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摘要：电力变压器的运行状态关系到整个电力系统的安全性与稳定性，因此做好变压器的状态监测，及时预防和处理故障十分重要。文章主要分析了变压器油在线监测技术和变压器局部放电在线监测技术，这样可以有效提高变压器故障诊断的正确性以及在线监测的准确性。
关键词：电力变压器；在线监测；局部放电；色谱分析
1前言
状态检修是电力设备检修的发展趋势，国内不少电网公司也已经安装了相关设备和软件系统。现有的预防性试验由于离线试验条件和设备运行条件有差别，从而存在事故的漏报、误报等问题；同时，预防性试验费用高，停电损失大。变压器在线监测技术是利用传感技术和微电子技术，对运行中的变压器进行监测，获取反映运行状态的各种物理量并进行分析，对变压器的运行状况作出预测，必要时提供报警和故障诊断，从而尽量避免故障的进一步扩大，指导变压器的最佳维修时机，为状态检修提供实时数据和重要的参考依据。因此，变压器在线监测技术是实现从预防性检修向状态检修过渡的必备技术手段。
2 主要的变压器在线监测技术分析
变压器在线监测技术包括：油中溶解气体测量与分析 （DGA），局部放电 （PD） 及光纤测温、铁芯接地、套管介质、有载开关的触头磨损等技术。下面主要介绍油中溶解气体测量与分析和局部放电线监测技术。
2.1变压器油在线监测技术
油内气体的在线分析技术主要是根据所采集的气体浓度的比较值，推测出油的绝缘所处的裂解条件。这个主要反映变压器内部油的特征以及对一氧化碳和氢气等固体绝缘故障的气体进行在线监测。油中气体分析技术能够对变压器状态检修产生较大的积极作用：一是这种技术能够从内部窥视变压器的具体工作状态，能够实现一个较为精准的判断；二是采用此种技术进行状态检修，耗费的时间较少，能够从根本上解决变压器多次检修却查不出问题的情况。随着城市化进程的不断加快，变压器的工作量会越来越大，通过这种技术，能对未来可能发生的状况进行预知。
目前就国内外专业技术而言，变压器油色谱在线监测装置从监测功能上分为2类。（1） 第1类属于定性检测，即通过检测单一组分或2种组分来监测变压器的运行状况。其代表产品有加拿大Syprotec公司生产的H20Li 型装置和MULTI2010 型装置，宁波理工监测设备有限公司生产的 TRAN 系列监测装置。这些产品的监测结果显示为浓度百分比。（2） 第2类属于定量检测，即对油中多组分的气体进行分离检测。代表产品有美国Serveron公司生产的True-gas，河南中分仪器公司生产的中分3000及宁波理工监测设备有限公司生产的MGA2000-6等。由于定性检测难以适应电力设备高精度的检测要求，目前已逐步被定量检测取代。在定量检测中，关键技术主要集中在油气分离和气体含量检测2个方面。气体分离的技术主要采用的是动态顶空 （吹扫—捕集） 脱气和渗透膜脱气 （包括特殊加工的虹吸毛细膜和陶瓷膜）；气体含量检测方面目前主要有气相色谱和基于红外吸收原理的光声 （光谱燃料电池盒）。目前，应用比较普遍和有效的是气相色谱技术，而光谱技术属于比较前沿的检测技术，未得到一致性的认可和推广。
2.2局部放电在线监测
在线监测的思想最早是由美国的约翰逊提出来的，经过多年的发展，电力电缆局部放电在线监测技术不断进步和完善，形成了以下几种方法：
（1）差分法。这是日本研发的一种监测方法，即将两块金属箔用粘合剂粘在电缆中间接头两侧的金属屏蔽层上，这样金属箔和屏蔽层的中间就构成了近2000pF的等效电容。然后把一个50Ω的电阻接入两块金属箔中间，使得上述等效电容、电阻和电缆绝缘层之间形成一个检测回路。如果电缆某端出现局部放电，电信号与绝缘层之间的等效电容形成耦合作用，检测回路中就会产生电流，电阻中就会检测到电信号。对检测到的电信号进行频谱分析可知，如果频谱分析的中心频率在10-20MHz之间，产生的信噪比是最大的。这种差分法在线监测电路能够像差动平衡回路一样，电阻两端电压值不会降低，干扰信号经过时不会产生压降，所以能够起到抑制干扰的作用。
