变压器状态监测与诊断系统

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1 引言
从50年代开始，我国的发电厂一直按照电力设备预防性试验规程，进行定期的停电试验和检修，即所谓的计划检修制度。随着电力系统容量不断增大、电压等级不断提高，以及用电部门对供电可靠性要求的日益提高，无人值守变电站数量的越来越多，对电力系统的设备实施状态监测以势在必行。在这种形势下，针对不同高压设备的在线监测系统应运而生，仅仅针对变压器的在线监测产品就有色谱在线、套管绝缘在线、局部放电等多种类型。目前，这些在线监测系统由不同的厂家生产，采用了不同的标准，资源不能共享，技术参差不齐，且在同一电厂里各自为政，这种现状一方面造成了资源的巨大浪费，另一方面对运行维护增加了难度和工作量[1,2]。
MDDTM 系统采取集成设计思想，以变压器为目标，采用分层分布式网络结构，实现对变压器的远程、在线式、网络化集中监测与故障诊断，克服一个变电站内不同设备的在线监测系统各自为政的弊端，实现了对变压器的综合故障诊断。
建立发电厂集成、分布监测与诊断系统，可使主管部门对所属各发电厂变压器的运行工况进行监测与诊断，及时发现故障早期隐患，避免突发性事故；还可使这些设备从定期维修过渡到状态维修，提高电力设备监督的技术水平，确保发电厂的安全经济运行，有巨大的经济效益和社会效益。
该系统集计算机技术、信息技术、状态监测与故障诊断技术及网络通讯技术于一体。建立远程状态监测与诊断中心，通过网络通信系统实现与各监测子站之间正确的数据传输，以便能够正确地了解地区内各发电厂或变电站主要电力设备的运行情况。
2 MDDTM 系统结构
MDDTM 系统主要针对110KV以上变压器设计，系统的容量可以各种容量的变压器在线监测的需要。
由主机系统、6个在线监测子系统、一个模拟量输入模块、一个开关量输入模块以及MDD监控分析软件组成。其组成原理如图1所示：

图1 MDDTM 系统构成

MDDTM 系统由6个在线监测子系统、模拟量输入子系统、开关量输入子系统以及CMS监控诊断软件组成。6个在线监测子系统分别为：
(1)变压器油色谱在线监测子系统；
(2)变压器局部放电在线监测子系统；
(3)变压器油温在线监测子系统；
(4)变压器绕组变形在线监测子系统；
(5)铁芯接地电流在线监测子系统；
(6)变压器套管在线监测子系统；
MDDTM系统采用通讯控制单元对各个子系统进行透明协议转换，以及采集系统的配置与状态分析。因此整个系统具有良好的可扩展性，能够根据实际需要扩充监测子系统，而且可以很好的兼容其他的电力设备在线监测系统。
3 MDDTM 系统的主要功能
(1)系统具备自诊断功能，MDD主机能自动诊断硬件设备的故障，并给予明确提示；系统配备软、硬件看门狗，确保无死机现象发生。系统可对监测系统的硬件设备状态进行自诊断，如采集系统AD卡、I/O卡、网络设备、传感器、系统状态等。同时，软件可给出软件自身的运行状态参数。
(2)系统可对用户基本信息进行设置；
(3)系统可对设备配置信息进行设置；
(4)系统可对各在线监测子系统的运行参数进行设置(监测间隔时间、数据采样周期、定时巡检时间等)；
(5)系统采用定时巡检方式进行数据采集；
(6)系统运行参数设置既可由MDD主机设定，又可由具有相应权限的网络用户远程设定；
(7)系统具有追踪监测(锁定监测)功能，可使用追踪监测功能自动对变压器进行监测；在检测参数高于设定阈值时，设备参数变化趋势较快时或通过监测系统诊断软件计算处理后这几种状态下可自动追踪监测故障征兆的设备。
(8)系统具有综合故障诊断功能，充分利用监测数据；对变压器故障进行智能诊断，根据在线监测到的各种设备数据，具有基于人工神经网络或模糊数学等高级人工智能诊断故障的能力。
(9)系统采用多级报警方式，监测数据超过设定限值或总合诊断结果需要报警时即会自动报警，并能在线修改报警阈值；报警方式可灵活设定，可将报警信息发送给远程计算机，又可设置通讯接口，自动连接到相关人员的通讯设备上。在线修改报警阈值可在现场主机或网络用户远程设置；
(10)系统具有故障报警输出接点；
(11)系统可图形显示设备的监测位置(监测设备拓扑图)；
(12)系统可以报表形式显示监测数据；
(13)系统可以趋势图、直方图、放电图谱、三维放电谱图、工频放电谱图等形式显示监测结果；
(14)系统具备数据编程、数据拷贝、列表打印等计算和管理系统基本功能；
(15)可以锁定方式显示某个子系统的监测结果；
(16)可以循环方式显示各个子系统的监测结果；
(17)系统具有与用户MIS、SCADA等系统的联网功能，可方便实现联网数据传送，能将检测数据传送到局内MIS系统或其它数据库上，供生产技术管理人员、领导查阅和系统分析用。网络用户具有不同的权限，对设备参数实现分级查阅。；
(18)具有远程监测与诊断功能；
(19)具有打印输出监测图表功能；
4 MDDTM 主机系统
MDDTM 主机系统由一台网络数据库服务器、一台WEB服务器、三台监控工作站组成，采用C/S和B/S混合体系结构。主机系统架构如图2所示：
根据在线监测的实时性要求，站内监测曾采用传统的Client/Server体系结构，同时为满足远程用户对监测数据、报警信息查询、浏览的需要，对远程用户采用目前流行的Browser/Server体系结构，从而构成以Client/Server方式为主，Browser/Server方式为辅的混合体系结构。此方案能很好地满足用户的需求，符合可持续发展的原则，使系统有较好的开放性和易扩展性。其中，B/S方式用于查询和浏览， B/S方式的特点在于具有广泛的信息发布能力。它对前端的用户数目没有限制，客户端只需要普通的浏览器即可，不需要其他任何特殊软件，另外对网络也没有特殊要求。