专利名称：变压器在线智能监测系统及其智能分析诊断方法
技术领域：
本发明属于变压器技术领域，涉及一种变压器在线智能监测系统及其智能分析诊断方法。
背景技术：
在我国对变压器的维修，从几十年前完全被动式的，等出了事故后才进行维修，已发展到有计划地定期进行维修，这是很大的进步。历史是最好的见证，由于采用定期检测，已发现过许多缺陷，避免了不少事故，获得了巨大的经济及社会效益。但随着设备容量、额定电压的提高，不少矛盾也更加突出了。例如对110kV及以上的电力设备，在定期进行停电测试时，仍加10kV交流测tgδ、加1~5kV直流测绝缘电阻等。由于试验电压远低于运行电压，灵敏度很低，往往仅能发现一些普遍性受潮或已有接近于贯穿性通道的重大缺陷；而且不管设备状态如何，几乎都是“一刀切”地定期检测、定期维修，浪费了大量的人力、物力，但却难以确保运行可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种变压器在线智能监测系统及其智能分析诊断方法，对正在运行中的变压器的各种动态性能进行实时监测和分析诊断，及时反映诊断结果，能及时找出变压器故障，预防变压器故障的发生和从而可及时排除变压器故障。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该变压器在线智能监测系统包括变压器各种动态性能监测装置的传感器，由各种传感器所采集的电信号有的经放大器和调理电路处理后接入模数采集卡、有的直接经模数采集卡、有的经接口电路后都接入工控机内由前台计算机进行数据处理，得出测得的性能数据，尔后将该数字信号输送到后台分析诊断计算机，由变压器故障实时诊断系统进行诊断分析，得出分析结果。该变压器在线智能分析诊断方法是将变压器在线监测的各种信号数据送入分析诊断计算机中，该分析诊断计算机中贮存有被监测的变压器的设备铭牌参数信息、以往变压器事实经验规则信息、在线监控的技术参数规程与标准、在线监控的技术参数阈值及运行经验，分析诊断计算机中具有能根据自动输入进来的的变压器在线监测的各种信号数据进行动态数据处理及趋势分析、状态综合诊断推理、变压器状态综合评估、支持用户最终决断的分析诊断系统软件，由分析诊断计算机根据自动输入进来的的变压器在线监测的各种信号数据结合贮存的信息数据库进行变压器在线实时诊断，将结果进行显示，对变压器的异常情况进行报警。
本发明能在设计制造时统一考虑，与变压器本体有机结合，智能化程度高、结构紧凑可靠、性能价格比也更合理。能用于在线监测变压器的局部放电、油中气体、油中水分、铁芯电流、套管绝缘性能、绕组最热点温度等状态特征量，能对变压器故障进行综合分析诊断，有利地弥补了离线检测和定期维修的不足，使得用户能更及时、更灵敏地掌握设备的真实情况。既提高了对变压器运行状态实时监控及计算机辅助诊断水平，又帮助用户达到了设备运行更可靠、更经济的目标。
以下结合实施例附图对本发明作进一步的详细描述。
图1本发明总体原理框2本发明中变压器油中气体监测传感器的原理框3本发明中变压器油中水份监测传感器的原理框4本发明的系统结构示意5本发明中变压器局部放电监测装置结构示意6本发明中模拟信号处理方框7本发明中模拟信号调理电路(10)8本发明中套管三相不平衡电流求和电路(31)9变压器故障实时诊断系统的功能�？榉娇�10-1、图10-2、图10-3变压器故障实时诊断系统流程11变压器油中气体气相色谱三层B P网络结构12变压器综合故障决策树中1-局部放电传感器 2-油中气体传感器 3-油中水分传感器 4-顶层油温传感器 5-铁芯接地电流传感器 6-套管末屏电流传感器 7-负荷电流传感器 9-调理机柜 10-模拟信号调理电路 11-局部放电模数采集卡 12-模数采集卡 13-RS232接口 14-前台工控机 15-后台诊断处理计算机 16-供电单元一 17-供电单元二 18-变压器本体 19-绝缘套管 20-变压器出油管 21-变压器回油管 22-四芯屏蔽电缆 23-串口通信线 24-DB37电缆 25-同轴细缆 26-同轴网卡 27-电压信号线性度调理电路 28-光电隔离电路 29-放大滤波电路 30-电压跟随电路 31-三相求和电路 32-局部放电传感器中前置放大器 33-超高频电缆 34-局部放电传感器中超高频接收器 35-局部放电传感器杆 36-变压器油箱 37-底部放油阀 38-变压器法兰 39-局部放电传感器可推动手柄40-局部放电传感器放油阀 41-局部放电传感器探头 42-油中气体传感器半透膜 43-油中气体传感器加热室 44-油中气体传感器模拟信号调理电路 45-油中气体传感器内部单片机46-油中水分传感器探头 47-油中水分传感器模拟信号调理电路 48-油中水分传感器模数转换电路 R-电阻 RW-可变电阻 C-电容 U-变压器测量信号电压 LC-光电耦合器(A4N25) A-运算放大器 J-跳线 GND-接地具体实施方式
本实施例中，对变压器在线监测项目为变压器的局部放电、油中气体、油中水分、铁芯电流、套管绝缘性能、绕组最热点温度等状态特征量，以下对这些项目的监测分别予以介绍。
1、变压器局部放电监测装置对变压器实际故障的统计分析表明，绝缘故障是影响变压器正常运行的主要原因。目前110kV及以上等级的大型电力变压器仍主要采用油纸绝缘结构，绝缘故障常常起源于局部放电造成的油纸绝缘老化。油纸绝缘是电力变压器的薄弱环节，而局部放电又是造成绝缘故障的重要因素。局部放电是指由于电场分布不匀，局部电场过高，导致绝缘介质中局部范围内的电气放电或击穿现象。它可能产生在固体绝缘孔隙中、液体绝缘气泡中或不同介质特性的绝缘层间。如果电场强度高于介质所具有的特定值，也可能发生在液体或固体绝缘中。局部放电逐渐发展，通过对其周围绝缘介质不断侵蚀，最终导致整个绝缘系统的失效，所以局部放电是造成绝缘劣化的主要起因。同时它也是绝缘劣化的重要征兆和表现形式，与绝缘材料的劣化和击穿过程密切相关，故而能够有效地反映变压器内部绝缘的故障，尤其对突发性故障的早期发现比介损测量、油中色谱分析等方法要有效得多。因此对局部放电进行有效的在线监测对于电力设备的安全稳定运行具有重要意义。
本发明中对变压器局部放电在线监测，使人们能随时了解工作状态中的变压器的局部放电状况，为控制变压器的正常运行提供依据，预防变压器绝缘故障的发生。该变压器局部放电在线监测装置包括安装在变压器油箱底部放油阀处(37)(也可以是顶部的泄漏阀处)的传感器探头(41)、传感器杆(35)，传感器杆通过超高频电缆(33)与前置放大器(32)连接，再与超高频接收器(34)连接，超高频接收器(34)将信号进行转换、处理后经模数采集卡(11)接入前台工控机(14)。这样就可以将变压器运行状态中的局部放电情况通过传感器(1)将接收到的超高频电信号经放大和处理后及时监测出来，当发现异常情况时，使人们能够及时采取调控措施，从而避免变压器故障的发生。