（2）方向耦合法。它的主要部件是方向耦合器，由罗格夫斯基线圈、电极板和两个终端电阻组成，金属屏蔽层和电极板中间会形成一个等效电容。该方法需要在电缆中间接头的两端都装上方向耦合器。当电缆中产生局部放电信号时，电信号从一端传向另一端，于是在等效电容和线圈中能检测到脉冲信号。局部放电信号的传播方向是根据电容中产生的耦合信号和线圈中产生的耦合信号的大小关系来确定的，这样就可以判断出放电信号产生的部位。这种方法灵敏度高，监测频带较宽，且抗干扰能力较强。
（3）电磁耦合法。这种方法最早应用于发电机和变压器中，后来才逐渐应用到电力电缆监测上。运用电磁耦合思想进行在线监测的方式有多种，它们使用不同的传感器和结构，监测部位和抗干扰手段也各不相同。一般使用的电流传感器是带铁氧体磁芯的宽频带罗氏线圈型，监测部位包括电缆终端金属屏蔽层接地引线处、电缆上或者中间接头屏蔽层。
（4）超高频电容耦合法。将接头附近电缆上的外护套削去一部分，使得外半导电层的金属箔形成一个电极，用导线连接屏蔽层，电容耦合器输出检测到的电信号。低频电压时，外半导电层电阻较小，耦合器不会破坏绝缘。当出现超高频电压时，可以很好地检测到放电信号。除上述方法外，还有超高频电感耦合法和超声波检测等电力电缆局部放电在线监测方法。电力电缆局部放电在线监测技术通常在理论上具有很强的可行性，但在实际应用中存在很多问题，难以达到预期效果，这主要是由于在实际工作条件下，外界存在较强的电磁干扰，硬件很难完全抵消；采集到的信号强度不够，幅值小，很容易被噪声淹没；没有足够优良的绝缘优劣评估技术。总而言之，电力电缆在实际工作中所处的环境比试验条件要复杂得多，这直接影响了在线监测技术的实际应用。
3电力变压器状态在线监测注意事项
不同变电站变压器的运行情况都不一样，是否对变压器进行在线状态监测以及采取和中方法进行状态监测，都需要坚持才能更实际情况出发的原则。（1）应该根据供电所变压器的重要程度以及变压器危险性水平，对变压器是否需要进行在线监测进行等级划分，对其中需要进行在线检测的制定在线监测计划。（2）在确定对变压器进行在线监测后，应分析确定在线监测变压器的哪些部件及参量。由于故障的多样性，被测参数与缺陷或故障可能不一一对应，因此需要着重寻找对最常见故障的有效检测参数及检测方法。需综合多种有效检测方法所得的数据，通过横比、纵比等作出判断。（3）最后应该根据项目所需的资金量、现有技术水平、在线检测项目的管理模式等因素确定考使用哪种在线监测系统。此外，在线检测比定期检测“先进”，但也不应该不分重要性、可能性一概而论，如对于影响很小的次要设备，仍应以事故维修为主且最为经济。对于故障发生很突然、至今仍无法预测的设备，目前也无法实施在线监测及状态维修。
结束语
随着使用年限的增加，设备出现故障的几率会成倍增长。高压电力变压器恶劣的运行环境对设备运行状态提出了更高的要求，只有合理、有效地运用在线监测技术，才能保证变压器的正常运行，保证企业生产的正常运作，确保并延长设备的使用寿命。否则，一旦出现变压器事故，不仅造成变压器损失，还造成企业的经济及信誉损失。
参考文献
[1]成强，王勇.红外诊断技术在变电设备状态检修中的应用[J].江苏电机工程，2008（01）.
[2]冉蜀萍.变压器的运行检查维护和事故处理[J].城市建设理论研究，2012（31）.
[3]李景禄.电力系统状态检修技术[M].北京：中国电力出版社，2011.
