魯中南大學曾敏輝危韌勇欄目編輯/羅斌9岸遇大眾黑f 0前言根據對電網事故的統計分析，我國有近1/3的電網事故的直接起因是設備故障所造成的，而電力變壓器是電力系統的主要設備之一，可見保證變壓器的安全運行在電力系統中占有極其重要的地位。

　　一般單一變壓器絕緣狀態監測參量為以下三個：（1）高、中、低壓側套管絕緣介損值；（3）油中H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6六種溶解氣體及總烴含量；（3）局部放電量。

　　1變壓器絕緣狀態監測技術分析1.1介質損耗角監測介質損耗角！是電容型設備絕緣在線監測的重要內容之一。長期以來，介質損耗角的tan！值測量是通過西林電橋實現的，但它的測試程序復雜，操作工作量大，測量時間長，自動化水平低，易受人為因素的影響，這些都限制了西林在電力系統中的應用。！的定義如下，流過電容型設備的電流i比絕緣兩端的電壓u超前一個相角"則！=/（3-"）。因電容型設備！通常約為0.001>0.03，使"趨近于/3，故對測量！的準確度提出了較高要求。

　　1.1.1直接測量法在時域中通過脈沖計數才測量正弦電流、電壓由負變正過零點的時差AT，再換算為I超前u的相位差"進而算得8.己知正弦波的周期T=1/f，在測得過零點時差AT后，可知：該方法主要依靠硬件裝置來實現計算，兩個檢測通道本身存在相位差，過零比較器的失調電壓，電源諧波等都會導致測量誤差，所以必須采用相應措施消除干擾。

　　1.1.3傅立葉分析法在頻率的波動時，使采樣頻率無法準確地保持為系統頻率的整數倍，這種非整周期采樣會造成柵欄效應和頻譜泄漏現象，以及電網中存在的高次諧波都會給介質損耗角的測量帶來誤差。而現在的tan！僅為千分之幾，可見頻率波動引起的介質損耗角測量誤差很大，針對這一問題的解決方法有：（1）采用跟蹤電力系統頻率變化然后反饋調整采樣頻率的方法。該方法要依靠鎖相環技術，較為復雜。

　　（3）米用加窗插值方法。以Hanning窗說明加權差值FFT算法原理：一個具有各次諧波的周期信號可表示為：當采樣頻率為系統頻率的非整數倍時，可表示為=（+ i）f/N，其中f/N為頻率分辨率，為整數，/為小數。

　　正交法測量原理敘述如下：設在一個周期內采樣點數為N，對二者分別進行傅立葉級數展開可得：所以，電流基波幅值為=V"+E，電流基波初相角為值得注意的是，正交性僅在fs和f滿足整數倍時才成立，所以電流和二次側電壓必須同步采樣。

　　1.1.4高階正弦擬合算法假設信號仍以（3）式表示，采樣后得N點離散序列，尤為采樣頻率。fs為滿足采樣定理，可采用濾波方法將諧波限制在m次內。

　　離散傅立葉變換后求取電壓和電流信號參數作為迭代初值，對采樣數據采用比較小二乘法進行非線性擬合計算。該算法較好地解決了采樣頻率與電網頻率不同步的問題，但編程運算量大，迭代次數多，在強噪聲干擾下，誤差較大，需采取多次測量輸出平均值的方法減小誤差。

　　油中溶解氣體監測常規的油色譜分析法是離線操作，存在一系列不足之處：從取油樣到實驗室分析，作業程序復雜，可能存在較大的人為誤差。檢測周期長，不能及時發現潛伏性故障和有效的跟蹤發展趨勢。

　　現在采用一種氣體滲透膜，從變壓器絕緣油中脫出溶解氣體。氣體平衡后，采用傳感器測量氣體濃度，由亨利定律可得到氣體濃度：C?脫氣后給定種類的氣體濃度Cg??溶解在油中的該類氣體的濃度M??平衡常數（奧斯瓦爾德常數）一種簡單方法??特征氣體法，只須測量出氫氣濃度，因為一旦有故障就伴隨有氫氣產生，而且其濃度又是故障嚴重程度的尺度。另外，氫氣量的變化速度還可進一步判斷故障發展的快慢。

　　所采集的數據經處理后，通過串行通信傳給主控室的計算機，主控計算機算出特征氣體（通常是以下6種特征氣體H2、C0、CH4、C2H2、C2H4、C2H6）含量，然后使用三比值法、四比值法、氣體諾謨圖法和CIGRE推薦的方法對各次采樣數據進行分析及故障診斷。