超高频局部放电传感器(1)采用荷兰KEMA公司生产的UHF-TMS局放检测系统仪器中的传感器部件产品，该传感器能在超高频段内有效排除干优，真实地反映变压器在线运行中内部局部放电的相位、放电次数、放电量大�。ü胫肝瓶獗冉系贸鏊闹植煌嘈偷木植糠诺绻收�(沿绝缘纸板表面放电、变压器线圈匝间绝缘放电、悬浮金属引起放电、高电位下的金属尖端放电)，测量局部放电量保证值为20PC，最小值达10PC，甚至可达5PC。
根据国际电工委员会IEC 60270，有很多种方法进行局部放电的检测。基于局部放电的电—磁发射基础上的检测技术，是在一个超高频带上利用宽带天线和宽带接收器得以实现的。传感器探头(41)可以被安装在变压器底部放油阀(37)上，它接收到的信号由传感器(1)通过前置放大器(32)、超高频接收器(34)和模数采集卡(11)向前台工控机(14)进行传递。其中，变压器的箱壁还可以作为电磁干扰的屏蔽层。前置放大器(32)和超高频接收器(34)同样采用UHF-TMS局放检测系统仪器中与传感器(1)相适配的部件产品，该超高频接收器(34)具有两个不同超高频带的接收器，中心检测频率可调整的步距为10MHz.宽带范围为40MHz的接收器可以从300～600MHz进行调节，宽带范围为80MHz的接收器可以从600～1200MHz进行调节。对输入进行过电压保护，噪音水平低于-65dBm，灵敏度是100mV/dB，并且60dBm被设置成0V(所以1V＝-50dBm，2V＝-40dBm等)，信号不应该超过60dBm。一个短的局放输入脉冲的输出信号是由脉冲形状所决定的，将输入信号转换成周期约500ns的标准输出信号。
超高频接收器(34)配有高频电缆专用的N型插头，传感器(1)必须直接连到前置放大器(32)。推荐使用像RG 213U一类的高频电缆(33)，因为在标准的交联电缆中信号的衰减是非常严重的。
在传感器(1)的探头(41)进行安装之前，应该将变压器阀门的外层法兰去掉(阀门一直关闭)。要对传感器(1)的探头杆被插入多长进行分析，根据油箱壁、油阀、阀兰的设计厚度，计算探头杆插入长度，以便在插入变压器内部以后传感器探头(41)头部不会超出变压器油箱(36)箱壁3cm，传感器杆(35)被安装在变压器的法兰(38)上(或者安装在顶部的泄漏阀上)。
超高频电缆(33)连接到传感器杆(35)的末端，电缆(33)的另一头连接到前置放大器(32)的输入端。在连接电缆(33)之前，电缆导体必须通过一个接地物体短路，以防前置放大器(32)由于电缆(33)的静态电荷而损坏。将前置放大器(32)的输出接到超高频接收器(34)的输入端，接收器(34)的输出接到前台工控机(14)的模数采集卡(11)的采集通道。
使用本变压器局部放电监测装置监测时，为了能更加准确的反应变压器本身的真实放电情况，需要测量循环数设定为数百次(一般为200次)。于是在测量后便会产生大量的数据，所测得的数据以单独的数据文件进行存储。这样的做法可以有效的避免因多次测量所造成的数据混淆，同时也便于对每次测量进行查询。然而在这种存储方式，势必会给后台诊断程序在数据的读取上带来很大的麻烦。针对于此，我们开发了变压器局部放电数据读取软件，克服了在数据读取时由文件格式所造成的障碍。模数采集卡采用GaGe，数据处理计算机采用CPUPIII 850作为前台工控机(14)，有后台诊断处理计算机(15)(采用CPUPIII 866)连接在前台工控机(14)后，在前台工控机(14)中利用前台采集程序，首先对数字信号进行软件滤波和平滑处理，然后按照后台诊断处理计算机(15)对数据格式的要求，对数字信号进行格式转换，最后将其存放在指定的位置。后台诊断处理计算机(15)到指定的位置取得所需要的数据后，利用自行开发的综合诊断程序，将变压器局部放电信号和其它所需信号进行综合处理，最后给出诊断结果。如判断为变压器运行局部放电超出规定范围时，则发出报警信号，提醒人们应采取相应措施预防变压器故障的发生。
2、变压器铁芯接地电流在线监测装置在高电压、大功率的变压器中，为防止铁芯悬浮电位引起的放电，运行中变压器铁芯接地线常经套管引出，正常运行条件下，铁芯接地电流为毫安级，当铁芯发生多点接地而导致铁心过热故障时，铁芯接地电流会明显增加。根据经验，在正常情况下，铁芯接地电流只有十几～几十毫安，如果铁芯接地电流增加到100mA时就应采取相应的措施；如果铁芯接地电流增加到1A时，就必须采取必要的手段。因此对铁芯接地电流的在线监测，可有效地发现铁芯发生多点接地故障。而目前还缺乏对变压器铁芯电流监测的有效手段，使这一工作一直未能展开。
本发明中的变压器铁芯接地电流在线监测装置，使人们能随时了解工作状态中的变压器的铁芯接地电流状态，为控制变压器的正常运行提供依据。
该变压器铁芯接地电流在线监测装置包括铁芯接地电流引出线，该接地电流引出线穿过传感器后与接地端连接，传感器的感应信号接入信号放大电路，再接模拟信号调理电路，模拟信号调理电路与模数采集卡(模数采集卡主要功能是将模拟信号转换为数字信号)连接后接入数据处理计算机。本装置对变压器铁芯接地电流通过传感器感应出电信号，经放大后能被及时监测出来，出现异常情况时，使人们能够及时采取调控措施或由自动控制系统自动处理，避免变压器故障的发生。
选择电容式穿芯传感器(型号YA-XX-E4)作电流传感器(5)，采用两种量程的电流传感器A0-200mA，B0-2A。当接地电流的大小不同时，采用不同量称的传感器进行测量。从而保证数据的准确性。用两个不同量程的传感器进行测量时，所测量的结果肯定具有一定的偏差。要想从两者中选择其一作为最终读数的话，就要做个判断当读取大量程传感器读数＞200mA时，输出大量程传感器读数，否则输出小量程传感器读数。由于使用该电流传感器进行测量时，所测得的值为模拟量，所以在向计算机传递数据的过程中还要注意两个问题一是信号的调理(由调理电路板完成)；二是将模拟量转换为可供计算机使用的数字量(由模数采集卡完成)。
(1)、信号的调理对采集信号进行调理，是指在传感器(5)感应出模拟信号以后，经传感器(5)自带的前置放大电路进行初步放大，同时将电流信号转换为电压信号，经过4芯(正，负，信号，地)屏蔽电缆(22)向调理机柜(9)进行传送；然后由调理电路板(10)中的线性度调理电路(27)将输入信号线性化，然后经调理电路板(10)中的光电隔离电路(28)进行隔离处理(其作用在于预防外部高电压对本检测系统的冲击)，经放大滤波电路(29)对模拟信号进行滤波去噪和放大处理。模拟信号调理电路(10)对该模拟信号进行线性度调理、滤波、去噪和放大处理。
