电力变压器的在线监测与诊断开题报告 - 图文

华东交通大学毕业设计（论文）开题报告书

课题名称 电力变压器的在线监测与诊断 课题来源 学生姓名 老师指定 张杰 学 号 课题类型 AY 导 师 专 业 王勋 软件工程+电气工程及其自动化 20102110080123 开题报告内容： 1. 本课题的研究背景及意义 近几年来，随着电网分布的区域不断增多，电网规模也越来越壮大，输变电设备的数量也在不停的增加；与此同时，随着我国电力体制改革的不断深入，电力企业也在改善其服务质量，保证广大用户供电可靠性的同时，也在降低企业的运营成本。根据中国电力企业联合会统计的数据，2008年全年共完成电力建设投资6302亿元，同比增长11.01%；电源投资3407亿元，比上年增长5.61%；全年基建新增发电装机容量9202万千瓦；全年基建新增220千伏及以上变电容量23468万千伏安、输电线路长度41876千米【1】。到2010年底，国家电网公司的电力变压器达到79万台，每年的需求大概为8万台。2011年我国在世界上首次研制成功特高压串补、特高压100万千伏安双柱变压器、40万千伏安升压变压器和150万千伏安大容量变压器、特高压63千安大容量幵关、特高压可控高抗以及特高压干式油气套管等设备。同年，投产110(66)千伏及以上输电线路5.49万公里、变电容量2.56亿千伏安，完成电网建设投资3019.2亿元【2】。不断增长的装机容量和越来越大电网规模，对电网中的关键设备电力变压器和电力系统提出了更高的安全性和可靠性的要求。 我国的大型电网停电事故时有发生，原因大多与电网设备本身存在的问题有关。为防止电气设备自身故障导致电网事故的发生采用在线监测与故障诊断技术来对电力系统运行状态进行监测与诊断，已成为发展方向，并引起人们极大的重视。加强电力系统状态在线监测及故障诊断技术的研究与开发，在使用中不断完善，使它真正成为防止电网事故发生的第一道防线。电气设备的状态在线监测与故障诊断对电力系统的安全、经济运行有着非常重要的意义。通过对电气设备状态进行在线监测，可对整个设备运行的安全随时作出判断，从而能发现早期的潜伏性故障。所以对整个电气设备绝缘早期和突发性故障进行在线监测和诊断，对整个电力系统安全运行状态进行综合评估具有非常重要的意义。 在电力系统中,有时会发生一系列的电力事故和突发性故障,这大多数也是由于电力变压器发生故障所造成的。在生活中,电力变压器发生了故障, 有可能会给电力系统以及人们带来严重的后果和危害。目前电力系统向着超高压、大电网及自动化方向飞速发展，电力变压器故障对电力系统安全、可靠运行的影响和危害与日剧增。由于电力变压器故障的产生过程与运行环境、负荷容量及绝缘状况有关联，通过采用预防性维修的方法一般很难及时发现一些潜伏性的故障，预防性维修的方[3]法不仅消耗费用高而且对绝缘等发展性故障反应不够快。因此，对电力变压器运行状态进行实时在线监测是非常重要的，在线监测技术结合电力变压器故障智能诊断可以及时发现发展中的故障隐患，降低发生事故的风险，避免重大的经济损失。 2.本课题国内外研究现状 在20世纪的70年代，电力行业对电力变压器稳定的和安全的运行非常重视，美国一所电力科学研究院开始着手研发一种新的准确性和实时性都更高的电力变压器在线监测系统，以顺应电力行业的发展趋势。1992年，美国已经开始施行了能源开放的政策，在这种政策的影响下，能源领域的竞争非常激烈，进一步减少设备成本和实现智能化控制成了各个电力变压器生产厂家的新思路，从而推动了电力变压器在线监测系统的应用和发展。近几年来，欧洲、日本等一些发达的国家和地区也相继投入大量的人力和物力对电力对变压器在线监测系统进行研发和应用[4]。 我国的电力变压器在线监测系统发展始于20世纪的80年代末，比一些发达国家和地区应用较晚，但随着电力设备微机化和数字化的发展，电力设备的在线监测[5]和智能化也成了我国各电力设备公司和各大高校的研究主题。在众多的高校中，上海交通大学等一些高校相继研发出了故障在线监测诊断系统，并与各个电力设备公司进行产品研发合作，大大地提高了产品在电力系统的实用性。 随着电力变压器在线监测技术的发展和状态检修体制在电力系统中的广大应用，电力变压器的故障状态评估越来越受到电力系统的重视。