BM - 容性设备介质损耗在线监测系统
容性设备绝缘在线监测系统应用研究
现对 四部分 的 技术原 理介 绍如 下 ： １ 弓Ｉ 言 ４２本地 测量 单元 Ｌ － Ｃ 传 统 的电气设 备绝 缘 检测 主要 是根 据 电 ４１现 场总线 技术 ． 本地 测 量 单 元 Ｌ （ 能 传 感器 ） 常安 ｃ智 通 气设备 预 防性试 验规程 的规 定对 电气设 备进 现场总线 控制技 术 的发展 和应用 ， 为 装在 变电站 电气 设备 的运 行 现场 ，每组 被测 行定期 的停 电试验 、 检修 和维 护 。 由于这 种检 ＳＭ一 Ｉ ２监 测 系 统 总 体 结 构 的 设 计 提 供 了 基 电气设 备（ 三相） 安装 一 台 ， 可就 地监 测 电气设 修 和试 验是定 期进 行 ，难 以及 时反 映设备 内 础 。 谓现场 总线 ， 所 是指 现场 仪表 和数 字控 制 备 的绝 缘特 征参 量 ， 通过 现场 通讯 总线 ， 并 把 部 的故 障 隐患 ，而 且试 验 电压往 往要 低 于运 系统输 人输 出之 间 的全数 字化 、 向 、 双 多站 点 测 量结 果 以数字方 式 传送 到变 电站 的 中央监 行 电压 ， 此 ， 等效 性 相对 较 差 ， 某些 缺 的通讯 系统 。其 特点 主要 表现 在如 下 几个 方 控 器 Ｓ 。 因 其 对 Ｃ 陷反映 不够灵 敏 。 随着 电力 系统 朝 着高 电压 、 面： ①以数字信号取代传统的模拟信号 ， 进行 ＳＭ一 Ｉ ２绝缘 监测 系统 目前 主要 包 括如 下 大容量 的方 向发展 ，如 何保 证 电气设 备 的安 双 向传输 ，一 对双 绞线 或 一条 电缆 上 可以挂 几种 类 型的 本地测 量单 元 ，可根 据监 测需 求 全 稳定运 行变 得尤 为重要 ， 因此 ， 根据 需要 对 载 多个 测量设 备 ， 电缆 的用 量 、 使得 连线设 计 自由进行 组合 。 电气设 备 运 行状 态 进行 在 线 监测 十 分 必要 ， 及 接头 校对等 工 作量 大为 减少 ；② 通讯 总线 （ １ ）电容 型设 备 介损 及 电 容 量测 量 单 元 Ｃｘ； 它可作 为弥补 定期 预防性 试 验不 足 的有效 手 延 伸 到现场传 感器 、 测或 控制 部件 ， 方便 ＬＣ— 检 可 段。 例如 ， 以将在线 监测 与定 期停 电预 防性 地 实现对 现场 测量 设备 的监 视 、 可 诊断 、 验或 校 （ ２ ）避 雷 器阻 性 电 流及 全 电 流测 量 单元 试 验 的结 果 结合 起 来反 映设 备运 行 状况 ， 也 标定， Ｍ 提高了系统的检测精度和抗干扰能力 ， ＬＣ— ＯＡ ； 可 根据在 线监 测的结 果合 理安 排 预防性 试验 节省了硬件数量与投资；③现场总线在结构 （ ３ ）母线 电压 及谐 波分 量 测 量 单元 Ｌ — ｃ 时间。 这样 ， 延长 电气设 备预 防性试 验及 大 上 只有 现 场测 控 设 备 和操 作 管 理两 个 层 次 ， Ｐ 可 Ｔ； 修 的周期 ，也是 逐渐 推行 状态 维修 的有效 途 现 场测控 设备 均含 有微 处理 器 ，它们 各 自进 （变 压器 油 中溶 解 气体及 铁 心电 流测量 ４ ） 径 。本文将 对 ＳＭ一 变 电站 电气设 备绝 缘在 行 信 号采 样 、／ Ｉ ２ ＡＤ转 换 、数 据 处 理 及 报 警 判 单元 Ｌ — Ｒ ＣＴ ； 线监 测系 统及该 套系 统在 ２ ０Ｖ变 电站的技 断 ， 别设 备 的损坏 或退 出运 行 ， ２ｋ 个 不会 影响 其 （污 秽 电流及环 境 温湿 度测 量单 元 Ｌ — ５ ） ｃ 术方案 进行 介绍 。 它设 备 的工作状 态 ；④总 线 网络 系统 是开 放 ＥＮ； ２变 电站绝缘 在线 监测 系统 概述 的， 扩展性 强 ， 户可 按照 自己 的需要 和考 虑 用 （变 压器套 管测 量单 元 Ｌ — Ｂ ６ １ ＣＴ 。 ＳＭ ２ 电站 电气设 备绝 缘 在线 监 测 系 把来 自不 同供货 商 的产 品组 成规模 各 异 的系 Ｉ一 变 本 地测 量单元 Ｌ Ｃ采用模 块 化设计 结构 ， 统采用 分层 分布 式结 构 ，综 合 运用 先进传 感 统 。 所 有测 量单元 的 硬件 结构 完全 相 同 ，均 由传 器技 术 、 字信 号 处理 技 术 、 算 机技 术 等 ， 数 计 ＳＭ ２ Ｉ 一 系统 理想 的布线 原则 是 ：通 过 一 感 器模 块 、 据 采 样模 块 、 处 理器 模 块 、 数 微 通 实现 了信号 采 集 的就 地 数字 化 和智 能 化 ， 并 条 电缆 ， 现 场 中所 有 的节 点 （Ｃ和 ｓ ） 把 Ｌ ｃ 以 讯及 电源管理 模块 分 构成 ，硬件 的 通用性 极 由现场 总线将 实 时数据 送人 变 电站通 信 管理 最短 距离 串接起 来 ， 如下 图所 示 ， 即除两 个 端 强 ， 可互 换使 用 。 系统 。通过 网络通 信还 可 以把 变电站 监控 系 头 的节点 外 （ 简称 端 点 ） ，其他 节 点 （ｃ或 Ｌ 本 地测 量 单 元 Ｌ ｃ的联 接 方式 如 图 ２所 统的监 测数 据汇集 到上 层 的数据 管理 和专 家 ｓ ） ｃ 均含 有 １ 条进线 和 ｌ 条出线 ， 线两 端 的 示 。 总 只要 输入 被测信 号 ， 把通 讯及 电源接 口 并 诊 断系 统 ，实 现对 变 电站 内电气 设备 绝缘 状 节点 （ｃ或 ｓ ） Ｌ ｃ 则仅 含有 １ 条进 线 。 