电气设备在线监测与故障诊断概要
电力设备的在线监测与故障诊断
超声一体化气室+膜渗透平衡脱气
气敏传感器
H2,CO,CH4,C2H6,C2H4,C2H2 单一色谱柱，单一传感器
空气做载气（部分型号）
TRANSFIX
英国Kelman 凯尔曼
动态顶空平衡
光声光谱技术（PAS）
H2,CO,CH4,C2H6,C2H4,C2H2,CO2,O2,八种气体加水分
机械振动监测
高压导体、触头温度监测
①母线电流 ②磁场 ③组件。a 温度传感器， b 感应线圈，c 电子线路 ④红外发光二极管 ⑤红外光接收器 ⑥温度信息接收器
主要问题：绝缘、供电 方法：无线（射频、红外）、光纤
高压开关柜局部放电的监测
暂态地电压（Transient Earth Voltages，TEV） 声发射（AE）
绕组变形
变压器的在线监测
在电场的作用下，绝缘系统中只有部分区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿。
在绝缘结构中局部场强集中的部位，出现局部缺陷时，将导致局部放电。
变压器局部放电监测
局部放电监测的意义
刷形树枝 丛林状树枝
局部放电是造成高压电气设备最终发生绝缘击穿的主要原因。这是一个“日积月累”的过程，可谓“冰冻三尺非一日之寒”。
宽带脉冲电流法局部放电监测
宽带脉冲电流法局部放电监测
常规局放测量的相位谱图不能分离噪声与信号，不能分离不同种类的信号，从而不能准确识别放电类型。
宽带脉冲电流法局部放电监测
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局放A
基于脉冲信号分离分类技术的局放检测则可根据信号特征将每一类局放的相位谱图分离出来
电力设备的在线监测与故障诊断
在线监测与故障诊断技术的发展趋势和未来发 展方向
智能化：利用人工智能和大数据技术提高监测和诊断的准确性和效率。
实时性：提高监测的实时性，以便及时发现和解决故障，减少设备 停机时间。
远程化：通过远程监测和诊断技术，减少现场维护成本和时间。
集成化：将多个监测系统集成在一起，实现统一管理和数据共享。
提高在线监测与故障诊断技术的有效途径和方 法
添加标题
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数据处理模块：对采集的数据进 行预处理、分析和特征提取，为 后续的故障诊断提供依据。
预警与控制模块：根据故障诊断 结果，及时发出预警信号，并采 取相应的控制措施，保障电力设 备的安全稳定运行。
监测技术应用场景
变压器在线监测
高压断路器在线监测
输电线路在线监测
配电设备在线监测
监测技术发展趋势
提高运行效率：通过对电力设备的在线监测和故障诊断，优化设备运行状 态，提高运行效率。
在线监测与故障诊断技术在电力设备故障预警 和预防中的作用
预测设备寿命，制定维修计 划，避免突然停机
提高设备运行可靠性，减少 非计划停机时间
实时监测设备运行状态，及 时发现潜在故障
为故障诊断提供数据支持， 辅助技术人员快速定位故障
电力设备在线监测与故障诊断的应 用
在线监测与故障诊断在电力系统中的重要性
提高电力设备运行可靠性：通过实时监测和故障诊断，及时发现并解 决潜在问题，降低设备故障率，提高运行稳定性。
延长设备使用寿命：及早发现设备异常，采取相应措施，可有效延 长设备使用寿命，降低更换成本。
提高电力系统的安全性能：在线监测与故障诊断能够及时发现并预警 潜在的安全隐患，保障电力系统的安全稳定运行。
电气设备在线监测与故障诊断第章
电气设备在线监测与故障诊断第一章电力系统监测与安全问题分析1.1 电力系统监测的重要性在当今电力系统的运行中，电力设备的在线监测已经成为电力行业不可或缺的一项重要工作。
通过对电力系统内设备的监测，可以及时检测到设备的运行状态并对异常情况进行预警，有利于在设备出现故障之前及时采取措施排查问题。
