（广东电网有限责任公司惠州供电局 516300）
摘要：近几年，我国社会经济发展迅速，人们对于电力能源的供应需求越来越大，对于电力系统供电稳定性和运行安全，也提出了更高的标准要求。变压器是一种改变交流电压的设备，在电网系统中有着广泛且深入的应用，是现代电网重要的基础设备。变压器在工作运行过程中受多方面的因素影响，不可避免地会发生各类故障问题，但如果不能及时发现变压器设备异常故障，并采取相应的措施加以处理，就会对电力系统的正常运行造成恶劣的影响。信息时代背景下，智能化、自动化、数字化是电网系统的主要发展方向，只有加强在线监测新技术的研究和应用，才能促进我国智能电网的进一步发展。
关键词：变压器；在线监测；故障诊断
一、变压器组成原理及分类
1.1变压器的组成
变压器是电力系统中用来进行电压和电流转换、电能传输的一种设备。其最基本结构部件包括铁芯、绕组、绝缘以及引线等部分。此外，为了运行的安全经济与可靠，还装设有散热冷却装置和保护装置。其中，铁芯是变压器中磁力线的通路，由表面涂有绝缘漆的硅钢片组成，一方面集中并加强磁通作用，另一方面来支持绕组。绕组是变压器中电流的通路，通过绕组形成电流通路，再由电磁感应作用产生感应电动势，绕组通常为两个或两个以上。变压器套管是一种绝缘装置，它将高压绕组和低压绕组的引线接到油箱外部，并承担着引线对地的绝缘。此外，还可以固定引线。冷却装置：冷却装置是对运行中的变压器进行了冷却的设备，是用来散发运行中绕组等产生的热量的。
1.2变压器的原理
变压器是变换交流电压、电流以及阻抗的设备，其绕组是由线圈和铁芯组成，其中接电源的绕组叫一次绕组，其余的绕组叫二次绕组。当一次绕组中通入交流电流时，铁芯中便产生交流磁通，交变磁通的频率和外加电压频率一致，根据电磁感应定律，当交变磁通通过二次绕组时，使二次绕组产生感应电动势，从而向负载供电，实现电能转换，改变一、二次绕组线圈匝数，即可实现电压变化，这就是变压器的基本工作原理。简单说变压器就是一种利用电磁互感应作用达到电压，电流和阻抗变换的设备。其原理图如附图所示。
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1.3变压器的分类
变压器按相数可分为单相变压器和三相变压器。单相变压器主要用于单相负荷和三相变压器组，而三相变压器主要用于三相系统的升、降电压。按照变压器绕组形式可归为双绕组变压器（用于连接电力系统中的两个电压等级）、三绕组变压器（用于电力系统区域变电站中）和自耦变电器（用于连接不同电压的电力系统）三类。根据变压器的按冷却方式的不同，主要有干式变压器和油浸式变压器：干式变压器以空气冷却和绝缘，通过空气自然对流或者装有风机冷却系统，一般为容量较小，体积较大，噪声严重。二油浸式变压器主要用绝缘油作为冷却何绝缘介质，包括自然油循环冷却和强迫油循环冷却方式等。具有散热好、容量大、损耗低、价格低等特点，并能很好地解决“油流带电”及“噪音”等问题，多用于变电站主变。
二、故障检测与诊断方法
2.1传统故障诊断法
传统方法包括：直接观察法、特征气体判别法、变压器预防性电气试验、变比测量法等。
（1）直接观察法。观察法主要是通过人们的感觉器官，用眼看油颜色是否变浑浊，套管是否破裂或者碳化，油箱是否渗油，用耳听声音是否正常，有无放电声，用鼻子闻是否有异常气味，用手摸变压器是否严重发热，但这种方法必须要求工作人员具有丰富的实践经验，一旦发现有这些情况，及时进行维护处理。
（2）特征气体判别法。特征气体判别法是判断变压器故障类型的重要方法。变压器产生故障时，可能引起故障点周围油的热裂解，产生和某种故障相关的如H2、CH4、C2H2、C2H4、C2H4、CO等气体，这些气体会部分或全部溶解在绝缘油中。因此，可根据油中气体的类型和含量来判断故障的类型。这种方法有利于发现变压器的早期潜伏性故障且针对性强，具有比较直观、方便的特点，但在气体含量很小的情况下这种方法无法做出的判断。
