变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。按用途可以分为:电力变压器和特殊变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)。电路符号常用T当作编号的开头.例: T01, T201等。
法拉第在1831年8月29日发明了一个“电感环”,称为“法拉第感应线圈”,实际上是世界上只变压器雏形。但法拉第只是用它来示范电磁感应原理,并没有考虑过它可以有实际的用途。
变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原线圈接在交流电源上时,铁心中便产生交变磁通,交变磁通用φ表示。原、副线圈中的φ是相同的,φ也是简谐函数,表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈中的感应电动势为e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2为原、副线圈的匝数。由图可知U1=-e1,U2=e2(原线圈物理量用下角标1表示,副线圈物理量用下角标2表示),其复有效值为U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2,称变压器的变比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k,即变压器原、副线圈电压有效值之比,等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为π。
电力二次设备构成的是一个系统,不仅仅是装置本身,如交流、直流、控制回路等,由于部分回路还没有监测手段,对设备状态无法进行实时的技术分析判断。因此,就电气二次设备的应用现状而言严格意义上讲大多数保护并不具备状态检修的条件
电力系统中电力设备大多采用的计划检修体制存在着严重缺陷,如临时性维修频繁、维修不足或维修过剩、盲目维修等,这使世界各国每年在设备维修方面耗资巨大。怎样合理安排电力设备的检修,节省检修费用、降低检修成本,同时保证系统有较高的可靠性,对系统运行人员来说是一个重要课题。随着传感技术、微电子、计算机软硬件和数字信号处理技术、人工神经网络、专家系统、模糊集理论等综合智能系统在状态监测及故障诊断中应用,使基于设备状态监测和先进诊断技术的状态检修研究得到发展,成为电力系统中的一个重要研究领域。
国家电网公司明确提出,要从2010年起开始推广实施设备状态检修,提升设备智能化水平,推广应用智能设备和技术,实现电网在线预警和设备智能化监控。
以变电站一次设备主要在线监测系统为例,就有:电容性设备的电容量、介损在线监测;金属氧化物避雷器的全电流、阻性电流在线监测;变压器本体绝缘油色谱在线监测、光纤测温在线监测、本体超高频局放在线监测、套管局放、介损在线监测、有载开关动态特性在线监测;GIS超高频局放在线监测、微水在线监测;开关机械特性监测及开关柜光纤温度在线监测、SF6气体密度在线监测等。
在线监测产品的市场主要集中在智能电网的变电环节。国家电网公司在智能电网规划报告中也已将变电站状态监测系统建设作为智能变电站的重要内容。智能变电站通过状态监测单元实现变压器油色谱、组合电器局部放电、避雷器全电流等主要设备、重要参数的在线监测,为电网设备管理提供基础数据支撑。实时状态信息通过专家系统分析处理后可做出初步决策,实现站内智能设备自诊断功能。