这是因为故障状态评估是实现电力变压器状态检修的前提条件，对变压器进行故障状态评估和预测的结果如何将直接影响着后期的风险评估报告以及检修方案制定。目前国内外已经有许多种关于电力设备运行状态综合评估方法，近几年来，随着计算机网络和人工智能等各个学科的快速发展，模糊理论、支持向量机、神经网络、贝叶斯网络法等一些比较智能理论也被引入到电力变压器运行状态评估中。基于机器学习的方法包括贝叶斯网络、人工神经网络、支持向量机等一些方法，这些方法都能用于预测参数【8】。基于数学模型的方法包括决策树理论、模糊理论、粗糙集理论等。 国外也大量开展了变压器状态评估技术的研究工作,通过查阅文献了解到几种国外的状态分级方法：(1)、ABB公司对变压器设备的状态进行量化的评价,为变压器的管理决策提供依据,该评估方法从可能危及变压器运行的一些最重要方面(短路强度、负载能力、绝缘老化和电气特性)评估变压器。(2)、波兰根据变压器基本数据(如运行年限、油中溶解气体分析、绝缘的性能指标等),对变压器状态进行排序,大致可以分为较好、一般、较差和较坏。(3)、俄罗斯评价变压器状态的标准或决定变压器是否从电网中退出的标准是以变压器工作效率来判定的,如果变压器工作效率大于0.9,则表明变压器工作状态良好;如果变压器工作效率在0.75-0.9之间,则表明变压器状态尚可,不必立即从电网中退出;如果工作效率低于0.5,则表明变压器运行状态不好,必须立即从电网中退出[8]。 3.本课题主要设计内容、设计思路 主要设计内容： （1）总结电力变压器各种故障类型； （2）分析电力变压器在线检测原理和方法 （3）设计变压器在线检测系统 主要设计思路： （1）、通过了解学习设备监测与诊断系统的基本内容和基本构成，掌握电子设备故障诊断技术。它们是由简易诊断和精密诊断两部分组成。简易诊断相当于在线监测设备的运行状态，主要对设备的运行情况进行连续的和规范的工作状态的检查和测试，验证设备的运行状态是否正常。精密诊断则要求定量的掌握设备的运行状态，了解发生故障的原因，确定发生故障的部位，预测一旦发生故障将会对设备造成的影响。 （2）、了解变电力压器常见的故障类型及其诊断方法，并掌握电力变压器常见的在线监测方法，重点讨论变压器局部放电的监测与诊断。 （3）、掌握变电力压器局部放电原理，并根据电力变压器局放过程中产生的电脉冲电磁辐射超声波光等现象，提出一种可行的监测方法。 （4）、设计电力变压器局部放电在线监测硬件电路和软件系统。 图3.1 变压器在线监测与诊断系统 4.本课题毕业设计工作进度安排 序号 设计各阶段内容 1 检索、阅读、翻译文献；撰写开题报告 2 分析电力变压器的常见故障；分析电力变压器在线监测原力和方法 3 设计变压器在线监测硬件系统； 设计变压器在线监测软件系统。 4 撰写毕业设计书、答辩 起始时间 2月24日～3月上旬 3月中旬～4月上旬 4月中旬～5月中旬 5月下旬～6月13日 方法及预期目的： 方法： 1.了解电力变压器的分类、熟悉电力变压器的工作原理及结构； 2.总结电力变压器故障的原因以及各种故障类型； 3.学习并掌握电力变压器各种故障检测方法； 4.分析电力变压器状态评估及在线监测与诊断的特点； 5.了解电力变压器的监测与诊断系统的基本原理、基本构成、基本内容； 6.分析变压器局部放电原理，并讨论电力变压器局部放电的监测与诊断系统的原理；局部放电在线监测技术是根据超声波原理将高频声波传感器放在油箱外部，测取局部放电或电弧放电所产生的的暂态声波信号。根据国内外运行经验，变压器若出现几千PC的局部放电量，仍然可以继续运行。但如果局部放电量达到10000 PC以上时，则表明变压器绝缘的缺陷已经十分严重。从变压器内部出现局部放电到绝缘击穿，有一个演变过程 对局部放电监测的阈值报警和视在放电量的历史数据的发展趋势的分析，可以判断变压器内部的绝缘状况。阈值报警就是当高频信号的幅值和每周期脉冲个数达到设定的阈值，以及脉冲波形达到脉冲宽度和频度时，由局部放电监测装置自动发出的阈值报警信号超声波传感技术检测变压器局部放电 7.学习并运用超声波传感技术、无线电技术、脉冲电流法等，设计电力变压器局部放电在线监测硬件电路，并设计电力变压器局部放电在线监测系统相关程序流程框图；以下为本课题所要设计电力变压器的局部放电在线监测系统硬件电路框图，整个系统可分为传感器、现场接收器、转换和传输、主要参数采集和信号处理五个单元。