1.2 电力设备故障的危害性电力设备的故障会直接影响到电力系统的安全稳定运行。
因此，通过在线监测并及时诊断并排查故障，有助于避免因设备故障导致的停电、事故等重大损失。
第二章电力设备在线监测技术2.1数据采集技术通过对电力设备的实时监测和采集数据，可以获取在高温、高压、高电磁干扰、高振动等严酷环境下工作的电器设备内部信息。
传感器、数据采集器等实现电量、电流、电压、功率因数、频率、温度、振动等各种参数的在线检测和监测，可以精确地掌握各种关键参数，在设备出现异常之前及时发现问题。
2.2 云计算与大数据随着电力设备在线监测的应用越来越广泛，大量数据被采集并存储在云端。
这些数据不能仅仅是堆积在服务器上，需要通过应用大数据技术，分析每个设备所产生的数据信息，实现故障预测、监控设备运行参数波动等功能。
通过大数据的分析、挖掘以及对故障机理的研究，可以更精准地识别故障源，提高设备的健康度。
2.3 物联网技术在物联网技术的支持下，不同的设备可以自动地和其他设备进行通信而实现自主管理，同时，物联网技术还可以为设备提供远程协议及数据管理。
通过物联网技术的远程操作，可以大大减少因现场配置问题而带来的风险，实现人机可远程交互，提高运行效率。
第三章故障诊断技术3.1 基于数据分析的故障诊断通过对电力设备的历史数据进行分析，可了解其运行状况。
如果设备运行的某个参数出现了异常，这个异常是否可以被认为是故障？哪一台设备在其运行与其他电器设备形成的联动中存在故障？这些诊断都可以通过分析数据常见到达。
基于数据分析的故障诊断技术将成为关键的手段，帮助管理人员保障设备运行的稳定性。
电气设备在线监测与故障诊断技术综述
电气设备在线监测与故障诊断技术综述周远超摘㊀要:随着经济的发展ꎬ国内电量需求日益加大ꎬ电网超负荷运转ꎬ再加上电网设备自身存在一些故障ꎬ导致国内电网大面积停电的事故时有发生ꎮ文章在阐述电气设备状态监测及诊断相关概念的基础上ꎬ分析电气设备状态监测与故障诊断系统的组成及相应功能ꎬ总结并提出了目前常用的在线监测与故障诊断技术存在的问题及解决办法ꎮ关键词:电气设备ꎻ在线监测ꎻ故障诊断一㊁电气设备在线监测与故障诊断的定义与实现(一)电气设备在线监测与故障诊断的定义１.在线监测在线监测是在电气设备正常运行的前提下ꎬ利用传感技术㊁计算机技术和光电技术对电气设备状态进行连续㊁自动的监测方法ꎮ为防止产品质量问题对电气设备运行可靠性造成不利影响ꎬ采用在线监测技术ꎬ对电气设备的运行状态进行实时监测ꎬ及时发现隐患ꎮ２.故障诊断故障诊断主要是对电气设备的在线实时监测数据进行比较分析ꎬ给出设备的故障点㊁故障类型和故障发展趋势ꎬ提出有效的维修策略ꎬ以保证设备安全稳定运行ꎬ减少电气设备故障造成的不利影响ꎮ(二)电气设备在线监测与故障诊断的实现一般来说ꎬ电气设备的在线监测和故障诊断过程可分为运行信号检测㊁信号特征提取㊁运行状态识别和故障诊断结果ꎮ运行信号检测:根据对电气设备的监测和监测目的ꎬ选择相应的不同传感器ꎬ对电气设备的运行信号进行监测ꎬ将模拟信号同声传译为数字信号ꎮ信号特征提取:保留或增加信号中有用的部分ꎬ提取一些与电气设备故障有关的信号ꎬ便于后续故障诊断ꎮ二㊁制约电气设备状态在线监测与故障诊断技术的问题根据以往的经验ꎬ从停电后电气设备的诊断和维护过渡到电气设备的诊断和评估ꎬ确定电气设备的剩余寿命ꎬ并提供维修计划ꎬ是一项重大的技术变革ꎮ它需要大量的技术支持ꎮ根据我国国情ꎬ引进先进技术ꎬ开展长期的实践工作和经验ꎬ总结了防治的技术流程ꎮ电气设备的在线监测与故障诊断技术是实现无停电检修的基本和必要条件ꎮ因此ꎬ要发展电气设备在线监测与故障诊断技术ꎬ必须解决运行中存在的问题ꎮ(一)在线监测设备稳定性在线监测设备的稳定性是电气设备在线监测与故障诊断技术广泛应用的基础和必要条件ꎮ电气设备监测元件老化㊁电气设备状态在线监测和故障诊断设备中使用的元器件种类繁多