时 ，ｃ 挂 载 到 中 央 监 控 器 ｓ 此 ｓ ｃ提 供 的 现 场 总 线 上 态 的在线 监测 和诊 断 。 与Ｌ ｃ一样可 被视 为 １ 节点 ， 个 并不 存在 任何 （Ａ ｕ）即可进 行实 时测量 。 Ｃ Ｎ Ｂ ｓ， 由于整个监 ３监 测 的对象及 参数 差异 ， 可位 于总线 的任 何位 置 （ 端部 或 中部均 测 系 统 的 联 接 完 全 建 立 在 数 字 化 通 讯 基 础 系 统 主要 是对 ２ ０ Ｖ变 电站 主 变 压 器 、 可 ） ２ｋ 。 上 ，不但 可彻底 解决 模 拟信 号在 传输 过程 中 电流互感 器 、 电压互感 器 、 耦合 电容器 等高 压 为减 少通 讯信 号在 总线 两端 的 波反 射 问 的失 真 问题 ， 高 了监测 数据 的 可信度 ， 提 同时 电气设 备绝 缘情 况 的在线 监测 。ＳＭ一 变 电 题 ，通 常应 在 总 线 的 ２ 端 头 节点 Ｌ Ｉ ２ 个 Ｃ中加 也将 大大 简化现 场 安装 、调试 及运 行维 护工 站 绝缘在 线监 测系统 除对 某些 常 规预 试项 目 １０欧 姆 的 匹配 电阻 （ 过跳 线器 ）特 别 是 作 。 ２ 通 ， 实 现在线 化监 测 以外 ，还 引进 了一些 新 的更 在 总线较 长 的情况 下 。 应注 意 ， 论 总线上 但 无 能 真实反 映设 备状态 的特 征量 。如对 变压 器 是 否 存在 分枝 节 点 （ 在 多 个端 点 ）总线 中 存 ， 本体 ，监测 其油 中溶 解气 体 的含 量和铁 心及 只 能含有 ２ 匹配 电 阻 ，且 应加 在总 线 的最 个 夹件 的接 地 电流 ； 电容性 电气设 备 ｆ 变压 远端 。 对 如 器套 管 、 压 电流互感 器 、 高 电容 式 电压互感 器 ＳＭ ２ 电站 电气 设备 绝缘 状 态在 线 监 Ｉ一 变 和耦 合 电容器 ）监测 它们 主 绝缘 的介 质 损耗 测 系统采 用 了现场 总线 的设 计思 想 ，由安 装 ， 和 电容量 以及末 屏泄 漏 电流 ；对氧 化锌 避雷 在变 电站 内 的监 测 系统 和安 装在 用户 端 的数 器 ， 测其 全 电流 及容 性 和 阻性分 量 ； Ｓ６ 据管 理系统 两部 分构 成 。通过 局域 网或 电话 图 ２ 本地测 量单 元 Ｌ 监 对 Ｆ ： Ｃ的 构成及 系统联 接 断路器 ， 监测 其开 断电 流 、 程一 间特性 、 行 时 分 网 ，用 户可 把若 干个 变 电站 的监测 数 据汇 集 ４ 中央监 控器 Ｓ － ３ Ｃ 合 闸 电磁铁绕 组 电流 、 体压 力 报警 接点 、 到数 据管理 及诊 断 中心 ，整个 系统 的结 构框 气 电 中央监控 器 ｓ ｃ采用嵌 入式 结构 ， 直接 可 动机启 动时 间间 隔和运 转 时间 等 ；对 大 型变 图如 图 １所示 安 装在 电气 设备 运行 区域 （ 需 占用主 控室 不 压 器 、并 联 电抗器 等 ，还监 测其 局部 放 电情 空 间 ）每个 变电站 通 常使用 一 台 。它可 通过 ， 况。 该在线 监 测系统 还提 供对 现场 温度 、 度 湿 现 场 总线 控制 各 个本 地 测量 单 元 Ｌ Ｃ的工 作 及 瓷裙表 面污 秽 电流等环 境 参量 的监 测和 记 状 态 ， 和处 理测 量 数据 及异 常信 息 ， 把 读取 并 录， 作为设 备运行 工 作状 况的辅 助评 估 。 最 终 获 得 的 绝 缘 监 测 数 据 按 照 下 述
在线监测考题整理
一、绪论1.电力设备故障特点电气设备是电力系统的基本元件，其性能的好坏直接影响到系统的安全可靠运行。
高压电气设备主要由两类不同材料构成：一类为金属材料，另一类为绝缘材料，相对于金属材料而言。
绝缘材料更容易损坏，很容易老化变质而使机电强度显著降低。
因而绝缘材料机电性能的好坏往往成为决定整个电气设备寿命的关键所在。
电力系统电气设备的多数故障是绝缘性故障引起绝缘故障的原因:电应力；机械力；热;环境因素。
2.定期检修的定义，其弊端有哪些？根据电力部所颁发的《电气设备预防性试验规程》，定期在停电状态下进行绝缘性能的检查性试验。
3.状态检修的定义，优点对运行中的电气设备的绝缘状况进行连续的在线监测，随时测得能反映设备绝缘状况变化的信息，对这些信息进行分析处理后对设备的绝缘状况作出诊断，根据诊断结果安排必要的维修。
→预知性维修步骤：在线监测→分析诊断→状态维修优点：降低设备事故率，提高系统安全可靠运行水平；提高设备利用率；减少了维修次数、停电次数和维修费用；投资省，收益高。
4在线监测系统在状态检修的地位及其技术要求是什么？在线监测系统是状态维修的基础和根据在线监测系统的技术要求系统的投入和使用不应改变和影响一次设备的正常运行；能自动地连续进行监测、数据处理和存储；具有自检和报警功能；具有较好地抗干扰能力和合理的监测灵敏度；监测结果应有较好的可靠性和重复性，以及合理的准确度；具有在线标定其监测灵敏度的功能；具有对电气设备故障诊断功能，包括故障定位、故障性质、故障程度的判断和绝缘寿命的预测等二、1.绝缘电阻实验的目的绝缘电阻是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合特性参数。
电气设备中大多采用组合绝缘和层式结构，故在直流电压下均有明显的吸收现象，测量吸收比可检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良2.兆欧表的接线原理（用接线原理分析……）一般兆欧表从外观上看有三个接线端子，它们是“线路”端子L-接于被试设备的高压导体上；“地”端子E-接于被试设备或外壳或地上；“屏蔽”(互环)端子-接于被试设备的高压互环，以消除表面泄露电流的影响。
