变压器状态参数在线检测及评估系统研究与开发

摘要

电力变压器输变电系统中的重要设备，也是现代电力系统中的重要的设备，其状况关乎电网是否能够安全有效的运行。变压器油中微水和容性设备绝缘状态是反映变压器运行状况好坏的重要指标，是电力部门监测变压器的重要依据。本文阐述了变压器在线监测技术的发展，对变压器油中微水及容性设备绝缘状态在线监测技术以及对变压器的评估方法进行了研究。主要工作有:
　　(1)研究与开发了变压器油中微水在线监测系统。根据油中水含量与聚酰亚胺薄膜的介电常数相关的原理，推导了微水含量与相对湿度、温度之间的关系，设计了基于相对湿度的微水在线检测方法，并采用在低湿度条件下具有高精度的温湿度传感器MMT162，实现了变压器油中微水在线监测系统，实验结果表明该系统在半小时内微水含量漂移在±1ppm，温度漂移在±0.2℃。
　　(2)研究与开发了容性设备在线监测系统。研究了容性设备的绝缘性能与其介质损耗之间存在的关系，通过测量其介损因数tanδ等电气参数便能实时监控容性设备的绝缘状态。选用在工业环境下具有高精度零磁通穿芯式电流传感器，实现了末屏小电流的精确检测，并采用离散傅里叶变换计算出设备的介质损耗因数，实现了容性设备在线监测系统。采用本方法与电桥法分别对套管的绝缘参数测量进行对比实验，试验表明监测系统准确性高、稳定性好。
　　(3)提出了一套变压器状态评估的方案。该方案包括两部分:一是根据变压器的状态进行健康指数的计算，另一部分是进行寿命与故障发生概率的预测。将健康指数定义为一种将变压器运行参数、现场视觉检查和实验室离线检测结果统一集成的量化指标，用来对变压器的状态进行评估;引入EA公司的计算体系，通过设置老化公式中的老化系数，实现剩余寿命的估计;通过设置故障概率公式中的系数与曲率，实现故障发生概率的估计。利用现场采集到的试验数据，使用该方案对变压器的状态进行了评估，验证了该评估方案具有一定的实际价值。
　　(4)开发了一套变压器状态在线监测系统软件，能够将表征变压器状态的在线参数，如油中溶解气体、油中微水含量与容性绝缘参数等，进行在线采集和集中管理。系统采用C/S和B/S相结合的混合架构。现场运行的效果表明，所设计的系统运行正常，监测系统所得的油中微水和容性数据，可以为变电站现场检修人员管理与维护变压器提供了参考依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 变压器的检修策略

1．2．2 变压器油中微量水分检测方法

1．2．3 容性设备检测方法

1．2．4 电力设备评估方法

1．3 研究内容

第二章 变压器中微水在线监测

2．1 变压器中监测微水含量的目的和意义

2．2 变压器中微水含量测量原理

2．2．1 相对湿度的测量原理

2．2．2 相对湿度与油中微水之间的关系

2．2．3 油中微水与绝缘材料水含量之间的关系

2．3 变压器油中微水在线监测系统的设计与实现

2．3．1 湿度传感器

2．3．2 变压器油温的测量

2．3．3 系统架构

2．4 实验室测试

2．5 本章小结

第三章 变压器容性设备在线监测

3．1 容性设备在线监测原理

3．1．1 介质损耗因数

3．1．2 介质损耗因数测量方法

3．1．3 介质电容的测量方法

3．2 变压器容性设备监测系统设计

3．2．1 电流传感器

3．2．2 监测系统设计

3．3 容性设备在线监测系统测试

3．4 本章小结

第四章 电力变压器的状态评估

4．1 健康指数定义

4．1．1 油中溶解气体数据

4．1．2 变压器油品数据

4．1．3 变压器运行时间数据

4．1．4 容性设备数据

4．1．5 现场检查数据

4．1．6 最终健康指数的确定

4．2 健康指数计算

4．3 剩余寿命估计

4．4 故障发生概率

4．5 电力变压器评估

4．6 本章小结

第五章 变压器状态在线监测系统开发

5．1 在线监测系统设计

5．1．1 总体设计

5．1．2 数据设计

5．1．3 功能设计

5．1．4 在线监测处理流程

5．1．5 通信协议设计

5．2 在线监测软件展示

5．2．1 用户登录

5．2．2 采样计划

5．2．3 设备状态与设置

5．2．4 数据浏览

5．2．5 系统日志

5．2．6 数据库备份与恢复

5．3 现场实现与测试

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要研究成果

致谢