1. 背景與需求

主變壓器是變電站的核心設備，其運行狀態直接影響電網安全。傳統運維依賴定期停電檢修，存在效率低、成本高、故障預警滯后等問題。隨著智能電網發展，狀態在線監測+AI運維成為行業趨勢，可實現對主變壓器的實時監控、故障預警與精準維護。

2. 在線監測系統架構

2.1 多參數監測層

電氣參數：

油中溶解氣體(DGA)：監測H?、CH?、C?H?等故障特征氣體(IEC 60599標準)。

局部放電(UHF/超聲波)：檢測絕緣缺陷，定位精度≤0.5m。

機械參數：

振動分析：識別鐵芯松動、繞組變形(頻段1kHz-10kHz)。

噪聲監測：異常聲紋比對數據庫。

熱力學參數：

光纖測溫：實時監測繞組熱點(±1℃精度)。

紅外成像：套管、接頭溫度場分析。

2.2 數據傳輸與邊緣計算

工業物聯網(IIoT)：

5G/光纖傳輸數據，支持MQTT協議。

邊緣網關(如華為Atlas 500)實現數據預處理，降低云端負載。

2.3 智能分析平臺

故障診斷：

基于機器學習(如XGBoost算法)的DGA三比值法+Duval三角形分析。

局部放電模式識別(CNN分類懸浮放電、顆粒放電等)。

預測性維護：

結合歷史數據預測剩余壽命(RUL)，誤差率<5%。

變電站主變壓器狀態在線監測與智能化運維實踐

3. 智能化運維實踐案例

案例1：某500kV變電站主變壓器油色譜異常預警

問題：監測到C?H?含量超標(8μL/L，閾值5μL/L)。

AI診斷：Duval三角形判定為電弧放電，定位至套管連接處。

處理：停電檢修發現松動螺栓，避免絕緣擊穿。

案例2：振動監測發現繞組變形

數據：100Hz頻段振動幅值升高30%。

分析：對比歷史數據及FEM仿真，判定為軸向繞組失穩。

結果：計劃性更換繞組，減少損失約200萬元。

4. 實施效益

安全提升：故障預警時間從“小時級”縮短至“分鐘級”。

經濟性：

檢修成本降低40%(減少非計劃停電)。

延長變壓器壽命3-5年。

智能化水平：

自動生成運維報告(符合DL/T 596標準)。

移動端APP實時推送告警(如短信、企業微信)。

5. 挑戰與對策

數據干擾：

對策：采用小波變換+卡爾曼濾波去噪。

標準不統一：

對策：對接IEC 61850協議，實現多系統互聯。

老舊改造：

對策：模塊化傳感器+無線供電，避免停電安裝。

6. 未來展望

數字孿生：三維可視化建模，模擬故障演化過程。

區塊鏈存證：監測數據上鏈，保障司法追溯有效性。

跨設備協同：與GIS、斷路器監測系統聯動，實現變電站全域智能運維。