ꎬ而电子元器件在恶劣的环境条件下ꎬ经受住电网电压㊁短路等正常故障的考验ꎬ很容易损坏ꎮ对于温度变化范围大㊁工作环境恶劣的电器元件ꎬ也要求其工作温度和稳定性要求较高ꎮ但是ꎬ如果后台工控机的质量不能得到保证ꎬ很容易受到负载的冲击ꎬ导致主板㊁控制器等元器件损坏ꎬ导致频繁的死机ꎮ监测电气设备的电磁兼容性和防止电磁干扰一直是阻碍电气设备在线监测与故障诊断技术发展的重要原因ꎮ制造商一直在不断地研究和探索这个问题ꎮ从现有技术来看ꎬ在线监测主要是软硬件结合ꎬ软件是电气设备在线监测的主导因素ꎬ但在强电磁场干扰下ꎬ监测信号的提取非常困难ꎮ虽然已经取得了一流的进展ꎬ但在实际运行过程中ꎬ不同变电站的干扰是不同的ꎬ需要具体分析才能得到在线监测结果ꎮ因此ꎬ有必要在积累大量经验的基础上ꎬ根据不同的工作环境定制相应的设备标准ꎮ电气设备的现场维护监测ꎬ由于电气设备的在线监测设备长期工作在复杂的环境中ꎬ受多种因素的影响ꎮ电子元器件的老化速度和灵敏度下降很快ꎬ导致采集的数据存在一定的误差ꎬ需要定期更换和维修ꎮ这就要求生产厂家对电气设备进行在线监测ꎬ给出准确的设备维护和更换时间ꎮ电力监控不仅可以对这些设备进行归档ꎬ建立信息ꎬ以便及时更换和维护以及相应的维修队伍ꎬ并增设专职岗位负责ꎮ(二)实行电气设备状态在线监测与故障诊断系统标准化电气设备在线监测与故障诊断技术尚处于起步阶段ꎮ相关软件和技术还不成熟ꎬ软件有待开发和完善ꎮ而且ꎬ互相交流是不现实的ꎮ电气设备在线监测与故障诊断技术的标准化在短期内是不可能建立的ꎮ为了发展电气设备在线监测和故障诊断技术ꎬ必须建立标准的产品模型和信息管理系统ꎬ采用标准的现场总线技术和数据管理系统ꎬ相互借鉴ꎬ统一标准ꎬ使设备的任何一部分都可以由不同的厂家更换ꎬ不同厂家的不同产品具有一定的可开发性㊁互换性和可扩展性ꎬ减少维修的制约性和依赖性ꎬ降低维修成本和人员ꎬ以便用户及时维修和维护电气监控设备ꎮ(三)电气设备剩余寿命的精确预测电气设备在线监测与故障诊断技术的最大优点是根据大量的数据和实证分析来判断电气设备在正常情况下的使用寿命ꎮ在电气设备正常运行的情况下ꎬ故障主要分为初次安装调试一年左右暴露的故障ꎬ在稳定期为５~１０年期间ꎬ定期检查主要是为了延长电气监控设备的使用寿命ꎻ在劣化期从１０年开始到２０年ꎬ根据实际情况逐步增加定期检查的频率ꎬ根据大量监测数据判断电气设备的剩余寿命ꎻ主要采用２０年以上的风险期ꎬ要持续监测ꎬ准确预测剩余寿命ꎬ制订更换和维护计划ꎮ三㊁结束语随着电力设备状态检修策略的全面推广和智能电网的加速发展ꎬ状态监测与故障诊断技术将得到广泛应用ꎮ电气设备状态监测系统和诊断结果的准确性将直接影响状态检修策略的有效实施ꎮ因此ꎬ电力系统状态监测应与前沿技术成果紧密结合ꎬ创新开发智能化㊁系统化的信息诊断专家应用系统ꎬ提高电气设备运行的可靠性ꎬ优化设备状态检修策略ꎮ参考文献:[１]钟连宏ꎬ梁异先.智能变电站技术应用[Ｍ].北京:北京出版社ꎬ２０１９.[２]王波ꎬ陆承宇.数字化变电站继电保护的ＧＯＯＳＥ网络方案[Ｊ].电力系统自动化ꎬ２０１９(３７).作者简介:周远超ꎬ男ꎬ山东省青岛市ꎬ研究方向:电气方向ꎮ２２２。
电气设备在线监测与故障诊断概要
电气设备在线监测与故障诊断概要介绍随着现代化的发展，人们对电力系统中电气设备的故障诊断以及日常运行状态的监测要求越来越高。
同时，设备的失效不仅会造成生产线停机等严重后果，而且会直接危及员工的生命安全。
为了及时发现设备的故障并采取相应的措施，现代化的电气设备在线监测与故障诊断技术得到了广泛的应用。
在线监测的原理电气设备在线监测的原理是通过传感器实时采集设备运行时的各种参数，如电流、电压、温度、振动等。
通过对这些参数进行分析，可以判断设备是否处于故障状态或者预测设备即将发生故障的可能性，并及时通过警报或者其他方式通知维修人员采取相应的措施。
在电力系统中，主要采用的在线监测传感器包括以下几种：1.电流传感器：用于实时监测电气设备中的电流变化。