变压器套管介损在线监测装置原理及问题处理分析
变压器套管介损在线监测装置原理及问题处理分析发布时间：2022-01-06T00:59:01.772Z 来源：《中国电业》2021年22期作者：陈波余云光李茂兵高林王允光[导读] 变压器套管对于变压器、电抗器来说是非常重要的部件陈波余云光李茂兵高林王允光云南电网有限责任公司红河供电局云南蒙自 661199摘要：变压器套管对于变压器、电抗器来说是非常重要的部件，35～45%的变压器电气故障都与套管故障有关，套管绝缘介损的升高的原因有以下几种：（1）潮气入侵；（3）套管绝缘纸老化；（2）套管内部绝缘油变质。
套管绝缘介损的升高又将引起绝缘过热及快速老化以至最终导致绝缘崩溃。
随着绝缘在线监测的发展，通过套管绝缘在线监测手段，及时有效的掌握套管介损、等值电容的变化情况来判断套管的绝缘性能，从而为变压器乃至整个电网的安全运行提供技术保障。
本文从安装使用该套系统过程中实际遇到的一些问题进行分析，并提出切实可行的解决办法。
关键词：变压器套管；在线监测；介损Principle and problem analysis of on line monitoring device for transformer bushing dielectric lossChen bo，Yu Yunguang，Li Maobing，Gao Lin，Wang Yunguang(Yunnan Power Grid Co., Ltd.Honghe Power Supply Bureau Mengzi 661199)Abstract:Transformer bushing is a very important part for transformer and reactor. 35-45% of transformer electrical faults are related to bushing faults. The reasons for the increase of bushing insulation dielectric loss are as follows: (1) moisture intrusion（ 2) The insulating oil inside the bushing deteriorates（ 3) The insulation paper of bushing is aging. The rise of dielectric loss of bushing insulation will lead to overheating and rapid aging of insulation, and eventually lead to insulation collapse. With the development of on-line insulation monitoring, through on-line monitoring means of bushing insulation, timely and effectively grasp the change of bushing dielectric loss and equivalent capacitance to judge the insulation performance of bushing, so as to provide technical support for the safe operation of transformer and even the whole power grid. This paper analyzes some problems in the process of installing and using the system, and puts forward practical solutions.Keywords:transformer bushing；on line monitoring；dielectric loss0 引言套管是电力系统中广泛使用的一种电力设备，变压器套管的作用是将变压器内部绕组的引出线引到变压器箱体外部，一是让引线对地绝缘，二是对引出线进行固定，避免短路或者接地。
对变电站容性设备介损在线监测系统设计的探讨
４ 专家软件
专 家软件根 据使用 的部 分来划分可 以分为两个 版块： 专 家软件服 务器 和专家软件 客户端 。专家 软件在技术 上采
用 有效 的模糊控 制技术和灰 色系统技术 ，介 电损耗机制 的 建 议的基础上 的价值取决于 介质损耗 因素 确定绝缘状况 是 如 何变化 的，这 里必须考虑 到技术知识 的不完备性 的各 种 影 响因素 ，从 而分析定量介质损 耗因数序列变 异 以及密 切
比率甚 至高达９ ８ ％ ，共计２ ４ 颗Ｇ Ｐ Ｓ 卫星星座 己根据设计 思路
图布设成功 。
３ 现场监测分机 设计介绍
３ ． １ 硬 件设 计
２ Ｇ Ｐ Ｓ 简介
Ｇ Ｐ Ｓ 是英文Ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ（ 全球定位系 统 ）的简称 。Ｇ Ｐ Ｓ 这个项 目始于 １ ９ ５ ８ 年 ，美军在 １ ９ ６ ４ 年建成 并投入使 用 。２ Ｏ 世纪 ７ ０ 年代 ，美国军队联合 开发 了新一代
１ 系统工作原理及总体构造简介
１ ． １ 基本原理概述
介 电损 耗的交变 电场，在 电介质 中 ，由于 电消耗一定