为了保证模拟信号调理电路(10)的通用性和抗干扰性能，要求传感器(5)的输出信号统一起来，规定为0-12V的电压信号。模拟信号调理电路(10)包括线性度调理电路(27)、电气隔离电路(28)、放大滤波电路(29)，电气隔离电路(28)采用光电耦合器。模拟信号调理电路需要完成的功能有信号线性化、电气隔离、放大(衰减)、滤波和提供电源等功能。
1)线性度调理由于信号的传输经过了光电隔离，为了保证光电耦合器两端的信号不失真，故需要进行电压信号线性度调理，本发明中所采用的电路较好的保证了光电耦合器两端信号的不失真。如图7中电路27所示。
2)电气隔离由于测量信号是来自电压较高的变压器，所以必须进行隔离。经考虑使用的是光电耦合器比较合适。
3)放大滤波放大滤波电路根据前级电路的增益情况设计成为可以调节放大倍数的环节，采用传统有源放大器、滤波器。
(2)模数转换及数据处理模数采集卡(12)采用ADLINKPCI-9113，数据处理计算机采用CPUPIII 850作为前台工作机(14)，有后台诊断处理计算机(15)(采用CPUPIII 866)连接在前台数据处理计算机(9)后，在前台工控机(14)中利用前台采集程序，首先对数字信号进行软件滤波和平滑处理，然后按照后台诊断处理计算机(15)对数据格式的要求，对数字信号进行格式转换，最后将其存放在指定的位置。后台诊断处理计算机(15)到指定的位置取得所需要的数据后，利用自行开发的综合诊断程序，将铁芯接地电流信号和其它所需信号进行综合处理，最后给出诊断结果。如判断为变压器运行超出规定范围时，则发出报警信号，提醒人们应采取相应措施预防变压器故障的发生。
3、变压器油中溶解气体在线监测装置110kV及以上电压等级电力变压器的绝缘为油-纸复合绝缘结构，在电、热、机械等应力的联合作用下，绝缘油、纸和纸板等绝缘材料将会逐渐降解老化，从而分解产生各种低分子气体，这些气体将在一定程度上溶解于变压器油中，利用IEC567号出版物所述的方法，即可从油样中分离出这些溶解气体，并可进一步利用色谱分析技术对其进行定量测试，这就是油中溶解气体分析(Dissolved Gas Analysis，简称DGA)，或称为油色谱分析。油中溶解气体在一定程度上反映了变压器的故障状况，因此根据色谱分析的结果可对故障的类型及严重程度进行诊断。它作为目前电力系统对油浸电力设备常规使用的重要检测手段之一，在诊断变压器内部潜伏性故障及其发展程度上效果显著。常规的色谱分析试验要在现场变压器上取油样，再送到试验室进行色谱分析，试验周期长，测量结果容易产生偏差。特别是对于那些发展速度较快的绝缘故障，往往难以及时发现，如果能对变压器油中溶解气体进行现场在线监测，提前在变压器发生故障之前，及时的捕捉到一些故障先兆信息，那么对电力运行的各发供电单位都是很有意义的。
本发明中的变压器油中溶解气体在线监测装置，能够连续地监测出变压器油箱油中溶解气体量，及时了解变压器内部潜伏性故障，采取预防措施避免故障的发生。该变压器油中溶解气体在线监测装置包括安装在变压器底部放油阀(37)处的油中气体智能传感器(2)，智能传感器(2)的电信号经RS232接口(13)和串口通信线(23)接入能够显示气体含量的前台工控机(14)，之后还可将工控机(14)与后台诊断处理计算机(15)连接。本装置能对变压器油中气体含量进行在线连续不断的监测，对变压器油中所含气体量是否超标，可以随时了解，出现超标情况时能及时采取相应措施，避免变压器故障的发生。
智能传感器可以采用美国SERVERON公司生产销售的“油中气体色谱传感器”产品，该传感器能检测变压器潜伏性故障的八种标志性气体，测量范围及精度如下氢气(H2)10-2,000PPM±10％ 乙炔(C2H2)5-500PPM±1PPM或者±10％乙烯(C2H4)7-2,000PPM±1PPM或者±10％ 甲烷(CH4)70-2,000PPM±10％一氧化碳(CO)5-2,000PPM±1PPM或者±10％ 乙烷(C2H6)10-2,000PPM±10％氧气(O2)10-1,400PPM±10％二氧化碳(CO2) 5-7,000PPM±1PPM或者±10％本发明中用于诊断的检测数据包括除氧气外的其他七种气体含量和总烃含量(总烃含量＝甲烷+乙烷+乙烯+乙炔)。
还可采用的另一种智能传感器是加拿大SYPROTEC公司生产并销售的“Hydran201i气体监测系统”设备中的“H201Ti的智能传送器”产品(Hydran201i气体监测系统包括一个称为H201Ti的智能传送器和称为H201Ci系列的通讯控制器等几部分，本发明中所使用的采集装置就是hydran201Ti智能传送器部分)，用于气体在线监测变压器内总烃气体的状况，如需要获得氢气(H2)、乙炔(C2H2)、乙稀(C2H4)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、二氧化碳(CO2)几种单项气体含量，采用传统的油样色谱分析方法得到各单项气体含量，并通过友好界面输入系统中，参与综合诊断分析。
Hydran201i中的智能传送器H201Ti(2)，它有一个不大的圆柱型外壳，该外壳可以通过一个黄铜连接器直接装到变压器的放油阀处，该外壳内装有一个传感器、一套温度调节系统和一个带有微处理器的智能电子传送器。外壳内还有端子排供连接交流电源，外壳内还装有一个RS232的连接器与前台工控机(14)用一根串口通信线(23)相连接。H201Ti智能传送器(2)的工作原理简述如下变压器油中的可燃性气体通过一层具有选择性透气特性的薄膜(42)进入H201Ti智能传送器(2)内的电化学气体检测器——加热室(43)，在电化学气体检测器内与氧反应而产生一个与反应率成正比的电信号。此电信号通过H201Ti智能传送器(2)内的模拟信号调理电路(44)和单片机(45)转换为数字信号。
前台工控机(14)为数据处理计算机，采用CPUPIII 850，有后台诊断处理计算机(15)采用CPUPIII 866，连接在前台工控机(14)后，在前台工控机中(14)利用前台采集程序，首先对数字信号进行软件滤波和平滑处理，然后按照后台诊断处理计算机(15)对数据格式的要求，对数字信号进行格式转换，最后将其存放在指定的位置。后台诊断处理计算机(15)通过同轴细缆(25)到指定的位置取得所需要的数据后，利用自行开发的综合诊断程序，将总烃气体含量电信号和其它所需信号进行综合处理，最后给出诊断结果。如判断为变压器运行超出规定范围时，则发出报警信号，提醒人们应采取相应措施预防变压器故障的发生。其工作过程由智能型传感器(2)从变压器油中测出总烃气体的含量(数字量，用ppm值表示)，再由串口通信线(23)将所测到的总烃类气体量(此时为数字信号)通过RS232串口(13)将此数字量传输到前台工控机(14)内的Access数据库中，通过编制的软件由工控机(14)的Access数据库中将总烃类气体的数字量读出后送往前台的工控机(14)进行显示并将此数字量送入前台工控机的SQL数据库内，通过同轴网卡PCI-2029传输线(25)传输至后台诊断处理计算机(15)的SQL数据库中，作为数据分析诊断的依据。
