CN107656161A - 一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法及系统，方法包括油样检测、注意值获取和故障类型判别三个步骤，系统包括油样检测模块、注意值获取模块和故障类型判别模块，本发明首先对天然酯绝缘油变压器内部的油样进行检测，然后对油样进行分析得到注意值，最后根据注意值进行判断故障类型。通过对天然酯绝缘油变压器油中气体参量的诊断，准确判断出天然酯绝缘油变压器的内部故障，弥补天然酯绝缘油变压器内部故障无法可靠诊断的问题。

Description

一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法及系统

技术领域

本发明涉及变压器故障诊断技术领域，具体地说是一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法及系统。

背景技术

电力变压器是电力系统的重要设备，对于电网安全可靠运行具有重要的意义，其例行试验是及时发现变压器潜在性隐患、避免突发事故的重要手段，其中变压器油色谱试验是一种十分有效的试验，其中蕴含着丰富的设备绝缘状态信息，能够发现变压器内部放电、局部过热、绝缘受潮等缺陷，在电力系统中应用广泛。准确诊断变压器内部缺陷有助于判断设备缺陷位置和类型，一直是该领域研究的重点课题，以此为基础可以制定科学的检修策略，从而大大提高设备运维检修效率，提高电网供电可靠性。

油中溶解气体分析法利用气相色谱检测绝缘油中溶解气体，可以在不停运的状态下，对矿物油变压器的绝缘状态进行分析，再结合其它诊断方法的相关结果可以得到比其它方法可靠的结论。历年来实践也证明：油中溶解气体检测技术能十分有效地检测变压器内部的绝缘缺陷及其他故障，且不需要停电，不受外界电场干扰，定期地对运行内部状况进行诊断。将事故消灭在萌芽状态之中，这是其他绝缘监督手段所无法比拟的。

天然酯绝缘油作为一种新型变压器绝缘用油，是由天然的油料作物经压榨、提炼等工艺制得。具有良好的电气性能，生物降解率高，闪点高于300℃等优点，是解决日益重要的环保问题和满足可持续发展要求的环保型绝缘油。天然酯绝缘油不仅解决了矿物绝缘油在耐高温和环保性能方面的不足，而且在经过一系列处理后其介电性能也明显提高，满足运行中用油标准。但是，现有矿物绝缘油主要成分是烷烃、环烷烃和芳香烃，而天然酯绝缘油作为一种新型绝缘介质，其主要成分是脂肪酸甘油三酯，脂肪酸甘油三酯分子是由甘油基团和脂肪酸基团(RCOO-)构成。天然酯绝缘油的分子构成和结构与矿物绝缘油存在很大差异，若仍继续僵硬套用基于矿物油建立起来的色谱诊断方法，必将带来严重的诊断差错。因此，十分有必要对现有变压器内部缺陷油色谱诊断方法进行改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法及系统，其能够有效判别天然酯绝缘油变压器的内部故障，弥补天然酯绝缘油变压器内部故障无法可靠诊断的问题。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一方面，本发明实施例提供的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法，可以包括以下步骤：

S1，油样检测：对天然酯绝缘油变压器内部的油样进行检测；

S2，注意值获取：对油样进行分析得到注意值；

S3，故障类型判别：根据注意值进行判断故障类型。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S1包括以下步骤：

步骤S11，采集天然酯绝缘油变压器的油样；

步骤S12，脱出油样中的溶解气体；

步骤S13，用气相色谱仪对溶解气体进行分离，得到溶解气体的气体组分。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述溶解气体包括以下气体组分：甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、乙烯(C₂H₄)、乙炔(C₂H₂)和氢气(H₂)。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S2的具体过程为：通过对天然酯绝缘油变压器油中溶解气体数据进行统计分析，计算得到故障时各种气体的95％置信区间，并作为气体注意值。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S3的具体过程为：当所测量油中气体组分超出注意值时，根据每种故障类型的特殊气体参量指标进行故障类型的判别。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述故障类型的特殊气体参量指标具体为：以乙烷(C₂H₆)作为过热型故障的主要特征气体，以氢气(H₂)作为局部放电故障的主要特征气体，以乙炔(C₂H₂)作为高能放电故障的主要特征气体。

另一方面，本发明实施例提供的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断系统，可以包括：

油样检测模块，用于对天然酯绝缘油变压器内部的油样进行检测；

注意值获取模块，用于对油样进行分析得到注意值；

故障类型判别模块，用于根据注意值进行判断故障类型。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述油样检测模块包括：

