3變壓器在線監測及故障診斷
由于變壓器是電力系統中非常重要的電氣設備，對其進行監測和保護就顯得特別重要，比較成熟的有傳統的變壓器繼電保護，它包括主保護，后備保護和附加保護等，這些保護對變壓器的安全運行起到非常重要的作用，特別是再結合相關電氣和物理化學試驗，基本上能保證變壓器正常運行。然而許多缺陷只有在運行狀態下才能有效發現，設備故障前常常會出現一些異常狀態，而這些狀態無法通過傳統的保護檢測到，而在線監測方式可以較好的解決這個問題，維護人員可以及時得到最新和最準確的變壓器運行狀態。這就是目前得到國內外專家認同的設備的狀態監測。變壓器狀態監測，涉及到的主體部件為：磁路、繞組及固體絕緣、液體絕緣、（氣體絕緣）和冷卻系統。擬診斷的故障為：過熱性故障、放電性故障、過熱兼放電故障、機械故障和進水受潮等。常用的局部放電監測與診斷，多采用電脈沖信號法和超聲法。對電信號和聲信號聯合監測取得理想的定量和定位效果，根據視在放電量、分布圖譜和放電源的定位，來判斷故障[1]。在新的南方電網制定的預防性試驗規程中，已經把油色譜在線監測和紅外成像診斷寫入規程中。

3.1變壓器油色譜在線監測
多年來通過離線采樣分析油中溶解氣體組分含量的變化，結合電氣試驗診斷設備內部故障，是國內外公認不二的有效手段，為設備的安全運行作出了巨大貢獻。然而，現行的監測技術存在一定的局限性。我國2001年修訂的GB/T7252油中溶解氣體分析和判斷導則，肯定了這種趨勢，將油中溶解氣體的在線監測作為其他方法予以推薦，旨在引起重視和規范。

經過多年實踐得出油中溶解氣體在線監測的特點[4]：
⑴ 監測儀器可靠性要高，能長期穩定運行；
⑵ 監測儀必須盡可能檢測流動油，保證結果的及時性和準確性；
⑶ 在線監測的診斷方法；
⑷ 在線監測要求有一定的自動化程度；
⑸ 在線監測儀的造價要低。

目前對氣體進行的采樣還多采用薄膜滲透法，而對氣體的檢測也有多種方法，比較先進的傳感器是采用色譜柱載氣分離法，結合相應的診斷方法，如三比值法、基于模糊理論、基于神經網絡、基于灰色理論、基于專家系統的診斷方法，在實際應用中已取得較好效果。

目前國內外研究和制造油色譜設備的廠家不少，測試手段和取樣側重點各不相同，如中能公司（加拿大公司中國代理）設計的簡易在線色譜儀主要監測變壓器的單氫和總烴；重慶海吉公司對氣體組分進行神經網絡分析及專家系統診斷；而河南中分及寧波理工兩家在國內采用在線色譜柱分離油中溶解氣體，能夠定性和定量測出氫氣、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO2、CO七種氣體組分，通過其現場MIS系統能迅速的把測量結果傳輸到工作站和管理者聯網的計算機中，為準確得出變壓器運行狀態提供了比較可靠的數據分析。根據現場安裝后的效果反饋，定量分析氣體組分的設備更能夠準確提供變壓器的運行狀態，是以后的重點發展方向，目前一些有實力的公司和研究室正在致力于研究光聲傳感器，使得在線色譜儀中不再攜帶載氣裝置，延長設備使用壽命和監測精確度。
雖然油色譜在線監測技術也存在一些缺陷，如安裝位置受變壓器自身條件限制，測量需要載氣條件，不能完全代替現在的氣相色譜分析等，但它畢竟代表一種方向，隨著經濟的發展，國內外對電力設備的安全運行給予了極大的重視，因此對在線監測提出了更高的期望。例如，監測系統必須有效地檢測好幾種形式的故障(熱，機械，介質等)，該系統必須把誤報警減到最少并能可靠和長期穩定運行，這涉及到了各個科研生產部門，如化工、冶金、材料、半導體、電訊、計算機等。但是迄今為止，現有系統的進展還遠遠不夠完善和先進，還不能滿足應用到多種目的的技術經濟要求，有待于今后進一步研究和開發新型的、可靠的和多功能的監測裝置。

3.2變壓器故障的紅外診斷
紅外技術是隨著近代光電子技術發展而產生的一門嶄新的技術領域，它的主要原理是基于：任何高于絕對零度（－273.15℃）的物體都會因自身分子運動而輻射出紅外線。紅外線是一種電磁波，其波長在0.75～1000 μm之間，按波長范圍分近紅外（0.75～3 μm）、中紅外（3～6 μm）、遠紅外（6～15 μm）、極遠紅外（15～1000 μm）。由于物體表面由許許多多單元組成，所以物體表面都存在一個熱輻射能量場，相應有一個溫度分布場。紅外成像儀就是利用對物體表面紅外輻射強弱進行探測而呈現出物體表面形狀輪廓及溫度分布情況，以便人眼觀察的儀器。紅外圖像的亮暗反映出物體表面溫度的高低，通過對物體表面溫度及溫度場的檢測便可以判斷設備是否存在缺陷[2]。
紅外檢測作為一種先進檢測手段，是電力系統各單位近年來大力推廣應用的新技術。對運行中電氣設備熱故障進行紅外檢測，具有不停電、遠距離、安全可靠、準確高效地發現設備熱故障地有點，是實現帶電檢測，進而實現設備狀態檢修的最有效手段之一。高壓電氣設備在正常運行情況下，將有部分電能以不同損耗形式轉化為熱能，使電氣設備溫度升高，這些電能損耗主要包括由于電阻的電流效應引起的發熱；由于電壓作用在絕緣介質上引起的發熱；由于鐵芯的磁滯、渦流等電磁效應引起的發熱。高壓電氣設備存在外部和內部故障，外部故障可分為：電氣接頭連接不良；表面污穢或機械力作用造成外絕緣下降。而內部故障主要發生在導電回路和絕緣介質上，一般可概括為：導體連接或接觸不良；介質損耗增大；電壓分布不均或泄漏電流過大；絕緣老化、受潮、缺油等產生局部放電、磁回路不正常。

對于變壓器而言，紅外診斷主要能發現的故障有[3]：
⑴ 箱體渦流損耗發熱。主要由于漏磁產生的渦流引起箱體或部分連接螺桿發熱。
⑵ 變壓器內部異常發熱。這時的熱譜圖不具有環流形狀，常常伴有變壓器內部油的氣化，可結合油色譜進行綜合分析。
⑶ 冷卻裝置及油回路異常。常出現潛油泵過熱；油路管道堵塞或閥門未能開啟；油枕缺油或假油位；油枕內有積水。
⑷ 高壓套管缺陷。介質損耗增大；套管缺油；導電回路連接件接觸不良。
⑸ 鐵芯絕緣不良。干式變壓器的熱譜圖比較明顯，而油浸式變壓器需要在吊罩后施加一定試驗電壓才能觀測到鐵芯絕緣損壞情況。
目前紅外診斷技術已在電力系統廣泛應用，及時發現了較多的故障隱患，為電力系統安全運行提供了可靠保證。據初步統