的能 量 ，而 使 热介 质本 身 出现 的现 象 。因此 ，电介 质包 括载 体可 以是 导电性的 ，所施加 的 电场 ，导 电性产生 的电 流 ，消耗 的一部分 能量 ，转换成热能 。
摘要 ：为了提高电力 系统 高压 电气设备指数的安全性和可靠性，制定 了一个容性设备介电损耗变电站监控
系统 。 系统 采用全 球 定位 系统提 供 了高度 精 确 的时 间 同步采样 ，可 选 的现 场可编 程 门阵 列 芯片Ａ Ｄ Ｓ ８ ５ Ｏ ５ 器件 Ｅ Ｐ １ Ｃ ６ Ｑ ２ ４ ０ Ｃ ８ 完 整的 实时采样 ，利用Ｑ ｕ ａ ｒ ｔ ｔ ｕ ｓ Ｉ Ｉ 软 件特 别具有 的逻 辑设 计 思路 。 关键 词 ：变电站容性 ；设 备介损 ；在线监 测 系统
针对容性设备的在线状态检测研究概述
针对容性设备的在线状态检测研究概述在电力系统中，电容型设备在整个系统的40% ～50%左右，容性设备的性能直接关系到电网的正常运行。
介绍了电力系统中常见的几种高压容型设备的故障类型及其原因。
对容性设备的介电特性参数及在线监测的参数作了简单介绍。
分析了当前容性设备介质损耗因数在线监测的各种方法及其原理。
关键字：在线监测；容性设备；介质损耗；谐波分析引言容性电气设备除电力电容器之外，还有电容式高压套管、电容式绝缘电流互感器、电容式电压互感器、耦合电容器等。
在电力系统中应用广泛，主要起功率补偿、整流滤波和过电压保护等作用，电容器性能的好坏直接关系到电网的正常运行。
由于高压电气设备损坏事故中大部分是绝缘损坏引起的，因此时有效地发现绝缘存在缺陷对于保障电网安全具有重要意义。
为了确保电力系统电气设备的安全运行，根据过去长期的运行经验及试验研究，逐步确立了一些预防性试验项目，这些预防性试验项目已经发挥过不少积极作用，但是规程要求定期对电气设备停电进行绝缘预防性试验和检修，具有一定的盲目性，造成人力、物力的大量消费，而且还不能及时发现电气设备的绝缘潜伏性故障。
在线监测能利用运行电压对高压设备绝缘状况进行试验，可以大大提高试验的真实性与灵敏度，弥补仅靠定期离线检测的不足之处。
随着电子测试技术的进步以及管理水平的提高，对于电力设备的健康状况的判断和维护，已经从预防性检修逐步向状态检修和预知检修的方向发展。
在众多的电气设备中，对于容性设备绝缘状况的监测主要基于对其电容量、介质损耗因数和绝缘电阻的监测。
文献[2-4]对目前容性设备在线监测方法作了介绍。
1. 主要容性电气设备常见故障及原因容性电气设备主要包括电力电容器、电容式高压套管、电容式绝缘电流互感器、电容式电压互感器、耦合电容器等。
这些设备的特点是高压端对地有较大的等值电容，大约几百皮法到几千皮法。
1.1 电力电容器故障类型及原因电力电容器故障类型主要有渗油、漏油、桶皮鼓肚，异常响声，严重时则发生爆炸起火事故[1]。
电力系统在线监测系统
电力设备在线监测系统由容性设备绝缘在线监测装置、避雷器绝缘在线监测装置、断路器在线监测装置组成，系统涵盖了变电站主要电气设备绝缘状态参数的监测，监测参量多、功能齐全。
系统也可以灵活配置，由其中的一套或两套装置组成，必要时也可选配变压器油色谱监测装置。
系统集成:通过工控机及系统集成软件，对各监控装置的动态参数进行集成，建立变电站设备状态综合数据库，自动生成设备状态参数报表和变化趋势曲线，对设备状态的历史参数进行“横比”缺，趋势分析和相对比较相结合，实现设备状态的初步诊断，为专家诊断系统提供开放性平台，通过网络，现设备的远程/现场状态监测、诊断和评估。
系统特点:◆配置灵活，扩展性好，功能齐全，性能优异◆测量准确，数据可靠，安装简便，维护简单容性设备绝缘在线监测装置容性设备绝缘在线监测装置适用于110kV~500kV电压等级的主变套管、电流互感器、电压互感器、耦合电容器的在线监测及故障诊断。
监测参数: 介质损耗、泄漏电流、等值电容、母线电压、环境温度和湿度系统功能:◆实时监测◆数据图表生成◆故障设备跟踪◆数据处理分析◆WEB查询◆远程维护◆故障设备跟踪报警及事故记录主要特点:◆采用最新的超微晶材料、双层电磁屏蔽、单匝穿心结构的高精度传感器与电力设备一次系统完全隔离，不影响系统运行接线方式，绝对保证系统设备及运行的安全。
◆现场数据采集装置按照设备的位置进行分布式就近安装，采用高性能、高可靠性的CAN总线进行网络通信。
◆多通道高速同步采样、分时处理技术，提高了数据采集的分辨率和测量精度，为不同设备的横向比较奠定了基础。
◆模块化结构设计,可在线更换插件,增加检测项目或变更监测功能。
◆诊断系统采用横比与纵比相结合、规程定标与数据分析相结合的智能诊断法。
主要技术指标:◆泄漏电流：+ 0.5%◆等值电容：+ 1%◆介质损耗：+ 0.1%◆母线电压：+ 0.5%◆环境温度：+ 0.5℃◆环境湿度：+ 2RH避雷器绝缘在线监控装置在正常运行情况下，避雷器的主要电流为容性电流，阻性电流只占很少部分，当避雷器受潮、阀片老化、表面严重污秽时，容性电流可能变化不多，而阻性电流和三次谐波电流却大大增加。
一种新型容性设备带电检测系统的研究
陷的灵敏度高 ： 试 验周期易于依据设 备绝缘状况
灵 活安 排 ， 能及早 发现 设 备 隐 患 和绝 缘 变化 趋 势 等． 对提 高 电力设 备 的运行 维护 水平 、 减 少停 电事 故 有积极 作 用 ］ 。在 绝 缘 在线 检 测 时 ， 通 常 从 电 压 互感 器 （ Ｐ Ｔ或 Ｃ Ｖ Ｔ） 的二次侧抽取 电压信号 ，
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ７ － ０ ６
・