油样采集模块，用于采集天然酯绝缘油变压器的油样；

气体脱出模块，用于脱出油样中的溶解气体；

气体分离模块，用于采用气相色谱仪对溶解气体进行分离，得到溶解气体的以下组分：甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、乙烯(C₂H₄)、乙炔(C₂H₂)和氢气(H₂)。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述注意值获取模块包括：

分析模块，用于通过对天然酯绝缘油变压器油中溶解气体数据进行统计分析；

计算模块，用于计算得到故障时各种气体的95％置信区间，并作为气体注意值。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述故障类型判别模块包括：

指标模块，用于存储故障类型的特殊气体参量指标；

判别模块，用于当所测量油中气体组分超出注意值时，根据每种故障类型的特殊气体参量指标进行故障类型的判别。

本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：

一方面，本发明实施例技术方案包括油样检测、注意值获取和故障类型判别三个步骤，首先对天然酯绝缘油变压器内部的油样进行检测，然后对油样进行分析得到注意值，最后根据注意值进行判断故障类型。通过对天然酯绝缘油变压器油中气体参量的诊断，准确判断出天然酯绝缘油变压器的内部故障，弥补天然酯绝缘油变压器内部故障无法可靠诊断的问题。

另一方面，本发明实施例技术方案包括油样检测模块、注意值获取模块和故障类型判别模块，利用上述三个模块首先对天然酯绝缘油变压器内部的油样进行检测，然后对油样进行分析得到注意值，最后根据注意值进行判断故障类型。通过对天然酯绝缘油变压器油中气体参量的诊断，准确判断出天然酯绝缘油变压器的内部故障，弥补天然酯绝缘油变压器内部故障无法可靠诊断的问题。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断系统的示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法，可以包括以下步骤：

S1，油样检测：对天然酯绝缘油变压器内部的油样进行检测；

S2，注意值获取：对油样进行分析得到注意值；

S3，故障类型判别：根据注意值进行判断故障类型。

在一种可能的实现方式中，所述步骤S1包括以下步骤：

步骤S11，采集天然酯绝缘油变压器的油样；

步骤S12，脱出油样中的溶解气体；

步骤S13，用气相色谱仪对溶解气体进行分离，得到溶解气体的气体组分。

在一种可能的实现方式中，所述溶解气体包括以下气体组分(μL/L)：甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、乙烯(C₂H₄)、乙炔(C₂H₂)和氢气(H₂)。

在一种可能的实现方式中，所述步骤S2的具体过程为：通过对天然酯绝缘油变压器油中溶解气体数据进行统计分析，计算得到故障时各种气体的95％置信区间，并作为气体注意值。

在一种可能的实现方式中，所述步骤S3的具体过程为：当所测量油中气体组分超出注意值时，根据每种故障类型的特殊气体参量指标进行故障类型的判别。

在一种可能的实现方式中，所述故障类型的特殊气体参量指标具体为：以乙烷(C₂H₆)作为过热型故障的主要特征气体，以氢气(H₂)作为局部放电故障的主要特征气体，以乙炔(C₂H₂)作为高能放电故障的主要特征气体。

图2是根据一示例性实施例示出的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断系统的示意图。如图2所示，本发明实施例提供的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断系统，可以包括：

油样检测模块，用于对天然酯绝缘油变压器内部的油样进行检测；

注意值获取模块，用于对油样进行分析得到注意值；

故障类型判别模块，用于根据注意值进行判断故障类型。

在一种可能的实现方式中，所述油样检测模块包括：

油样采集模块，用于采集天然酯绝缘油变压器的油样；

气体脱出模块，用于脱出油样中的溶解气体；

气体分离模块，用于采用气相色谱仪对溶解气体进行分离，得到溶解气体的以下组分：甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、乙烯(C₂H₄)、乙炔(C₂H₂)和氢气(H₂)。

在一种可能的实现方式中，所述注意值获取模块包括：

分析模块，用于通过对天然酯绝缘油变压器油中溶解气体数据进行统计分析；

计算模块，用于计算得到故障时各种气体的95％置信区间，并作为气体注意值。

在一种可能的实现方式中，所述故障类型判别模块包括：

指标模块，用于存储故障类型的特殊气体参量指标；

判别模块，用于当所测量油中气体组分超出注意值时，根据每种故障类型的特殊气体参量指标进行故障类型的判别。

下面结合具体算例来描述利用本发明的技术方案对天然酯绝缘油变压器内部故障进行诊断的具体实施过程。

(1)油样检测。

首先按要求采集天然酯绝缘油变压器油样，其次脱出油样中的溶解气体，然后用气相色谱仪分离、检测甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、乙烯(C₂H₄)、乙炔(C₂H₂)、氢气(H₂)等气体组分。

