Online-Überwachungssystem für Transformatoren

发布时间：9. August 2025 10:39:30

变压器在线监测系统是电力系统中用于实时监控变压器运行状态、提前预警故障的智能化系统。它通过集成传感器、数据传输、分析诊断等技术，实现对变压器关键参数的持续监测，从而提高设备可靠性、减少停电损失。以下从核心组成、监测参数、工作原理、功能应用等方面详细介绍：【以下是网络资料，具体详细资料产品价格联系我们索取】

一、系统核心组成

变压器在线监测系统由传感器层、数据采集层、通信层、数据处理与应用层四部分组成，各部分协同完成状态监测与分析：

1. 传感器层

负责直接采集变压器的各类状态参数，是系统的 “感知器官”。常用传感器包括：

 

  • 气体传感器：检测变压器油中溶解的特征气体（如甲烷、乙烯、乙炔等），用于判断绝缘老化或故障。
  • 局部放电传感器：通过超声波或电磁耦合方式，采集变压器内部局部放电信号（绝缘缺陷的早期特征）。
  • Temperatursensor：监测绕组温度（光纤传感器，抗电磁干扰）、油温（铂电阻）、环境温度。
  • 油位 / 油压传感器：监测油箱油位（避免缺油）、油压（反映油路循环状态）。
  • 电流 / 电压传感器：采集变压器运行电流、电压（用于计算负荷率、判断过负荷状态）。
  • 振动传感器：监测铁芯或绕组振动（反映松动、变形等机械故障）。

2. 数据采集层

对传感器输出的原始信号（如微弱电流、电压、声波）进行处理，转化为数字信号。核心设备是数据采集单元（DAU），功能包括：

 

  • 信号滤波（去除电磁干扰）、放大（增强微弱信号）；
  • 模数转换（将模拟信号转为数字信号）；
  • 初步数据校验（剔除异常值）。

3. 通信层

负责将采集的数字数据传输至数据处理中心，分为有线通信im Gesang antworten无线通信两类：

 

  • 有线：以太网、光纤（适用于变电站内短距离、高带宽传输）、RS485 总线（低成本，抗干扰性较强）；
  • 无线：LoRa、NB-IoT（低功耗广域网，适用于偏远地区）、5G（高实时性，支持海量数据传输）。

4. 数据处理与应用层

系统的 “大脑”，通过软件平台实现数据存储、分析、诊断与决策。核心功能包括：

 

  • 数据库：存储历史与实时数据（如 MySQL、Oracle）；
  • 分析引擎：通过算法（如神经网络、专家系统）对数据进行趋势分析、故障诊断；
  • 人机交互界面（HMI）：通过图表、告警信息等直观展示变压器状态（如 Web 端、监控大屏）。

二、关键监测参数及意义

变压器的故障多与绝缘老化、过热、机械损伤相关，在线监测需重点关注以下参数：

 

Überwachung der Parameter Überwachung von Objekten 核心意义
油中溶解气体（DGA） 绝缘油中的气体成分及浓度 反映绝缘油 / 纸老化（如乙烯对应高温过热）、电弧故障（乙炔是特征气体）
Teilentladung 绕组、套管等绝缘部件 绝缘缺陷的早期信号（如放电量增大可能导致击穿）
Temperatur der Wicklung 铁芯、绕组 超过允许温度会加速绝缘老化（如 A 级绝缘极限温度 105℃）
油温 / 油位 油箱内绝缘油 油温过高反映散热不良；油位过低可能导致绝缘暴露
Kern-Erdstrom 铁芯接地回路 正常≤100mA，过大说明铁芯多点接地（可能产生涡流过热）
套管介损 / 电容量 高压套管 介损增大、电容量异常反映套管绝缘受潮或老化

三、工作原理

系统遵循 “感知 - 传输 - 分析 - 决策” 的闭环流程：

 

  1. 实时感知：传感器持续采集变压器状态参数（如每 10 分钟采集一次 DGA 数据，局部放电实时监测）；
  2. 数据传输：采集层将处理后的数字信号通过通信网络发送至数据中心；
  3. 智能分析：平台对比实时数据与标准阈值（如 DL/T 722-2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》），结合历史趋势（如气体浓度增长率）判断状态；
    • 例：若乙炔浓度＞5μL/L 且持续上升，可能存在电弧放电故障；
  4. 预警与决策：当参数异常时，系统触发告警（声光、短信、APP 推送），并给出诊断建议（如 “建议停机检修套管”），辅助运维人员决策。

四、核心功能

  1. 实时监测与可视化：通过监控界面实时显示各项参数（如油温曲线、气体浓度饼图），支持多设备集中监控；
  2. 故障预警与诊断：对异常参数提前告警（如 “绕组温度超温预警”），并通过算法定位故障类型（如 “过热故障”“绝缘老化”）；
  3. 状态评估与寿命预测：基于长期数据评估设备健康度（如 “健康指数 85/100”），预测剩余寿命（如 “预计可安全运行 5 年”）；
  4. 历史数据追溯：存储数年的监测数据，支持查询某时段的参数变化（如 “2024 年夏季油温峰值分析”）；
  5. 远程运维管理：运维人员可通过手机或电脑远程查看状态，无需现场巡检（尤其适用于偏远变电站）。

五、应用场景

  • 发电站：监测主变压器（连接发电机与电网的核心设备）；
  • (Transformator) Umspannwerk：110kV 及以上高压变压器（如 220kV、500kV 变电站）；
  • 工业企业：钢铁、化工等行业的大型厂用变压器（保障生产线连续运行）；
  • Metro：高铁牵引变电站、地铁主变压器（避免停运影响出行）。

六、相比传统检测的优势

Vergleichsmaßstab 传统离线检测（定期停电） 在线监测系统
实时性 间隔长（如每年 1 次），难以及时发现突发故障 全天候监测，异常实时响应
停电影响 需停电检测，影响供电可靠性 无需停电，不影响正常运行
Frühzeitige Warnung vor Fehlfunktionen 依赖人工判断，滞后性强 自动预警，提前数周 / 数月发现隐患
成本 人工巡检 + 停电损失成本高 初期投入高，但长期维护成本低

七、发展趋势

随着电力系统智能化升级，变压器在线监测系统正向以下方向发展：

 

  • AI 深度融合：通过机器学习（如深度学习模型）提高故障诊断准确率（如区分 “局部放电” 与 “干扰信号”）；
  • 物联网集成：与变电站其他设备（如断路器、互感器）的监测系统联动，实现全站状态协同分析；
  • 无线传感普及：采用无源传感器（如能量收集技术）减少布线，降低安装成本；
  • 数字化孪生：构建变压器虚拟模型，通过实时数据模拟运行状态，实现 “虚实联动” 的全生命周期管理。

 

英诺通达变压器在线监测系统是保障电力系统安全稳定运行的关键技术，其应用能显著降低变压器故障概率，为构建 “坚强智能电网” 提供重要支撑。
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