Контроль локальных амплитуд трансформатора
发布时间：16 сентября 2025 08:24:36
- Частичный разряд трансформатора (именуемый "локальным разрядом") относится к внутренней изоляции трансформатора под действием электрического поля, локальная область непроникающего явления разряда, этот разряд не вызовет немедленного пробоя изоляции, но длительное существование изоляции будет продолжать ухудшать изоляционный материал, и в конечном итоге может привести к серьезным нарушениям изоляции, поэтому мониторинг локального разряда призван защитить трансформатор. Таким образом, мониторинг локальных разрядов является основным звеном для обеспечения безопасности изоляции трансформатора.
- Основной принцип мониторинга разряда трансформатора заключается в улавливании всех видов физических сигналов, генерируемых в процессе разряда с помощью специальных датчиков, которые охватывают электрические сигналы (такие как импульсный ток, электромагнитные волны сверхвысокой частоты), акустические сигналы (например, ультразвуковые), оптические сигналы и т.д., а затем с помощью технологии обработки и анализа сигналов восстанавливают реальное состояние разряда и обеспечивают основу для суждения о неисправности.
- Метод импульсного тока является широко используемой технологией обнаружения электрических сигналов в мониторинге локальных разрядов трансформатора, которая собирает сигнал импульсного тока, генерируемый локальным разрядом, путем последовательного подключения специального сопротивления обнаружения на обоих концах заземленной цепи или обмотки трансформатора. Этот метод может непосредственно отражать размер заряда локального разряда, а чувствительность измерения высока, является одной из основных технологий раннего мониторинга локальных разрядов, широко используется в заводских испытаниях трансформаторов и полевом автономном обнаружении, а теперь также постепенно интегрируется в систему онлайн-мониторинга.
- Технология УВЧ мониторинга направлена на обнаружение электромагнитных волн УВЧ, генерируемых в процессе локального разряда (частота обычно составляет 300МГц-3ГГц). Когда локальный разряд происходит внутри трансформатора, он сопровождается высокочастотным электромагнитным излучением, и датчики УВЧ могут улавливать эти сигналы через специальное окно на стенке бака или встроенным способом. Преимуществом данной технологии является сильная антиинтерференционная способность, она позволяет эффективно избегать влияния помех промышленной частоты и других низкочастотных помех в электросети, а также точно определять местоположение локального разряда.
- Технология ультразвукового мониторинга основана на ультразвуковом сигнале, формируемом механической вибрацией, создаваемой локальным разрядом (частота обычно составляет 20 кГц-200 кГц). Ультразвуковые датчики обычно устанавливаются на внешней стенке бака трансформатора, а мониторинг осуществляется путем приема сигналов ультразвуковой вибрации, вызванной локальным разрядом. Поскольку ультразвуковые волны распространяются в твердых средах с более быстрым затуханием, эта технология позволяет лучше определять пространственное положение локального разряда, а при использовании в сочетании с технологией мониторинга электрических сигналов она может значительно повысить точность суждения о локальном разряде.
- Обработка сигнала системы мониторинга локальных разрядов трансформатора имеет решающее значение, исходный сигнал часто смешивается с большим количеством помех, таких как внешние электромагнитные помехи, шум вибрации оборудования и т.д.. Поэтому необходимо удалить помехи с помощью методов фильтрации (таких как цифровая фильтрация, адаптивная фильтрация), а затем использовать усиление сигнала, алгоритмы распознавания формы волны для извлечения характерных параметров сигнала локального разряда (таких как амплитуда импульса, время нарастания, частота повторения), закладывая основу для последующего анализа.
- Распознавание образов сигналов локальных разрядов является ключевой технологией для определения типа локального разряда, а различные типы локальных разрядов (например, разряд в изоляции вдоль поверхности, разряд в воздушном промежутке, коронный разряд) соответствуют различным признакам сигнала. Система мониторинга создает библиотеку признаков сигналов местных разрядов и использует интеллектуальные алгоритмы, такие как машинное обучение и нейронная сеть, для сопоставления и идентификации извлеченных признаков сигналов, чтобы определить конкретные типы местных разрядов и помочь персоналу по эксплуатации и техническому обслуживанию проанализировать основные причины неисправностей.