(2)注意值分析。

为了识别故障，提出了气体含量的注意值。注意值是指特征气体的含量需引起关注的值，本发明通过对天然酯绝缘油变压器4377组油中溶解气体数据进行统计分析，计算得故障时每种气体的95％置信区间作为气体注意值，如表1所示。

表1：天然酯绝缘油变压器各气体含量95％置信区间注意值(μL/L)

气体组分	H2	CH4	C2H6	C2H4	C2H2
						注意值	105～118	19～22	219～247	17～20	1～1

对于第(1)步所测油中气体组分，若超出注意值，则继续进行第(3)步，故障类型的判别；否则，表明变压器无异常，继续跟踪测量即可。

(3)故障类型判别。

当所测量油中气体组分超出注意值时，便需要根据每种故障类型的特殊气体参量指标进行故障类型的判别。对于过热型故障，其最明显的气体组分是C₂H₆，且随着温度的升高，C₂H₆在氢烃(氢气与总烃之和)中所占比例逐渐增加。为此，本发明以C₂H₆作为过热型故障的主要特征气体，统计得低温过热故障与高温过热故障的气体指标参数如表2所示。类似的，对于放电型故障中的局部放电故障，本发明以H₂作为局部放电故障的主要特征气体；对于放电型故障中的高能放电故障，本发明以C₂H₂作为高能放电故障的主要特征气体；统计得局部放电故障与高能放电故障的气体指标参数如表2所示。

表2：各故障类型对应的特征气体种类及在氢烃中所占比重(％)

注：表2中的气体定量指标是通过统计分析大量的变压器故障试验数据而来。

本发明首先对天然酯绝缘油变压器内部的油样进行检测，然后对油样进行分析得到注意值，最后根据注意值进行判断故障类型。通过对天然酯绝缘油变压器油中气体参量的诊断，准确判断出天然酯绝缘油变压器的内部故障，弥补天然酯绝缘油变压器内部故障无法可靠诊断的问题。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法，其特征是，包括以下步骤：

S1，油样检测：对天然酯绝缘油变压器内部的油样进行检测；

S2，注意值获取：对油样进行分析得到注意值；

S3，故障类型判别：根据注意值进行判断故障类型。

2.如权利要求1所述的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法，其特征是，所述步骤S1包括以下步骤：

步骤S11，采集天然酯绝缘油变压器的油样；

步骤S12，脱出油样中的溶解气体；

步骤S13，用气相色谱仪对溶解气体进行分离，得到溶解气体的气体组分。

3.如权利要求2所述的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法，其特征是，所述溶解气体包括以下气体组分：甲烷、乙烷、乙烯、乙炔和氢气。

4.如权利要求2所述的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法，其特征是，所述步骤S2的具体过程为：通过对天然酯绝缘油变压器油中溶解气体数据进行统计分析，计算得到故障时各种气体的95％置信区间，并作为气体注意值。

5.如权利要求4所述的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法，其特征是，所述步骤S3的具体过程为：当所测量油中气体组分超出注意值时，根据每种故障类型的特殊气体参量指标进行故障类型的判别。

6.如权利要求5所述的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断方法，其特征是，所述故障类型的特殊气体参量指标具体为：以乙烷作为过热型故障的主要特征气体，以氢气作为局部放电故障的主要特征气体，以乙炔作为高能放电故障的主要特征气体。

7.一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断系统，其特征是，包括：

油样检测模块，用于对天然酯绝缘油变压器内部的油样进行检测；

注意值获取模块，用于对油样进行分析得到注意值；

故障类型判别模块，用于根据注意值进行判断故障类型。

8.如权利要求7所述的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断系统，其特征是，所述油样检测模块包括：

油样采集模块，用于采集天然酯绝缘油变压器的油样；

气体脱出模块，用于脱出油样中的溶解气体；

气体分离模块，用于采用气相色谱仪对溶解气体进行分离，得到溶解气体的以下组分：甲烷、乙烷、乙烯、乙炔和氢气。

9.如权利要求8所述的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断系统，其特征是，所述注意值获取模块包括：

分析模块，用于通过对天然酯绝缘油变压器油中溶解气体数据进行统计分析；

计算模块，用于计算得到故障时各种气体的95％置信区间，并作为气体注意值。

10.如权利要求9所述的一种天然酯绝缘油变压器内部故障的诊断系统，其特征是，所述故障类型判别模块包括：

指标模块，用于存储故障类型的特殊气体参量指标；

判别模块，用于当所测量油中气体组分超出注意值时，根据每种故障类型的特殊气体参量指标进行故障类型的判别。