摘要：随着社会经济飞速发展，建设智能变电站，对建立更加可靠、安全、高效的电网系统具有重要意义，而实现变电设备状态的监测是建设智能变电站的关键，也是建设智能变电站的核心内容之一。长期以来，预防性试验对保障电力变压器安全运行起到了很大的作用。然而传统预防性试验的局限性也越来越明显，主要体现在：需停电、按固定周期进行，不能及时发现电力变压器绝缘缺陷和反映电力变压器即时状况;停电试验与设备实际运行状态在环境、状态参数（如工作电压、温度）等方面存在很大差异，试验结果影响电力变压器状态评价的准确性。本文就对电力变压器智能在线监测关键技术进行分析和探讨。
关键词：供电企业；变压器；台区综合监测系统设计；应用
引言
变压器作为电网中的重要设备之一，虽然配有避雷、接地等多重保护，但是由于变压器内部结构相当复杂、电场、热场均不均匀，产生故障率仍然是不可避免的，甚至可以说故障率依然很高。但是我们通过对变压器常见故障进行在线监测技术的分析，也能有利控制变压器在正常维护过程中及时、准确地判断故障因素，适时采取有效的防护措施，确保设备的安全运行。随着技术的不断进步，可以应用自动化技术和信息技术进行现场故障状态分析，并发出故障类型信号，使维护人员快速反应并排除故障。
1 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，一方面集中并加強磁通作用，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。
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。
2 电力变压器的在线监测分析
2.1 变压器色谱分析法
可以采用特征气体法对于油中溶解气体分析结果进行解释，并诊断出产生这些气体的故障原因。可以得到：如果因为过热造成的故障，总烃含量就会很高;若是因为局部放电故障，H2的含量就会较高，而且在总烃中CH4占到主要部分;若是因为放电故障，则H2和C2H2的含量就较高。DGA方法对于色谱的分析主要是以三比值法为基础进行的，通过H2、CH4、C2H4、C2H6以及C2H2来形成三对比值进而对变压器故障性质进行判断。三对比值通过不同的编码进行表示，同时对于这些编码进行组合分析，就是指对于故障情况根据程度来进行分来，从而做出相应的判断。但是，变压器故障类型不单单由气体溶度值來决定，同时也取决于气体组分之间的相互关系。
2.2 光声光谱在线监测
光声光谱法主要是利用检测气体分子对于激光光子能量的吸收从定量的角度进行气体浓度的分析，将其应用在变压器油的气体含量在线监测方面具有比较高的灵敏度以及测量精度，同时所需的气样比较少，不需要任何的载气，这样就能够很大程度上缩短油气分离的时间，减少测量所需时间，而且便于对设备进行维护。此种在线监测方法不用进行定期标定，也不需要进行预热，具有较好的稳定性以及较长的使用寿命。所以将光声光谱法应用在变压器在线监测方面能够给变压器的绝缘故障诊断提供非常可靠的数据。
（1）以光声光谱法为基础的变压器在线监测系统结构。以光声光谱法为基础的变压器在线监测系统主要包括几部分，分别为油气分离模块、信号处理模块、控制模块等。
（2）油气分离装置。先将注油阀、回油阀以及回油泵关闭，同时要将电磁阀开启，之后启动真空泵进行抽真空，将抽取气体排出到外界空气当中而在内部形成负压；之后进行注油，浆回油止回阀和气体止回阀关闭掉，并将注油阀开启向着油气分离室中注油，在此过程中要通过流量控制器来计量，在注入的油量达到相应量时要关闭注油电磁阀。当油位达到设定高度时就会触发相应的传感器来强制性的将注油电磁阀关闭来停止注油。在完成了上述操作后就要进行振荡脱气。主要是通过超声振荡器进行，并且将脱出的气体输入到被检测光声腔内部。在完成了脱气检测之后就可以进行回油。通过回油泵将完成脱气的油注入到变压器当中，在完成了回油之后就相当于完成了脱气过程。
（3）锁相放大器。锁相放大器主要包括信号通道、参考通道、相敏检测器PSD及低通滤波器LPF等主要几部分。其中信号通道主要包括低噪音的前置放大器、宽带放大器以及不同特性的滤波器等，其主要作用在于放大调制正弦信号输入，将原来较为微弱的信号进行放大，使其能推动相敏检测器工作电压有效值，同时能将部分干扰和噪声滤除掉，从而提升PSD的动态范围。参考通道是锁相放大器独有的特征，是区别于普通放大器的重要组成部分，其作用在于放大或衰减相应的参考输入信号，这样就能够给PSD提取被测信号的频率特征提供出和被测信号频率相同的信号。
3 结语
电力变压器是指电力系统一次回路中供输、配、供电用的变压器，在供电系统中变压器是非常重要的电气设备。在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心，是各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要的设备。电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统，而电力变压器是这道防御系统中最关键的设备。变压器的严重事故不但会导致自身的损坏，还会中断电力供应，给社会造成巨大的经济损失。在实际运行中对于电力变压器的运行状态监测和故障诊断具有非同一般的实际意义。
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