基于油色谱分析的变压器故障诊断系统

　　黑帅卢广旗宋晓龙
　　【摘要】变压器的安全稳定运行直接关乎电网的供电可靠性甚至电力系统的稳定性。关于变压器故障诊断的研究已经取得了很多进展，变压器的异常状态可以通过油色谱的变化反映出来，现有的油色谱分析方法准确率有待提高。因此，基于油色谱分析的变压器故障诊断是一项亟需深入研究的课题。
　　【关键词】变压器；故障诊断；油色谱分析
　　一、引言
　　电力变压器是电力系统中重要的元件，起着举足轻重的作用，近年来受到了国内外学者们的广泛关注。变压器在电力系统中起到变换电压等级的作用，升压变压器可以将电能从发电厂出口电压升高到输电网的电压等级，降压变压器可以将电能从高电压等级降到低压等级供负荷使用。变压器的安全稳定运行将直接影响电网的供电可靠性。
　　随着智能电网和全球能源互联网的提出，电网逐渐向更大、更坚强的方向发展，电力系统电力系统安全运行的不确定因素和潜在风险逐渐增加，电力行业的发展面临的资源和压力越来越大，为了满足电网规模的扩大以及电网质量的要求，必须保证变压器的安全可靠的运行。
　　近年来互联网和人工智能技术大力发展，这种新的理论方法已经开始用于解决实际问题，事实证明：新的理论方法在解决实际问题方面有比较大的优势。目前，关于变压器的故障诊断已有较多的研究成果，研究表明，变压器的一些异常状态及故障状态可以通过油色谱的变化及时发现，但目前基于油色谱分析的方法都是一些比较陈旧的方法，其检测效果不佳，如果将人工智能算法应用到油色谱分析中去，发挥人工智能算法的优势是本文的研究重点。
　　二、系统整体设计
　　如图1所示为变压器油色谱故障诊断系统整体设计结构图。变压器油色谱故障诊断系统的工作原理为：系统通过油循环回路将变压器油流动起来，依次流过油色谱监测系统的油气分离单元，从而将溶解在变压器中的气体提取出来，然后经过气体检测单元识别每种气体及含量转化为电信号，采用高精度的模数传感器将电信号转化为数字信心存储并传送；检测结果最终会以数字格式，通过RS485总线传输给故障诊断系统。专用的RS485通讯模块，采用光耦完全隔离，系统与传输线路光隔离，避免采集信号损坏。通过故障诊断系统的判断显示出变压器的状态以及发生故障的类型，供检修人员观看。市公司检修专工以及省公司的工作人员也可以通过内网查看每台变压器的状态，布置检修任务等。
　　三、系统硬件设计
　　系统硬件部分设计原理框图如图2所示。该系统包括油气分离单元、气体检测单元、控制单元以及通信单元组成，其中油气分离装置安装在变压器阀门处，油气分离装置的核心部件是油气分离膜、气体检测单元核心部件是气体传感器。
　　四、系统软件设计
　　图3显示了基于油色谱分析的變压器故障诊断系统的主要功能，主要包括三个部分，数据管理、BP网络训练、变压器故障诊断。数据管理部分用来实现采集变压器油色谱数据，并实时更新，并将油色谱数据送至BP神经网络模块进行数据处理。BP网络训练部分主要是将送来的油色谱数据进行训练，并将数据输入结果送至变压器故障诊断模块。故障诊断模块接收到BP神经网络训练输出的结果与故障判据进行比对，判断出变压器发生了何种故障类型，并给出检修建议。
　　五、结论
　　根据系统的要求，设计了变压器故障诊断系统的整体构成，其次对系统硬件部分做出了详细的设计，然后设计了变压器故障诊断系统的软件部分，将本文的基于BP神经网络的油色谱分析方法应用到变压器在线故障诊断中，解决了变压器故障诊断问题。
　　【参考文献】
　　〔1〕梁建伟，穆广祺，杜玮。基于HHT谱与分形特征的变压器振动模式识别方法〔J〕。水电能源科学，2014（8）：173177。
　　〔2〕孔垂柳。VC中MFC框架技术探索〔J〕。吉林建筑工程学院学报，2009，（04）：8284。
　　〔3〕靳素芳，张兆锋。电力变压器故障诊断的油色谱分析法的改进研究〔J〕。黑龙江科技信息，2007，（12）：2727。