[4]郭清海.典型变压器故障案例分析与检测[M].北京：中国电力出版社，2010.
[5]肖登明电力设备绝缘在线诊断技术[M].上海：上海交通大学出版社，2005.
关键词：电力变压器；在线监测；局部放电；色谱分析
1前言
状态检修是电力设备检修的发展趋势，国内不少电网公司也已经安装了相关设备和软件系统。现有的预防性试验由于离线试验条件和设备运行条件有差别，从而存在事故的漏报、误报等问题；同时，预防性试验费用高，停电损失大。变压器在线监测技术是利用传感技术和微电子技术，对运行中的变压器进行监测，获取反映运行状态的各种物理量并进行分析，对变压器的运行状况作出预测，必要时提供报警和故障诊断，从而尽量避免故障的进一步扩大，指导变压器的最佳维修时机，为状态检修提供实时数据和重要的参考依据。因此，变压器在线监测技术是实现从预防性检修向状态检修过渡的必备技术手段。
2 主要的变压器在线监测技术分析
变压器在线监测技术包括：油中溶解气体测量与分析 （DGA），局部放电 （PD） 及光纤测温、铁芯接地、套管介质、有载开关的触头磨损等技术。下面主要介绍油中溶解气体测量与分析和局部放电线监测技术。
2.1变压器油在线监测技术
油内气体的在线分析技术主要是根据所采集的气体浓度的比较值，推测出油的绝缘所处的裂解条件。这个主要反映变压器内部油的特征以及对一氧化碳和氢气等固体绝缘故障的气体进行在线监测。油中气体分析技术能够对变压器状态检修产生较大的积极作用：一是这种技术能够从内部窥视变压器的具体工作状态，能够实现一个较为精准的判断；二是采用此种技术进行状态检修，耗费的时间较少，能够从根本上解决变压器多次检修却查不出问题的情况。随着城市化进程的不断加快，变压器的工作量会越来越大，通过这种技术，能对未来可能发生的状况进行预知。
目前就国内外专业技术而言，变压器油色谱在线监测装置从监测功能上分为2类。（1） 第1类属于定性检测，即通过检测单一组分或2种组分来监测变压器的运行状况。其代表产品有加拿大Syprotec公司生产的H20Li 型装置和MULTI2010 型装置，宁波理工监测设备有限公司生产的 TRAN 系列监测装置。这些产品的监测结果显示为浓度百分比。（2） 第2类属于定量检测，即对油中多组分的气体进行分离检测。代表产品有美国Serveron公司生产的True-gas，河南中分仪器公司生产的中分3000及宁波理工监测设备有限公司生产的MGA2000-6等。由于定性检测难以适应电力设备高精度的检测要求，目前已逐步被定量检测取代。在定量检测中，关键技术主要集中在油气分离和气体含量检测2个方面。气体分离的技术主要采用的是动态顶空 （吹扫—捕集） 脱气和渗透膜脱气 （包括特殊加工的虹吸毛细膜和陶瓷膜）；气体含量检测方面目前主要有气相色谱和基于红外吸收原理的光声 （光谱燃料电池盒）。目前，应用比较普遍和有效的是气相色谱技术，而光谱技术属于比较前沿的检测技术，未得到一致性的认可和推广。
2.2局部放电在线监测
在线监测的思想最早是由美国的约翰逊提出来的，经过多年的发展，电力电缆局部放电在线监测技术不断进步和完善，形成了以下几种方法：
（1）差分法。这是日本研发的一种监测方法，即将两块金属箔用粘合剂粘在电缆中间接头两侧的金属屏蔽层上，这样金属箔和屏蔽层的中间就构成了近2000pF的等效电容。然后把一个50Ω的电阻接入两块金属箔中间，使得上述等效电容、电阻和电缆绝缘层之间形成一个检测回路。如果电缆某端出现局部放电，电信号与绝缘层之间的等效电容形成耦合作用，检测回路中就会产生电流，电阻中就会检测到电信号。对检测到的电信号进行频谱分析可知，如果频谱分析的中心频率在10-20MHz之间，产生的信噪比是最大的。这种差分法在线监测电路能够像差动平衡回路一样，电阻两端电压值不会降低，干扰信号经过时不会产生压降，所以能够起到抑制干扰的作用。