4、变压器套管(19)绝缘性能在线监测装置通过对240台变压器故障原因统计，发现由于套管(19)电容屏绝缘击穿放电的就有17台，由于套管(19)的末屏电容屏击穿或对地放电的就有4台，其故障率达到了8.75％，所以从以上的资料及数据显示，变压器套管(19)的状态在变压器的状态监测中占有重要的地位，通过对变压器套管(19)绝缘性能状态的及时监测，能及时了解将会出现的变压器故障，防止变压器突发事故的发生。本发明中的变压器套管(19)绝缘性能在线监测装置，使人们能随时了解工作状态中的变压器的套管(19)绝缘性能状态，为监测变压器的正常运行提供依据。该变压器套管(19)绝缘性能在线监测装置包括电容式穿芯传感器(6)，三相套管的末屏接地线分别穿过电容式穿芯传感器(6)，经电容式穿芯传感(6)器分别感应出三相套管的末屏的三个电压信号，将感应信号经4芯屏蔽电缆(22)输入调理电路板，通过调理电路(10)进行线性度调理、放大(衰减)、滤波处理，作为三相套管末屏电流信号输出，并且将三相输出信号输入到三相电压求和电路，获得其三相不平衡电压U0，作为第四个输出信号，与前三个信号一起，通过DB37屏蔽电缆，送往模数采集卡(ADLINK PCI-9113)(12)，经模数采集卡(12)将模拟信号转换为数字信号，送往前台工控机(14)，调用前台采集程序，对数字信号进行软件滤波和平滑处理并对数字信号进行格式转换存放指定位置和显示的计算机中。
在套管(19)绝缘正常工作情况下，套管(19)的全电容电流为毫安级，当套管(19)发生绝缘故障时，全电容电流会明显增加。经传感器(6)感应出的电信号经放大能被及时监测出来，使人们能够及时采取调控措施或由自动控制系统自动处理，避免故障的发生。
我们选择的电容式穿芯传感器(6)的量程为0-25mA，型号为YA-XX-E4。
(一)、信号的调理对采集信号进行调理，是指在传感器感应出模拟信号以后，首先要经过4芯(正，负，信号，地)屏蔽电缆(22)向调理机柜(9)进行传送；然后由调理电路板(10)对该模拟信号进行线性度调理、光电隔离、滤波、去噪和放大处理。
为了保证模拟信号调理电路(10)的通用性和抗干扰性能，要求所有传感器的输出信号统一起来，规定为0-12V的电压信号。下面对调理电路板(10)进行系统描述模拟信号调理电路(10)包括线性度调理电路(27)、电气隔离电路(28)、放大滤波电路(29)，电气隔离电路(28)采用光电耦合器。模拟信号调理电路需要完成的功能有信号线性化、电气隔离、放大滤波和提供电源等功能。光电隔离电路(28)由于测量信号是来自电压较高的变压器，所以必须进行电气隔离。经考虑使用光电耦合器比较合适。本设计满足了光电隔离的功能。
1)线性度调理由于信号的传输经过了光电隔离，为了保证光电耦合器两端的信号不失真，故需要进行电压信号线性度调理，本发明中所采用的电路较好的保证了光电耦合器两端信号的不失真。如图7中电路27所示。
2)电气隔离由于测量信号是来自电压较高的变压器，所以必须进行隔离。经考虑使用的是光电耦合器比较合适。
3)放大(衰减)滤波放大(衰减)、滤波电路根据前级电路的增益情况设计成为可以调节放大倍数的环节，采用传统有源放大器、滤波器。
(二)中性点电压求和电路将放大滤波电路(29)输出的三相电压信号输入到图8中的三相不平衡电压求和电路(31)，如图8所示，首先由运算放大器组成差动滤波电路对输入信号进行滤波处理，然后由两级滑动变阻器进行相位调节，使三相电压信号的输出相位各差120度，最后经求和滤波电路对三相信号进行求和及滤波处理，并作为中性点不平衡电压信号(U0)输出。
(三)模数转换及数据处理将前端三相电压模拟信号通过DB37屏蔽电缆(24)送往位于前台工控机(14)中的模数采集卡(10)，由模数采集卡(10)将模拟信号转换为数字信号；然后，由前台工控机(14)调用相应软件对数字信号进行软件滤波和平滑处理并对数字信号进行格式转换存放到指定位置并在前台工控机(14)显示；然后接后台诊断处理计算机(15)。模数采集卡(10)采用ADLINKPCI-9113，前台工控机(14)采用CPUPIII 850，后台诊断处理计算机(15)采用CPUPIII 866，在前台数据处理计算机(14)中利用自行开发的前台采集程序，首先对数字信号进行软件滤波和平滑处理，然后按照后台诊断处理计算机(15)对数据格式的要求，将数字信号格式转换为SQL server数据库所要求的存储格式，最后将其存放在指定的位置。后台诊断处理计算机(15)到指定的位置取得所需要的数据后，利用自行开发的综合诊断程序，将三相套管末屏电流信号和三相不平衡电压信号以及其他引入的信号进行综合处理，最后给出诊断结果。
5、变压器绕组热点温度在线监测装置大型电力变压器低温过热问题是运行和制造部门都十分关注并想解决的问题之一。从变压器绝缘运行寿命来看，一般认为应遵循六度法则即年平均温度为98℃，每上升或降低6℃，则变压器寿命降低一半或延长一倍。变压器热点容许限值为118℃。当变压器热点温度超过140℃时，周围的油会分解出气体，造成CO、CO2含量增高，同时纸绝缘也会裂化产生糠醛，就会降低绝缘性能，影响变压的正常运行。因此对绕组热点温度进行在线监测有利于及时了解变压器的热点温度状况，出现问题能及时解决，有利于延长变压器的使用寿命。而目前尚未有对变压器的绕组热点温度进行在线监测的有效手段。
本发明中变压器绕组热点温度在线监测装置，能对变压器绕组热点温度进行实时连续监测，提提高对正在运行中的变压器的监控水平。该变压器绕组热点温度在线监测装置包括变压器电容式绝缘套管(19)尾部安装的环形电流互感器，将此环形电流互感器的引出端子用一根电缆线短接，此短接电缆穿过负荷电流传感器(7)，负荷电流传感器(7)的感应信号接入信号调理电路(10)，调理电路(10)将该电流信号转换为标准信号接入前台工控机(14)，另有一探头安装插入到变压器上部温度计座的温控仪(4)，其感应信号通过电缆(22)接入信号调理电路(10)，调理电路(10)将该电流信号转换为标准信号接入前台工控机(14)，工控机(14)与后台诊断处理计算机(15)连接。