从设备末屏或接地点连线上的电流传感器抽取电 流信号 ， 再经过信号幅值调整、 模／ 数转换 、 角差信 号处理等环节 ， 最后得 出被试设备绝缘 的介损值 和电容量【 ６ 引。一般认 为所获取的基准信号能够
保 证介 损测 量 的精 度 ． 然 而实 践 证 明 这 种 观点 是
图 ３ 钳 形 电 流 互 感 器
Ｆ ｉ ｇ ． ３ Ｃｌ ａ ｍｐ ｔ ｙ ｐ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｒ
和电流大小比。 等式右边是相对值测量所需要 的 介损损耗差值和电容比。相对值测量方式需要基
准 设备 的存 在 ． 对 于变 电站 里某 些 单 相 Ｃ Ｖ Ｔ介 损 和 电容 值 的测量 ， 无 法实 现 。 绝对 值测量 方式如 图 ２所示 。 通过 Ｐ ｒ 或 Ｃ Ｖ Ｔ
片面的。这是因为电气设备的介损值量很小 ， 往
７ ４・
２ ０ １ ３年 第 ６期
・ 试 验与研究 ・ 张鑫， 等
一种新型容性设备带 电检测 系统的研究
（ 总第 １ ５ ０期 ）
往 只有千 分 之 几 的数 量 级 ． 而互感 器角误差 、 二次 负荷 变化 、 接 地点 的 电位差 、 外 界干 扰等 都会
一种容性设备绝缘在线监测系统现场校验装置
２Ｐ ｗ ｒ ｏ ｐ ｎ ｎ ｒｙＭｅｅｉｇＣｅｔｒｆＱｉｇ ａ Ｐ ｏ ｉｃ， ｎｎ １ １０ Ｃ ｉａ ｏ ｅ Ｃ ｍ ａｙＥ ｅｇ ｔｒ ｎ ｎｅ ｏ ｎ ｈ ｉ ｒｖｎｅＸｉｉ ８ ０ ０， ｈｎ ） ｇ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｗａ ｄ ｏ ｔ ｅ ｓａ ｕ ｕ ｎ ｘ ｓ ｉｇ ｐ ｏ ｌ ｍｓｏ ｈ ａ ｃ ｔ ｅ ｅ ｉ ｍｅ ｎ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｌ ｅ ｍｏ ｉｏ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ． ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｔｏ ｕ ｔｏ ｓｍａ ｅｔ ｈ ｔｔ ｓｑ ｏ ａ ｄ ｅ ｉｔ ｒ ｂ ｅ ｆｔ ｅ ｃ ｐａ ｉｉ ｑｕ ｐ ｎｔ ｓ ｌ ｔ ｎ ｉ ｎ ｔ ｒｎ ｙ ｔｍ ｎ ｖ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ｏ — ｉ ｅ ｉ ｃ ｔ ｎ ｍ ｅｈ ｄ ｆ ｒｔ ｙｓｅ ｗａ ｒ ｐ ｓ ｄ ｔ ｏ ｏ ｅ ｔ ｎ ｒ ｎ ｒｎ ｉ ｌ ｆｔ ｅ ｏ ・ ｉ ｅ ｉ ｃ ｔ ｎ ｄ ｖ ｃ ｉ ｅ ｎ ｓｔ ｖ ｒｆ ａ ｉ ｔ ｏ ｏ ｅ ｉ ｏ ｈｅ ｓ ｔ ｍ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ， ｈｅ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓａ ｄ ｗｏ ｋｉ ｇ ｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ｏ ｎ ｓｔ ｖ ｒｆ ａｉ ｅ ｉ ｅ ｇ ｖ ｎ． ｈ ｅ ｉ ｏ
０ 引言
在 电力系 统 中运行 着大 量 的容性 电力 设备 ， 一
旦这 些 电力设备绝缘损坏 ， 就可 能造 成设备事故 ， 甚 至引发系统事故 。 了监测 电力 设备的绝缘状况 ， 为 确
容性设备在线监测课件
根据不同场景的需求，定制化的 解决方案，满足各种复杂场景的 监测需求。
05
容性设备在线监测的挑 战与解决方案
数据处理与干扰消除
总结词
在容性设备在线监测中，数据处理和干扰消除是关键的挑战。
详细描述
由于监测系统通常会接收到大量数据，因此需要有效地处理这些数据，以提取有 用的信息。此外，由于电力系统的运行环境复杂多变，各种干扰可能会对监测系 统造成影响，因此需要进行干扰消除以获得准确的结果。
02
预测性维护
通过在线监测技术对容性设备的运行状态进行实时监控，能够实现预测
性维护，提前发现设备故障隐患，减少设备损坏和维修成本。
03
优化运行管理
在线监测技术将帮助电力企业实现对容性设备的优化运行管理，通过对
数据的分析和挖掘，制定更加科学合理的运行方案，提高设备运行效率
和安全性。
THANKS
感谢观看
背景：随着电力系统规模的不断扩大和运行复杂性的增加， 容性设备的故障对电力系统稳定性和可靠性的影响日益突出 。因此，开展容性设备在线监测对于保障电力系统安全运行 具有重要意义。
监测的重要性
实时监测容性设备的运行状态， 及时发现并处理故障，有助于降 低设备故障率，提高设备使用寿
命。
在线监测能够为电力系统的稳定 运行提供重要数据支持，为运维
在线监测技术的应用领域将进一步 扩大，不仅局限于电力行业，还将 拓展到石油、化工、钢铁等领域， 实现多元化应用。源自人工智能与大数据的应用前景
深度学习
人工智能将应用于在线监测数据的处理中，通过深度学习 算法对大量数据进行学习，提取出更准确的特征和规律， 提高监测准确度。
数据挖掘
大数据技术将应用于在线监测数据的挖掘中，通过对大量 数据的分析和挖掘，提取出有价值的信息，为决策提供支 持。
容性设备在线监测系统专用技术规范(范本)