- Чувствительность системы мониторинга локальных разрядов трансформаторов напрямую влияет на своевременность предупреждения о неисправностях, поэтому качественная система мониторинга должна быть способна обнаруживать сигналы локальных разрядов с зарядом ниже уровня десятков пикокюри (pC). Для повышения чувствительности, помимо выбора высокоточных датчиков, необходимо также оптимизировать тракт передачи сигнала, чтобы уменьшить его затухание, и использовать малошумящий модуль сбора сигнала, чтобы уменьшить влияние собственных шумов системы на результаты мониторинга.
- Функция определения местоположения локального разряда является важной частью мониторинга локального разряда трансформатора, для больших силовых трансформаторов точное определение местоположения локального разряда может значительно сократить время устранения неисправности. В настоящее время широко используются такие методы определения местоположения, как метод определения разницы во времени (по разнице во времени между сигналами, полученными от нескольких датчиков, вычисляется местоположение локального разряда), метод определения разницы амплитуд (по разнице амплитуд между сигналами, полученными от разных датчиков, определяется область локального разряда), а некоторые из передовых систем также сочетаются с технологией трехмерного моделирования для достижения визуального отображения местоположения локального разряда.
- Он-лайн система мониторинга локальных разрядов может обеспечить 24-часовой непрерывный мониторинг состояния локальных разрядов трансформатора. Система состоит из двух частей: блока мониторинга на объекте и центра фонового анализа. Блок мониторинга на объекте отвечает за сбор и предварительную обработку сигнала, передает данные на кулисы через проводную или беспроводную связь, а центр анализа на кулисах проводит углубленный анализ данных, формирует отчет о мониторинге и посылает сигнал тревоги, когда локальный разряд является ненормальным, что применимо к главному трансформаторному оборудованию важных подстанций.
- Портативное оборудование для мониторинга LD имеет преимущество высокой гибкости и подходит для регулярного осмотра трансформатора, исследования неисправностей и других сценариев. Компактный размер, удобство переноски, оборудование может быть временно установлено датчики для сбора сигналов локального разряда, со специальным аналитическим программным обеспечением для достижения обработки данных на месте и диагностики, может быстро определить, есть ли трансформатор имеет проблемы локального разряда, для эксплуатации и технического персонала, чтобы обеспечить немедленную поддержку принятия решений.
- Защита системы мониторинга локальных разрядов от помех является ключевым фактором, обеспечивающим надежность данных мониторинга. В рабочей среде энергосистемы существует большое количество электромагнитных помех, таких как коронные помехи высоковольтных линий и электромагнитное излучение от расположенного рядом оборудования. По этой причине в системе необходимо принимать многочисленные меры по защите от помех, включая проектирование экранирования датчиков, экранирование и заземление кабеля передачи сигнала, проектирование электромагнитной совместимости канала сбора данных, а также алгоритм идентификации и отбраковки сигналов помех на программном уровне.
- Анализ тенденций данных мониторинга локальных разрядов может обеспечить долгосрочную основу для оценки состояния изоляции трансформатора, через определенный период времени (например, месяцы, годы) отслеживания данных локальных разрядов, анализа заряда локального разряда, частоты и других параметров тенденции. Если параметры локального разряда стабильны, это означает, что изоляция трансформатора работает хорошо; если параметры продолжают расти или внезапно меняются, это указывает на ускоренное ухудшение изоляции, и необходимо принять своевременные меры вмешательства.
- Синергетическое применение мониторинга локальных разрядов и других методов мониторинга может повысить полноту оценки состояния трансформатора, например, сочетание мониторинга локальных разрядов и мониторинга газов в масле, когда происходит локальный разряд, масло трансформатора может выделять характерные газы (такие как водород, ацетилен), два вида данных мониторинга подтверждают друг друга, и можно более точно судить о типе неисправности и тяжести неисправности; синергическое применение мониторинга температуры позволяет понять, сопровождается ли разряд явлением локального перегрева. Кроме того, с помощью температурного мониторинга можно узнать, сопровождается ли локальный разряд явлением локального перегрева, и далее понять тенденцию развития неисправности.
