取多次测量输出平均值的方法减小误差。

　　油中溶解气体监测常规的油色谱分析法是离线操作，存在一系列不足之处：从取油样到实验室分析，作业程序复杂，可能存在较大的人为误差。检测周期长，不能及时发现潜伏性故障和有效的跟踪发展趋势。

　　现在采用一种气体渗透膜，从变压器绝缘油中脱出溶解气体。气体平衡后，采用传感器测量气体浓度，由亨利定律可得到气体浓度：C?脱气后给定种类的气体浓度Cg??溶解在油中的该类气体的浓度M??平衡常数（奥斯瓦尔德常数）一种简单方法??特征气体法，只须测量出氢气浓度，因为一旦有故障就伴随有氢气产生，而且其浓度又是故障严重程度的尺度。另外，氢气量的变化速度还可进一步判断故障发展的快慢。

　　所采集的数据经处理后，通过串行通信传给主控室的计算机，主控计算机算出特征气体（通常是以下6种特征气体H2、C0、CH4、C2H2、C2H4、C2H6）含量，然后使用三比值法、四比值法、气体诺谟图法和CIGRE推荐的方法对各次采样数据进行分析及故障诊断。

　　1.3变压器局部放电监测变压器内部产生的局部放电参数的测试，可获得局部绝缘的信息，放电的强弱可用来评定绝缘缺陷或劣化程度，所以局部放电也是变压器绝缘状态监测的一项重要指标。目前，国内外研究比较多、应用比较广泛的是超声波定位法和电脉冲检测法。

　　超声波定位法是根据局部放电产生的超声波传播的方向和时间来确定放电位置。通常采用压电传感器，固定在变压器油箱壁上，选用的频率范围70>150kHz，目的是为了避开铁心的磁噪声和变压器的机械振动噪声。由于超声法受电气干扰小，能定性地判断局部放电信号的有无，所以它在局部放电定位上广泛应用。

　　但变压器内部绝缘结构复杂，各种介质对声波的衰减及对声速的影响都不一样，目前使用的传感器抗电磁干扰能力较差，灵敏度也不很高，这就增加了超声波检测的难度。近年来由于声电换能元件效率的提高和电子放大技术的发展，超声波检测的灵敏度有了较大的提高，东南大学已研制出智能化电力变压器局部放电超声定位仪。

　　脉冲电流法是通过检测阻抗、套管末屏接地线、外壳接地线、铁芯接地线以及绕组中由于局部放电引起的脉冲电流，获得放电量。根据局部放电产生的脉冲传播到测量端的特性来确定放电位置。它是研究比较早、应用比较广泛的一种检测方法，IEC对此制定了专门的标准。检测变压器局部放电脉冲的电流传感器通常用罗哥夫斯基线圈制成，电流传感器按频带可分为窄带和宽带两种。

　　脉冲电流法进行局部放电线监测时，干扰信号随放电信号一起进入监测系统。干扰信号可分为连续的周期型干扰和脉冲型干扰。周期型干扰包括系统高次谐波，载波通讯及无线电通讯等；而脉冲型干扰又可分为周期脉冲干扰和随机脉冲干扰。

　　抑制干扰一直是困扰局部放电在线监测的难题。从硬件方面研究了诸多的干扰抑制措施，采用干扰平衡装置在变压器各绕组的套管末屏、中性点及铁芯等接地线获取信号，并排列组合成数对“平衡对”来消除外部干扰，但所测数据的稳定性和重复性都较差。基于傅里叶变换的软件滤波方法有其局限性：因这种变换难以获得信号的局部特性，对放电这样的非平稳突变信号，较难获得理想结果。而小波在去除周期型干扰和平稳随机型干扰有一定的优越性。

　　从理论上来说，如果局部放电发生的位置不同，放电信号经由不同的传播途径到达传感器，其中携带了关于放电位置的信息。小波变换作为一种信号的时间-尺度、（时间-频率）分析法，在时域和频域都具有表征信号局部特性的能力，是一种窗口大小固定不变，但其形状可改变，时间窗和频率窗都可以改变的时频局部化分析方法，因而它是信号特征提取的有力工具。可利用离散小波变换的多分辨识别，分析局部放电的超高频信号在不同的分辨率下的特征，对放电位置进行识别。

　　近年来，电子技术与传统的测试方法相结合，将测得的局部放电信号经放大、滤波后进行A/D转换送入计算机进行数据处理和分析，做出各种谱图和统计量，由此来分析变压器的局部放电情况。基于模式识别方法的局部放电数字化检测装置及其三维谱图显示很有特色，放电测量系统普遍采用结构：2结束语以上介绍的三个在线监测参量能较好地反映变压器状态运行状况，而变压器故障诊断是个复杂的过程，若这些在线监测数据和历史数据能综合到一个监测系统中来则能更好互补地检测变压器内部潜伏性故障，以及预测变压器未来运行状况。所以基于电力变压器绝缘状态的综合监测系统，具有很好的经济意义和应用前景。

　　栏目编辑/罗斌tan！的数字化测量中，如何提高抗干扰能力，从而提高测量的准确性及稳定性仍是当前和今后值得研究的课题，而油气监测中需要研制性能更好的传感器。……，。大众用电