中工网内蒙古
基于多特征量综合分析的大型电力变压器状态评价关键技术研究与应用
电力变压器可靠运行与否直接影响电网的可靠供电，既往的电力变压器状态评估方法局限于对单个状态量/试验结果进行判断，未考虑对各状态量/试验结果之间或各状态量/试验结果与变压器的健康状况之间的关系深入研究分析，未能实现对电力变压器的预测性维护。研究团队进行为期5年的科研规划，分为5个子课题逐步实施，共计投入748.77万元。在国内率先创建了涵盖变压器高级故障风险预测、绕组健康状态精确诊断、抗短路能力评估、绝缘老化分析等影响变压器运行状况的多状态量综合评估技术体系。基于对电力变压器自身运行规律的深刻洞察，逐项突破绕组机械变形风险、绕组/裸金属过热风险、绝缘击穿风险、附件损坏风险与随机风险评估关键技术，开展诊断测试应用验证其有效性，最终全面融合五大风险评估形成基于多特征量综合分析的大型电力变压器状态评价体系。
该评价体系对变压器实现预测性维护和运检决策提供了精准技术支撑和有力指导。关键技术原理包括：
1.基于RCM思想，融合了FAT、FMEA、Bayesian Network等方法，在国内率先建立以机械变形风险、绕组/金属过热风险、绝缘击穿风险、附件损坏风险与随机风险五大风险为基础，94个状态参量协同参与运算的电力变压器故障风险评估系统，首次建立了计算结果与失效风险的初步对应关系，为实现电力变压预测性维护奠定了理论依据，得到了国内同行的高度评价。
2.研制出国内首台电力变压器绕组状态综合测试诊断系统，实现了对变压器绝缘电阻、直流电阻、介质损耗与电容量、有载分接开关特性、低电压短路阻抗、电压比6项试验的灵活自定义组合一键测试，以及对变压器绕组导电回路接触不良、绕组并联导线之间短路、绕组匝间短路、绕组断股、绕组变形故障的自动评估诊断。
3.创建了完整的电力变压器机械变形风险评估技术体系。首次建立了绕组对间漏电抗、绕组主绝缘电容量变化规律与绕组是否变形、绕组对间漏电抗、绕组主绝缘电容量变化规律与绕组变形程度之间的关系，将电力变压器绕组辐向机械变形的判断准确率达到了100%。在国内首次应用基于故障案例修正的有限元建模仿真计算分析技术，搭建电力变压器抗短路能力综合管理平台，实现了变压器抗短路能力的有效评估。
4.创建了电力变压器绝缘击穿风险技术评估体系，综合考虑绝缘配合、绝缘结构设计、绝缘劣化前期绝缘油状态表征、绝缘老化等因素对绝缘击穿故障概率的影响。此外，在对变压器绝缘结构、绝缘油温度、绝缘油电导率及油纸绝缘热老化产物对介电响应特性曲线的影响程度以及变压器绝缘纸含水量回复电压、极化去极化电流测试方法对比研究的基础上，建立了绝缘纸含水率可信现场测试方法，实现了对电力变压器绝缘纸含水量无损测试以及含水量对绝缘老化程度的贡献因子确定。
5.创建了变压器绕组/金属过热风险技术评估体系。系统研究了变压器绕组设计结构、绕组绝缘材料老化分解物表征、变压器绝缘油保护方式、变压器容量、负载率、运行环境温度等因素与变压器绕组/金属过热风险之间的内在联系，具备变压器过热风险准确评估能力。
该成果通过应用内蒙古电网15年以来电力变压器缺陷、故障案例对评估模型进行持续修正，实现对设备故障风险的计算，且此故障风险具有明确的物理意义，为开展电力变压器预测性维护提供关键技术依据，项目经中电联成果鉴定达到国际领先水平。同时解决了电力变压器运维管理过程中遇到的一系列实际生产难题：1.建立绕组对间漏电抗、绕组主绝缘电容量变化规律与绕组变形情况的精准量化关系，提出基于最大变形程度与等效变形量的电力变压器绕组辐向变形程度评估方法，将变压器绕组幅向机械变形的判断准确率提高到100%。2.解决了变压器抗短路能力评估方法缺少通用性与准确性的行业难题，建立极具现场指导意义的变压器抗短路能力评估模块。3.研制一键式完成6项试验内容的国内首套电力变压器绕组状态综合测试诊断系统，结合绕组状态自动评估软件，大幅缩短劳动时间，减少现场人力消耗。4.通过改进现有的绝缘纸含水率现场测试方法，有效提高测试准确性与有效性，为变压器寿命预测提供了有力依据。
项目实施成果之一“变压器故障风险评估软件”实现销售收入1012.14余万元，该软件与ABB共同研发，在其定制系统的基础上并行电科院自主知识产权的变压器绕组精确诊断评估模型，利用其94个全方位参数机器学习原理训练出更符合内蒙古电网在运变压器的判断标准，已评估出20台主变存在绕组显著变形重大缺陷，避免了变压器突然损坏造成的2027.7万元的直接经济损失，为社会创造直接产值1309.17万元。成果之二“变压器绕组状态综合测试仪”实现销售收入245.9万元，该仪器以技术转让的形式与杭州西湖电子形成对外销售协议，一台仪器售价约为70万-80万，截止目前累计销售仪器4台。成果之三形成的“评估、仿真测试技术能力”，对外技术服务实现创收110余万元。