容性设备在线监测系统专用技术规范(范本)目次1 标准技术参数 (63)2项目需求部分 (64)2.1货物需求及供货范围一览表 (64)2.2必备的备品备件、专用工具和仪器仪表供货表 (65)2.3图纸资料提交单位及其接收单位 (65)2.4工程概况 (65)2.5项目单位技术差异表 (65)2.6使用条件 (66)3投标人响应部分 (66)3.1投标人技术偏差表 (66)3.2销售及运行业绩表 (66)3.3推荐的备品备件、专用工具和仪器仪表供货 (67)3.4最终用户的使用情况证明 (67)3.5投标人提供的试验检测报告表 (67)3.6投标人提供的鉴定证书表 (67)1 标准技术参数投标人应认真逐项填写标准技术参数表（见表1）中投标人保证值，不能空格，也不能以“响应”两字代替，不允许改动招标人要求值。
如有差异，请填写表7投标人技术偏差表。
表1系统标准技术参数表表1（续）注项目单位对标准技术参数表中参数有差异时，可在项目需求部分的项目单位技术差异表中给出，投标人应对该差异表响应。
差异表与标准技术参数表中参数不同时，以差异表给出的参数为准。
2项目需求部分2.1货物需求及供货范围一览表表2 货物需求及供货范围一览表注 本技术规范提供的组屏方式仅供参考，实际使用时，可根据具体工程调整组屏方案。
2.2 必备的备品备件、专用工具和仪器仪表供货表 表3 必备的备品备件、专用工具和仪器仪表供货表2.3 图纸资料提交单位及其接收单位经确认的图纸资料应由卖方提交表4所列单位。
表4 卖方提交的须经确认的图纸资料及其接收单位2.4 工程概况 2.4.1 项目名称： 2.4.2 项目单位： 2.4.3 工程规模： 2.4.4 工程地址：2.4.5交通、运输：2.5项目单位技术差异表项目单位原则上不能改动通用部分条款及专用部分固化的参数。
根据工程实际情况，使用条件及相关技术参数有差异时，应逐项在“表5 项目单位技术差异表”中列出。
容性设备在线监测方法综述
容性设备在线监测装置全系统校验方法参考试品的选取
被 试 设备
控 制单元
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一 功 率 放 大 单 元Ｉ ： ■ Ｉ
１ 在 线测 量单元
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
容性设 备 在 线监测 装置
． 一 ｌ
— — — — — — — — — — — — — — — —
—
—
Ｉ
＿ ｌ
２ ． ４ ７ ２ ． ２ ７ ２ ．２ ７ ０ ． ６ ５ Ｏ ． ６ ５ ０ ． ６ ５ Ｏ ． ６ ５
２ ３ ．０ ７ Ａ
２ ． ６
０ ． ６ ５ ０ ． ７ ２
２
１
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５
１ ． ５
１ ２
１ ４
３
３
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５
１ ４
线 路 名 称 电 缆 芯 型 号 ５ ０ ｌ ５ ０ ２ ５ ０ ９ ５ ２ １ ５ ２ ９ ５ １ ６ ５ ０ ４ ● ５ １ ８ ５ １ ４ ５ ３ ３ ５ ｌ ５ ５ ２ ４ ５ ０ ５ ５ Ｉ １ ＹⅣ ５ ３ ６ ５ ２ ３ ５ ２ ０
ＹＪ 【 ． Ｖ
ＹⅣ
电缆 芯截面
长 度 ＫＭ
Ｉ Ｃ （Ａ Ｍ）
ｌ ８ ５
２ ． ０ １ Ｏ ０ ． ６ ０ ． ６ ０ ． ６ ０ ． ６
５ ０ ０
１ ． ２ １ ． ２
４ ０ ０
１ ． ２ １ ． ２ ０ ． ５ Ｏ ． ５
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ・ 电力电子
容性设备在线监测 装置全 系统校验方法参考试品的选取
文／ 王赋 王 任
校验 系统
对 容 性设备 在 线监 测 装置 进 行 全 量程校 验提 供 其 测量 准确 性 具 有 重要 意 义。本 文在 分析 被 试 品绝缘 特 性基 础 上结合 现 场校 验 所 发现 的 问题 ，提 出对 于有 绝缘 缺 陷的被 试品 不可 作 为参 考试 品 使 用 的观 点，对 提 高现 场校 验 准 确 性 有 较 大 的 帮助 。
BM套管在线监测方案
INSULATION DIAGNOSTIC CENTER绝缘诊断中心上海市闵行区新俊环路188号8号楼A座302室Web: www.weidmann- BM变压器套管介质损耗和电容在线监测系统油浸式电力变压器高压侧套管介质损耗值在线监测解决方案Weidmann Diagnostic Solutions Inc魏德曼诊断技术有限公司INSULATION DIAGNOSTIC CENTER绝缘诊断中心上海市闵行区新俊环路188号8号楼A座302室Web: www.weidmann- BM变压器套管介质损耗和电容值在线监测技术概述变压器的高压侧套管易受高介电及热应力影响，高压侧套管故障是引起被迫停运及变压器故障的主要因素之一。
一些研究表明套管故障占到变压器故障的40％。
还有数据显示52％的套管故障是很严重的，会引起即发火灾导致间接危害。
变压器套管最常见的两种故障是湿气浸入和内部局部放电引起的。
最近套管制造商已经发布了关于套管绝缘油内的腐蚀性硫作用引起局部放电及套管故障的公告。
湿气可以通过腐蚀的垫圈材料，裂缝以及松动的端子进入套管。
湿气会引起介损的增大因此导致功率因数增大。
套管绝缘情况继续恶化，会引起容性层故障而且在外观上可以看到有局部放电的痕迹。
探测套管绝缘恶化的方法是我们所熟知的传统的离线测试，常温下进行的10kV离线测试需要较长的测试间隔而且测试结果不尽如人意。
套管的在线监测可以提供所有天气，负载以及电压条件下的测试数据，而且具有和离线测量同样的灵敏度。
因此，采用功率因数和电容的在线监测是非常有效且可靠的诊断工具。