　　1.3變壓器局部放電監測變壓器內部產生的局部放電參數的測試，可獲得局部絕緣的信息，放電的強弱可用來評定絕緣缺陷或劣化程度，所以局部放電也是變壓器絕緣狀態監測的一項重要指標。目前，國內外研究比較多、應用比較廣泛的是超聲波定位法和電脈沖檢測法。

　　超聲波定位法是根據局部放電產生的超聲波傳播的方向和時間來確定放電位置。通常采用壓電傳感器，固定在變壓器油箱壁上，選用的頻率范圍70>150kHz，目的是為了避開鐵心的磁噪聲和變壓器的機械振動噪聲。由于超聲法受電氣干擾小，能定性地判斷局部放電信號的有無，所以它在局部放電定位上廣泛應用。

　　但變壓器內部絕緣結構復雜，各種介質對聲波的衰減及對聲速的影響都不一樣，目前使用的傳感器抗電磁干擾能力較差，靈敏度也不很高，這就增加了超聲波檢測的難度。近年來由于聲電換能元件效率的提高和電子放大技術的發展，超聲波檢測的靈敏度有了較大的提高，東南大學已研制出智能化電力變壓器局部放電超聲定位儀。

　　脈沖電流法是通過檢測阻抗、套管末屏接地線、外殼接地線、鐵芯接地線以及繞組中由于局部放電引起的脈沖電流，獲得放電量。根據局部放電產生的脈沖傳播到測量端的特性來確定放電位置。它是研究比較早、應用比較廣泛的一種檢測方法，IEC對此制定了專門的標準。檢測變壓器局部放電脈沖的電流傳感器通常用羅哥夫斯基線圈制成，電流傳感器按頻帶可分為窄帶和寬帶兩種。

　　脈沖電流法進行局部放電線監測時，干擾信號隨放電信號一起進入監測系統。干擾信號可分為連續的周期型干擾和脈沖型干擾。周期型干擾包括系統高次諧波，載波通訊及無線電通訊等；而脈沖型干擾又可分為周期脈沖干擾和隨機脈沖干擾。

　　抑制干擾一直是困擾局部放電在線監測的難題。從硬件方面研究了諸多的干擾抑制措施，采用干擾平衡裝置在變壓器各繞組的套管末屏、中性點及鐵芯等接地線獲取信號，并排列組合成數對“平衡對”來消除外部干擾，但所測數據的穩定性和重復性都較差。基于傅里葉變換的軟件濾波方法有其局限性：因這種變換難以獲得信號的局部特性，對放電這樣的非平穩突變信號，較難獲得理想結果。而小波在去除周期型干擾和平穩隨機型干擾有一定的優越性。

　　從理論上來說，如果局部放電發生的位置不同，放電信號經由不同的傳播途徑到達傳感器，其中攜帶了關于放電位置的信息。小波變換作為一種信號的時間-尺度、（時間-頻率）分析法，在時域和頻域都具有表征信號局部特性的能力，是一種窗口大小固定不變，但其形狀可改變，時間窗和頻率窗都可以改變的時頻局部化分析方法，因而它是信號特征提取的有力工具。可利用離散小波變換的多分辨識別，分析局部放電的超高頻信號在不同的分辨率下的特征，對放電位置進行識別。

　　近年來，電子技術與傳統的測試方法相結合，將測得的局部放電信號經放大、濾波后進行A/D轉換送入計算機進行數據處理和分析，做出各種譜圖和統計量，由此來分析變壓器的局部放電情況。基于模式識別方法的局部放電數字化檢測裝置及其三維譜圖顯示很有特色，放電測量系統普遍采用結構：2結束語以上介紹的三個在線監測參量能較好地反映變壓器狀態運行狀況，而變壓器故障診斷是個復雜的過程，若這些在線監測數據和歷史數據能綜合到一個監測系統中來則能更好互補地檢測變壓器內部潛伏性故障，以及預測變壓器未來運行狀況。所以基于電力變壓器絕緣狀態的綜合監測系統，具有很好的經濟意義和應用前景。

　　欄目編輯/羅斌tan！的數字化測量中，如何提高抗干擾能力，從而提高測量的準確性及穩定性仍是當前和今后值得研究的課題，而油氣監測中需要研制性能更好的傳感器。……，。大眾用電