国际电工委员会IEC354标准和国标《油浸式电力变压器负载导则》中，给出了热点温升计算公式，这是目前变压器绕组热点温度估算的传统的经典方法。本发明就是根据这一原理制成的。根据任意负荷下稳态热点温度的计算公式式中 θa—顶层油温；Hgr—热点对绕组顶部油的温升；K—负载系数，由I/IH得到，I为实际负载电流，取三相负载电流中最大值；IH为额定负载电流，可直接从变压器铭牌参数取得；y—绕组温度指数；Hgr、y等负载特性数据取值如表1示。因此，只需测出顶层油温及负载电流I(K＝I/IH)，便可估算出绕组热点温度。从各相套管电流互感器(7)测得各相实际负载电流I，而由顶层油温传感器(4)测得顶层油温θa，对变压器绕组热点温度通过传感器传感出电流信号能被及时监测出来，因而能及时了解变压器绕组热点温度变化情况，当温度出现异常情况时，使人们能够及时采取调控措施或由自动控制系统自动处理，避免变压器故障的发生。
选择电容式穿芯传感器(型号YA-XX-E4)作测量负荷电流的传感器(7)，顶层油温测量所用的传感器为XMT-288FC温控仪(4)。
(一)、负荷电流测量变压器电容式绝缘套管(19)尾部安装有环形电流互感器(7)，将此环形电流互感器(7)的引出端子用一根电缆线短接，此短接电缆穿过本发明所采用的电容式穿芯传感器(7)，电容式穿芯传感器(7)感应出电压信号，通过4芯屏蔽电缆(22)把信号传送给调理机柜(9)，由模拟信号调理电路(10)进行信号的调理，并对信号进行放大滤波处理，然后通过DB37电缆(24)传送给前台工控机(14)中的模数采集卡(12)，由模数采集卡(12)将模拟信号转换为数字信号，然后调用前台工控机(14)调用信号采集程序，按一定的线性比例转换为负荷电流值I，通过同轴网卡(26)(PCI-2029)及同轴细缆(25)传送给后台诊断处理计算机(15)，这样，后台诊断处理计算机(15)就得到了实际负载电流I。
1)、对模拟信号调理电路(10)进行描述对采集信号进行调理，是指在传感器感(7)应出模拟信号以后，首先要经过4芯(正，负，信号，地)屏蔽电缆(22)向调理机柜(9)进行传送；然后由调理电路板(10)对该模拟信号进行线性度调理、滤波、去噪和放大处理。负荷电流信号的调理电路如图7所示。
为了保证模拟信号调理电路(10)的通用性和抗干扰性能，要求传感器(7)的输出信号统一起来，规定为0-12V的电压信号。模拟信号调理电路(10)包括线性度调理电路(27)、电气隔离电路(28)、放大滤波电路(29)，电气隔离电路(28)采用光电耦合器。模拟信号调理电路需要完成的功能有信号线性化、电气隔离、放大(衰减)、滤波和提供电源等功能。
1)线性度调理由于信号的传输经过了光电隔离，为了保证光电耦合器两端的信号不失真，故需要进行电压信号线性度调理，本发明中所采用的电路较好的保证了光电耦合器两端信号的不失真。如图7中电路27所示。
2)电气隔离由于测量信号是来自电压较高的变压器，所以必须进行隔离。经考虑使用的是光电耦合器比较合适。
3)放大(衰减)滤波放大(衰减)、滤波电路根据前级电路的增益情况设计成为可以调节放大倍数的环节，采用传统有源放大器、滤波器。
2).模数转换及数据处理将前端负荷电流模拟信号I通过DB37屏蔽电缆(24)送往前台工控机(14)中的模数采集卡(12)，由模数采集卡(12)将模拟信号转换为数字信号；然后，由前台工控机(14)调用相应软件对数字信号进行软件滤波和平滑处理并对数字信号进行格式转换存放到指定位置并在前台工控机(14)显示；然后接后台诊断处理计算机(15)。模数采集卡(12)采用ADLINKPCI-9113，前台工控机(14)采用CPUPIII 850，后台诊断处理计算机(15)采用CPUPIII 866，在前台工控机(14)中利用自行开发的前台采集程序，首先对数字信号进行软件滤波和平滑处理，然后按照后台诊断处理计算机(15)对数据格式的要求，将数字信号格式转换为SQL server数据库所要求的存储格式，最后将其存放在指定的位置。
(二)、顶层油温测量顶层油温测量所用的传感器为XMT-288FC温控仪(4)，将XMT-288FC温控仪(4)的探头插入到变压器上部温度计座，取得油温的信号通过信号后由XMT-288FC温控仪(4)自带前置放大器，将电流信号转换为电压信号，再由4芯屏蔽电缆(22)把信号传送给调理机柜(9)，由模拟信号调理电路(10)进行信号的调理，并对信号进行线性度调理、放大滤波处理，其模拟信号调理电路(10)与负荷电流信号调理电路相一致。然后通过DB37电缆(24)传送给前台工控机(14)中的模数采集卡(12)，由模数采集卡(12)将模拟信号转换为数字信号，由前台工控机(14)调用信号采集程序对数字信号进行软件滤波和平滑处理，并按一定的线性比例转换为顶层油温值，然后按照后台诊断处理计算机(15)对数据格式的要求，将数字信号格式转换为SQL server数据库所要求的存储格式，最后将其存放在指定的位置，并在前台工控机(14)显示；其具体过程与负荷电流的采集中的描述一致。然后与负荷电流信号一起，通过同轴网卡(26)(PCI-2029)及同轴细缆(25)传送给后台诊断处理计算机(15)，这样，后台诊断处理计算机(15)就得到了顶层油温值θa。
最后，后台诊断处理计算机(15)将测得的实际负载电流I和顶层油温值θa计算出变压器绕组热点温度θh，并给予显示，当该温度超过给予的设定值时，则发出报警信号，提醒人们应采取相应措施预防变压器故障的发生。
6、变压器油箱油中水分在线监测装置变压器油箱内油中水分的确定在变压器的维修计划中占有至关重要的部分。油侵式变压器依靠油的循环从而保护变压器的绝缘不受破损，当油中水分超过35ppM以后，便会导致绝缘介质的老化并且绝缘的强度也会降低，在严重的情况下，这种绝缘老化及电介质强度的降低会导致线圈的变形及匝间短路，产生变压器运行故障，大大缩短变压器的使用寿命。因此对变压器油箱油中水分的在线监测，能及早预见变压器将要发生的故障。而目前尚未有对变压器油箱内油中水分进行在线监测的有效手段。
本发明中变压器油箱油中水分在线监测装置，及时监测变压器油箱油中水分的变化状况，准确预防变压器故障的出现，确保变压器的安全正常运行。该变压器油箱油中水分在线监测装置包括变压器的一组冷却器与变压器相连的底部出油管(20)、智能传感器(3)，智能传感器(3)将安装在底部出油管(20)上的传感器探头(46)的电信号经放大或衰减、整流、滤波和模数转换以后经RS232接口和串口通信线(23)与前台工控机(14)连接，前台工控机(14)可以通过以太网与后台诊断处理计算机(15)连接。本装置能及时监测变压器油箱(36)油中水分的变化，出现异常情况时，使人们能够及时采取调控措施或由自动控制系统自动处理，避免变压器故障的发生。