（3）变压器预防性电气试验法。电气试验通常可以确定故障部位及性质，主要包括针对绝缘故障的绝缘试验、判断绕组故障的电阻试验、绝缘油简化试验。该方法是保证电力系统安全运行的有效手段之一，是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节。预防性试验主要包括对设备进行检查、取气样或油样，实验项目主要包括油中溶解气体的色谱分析、绕组绝缘电阻及吸收比、绕组直流电阻检测、绝缘油检测、铁芯绝缘电阻检测和交流耐压检测等。
（4）变比测量。通过变比测量，可以检查出变压器绕组匝数比的正确性、分接开关的情况和是否存在匝间短路等。
2.2数学模型诊断法
（1）基于模糊理论的故障诊断法。变压器在运行中发生故障时，其故障现象、原因和机理之间存在大量的由于排中律缺失而引发的不确定性，然而通过模糊理论即可对其准确描述。该方法是在专家经验的基础上，通过隶属度函数来描述状态变量的变化规律，因此，其主观性较强。
（2）基于粗糙集理论的故障诊断法。该理论是由Pawlak于1982年提出，其可对不精确、不一致、不完整等各类不完备信息进行有效分析和处理，并通过揭示数据间隐藏的规律，提取有效的信息。
2.3人工智能方法
（1）人工神经网络。人工神经网络是一种模拟大脑行为和活动过程的非线性动力学网络系统的智能分析方法。它具有大规模并行处理信息的能力，还具有极强的容错性及自学习功能，能映射高度非线性，可有效处理不完全和不精确的信息。目前，该技术在各类大型发输配电气设备上广泛应用。BP神经网络作为一种人工神经网络的前馈网络，能够建立任意的非线性模型，对输入和输出之间实现非线性映射，可实时全工况地对电气参数进行动态计算，其有明显，但单一的神经网络方法仍然有缺陷，其极易陷于局部收敛和收敛速度慢的弊端。
（2）遗传算法。遗传算法故障诊断技术是受生物进化的启发而提出的一种智能分析法，它可分为变异、交叉、选择等几个阶段，与人工神经网络相比，其具有可实现全局搜索的优势；而且能够通过动态变异和基因多点交叉方式，选出最优种群，据此优势可构建遗传算法在线诊断系统。任何方法都是有缺陷的，遗传算法就有执行效率低的缺点。
（3）专家系统。专家系统将人工智能技术与专家的知识相结合的计算机程序。其工作方式是以知识库中的相关知识和专家经验为前提，进行推力判断，从而实现帮助用户决策。变压器的故障类型多样，相关专家知识较少，在变压器故障诊断中使用专家系统时，应不断的修改、删除或者增加知识库中相关专家知识，以保持知识库有效性和实时性；因为现实中变压器的类型较多，出现的故障更是多种多样，如若专家知识库相关数据不正确或不完善，必然会影响到准确的决策。该方法虽然效率较高但也存在知识获取的“瓶颈”问题，并且无法自我完善。
三、结语
将在线监测装置应用到变压器故障诊断中，能够及时发现变压器设备存在的故障问题，从而采取有效的解决方法，确保变压器安全可靠的运行。所以，要正视在线监测装置的重要性，加强对在线监测装置的研究，使其能够更好的应用到变压器故障诊断中，值得深入研究与探讨。只有如此，才能确保变压器的安全可靠运行。
参考文献：
[1]高兰香，李兵.变压器在线监测与故障诊断新技术[J].城市建设理论研究（电子版），2015（18）.
[2]庞靖宇.变压器在线监测与故障诊断新技术的研究[J].中国新技术新产品，2015（06）.
作者简介：
王宏益（1991.7.13），性别：男；籍贯：广东惠州；民族：汉；学历：研究生、硕士；职称：无；职务：变电站值班员；研究方向：变电运行。