一种灵敏的在线获得这些参数的方法是和电流法。
该在线监测方法的基础是比较三相套管系统的绝缘特性。
通过定向的增大测试抽头的电流，即可确定套管的状态。
如果是同样规格的套管且系统电压平稳，和电流即为零。
当然实际安装中是不可能的。
监测技术：如图1所示，图中给出了典型的电容式套管内的电容分布。
故套管带电后，泄漏电流较电压相角提前90º（如图2所示）。
容性设备在线监测方法综述
容性设备在线监测方法综述本文介绍了电力系统中常见的几种高压电容型设备的结构特点及其等效电路图。
着重分析了当前容性设备介损在线监测的各种方法及其原理，将各种方法做了详细的比较，介绍了多种方法的优缺点。
总结了当前在线监测中存在的几种其他方法，并对于容性设备在线信号的取样位置做了简单介绍。
标签：在线监测容性设备介质损耗引言电容型电气设备主要指电流传感器、套管、耦合电容、电容式电压互感器等。
根据过去长期的运行经验及试验研究，逐步确立了一些预防性试验项目，这些预防性试验项目已经发挥过不少积极作用，但是规程要求定期对电气设备停电进行绝缘预防性试验和检修，具有一定的盲目性，造成人力、物力的大量消费，而且还不能及时发现电气设备的绝缘潜伏性故障。
在线监测能利用运行电压对高压设备绝缘状况进行试验，可以大大提高试验的真实性与灵敏度，弥补仅靠定期离线检测的不足之处，因而随着电子测试技术的进步以及管理水平的提高，对于电力设备的健康状况的判断和维护，已经从预防性检修逐步向状态检修和预知检修的方向发展。
在众多的电气设备中，对于容性设备（如CT、变压器套管、耦合电容器等），其绝缘状况的监测主要基于对其电容量、介质损耗值（tgδ）的监测[1]和绝缘电阻。
一、电容型设备的结构特点及等效电路1.套管套管是将载流导体引入变压器或断路器等电气设备的金属箱内或母线穿过墙壁时的引线绝缘。
瓷套管以瓷作为主要绝缘，电容套管、充油套管则以瓷套作为外绝缘（如图1）。
套管由于表面有电位降，可以想象沿着此表面有单元电容CS的串联。
同时这个单元电容层对套管导体还存在有互相并联的单元体积电容CV，因为这里同样存在有一个电压降，其它电容相对较小，因此有等效电路图如下。
2.支柱绝缘子支柱绝缘子是支承高压配电装置母线和高压电器带电部分（如触头）的绝缘支柱，按外形结构和工作条件的不同，分为户外、户内两大类。
户外支柱绝缘子采用带伞的实心圆瓷柱来增加电极间沿瓷表面的泄露距离，以提高湿闪络电压。
基于软件方法提高介质损耗角的在线监测精度
电力设备介质损耗在线监测技术
电力设备介质损耗在线监测技术摘要：电力设备介质损耗是反映电力设备绝缘性能的重要指标，通过对其进行时时监测，可以对电力设备绝缘性能的强弱做出准确判断，根据实际情况采取针对性改善措施，对保证电力设备的安全、稳定运行具有重要意义。
文章分析了电力设备介质损耗在线监测原理及其重要性，指出了影响在线监测的主要因素，并对当前常用在线监测技术进行了详细分析，希望可以对该项工作的科学开展起到指导和借鉴作用。
关键词：电力设备介质损耗绝缘性能影响因素在线监测技术电力设备绝缘性能是否满足工作要求，会直接影响到电力系统运行的稳定性和安全性，要想提高供电质量，为用户提供更加可靠的用电，就需要时刻了解到电力设备工作状态下绝缘性能的好坏，及时发现并科学处理绝缘隐患。
所以就需要提高介质损耗在线监测的精准性，对电力设备的绝缘性能做出正确判定，确保绝缘性能的良好性。
1 电力设备介质损耗在线监测原理及其重要性电力设备在运行过程中，会有电场产生，作用在绝缘材料上发生电导和极化现象，此时便会损耗绝缘材料的内部能量，使其绝缘性能逐渐降低。
在对介质损耗大小进行判断时，主要是以介质损耗因数tanδ为重要依据的，一般情况下，在对交流电压作用下的电气设备绝缘性能进行分析时，可以视作并联或串联电路进行分析，通过对介质损耗相量图进行分析，则可以用公式来表示介质损耗，其中U、C和ω分别表示电力设备电压、介质电容量和电源角频率，根据公式可以知道介质损耗与设备电压平方成正比关系，与介质电容量和电源角频率成反比关系[1]。
如果设备运行电压、绝缘材料和电源角频率保持不变，则介质损耗情况可以根据介质因数进行判断。
介质损耗相量图如图1所示，其中δ、φ分别表示介质损耗角和功率因数角。
2 电力设备介质损耗在线监测主要影响因素2.1 传感器在对电力设备介质损耗进行在线检测时，所用到的电力设备运行参数主要有电压和电流，这些都需要借助电流传感器得到的。
但是，电流传感器自身存在角差，并且当电流信号不同时，角差大小也是不一样的，往往会处于动态变化状态，无法将其进行有效消除。
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BM - 容性设备介质损耗在线监测系统
电容式套管是高压及超高压变压器、电抗器、
断路器等电力设备的主要部件之一，而由套管引发
的设备故障带来的经济损失将远大于套管自身价
值。
容性设备的电容量及介质损耗角正切对于诸
如套管、CT及其他容性设备绝缘劣化的早期监测
十分重要。
BM系列容性设备监测系统可在线监测
容性设备运行过程中此类参数的变化情况，可作为
关键电力设备的状态监测手段以发现潜伏性故障，
避免突发性事故。
主要特征
²系统易于安装、操作简便；
²工作温度：-40~+85ºC；
²输入电压：38~265Vdc/Vac;
²模块化设计，可监测通道数为3、6、9；
²系统保护功能可预防套管测试抽头断开，并提供报警；
²系统备有2个温度输入通道，可输入并记录环境温度、油温等参量并对容性设备监测数据作出相应修正。
²系统软件可监测并显示电容量(C1)、介质损耗角正切及其相应的趋势曲线，以及相电压、线电压、泄漏电流及温度的相应数据。
