“班长，我通过咱研发的基于振动信号分析方法的配电变压器状态监测与故障诊断系统发现10千伏南广线华泰小区3号变振动波形异常，我们是不是到现场验证一下？”4月11日，国网淄博供电公司张店供电中心高压客户服务一班高瑜向班长冯忠奎汇报新发现的变压器异常。
到达现场，冯忠奎和高瑜就用他们新研发的基于振动信号分析方法对变压器进行检测初步判定是绕组松动，随即联系变压器厂家对变压器进行吊芯检查，判定故障点确实是绕组松动造成的。
变压器故障预判、处理一直是配网运行的难题，而配电变压器作为关键设备承担着电压变换、电能分配和传输，并提供电力服务，是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证。虽然随着科技的发展变压器的生产质量不断提高，但由于变压器长期运行，故障和事故总不可能完全避免，张店供电中心近5年就发现7起变压器故障，引发线路停电，其不可控的难点是变压器出现隐患时不容易被发现。借助这个难题，2020年开始张店供电中心冯忠奎高技能人才创新工作室创新团队对其进行攻关。
接到攻关任务，冯忠奎攻关团队自2020年年初开始着手搜集资料，进行理论研究发现变压器故障主要来自两个方面，一个是配电变压器自身造成的故障，比如变压器在运行过程中受各种过电压、大电流的冲击影响，巨大电磁力导致的绕组铁芯等部件的松动，伴随绝缘老化、劣化必然会引起一些故障的出现；另一方面来自设备管理人员，就目前对变压器维护大多是以人工检测、管理的方式，但设备技术的更新和维护人员能力滞后也会引发变压器的故障；但就这两方面分析，人员方面可控力强，但设备由自身造成故障不可控，所以创新团队将攻关的突破口放在设备内部故障预判方面。
找准方向，冯忠奎攻关团队开始头脑风暴，创新小组成员杨光提出是不是可以借助配台区智能远程监控巡视系统对变压器进行监控。但这个方法被团队否定，原因是这个系统只能解决变压器外观发现的问题，但变压器内部问题就发现不了。
队长冯忠奎引导大家多从变压器内部部件上做文章，看看能不能打到新的突破口，这时，队员高瑜就想到变压器噪音问题，她说，“变压器发生故障前噪音特别大，咱们能不能从这方面入手？”
高瑜的想法立刻引起冯忠奎的注意，变压器长时间运行会造成内部件松动，这也是造成故障的主要原因，如果利用传感器获取运行中变压器油箱壁上的振动信号,通过对采集的振动信号进行分析与处理,掌握变压器绕组和铁心以及其他主要部件机械结构参数变化和运行状态,诊断变压器绕组变形故障原因和损害程度,进一步判断其机械稳定性能发生的变化和抗短路能力的变化，这样就可以实现变压器故障预判功能，这时冯忠奎就想到可以建立一个基于振动信号分析方法的配电变压器状态监测与故障诊断系统来解决变压器故障预判问题。
“太棒了，这个思路是对的。”大家一致赞同队长冯忠奎的想法。随即，攻关小组开展对辖区内不同型号的变压器运行情况进行摸底，将其内部结构、工作原理、运行状态和运行中容易出现的问题进行剖析，尝试着将加速度振动传感器安装在变压器油箱壁上,看看能否达到预期的要求。
这时，队员杨光又提出一个疑问，通过变压器振动分析变压器故障之前也有人研发过，这种方法在振动分析、在线状态监测系统和基于它的故障诊断技术方面都取得一些进展,但距离它的完善和实用还有很大的距离，我们这次研发可以更深入的分析，以弥补之前的不足。
研发小组一致认为杨光提出的疑问很有道理，他们便上网查找相关资料发现变压器绕组以及铁芯的振动通过变压器器身和油传递到变压器油箱，引起油箱振动。变压器箱壁和油压振动信号与变压器内部结构变化有密切的关系，因此可以利用振动分析方法作为变压器绕组和铁芯故障诊断的途径。而且这个振动分析法是一种体外检测的分析方法，利用传感器获取变压器运行过程中的振动信号，提取时域、频域特征信息，实现对变压器绕组和铁芯的状态监测，可为现场人员工作人员提供实时的运行信息，评估绕组、铁芯工作状态，预测可能发生的故障。根据这个想法，他们通过无数的数据验证，研发完成了基于振动信号分析方法的配电变压器状态监测与故障诊断系统，并将这个系统运用到有异常的变压器上来获取资料。
2021年9月22日，张店区付家供电所巡视人员发现辖区南都花园小区配电室2号变压器运行声音异常，他们便于9月23日安装本项目研制的基于振动信号分析方法的配电变压器状态监测与故障诊断装置进行分析，诊断结果是变压器可能存在“铁芯松动”。
2021年10月14号16点21分，运维人员巡视发现城市花园小区2号变压器噪音偏大，随即用基于振动信号分析方法的配电变压器状态监测与故障诊断装置进行测量，判定结果是绕组松动。
本创新以变压器大数据为基础，采用人工智能自我监测与诊断的客观方式，避免人为因素的不确定性；实现变压器振动参数的在线监测，以及对数据的有效管理、利用；系统能及时发现变压器早期的故障，多方智能预警，防止突发性事故的发生，可以减少不必要的停电检修，避免过度检修所造成的巨大损失，支持对变压器性能实时评估，有效延长变压器使用寿命，使设备检修达到优化配置，为电力系统运行提高了保障。
现在，张店供电中心在管辖的三条线路6台变压器安装了配电变压器状态监测与故障诊断装置，并进行最少30天及以上的测试，截止目前，该装置保持安全、稳定运行，项目实现了配电变压器状态监测与故障诊断，并对进行针对性的检修具有很强的指导意义，并可带来减少运行成本，延长设备寿命的经济和社会效益。
图一：创新团队共同研讨创新课题
图二：创新团队在现场了解变压器运行情况
图三：创新人员对安装传感器变压器进行监控
图四：创新人员现场调试配电变压器状态监测与故障诊断系统
作者：王凌云
电话：13953301133
地址：山东省淄博市张店区新村西路61号（国网淄博供电公司）