（2）方向耦合法。它的主要部件是方向耦合器，由罗格夫斯基线圈、电极板和两个终端电阻组成，金属屏蔽层和电极板中间会形成一个等效电容。该方法需要在电缆中间接头的两端都装上方向耦合器。当电缆中产生局部放电信号时，电信号从一端传向另一端，于是在等效电容和线圈中能检测到脉冲信号。局部放电信号的传播方向是根据电容中产生的耦合信号和线圈中产生的耦合信号的大小关系来确定的，这样就可以判断出放电信号产生的部位。这种方法灵敏度高，监测频带较宽，且抗干扰能力较强。
（3）电磁耦合法。这种方法最早应用于发电机和变压器中，后来才逐渐应用到电力电缆监测上。运用电磁耦合思想进行在线监测的方式有多种，它们使用不同的传感器和结构，监测部位和抗干扰手段也各不相同。一般使用的电流传感器是带铁氧体磁芯的宽频带罗氏线圈型，监测部位包括电缆终端金属屏蔽层接地引线处、电缆上或者中间接头屏蔽层。
（4）超高频电容耦合法。将接头附近电缆上的外护套削去一部分，使得外半导电层的金属箔形成一个电极，用导线连接屏蔽层，电容耦合器输出检测到的电信号。低频电压时，外半导电层电阻较小，耦合器不会破坏绝缘。当出现超高频电压时，可以很好地检测到放电信号。除上述方法外，还有超高频电感耦合法和超声波检测等电力电缆局部放电在线监测方法。电力电缆局部放电在线监测技术通常在理论上具有很强的可行性，但在实际应用中存在很多问题，难以达到预期效果，这主要是由于在实际工作条件下，外界存在较强的电磁干扰，硬件很难完全抵消；采集到的信号强度不够，幅值小，很容易被噪声淹没；没有足够优良的绝缘优劣评估技术。总而言之，电力电缆在实际工作中所处的环境比试验条件要复杂得多，这直接影响了在线监测技术的实际应用。
3电力变压器状态在线监测注意事项
不同变电站变压器的运行情况都不一样，是否对变压器进行在线状态监测以及采取和中方法进行状态监测，都需要坚持才能更实际情况出发的原则。（1）应该根据供电所变压器的重要程度以及变压器危险性水平，对变压器是否需要进行在线监测进行等级划分，对其中需要进行在线检测的制定在线监测计划。（2）在确定对变压器进行在线监测后，应分析确定在线监测变压器的哪些部件及参量。由于故障的多样性，被测参数与缺陷或故障可能不一一对应，因此需要着重寻找对最常见故障的有效检测参数及检测方法。需综合多种有效检测方法所得的数据，通过横比、纵比等作出判断。（3）最后应该根据项目所需的资金量、现有技术水平、在线检测项目的管理模式等因素确定考使用哪种在线监测系统。此外，在线检测比定期检测“先进”，但也不应该不分重要性、可能性一概而论，如对于影响很小的次要设备，仍应以事故维修为主且最为经济。对于故障发生很突然、至今仍无法预测的设备，目前也无法实施在线监测及状态维修。
结束语
随着使用年限的增加，设备出现故障的几率会成倍增长。高压电力变压器恶劣的运行环境对设备运行状态提出了更高的要求，只有合理、有效地运用在线监测技术，才能保证变压器的正常运行，保证企业生产的正常运作，确保并延长设备的使用寿命。否则，一旦出现变压器事故，不仅造成变压器损失，还造成企业的经济及信誉损失。
参考文献
[1]成强，王勇.红外诊断技术在变电设备状态检修中的应用[J].江苏电机工程，2008（01）.
[2]冉蜀萍.变压器的运行检查维护和事故处理[J].城市建设理论研究，2012（31）.
[3]李景禄.电力系统状态检修技术[M].北京：中国电力出版社，2011.
[4]郭清海.典型变压器故障案例分析与检测[M].北京：中国电力出版社，2010.
[5]肖登明电力设备绝缘在线诊断技术[M].上海：上海交通大学出版社，2005.