²系统备有8个报警输出接点，其中1个常闭接点用于设备监测报警，其他7个输出（5个常开、2个常闭）可独立编程并用于各类监测参量的报警输出。
²系统另备有2个模拟量输出，用于输出电容量及介损值。
其设置范围为：0-1mA、0-5mA、0-10mA、0-20mA或4-20mA。
²内置存储器可保留电容量及介损值的历史数据。
²可选择RS485或RS232接口，亦有多种通讯规约可选，如Modbus RTU、DNP3.0等；
²可采用光纤通讯，实现电气隔离；
²系统软件备有口令加密及管理权限设置等功能。
检测原理
如图1所示，图中给出了典型的电容式套管内的电容分布。
故套管带电后，泄漏电流较电压相角提前90º（如图2所示）。
因此，如绝缘性能下降，泄漏电流中则出现与电压相位相同的阻性分量。
图1 电容套管内的电容分布图2 泄漏电流和泄漏电压示意图
因此，容性设备电容量及介损(tanδ)的任何改变也导致泄漏电流的变化（容性、阻性分量的改变）。
BM型容性设备在线监测系统通过安装在套管测试抽头的末屏传感器连续检测一组三相套管的泄漏电流，随后通过对泄漏电流的矢量分析表征电容量及介损的变化，并通过与系统初始值的比较而得到泄漏电流的在线趋势显示。
系统初始值可通过套管的出厂测试或现场的离线测试获得。
对泄漏电流的一种处理技术为矢量电流叠加法。
其原理是一组泄漏电流中的任何一个分量的改变均对该组电流的矢量和产生影响（如图3所示）。
由于单支套管泄漏电流的阻性分量与绝缘介损相关，该阻性分量的改变也对泄漏电流的矢量和产生微小影响，故该技术可检测到介损的微小变化，从而使得单个泄漏电流的微小变化也可通过电流矢量和得以检测。
通过电流和矢量的相位变化可以进而推导一组套管中的一支绝缘发生了改变。
图 3 三相交流系统中一组三支套管的泄漏电流及其矢量和
(a) 某一给定的初始状况
(b) A相套管电容及介损发生改变后的变化；
系统结构
BM型容性设备在线检测系统按照模块化设计，整套系统由三个基本部分组成（见图4）。
l安装于测试抽头或套管末屏的传感器提供了与套管的电气连接，并确保一定的机械强度及良好的密封性能。
此外，末屏传感器另设计有过电流及过电压保护以确保测试回路的可靠运行。
l检测模块BM-MM可接收来自一组三相三支套管的泄漏电流，检测电流并对数值进行相应处理。
随后通过RS485通讯接口将处理后得到的数据传输给界面部件BM-HMI。
l界面部件BM-HMI可自1、2、3个检测模块(BM-MM)接收数据，将数据转化为各支套管的电容值及介损值，并显示在面板上。
图4 BM系统的各组成部件；
(a) 末屏传感器；(b) 检测模块BM-MM；(c) 界面模块BM-HMI；
图5显示了对一台三相一体式变压器的三组套管进行检测的示意图，其中也给出了BM系统中各个部分的连接方式。
图6则显示了如何对单相变压器进行检测的基本接线。
图5 采用BM系统对一台三相变压器的三组套管进行监测的
图 6 采用BM系统对单相变压器套管进行监测的系统布置图
技术指标
界面模块BM-HMI
输入电压：38 ~ 265 Vac/Vdc 50/60Hz
功率：<8 W
工作温度：-40~+85 ºC
防护等级：IP 20
固定方式：面板固定
线规-可移除接头：22~12 AWG, 0.3~2.5mm²
温度检测
输入：Pt100Ù @ 0°C 带自校准功能
检测范围：-55~+200°C
20ºC时最大误差` 全量程0,2%
温漂：20ppm/°C
接线：1或2个传感器（3线）
输出接点：干式接点
类型及功能（标准）：5个常开(可编程)+ 3个常闭(2个可编程+1个自诊断) 最大开关功率：70 W (dc) / 220 VA (ac)
最大开关电压：250Vdc / 250 Vac
最大电流：5A
模拟输出：2个
变量：可编程
输出范围：可编程0-1, 0-5, 0-10, 0-20, 4-20mA
最大误差：0.5%
最大负荷：0-1mA 10kÙ, 0-5mA 2kÙ, 0-10mA 1kÙ,
0-20mA 500Ù, 4-20mA 500Ù.
串口通讯：1个RS485 (BM-MM) +1 RS485/232 (用于监控系统)
通讯规约：Modbus RTU 及DNP 3.0 level 1
存储器：FIFO (First In First Out)
记录间隔：1~720小时
数据容量：712, 420或297寄存器（对于接入1、2、3个BM-MM模块）
检测模块BM-MM
输入电压38 to 265 Vac/Vdc 50/60Hz
功率： 5 W
工作温度：-40~+85ºC
防护等级：IP 20
固定方式：35mm DIN滑轨
线规：22~12 AWG, 0.3~2.5mm²
AC电流检测输入：3个套管泄漏电流输入通道(0...100mA)
监测参数：
电容量：0...6500pF
介损：0...9,999%
输出接点：1个常闭接点，用于检测报警；
末屏传感器
由于各类套管测试抽头类型不同，末屏传感器的机械结构也不尽相同。
除备有与各类套管匹配的传感器外，也可根据套管测试抽头的实际结构、尺寸定制传感器。
此外，末屏传感器内也配有专用的过电压、过电流保护用以避免危险的过电压或浪涌进入检测模块。
最大电压：14V ± 2 Vac
125ºC时空载输出：2x250mA (冗余保护)
工作温度：-55~+125ºC
防护等级：IP65 (NEMA 4)
线规：22~14 AWG, 0.3~1.5mm²
系统接线图
下面给出了对一台三相变压器三组套管进行检测的接线示意
系统部件外形尺寸界面部件BM-HMI
检测模块BM-MM。