科研人员研发诊断变压器“隐疾”新技术

　　近日，国网河北省电力有限公司电力科学研究院（以下简称河北电科院）历经五年，成功研制出一套变压器机械状态在线监测及缺陷预警装置。通过该装置，可以实现在手机上随时针对变压器及高抗内部机械异常进行在线预警和诊断。

　　据该项目技术研发带头人、河北电科院电力设备技术中心主任高树国介绍，绕组变形、部件松动等内部机械类缺陷是导致变压器及高抗损坏的主要威胁。拒不完全统计，近十年来，该类缺陷隐患导致的设备事故占到统计总量的60%以上，经济损失巨大，并严重妨碍了电力能源可靠供应。

　　“同时，该类缺陷具有高隐蔽性特点，传统检测手段需停电下进行，导致运维人员难以随时、准确掌握设备内部机械状态情况。”高树国说。

　　针对上述现状，河北电科院提出了利用变压器及高抗运行中声音与振动信号开展缺陷诊断在线分析的方法，并于2017年、2019年两度获得国网公司科技立项支持。经过深入的理论分析、仿真模拟及实测验证，项目组在变压器（高抗）内部组件疲劳松动机制、振动信号产生与传播机理、振动特性敏感检测区域及机械缺陷诊断预警方法等方面取得技术突破，建立了完备的声振法机械缺陷分析理论体系，为技术的成功应用提供了科学依据。

　　“变压器箱体表面振动信号与其内部绕组及铁芯所受磁场力直接关联，内部机械状态出现变化必然引发箱体表面振动信号发生相应变化。通过检测分析振动信号频谱变化情况，即可推导内部机械变化趋势。”河北电科院相关技术人员解释道。

　　在建立了理论分析体系的基础下，需采集高质量缺陷样本信息，以完成机械缺陷准确识别。河北电科院构建了“仿真+实测”的标准样本采集体系，实现了变压器及高抗典型机械缺陷数据样本的全覆盖采集，并首次实现暂态下短路累积效应样本采集。

　　“在企业优越的实验环境下，我们建立了多类型、多量级、全面性强的机械缺陷样本数据库，并且具备不断升级扩容的开发能力。”相关技术人员表示，该项目组已经采集建立了变压器多次短路冲击下暂态振动特征数据，首次实现了短路累积效应的定量检出，为变压器生命周期评估提供了有力数据支撑。

　　针对研发技术的落地应用，项目组基于“云管边端”物联网体系架构，开发了变压器机械状态在线监测及缺陷预警装置。该装置由系列化信号采集终端、云平台及APP（小程序）组成，助力运维人员远程通过手机等移动端装备实时掌握设备机械状态。

　　据悉，该装置已成功应用于河北南部电网2座特高压变电站、5座物联网试点变电站等重要站点，应用效果显著。以避免一起特高压设备事故计，装置的应用有效避免经济损失上亿元。根据评估测算，未来电网将引进千余台该监测装置，形成有效的设备机械隐患预警防线，助力坚强智能电网构建。