本装置中监测采用的智能传感器(3)是采用芬兰Visala公司生产和销售的HMP228湿度仪产品作为智能传感器，该智能传感器(3)由传感器探头(46)、模拟信号调理电路(47)和带有RS232接口的单片机(48)三个部分组成，传感器探头(46)安装在一组冷却器与变压器本体(18)底部出油管(20)上，在此流动回路里，传感器(3)所测得的含水量仅需几分钟即可达到平衡。该传感器探头(46)可以测量出传感器(3)所在位置的油温和水活性两个模拟信号，经模拟信号调理电路(47)进行放大或衰减、整流、滤波后，送给单片机(48)进行模数转换，并根据油温和水活性两个测量值计算出油中水分含量，由RS232接口和串口通信线(23)送往前台工控机(14)，通过此RS232接口(13)还可以对传感器(3)的采样率、单位、输出格式进行设置。前台工控机(14)为数据处理计算机，采用CPUPIII 850作为前台工作机，有后台诊断处理计算机(15)采用CPUPIII 866，连接在前台工控机(14)后，在前台工控(14)机中利用前台采集程序，首先对数字信号进行软件滤波和平滑处理，然后按照后台诊断处理计算机(15)对数据格式的要求，对数字信号进行格式转换(将数字信号转换为SQL Server所要求的数据存储格式)，最后将其存放在指定的位置。后台诊断处理计算机(15)借助同轴网卡(26)(PCI-2029)和同轴细缆(25)，通过以太网接口以数据库通信的方式从前台工控机(14)指定位置读取微水数据到后台诊断处理计算机(15)，后台诊断处理计算机(15)第一步处理就是对前端传来的原始数据进行预处理，即剔除野点、平滑处理、变化率计算等措施以削弱环境因素及传感器本身、网络传输带来的影响，对数据进行各种分析，为后续判断提取可靠的数据，并设定警戒值，如果信号超出警戒值，即给出报警信号，提醒工作人员进行处理。
在前台工控机(14)中有一个总的数据库，以上六种信号进入工控机(14)后，按照预先设定的类别分类存储，由后台诊断处理计算机程序依次到前台数据库各分类中读取数据，送往后台诊断处理计算机的数据库中分类存储，并按照数据采集的时间先后排列。
本发明变压器在线智能分析诊断方法是按照图9中的功能�？榭蛲祭唇凶酆戏治稣锒希渲懈髂？楣δ苊枋鋈缦�(1)系统权限维护对诊断系统的用户进行注册及权限授予、撤销。是用户所有操作的基�。佣瓜低尘弑敢欢ǖ陌踩�。
(2)变压器出厂试验数据管理对设备试验数据进行处理、分析、查询和检索。
(3)设备在线检测数据管理对在线检测数据进行数据库服务器级的集中统一管理。
(4)动态数据处理及趋势分析对变压器各在线参数的动态检测数据进行去除野点、平滑处理、变化率计算等预处理并进行统计分析，为后续诊断及现场经验的积累提供技术支持平台。
(5)故障实时诊断系统知识库维护完成变压器运行状态诊断所需的知识和经验的录入、更新，这些知识、经验的来源是国家相关标准、现场运行经验、专家经验以及用户反馈意见。另外，本�？榛垢涸鹗迪种犊庥行�、安全地共享。
(6)状态综合诊断推理系统核心�？�。提取变压器各种在线测量的数据，经过必要的计算、转换及预处理等，由状态实时诊断系统的推理机调用知识库中的知识、经验和规则，完成变压器状态的综合诊断过程。
(7)设备运行状态综合评估根据状态综合诊断推理，产生具有一定参考价值的诊断结论或建议，输出一定格式的诊断报告，供决策支持使用。本�？榈淖钪漳勘晔侨范ū溲蛊髯刺斐Ｇ榭鱿赂璞ň⒉欢ǖ墓收侠嘈秃臀藿ㄒ�。
(8)支持用户最终决断为用户提供诊断推理所得到的故障类型的发生部位、显著特征及�：π孕畔ⅲㄖ没Ц菥槠拦辣溲蛊髯刺妥鞒鲎钪站龆�。该�？榭梢苑乐孤┡泻臀笈�。支持信息可以通过学习进行调整，提高信息的准确性和有效性。
本发明中变压器故障实时诊断系统的网络结构和数据库结构(1)故障实时诊断系统的网络结构采用客户/服务器体系(C/S)构造状态诊断专家系统。这种结构对服务器主机的性能和网络的连接性提出了较高的要求，尤其当同时连接到服务器的客户比较多的时候。但这种体系成熟可靠，就目前国内外大中型企业而言，已经开发出来并运行在其Intranet上的业务管理系统或MIS等，绝大多数仍然符合C/S体系的特点。
(2)系统运行环境及开发工具系统的运行平台也分为客户机和服务器部分，均为32位平台。在服务器侧，运行中文版Windows 2000 Server/NT Server 4.0；在客户机侧，运行Windows 95/98/NT(Server or Station)。系统的后台数据库服务器基于MS SQL Server 7.0(for Windows NT)，它具有较高的性能价格比。并且，SQL Server的文档全面，技术支持也是比较好的。综合以上的优点，并考虑到采用不同数据库时数据接口可能面临的数据类型转换，决定选用其作为故障诊断系统的数据库服务器。系统前台采用PowerBuilder 7.0(Enterprise Edition/32)进行开发。主要出于用户界面、服务器数据访问性能、程序控制灵活性的考虑。
本发明中变压器故障实时诊断系统的数据结构在状态检测诊断专家系统中，知识与数据信息是一切功能、操作的设计核心——系统每一步操作、每一项功能的实现，都是以服务器上的数据为基础的。服务器上数据结构是否合理、实用，将直接影响到系统开发的进度及实现的难易程度以及后续系统维护的工作量。为便于开发和管理，本诊断系统中全部数据分成三类1.设备运行参数出厂试验数据；2.设备在线检测数据；3.变压器状态诊断系统知识库。为了方便各项出厂试验及在线检测数据的索引同时又尽量避免冗余信息，在各类数据的每个数据库表中均设置了主关键字。
本发明中变压器在线状态实时诊断技术及其具体实现1、在线检测数据处理故障诊断第一步就是对变压器在线监测的各种信号数据传来的原始数据通过滑动窗法进行预处理，以剔除野点，得到可信的测量值，然后对可信测量值求日移动平均值、月移动平均值以及日移动变化率、月移动变化率。
滑动窗法是将一个宽度为N个点的窗口逐点向前移动，然后将窗口内的数据按由小到大的顺序进行排序处理，取窗口的中间值作为输出值。N得取值根据应根据背景噪声的大小确定，背景噪声越大，N的取值也越大，在本发明实施例中，N等于3。滑动窗法可以有效降低信号高频背景噪声，对高频脉冲抑制作用很强，可以消弱环境因素及传感器本身、网络传输带来的影响，对数据进行各种分析为后续征兆提取可靠的数据。
日移动平均值的算法是将经滑动窗法处理得到的可信测量值按测量时间先后顺序排序，当每一个新的可信测量值输入后，以此新的可信测量值为起点，在序列中向前取连续24个可信测量值为一组求平均值，即得到日移动平均值。月移动平均值是以相同的方法，以新的可信测量值为起点，在序列中向前取连续720个可信测量值为一组求平均值，即得到月移动平均值。日移动平均值和月移动平均值分别对应所监测变压器状态的短期、长期变化，即对应着所监测的变压器突发性的故障和潜在的故障。