- Настройка порога срабатывания системы мониторинга локальных разрядов должна быть индивидуальной в зависимости от модели трансформатора, года эксплуатации, уровня напряжения и других факторов. Слишком высокий порог может привести к пропуску сигналов тревоги (пропуск ранних неисправностей локальных разрядов), слишком низкий порог может привести к ложным срабатываниям (увеличение ненужных затрат на эксплуатацию и обслуживание). Обычно необходимо объединить данные заводских испытаний трансформатора, исторические данные по эксплуатации и соответствующие стандарты и нормы, чтобы разработать научную и разумную стратегию сигнализации, часть интеллектуальной системы также может автоматически регулировать порог в соответствии с условиями эксплуатации.
- Регулярная калибровка системы мониторинга локального излучения является необходимой мерой для обеспечения точности мониторинга, так как с течением времени работы производительность датчиков и точность модуля сбора сигнала могут измениться. Поэтому необходимо регулярно калибровать систему с помощью стандартного источника сигнала локального излучения согласно соответствующим стандартам для проверки чувствительности датчиков, целостности канала передачи сигнала и точности алгоритмов обработки данных, чтобы обеспечить достоверность данных мониторинга.
- Для старых трансформаторов мониторинг локальных разрядов имеет большее значение. Изоляционный материал старого трансформатора вошел в стадию старения, вероятность локального разряда относительно высока, а скорость развития неисправности может быть выше. Установка системы мониторинга локальных разрядов позволяет отслеживать процесс разрушения изоляции в режиме реального времени и заранее планировать техническое обслуживание или замену, чтобы избежать отключения трансформатора из-за разрушения изоляции и гарантировать непрерывность электроснабжения.
- Система мониторинга локальных разрядов играет важную роль в построении интеллектуальной энергосистемы, являясь ключевым компонентом мониторинга состояния энергетического оборудования, ее данные мониторинга могут быть подключены к интегрированной системе автоматизации подстанции или регионального диспетчерского центра энергосистемы для достижения дистанционного мониторинга и централизованного управления состоянием трансформатора. Диспетчерский центр может координировать ресурсы для эксплуатации и технического обслуживания в соответствии с локальными данными о разрядах нескольких трансформаторов, чтобы повысить общий уровень интеллектуальной эксплуатации и технического обслуживания энергосистемы.
- Тенденция развития технологии мониторинга локальных разрядов имеет интеллектуальные и интегрированные характеристики: с одной стороны, применение алгоритмов искусственного интеллекта для анализа сигналов локальных разрядов продолжает углубляться, например, модель распознавания сигналов локальных разрядов на основе глубокого обучения, которая может еще больше повысить точность суждения о типе локального разряда; с другой стороны, модуль мониторинга локальных разрядов постепенно интегрируется с другими функциями мониторинга трансформатора (например, мониторингом температуры и вибрации) для формирования интегрированного мониторинга мультипараметров. С другой стороны, модуль мониторинга локального разряда постепенно интегрируется с другими функциями мониторинга трансформатора (такими как мониторинг температуры и вибрации), образуя интегрированный терминал мониторинга нескольких параметров, что позволяет уменьшить площадь установки и стоимость оборудования и повысить общую эффективность системы.
- Для управления эксплуатацией и техническим обслуживанием системы мониторинга локальных сбросов необходимо создать совершенную систему, включающую регулярное резервное копирование данных, проверку оборудования, процедуры устранения неисправностей. Персонал по эксплуатации и техническому обслуживанию должен знать принцип работы и метод работы системы, уметь справляться с неисправностями самой системы мониторинга (такими как отказ датчика, прерывание связи), чтобы обеспечить стабильную работу системы и предоставить надежную гарантию безопасной и надежной работы трансформатора.