日移动变化率的算法是将当前日移动平均值与24小时前同一时刻(或最接近的时刻)的日移动平均值求差，将差值除以当前日移动平均值，即得到日移动变化率。按照相同的原理，将当前月移动平均值与30天之前同一时刻(或最接近的时刻)的月移动平均值求差，将差值除以当前月移动平均值，即得到月移动变化率。
2、阈值的确定阈值是采用传统的比较综合法对变压器故障进行判断地依据。诊断规则是否正确以及系统能否有效地判断变压器故障在很大程度取决于阈值的确定是否合理。本发明中的阈值按照获得方式可以分为两类，一类阈值是通过统计获得的，铁芯电流、油中微水、套管电流、油中气体总量等在线测量特征量的阈值获得方法是在本发明的监测系统和所监测的变压器正常运行较长一段时间后，分别统计该时间段内上述五种在线测量量的可信测量值、日移动平均值、月移动平均值、日移动变化率和月移动变化率各自的最大值和标准方差，将最大值加减K倍标准方差即得到各自的阈值，参数K反映的是本发明报警的灵敏度，是根据所监测变压器的实际运行情况和专家经验获得到，在一定程度上扩大K的取值，可以将阈值分为多级阈值。在本实施例中，分有一级和二级阈值，K取值为1.5为一级阈值，K取值为3时为二级阈值，分别对应着预警和故障两种状态。另一类阈值得取得是直接由相关标准以及专家经验给定的，热点温度的阈值是根据六度法则直接获得的，在本实施例中，104摄氏度为绕组热点温度的一级阈值，110摄氏度为二级阈值，116摄氏度为三级阈值。油中单项气体含量的阈值根据国家标准《变压器油中融解气体分析和判断准则》(GB/T 7252-2001)推荐的注意值给定。
3、变压器故障诊断变压器故障诊断系统采用故障决策树。故障决策树是一种具有树状结构的判别网络，其中各节点代表具体的故障分类规则，对故障的分类是从故障决策树的根节点出发，找出该对象相应的属性与规则进行比较，选择符合要求的分支，直至对象移至故障决策树的叶节点为止。采用故障决策树的方法有利于对缺陷逐步进行细分。图12是变压器综合故障决策树。由图12可知，综合故障决策树由两个部分组成，图12中底层方框中的部分是单枝树，可以称之为低级诊断，而上面方框中是色谱分析(DGA)决策数，是由根据油色谱分析数据和其他在线特征参数数据进行故障诊断的多支结构，可以称之为高级诊断。需要指出的是，这样的设计是增强本诊断系统的适用性，使本发明对当前较好的两种气体传感器都能够适用。如本发明的监测系统采用美国SERVERON公司生产销售的“油中气体色谱传感器”产品，由于该传感器能够直接获得各单项气体含量，因此可以实时的进行高级诊断和低级诊断，而在本实施例中，采用的是加拿大SYPROTEC公司生产并销售的“Hydran201i气体监测系统”设备中的“H201Ti的智能传送器”，该传感器只能获得油中气体的总含量，不能直接获得各单项气体的含量，此时，高级诊断部分的功能在实时监测时不能使用，只运行低级诊断部分，如发现故障和报警，可以通过油样化验的方法获得各单项气体含量数据，通过预先设定的界面输入诊断系统中，则可以启用高级故障诊断功能，分析出更加详细的故障类型。
在决策树推理过程中，运用了三种诊断方法传统的比较综合法；改良的三比值编码法；BP组合神经网络法。图12中所示的分类器分别代表采用这三种分析方法的故障判断规则，分类器1、分类器5、分类器6、分类器7、分类器8、分类器9均为传统比较综合法判断规则，分类器2为改良的三比值编码法的判断规则，分类器3是BP神经网络法判断规则。分类器4局部放电监测数据通过与指纹库比较得出四种不同类型的局部放电故障(沿绝缘纸板表面放电、变压器线圈匝间绝缘放电、悬浮金属引起放电、高电位下的金属尖端放电)，加入到故障树诊断结论中。分类器4的功能是本发明所采用的荷兰KEMA公司生产的UHF-TMS局放检测系统仪器中的传感器部件提供的。
对上述诊断方法有如下阐述传统的比较综合法直接将经过在线检测数据处理后得到的各项监测特征值与对应阈值进行比较，以判断变压器运行状态。简要步骤如下
第一步提取日移动平均值、日移动变化率、月移动平均值、月移动变化率对应阈值。
第二步将日移动平均值、日移动变化率与相应的阈值做综合比较，给出日状态结果并按照不同状态结果赋值为0、1、2(0表示正常，1表示预警或可能异常，2表示故障报警)。
第三步将将月移动平均值、月移动变化率与相应的阈值做综合比较，给出月状态结果并按照不同状态结果赋值为0、1、2(0表示正常，1表示预警或可能异常，2表示故障报警)。
第四步取日状态结果值和月状态结果值的大者作为诊断结果状态的赋值。
值得注意的是，为了减少野点对诊断结果的影响，在进行传统的比较综合法诊断时，本实施例只有在当连续的三个诊断结果地状态值为非0的时候，才给出相应的诊断结果，进行预警或报警。
改良的IEC三比值编码法是基于热裂化和放电裂化的模拟试验，以及实际故障变压器的内部检查结果，提出的以特征气体间相对含量为基础判断油浸设备故障类型的方法，该诊断方法在《变压器油中溶解气体分析和判断导则》(GB/T 7252-2001)中有详细的规定。IEC三比值法的编码规则和判断方法如表2所示。
BP神经网络法BP神经网络是ANN(人工神经网络)的一种。ANN是由一些相互连接的节点构成的一种网络，不同接点之间有着不同的连接权值。存储在ANN中的知识就分布在这些不同的连接权值之中——这些权值的是利用大量典型样本对网络进行训练的结果。同时，网络具备一定的边界“柔化”或“�：蹦芰Γ馕扌沃刑岣吡讼低吃诖聿蝗范ㄐ酝评矸矫娴男阅�。目前故障诊断和模式识别问题中，误差反向传播算法(Back Propagation，简称BP)即BP神经网络相对成熟，得到了较好的应用。通过收集近千台有故障变压器的试验数据及吊芯检测结果作为样本，对大量的油气相色谱分析(DGA)数据进行了训练，因此诊断正确率可以大大提高。在本发明中，BP神经网络主要用于实现对变压器油气相色谱分析(DGA)的诊断。为减少由于色谱数据的分散性而带来的影响，采用了多元统计分析技术对人工神经网络的输入向量进行了归一化处理；即将各种测量数分布在统一的运算空间中，将所有的输入转化为
的数据区间内，以提高网络的正判率。图11是三层BP网络结构图。
4、用户界面用户界面是系统与用户进行信息交换的窗口。本诊断系统在界面设计上采用多层菜单形式，做到层次清晰，界面美观，功能实用。主界面分为三个区综合诊断结果显示区、有实时在线监测数据显示区和各单项监测数据的当前可信值及对应状态显示区。综合诊断结果显示区以文字显示变压器运行状况，并设有报警图象，当变压器发生异常时，及时报警，以“绿”色变为“黄”色表明预警，变为“红”色表明报警。主界面设置有出厂数据查询、监测数据查询、诊断结果查询、简单诊断和高级诊断切换以及用户管理等菜单。选择任一菜单即可进入相应功能模块。在进行监测数据的查询时，所检测数据的可信值、日移动平均、日移动变化率、月移动平均值、月移动变化率等数据同时以变化趋势图和报表的方式显示，方便比较、查阅。
专家诊断级菜单则激活专家诊断结果及对用户最终决断的支持信息等。
表1 负载特性数据
表2 IEC三比值表
※表中引用的仅是典型值，在实际应用中可能存在没有包括在表中的比值组合。
权利要求
1.一种变压器在线智能监测系统，包括变压器各种动态性能监测装置的传感器，其特征在于由各种传感器所采集的电信号有的经放大器和调理电路处理后接入模数转换电路、有的经模数采集卡、有的经接口电路后都接入工控机内由前台计算机进行数据处理，得出测得的性能数据，尔后将该数字信号输送到后台中央处理器变压器故障实时诊断系统进行诊断分析，得出监测结果。
2.根据权利要求1所述的变压器在线智能监测系统，其特征在于变压器各种动态性能监测装置是变压器局部放电监测装置、变压器铁芯接地电流在线监测装置、变压器油中溶解气体在线监测装置、变压器套管绝缘性能在线监测装置、变压器绕组热点温度在线监测装置、变压器油箱油中水分在线监测装置。
3.根据权利要求2所述的变压器在线智能监测系统，其特征在于变压器局部放电监测装置包括安装在变压器油箱底部放油阀处或顶部的泄漏阀处的传感器探头、传感器杆，传感器杆通过超高频电缆与前置放大器连接，再与超高频接收器连接，超高频接收器将信号进行转换、处理后经模数采集卡接入数据处理计算机。
4.根据权利要求2所述的变压器在线智能监测系统，其特征在于变压器铁芯接地电流在线监测装置包括铁芯接地电流引出线，该接地电流引出线穿过传感器后与接地端连接，传感器的感应信号接入信号放大电路，再接模拟信号调理电路，模拟信号调理电路与模数采集卡连接后接入数据处理计算机。
5.根据权利要求2所述的变压器在线智能监测系统，其特征在于变压器油中溶解气体在线监测装置包括安装在变压器底部放油阀处的油中气体智能传感器，智能传感器的电信号经RS232接口和电缆传输线接入能够显示气体含量的工控机，工控机与后台诊断处理计算机连接。
6.根据权利要求2所述的变压器在线智能监测系统，其特征在于变压器套管绝缘性能在线监测装置包括电容式穿芯传感器(CT)，三相套管的末屏接地线分别穿过电容式穿芯传感器(CT)，经电容式穿芯传感器感应出三相套管的末屏电流信号，将感应信号经4芯屏蔽电缆输入调理电路板，通过调理电路进行线性度调理、放大(衰减)、滤波处理，作为三相套管电流信号输出，同时将三相输出信号输入到三相电压求和电路，获得其三相不平衡电压U0，作为第四个输出信号，与前三个信号一起，通过DB37屏蔽电缆，送往模数采集卡(ADLINK PCI-9113)，经模数采集卡将模拟信号转换为数字信号，送往前台工控机，调用前台采集程序，对数字信号进行软件滤波和平滑处理并对数字信号进行格式转换存放指定位置和显示的计算机中。
7.根据权利要求2所述的变压器在线智能监测系统，其特征在于变压器绕组热点温度在线监测装置包括变压器电容式绝缘套管尾部安装的环形电流互感器，将此环形电流互感器的引出端子用一根电缆线短接，此短接电缆穿过负荷电流传感器，负荷电流传感器的感应电流信号接入信号调理电路，调理电路将该电流信号转换为标准信号接入前台工控机，另有一探头安装插入到变压器上部温度计座的温控仪，其感应信号通过电缆接入信号调理电路，调理电路将该电流信号转换为标准信号接入前台工控机，工控机与数据处理计算机连接。
8.根据权利要求2所述的变压器在线智能监测系统，其特征在于包括变压器的一组冷却器与变压器相连的底部出油管、智能传感器，智能传感器将安装在底部出油管上的传感器探头的电信号经放大或衰减、整流、滤波和模数转换以后经RS232接口和3芯屏蔽电缆与前台工控机连接，前台工控机可以通过以太网与后台诊断处理计算机连接。
9.一种变压器在线智能分析诊断方法，是将变压器在线监测的各种信号数据进入分析诊断计算机中，该分析诊断计算机中贮存有在线变压器的设备铭牌参数信息、以往变压器事实经验规则信息、在线监控的技术参数规程与标准、在线监控的技术参数阈值及运行经验，分析诊断计算机中具有能根据自动输入进来的的变压器在线监测的各种信号数据进行动态数据处理及趋势分析、状态综合诊断推理、变压器状态综合评估、支持用户最终决断的分析诊断系统软件，由分析诊断计算机根据自动输入进来的的变压器在线监测的各种信号数据结合贮存的信息数据库进行变压器在线实时诊断，对变压器的异常情况进行报警。
10.根据权利要求9所述的变压器在线智能分析诊断方法，其特征在于分析诊断计算机根据自动输入进来的的变压器在线监测的各种信号数据结合贮存的信息数据库进行变压器在线实时诊断，其过程是第一步对变压器在线监测的各种信号数据传来的原始数据进行预处理，即剔除野点、平滑处理、变化率计算等措施以消弱环境因素及传感器本身、网络传输带来的影响，对数据进行各种分析为后续征兆提取可靠的数据，对所获得的原始数据首先要进行排序处理；第二步是阈值求�。坏谌浇⒌撞闶菘猓坏谒牟讲捎霉收暇霾呤鞫员溲蛊鞴收辖姓锒希诰霾呤魍评砉讨校擞萌终锒戏椒ǜ牧嫉娜戎当嗦敕ǎ淮车谋冉献酆戏ǎ籅P组合神经网络法。
全文摘要
本发明涉及一种变压器在线智能监测系统及其智能分析诊断方法。该变压器在线智能监测系统包括变压器各种动态性能监测装置的传感器，由各种传感器所采集的电信号有的经放大器和调理电路处理后接入模数转换电路、有的经模数采集卡、有的经接口电路后都接入工控机内由前台计算机进行数据处理，尔后输送到后台中央处理器变压器故障实时诊断系统进行诊断分析，得出监测结果。该智能分析诊断方法是将变压器在线监测的各种信号数据进入分析诊断计算机中，由分析诊断计算机根据自动输入进来的的变压器在线监测的各种信号数据结合贮存的信息数据库进行变压器在线实时诊断，对变压器的异常情况进行报警。本发明与变压器本体有机结合，对变压器故障进行综合分析诊断，既提高了对变压器运行状态实时监控及计算机辅助诊断水平，又帮助用户达到了设备运行更可靠、更经济的目标。
文档编号G01R31/00GK1484034SQ0213962
公开日2004年3月24日 申请日期2002年9月18日 优先权日2002年9月18日
发明者张冠军, 严璋, 欧阳南尼, 吴文强, 王英华, 郭长泰, 赵文彬, 魏铁军, 尼 申请人:新疆特变电工股份有限公司
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