2.电压传感器：用于实时监测电气设备中的电压变化。
3.温度传感器：用于实时监测电气设备的温度变化。
4.加速度传感器：用于实时监测电气设备的振动情况。
故障诊断的方法电气设备在长期使用中，由于各种因素的影响，会出现各种各样的故障。
通过在线监测技术，可以及时发现设备的故障，并及时进行修复，以免严重的后果。
电气设备故障诊断主要有以下几种方法。
1.经验法：通过运维人员的经验判断设备是否出现故障。
2.相关性分析法：通过对设备参数的相关性进行分析，诊断出可能存在的故障原因。
3.基于模型的分析法：根据设备的数学模型，通过对设备参数的分析，诊断出可能存在的故障原因。
维护管理电气设备在线监测的维护管理包括以下几个方面：1.对设备进行定期检查，并及时进行故障诊断。
2.对设备进行定期的维护保养，使其保持良好的运行状态。
3.对设备所处的环境进行管理，保证设备的正常运行。
电气设备在线监测技术在电力系统中的应用愈加普遍和重要。
通过在线监测技术，可以及时诊断出设备的故障，避免设备带来的不必要的损失和安全隐患。
因此，对于电力系统运维人员和设备管理人员，掌握这方面的技术和知识至关重要。
电力设备在线监测与故障诊断研究
电力设备在线监测与故障诊断研究电力设备在线监测技术可以对电力设备运行情况进行长时间、无人值守的监测，通过传感器采集到的数据对设备进行实时监测和评估。
常见的在线监测方法包括振动监测、温度监测、电流监测等。
通过这些传感器可以实时获取设备的振动、温度、电流等参数，从而判断设备是否运行正常。
在线监测技术的核心是数据采集与处理。
通过监测设备的工作状态，我们可以获得设备的运行数据，如电流、温度、振动等，将这些数据通过传感器传输到监控中心，通过数据处理技术对这些数据进行分析和比较，找出异常值，从而判断设备是否存在故障。
如果判断设备存在故障，还可以通过故障诊断技术找出故障的原因和位置，以便及时进行修复和维护。
实时监测和故障诊断技术的应用，可以及时发现设备异常情况，提高电力系统的可靠性和安全性，减少故障停电的风险。
在电力设备在线监测与故障诊断研究中，主要的问题包括数据采集与传输、数据处理与分析、故障诊断与定位等。
在数据采集与传输方面，需要选择合适的传感器，并确保传感器的精度和可靠性。
数据处理与分析方面，需要使用合适的算法和模型对数据进行处理和分析，以提取有用的信息。
在故障诊断与定位方面，需要结合设备的运行状态和历史数据，运用故障诊断技术对设备的故障原因和位置进行判断。
目前，电力设备在线监测与故障诊断技术已经得到广泛应用。
例如，在发电厂使用在线监测技术可以更好地掌握发电机组的运行状态，提高发电机组的可靠性。
在变电站使用在线监测技术可以实时监测设备的运行状态，及时发现设备的故障问题，确保电力系统的正常运行。
在配电网使用在线监测技术可以实现对设备运行状态的远程监测和管理，提高电网的可靠性和安全性。
总结来说，电力设备在线监测与故障诊断是一个重要的研究领域，其应用可以提高电力系统的可靠性和安全性。
未来的研究方向包括数据处理与分析算法的改进，故障诊断技术的提高，以及在线监测技术在新能源和智能电网领域的应用等。
这些研究结果有望为电力工业的发展和改进提供重要的支持和指导。
电气设备状态监测与故障诊断技术
电气设备状态监测与故障诊断技术1 前言1.1 状态监测与故障诊断技术的含义电气设备在运行中受到电、热、机械、环境等各种因素的作用，其性能逐渐劣化，最终导致故障。
特别是电气设备中的绝缘介质，大多为有机材料，如矿物油、绝缘纸、各种有机合成材料等，容易在外界因素作用下发生老化。
电气设备是组成电力系统的基本元件，一旦失效，必将引起局部甚至广大地区的停电，造成巨大的经济损失和社会影响。
“监测”一词的含义是为了特殊的目的而进行的注视、观察与校核。
设备的状态监测是利用各种传感器和测量手段对反映设备运行状态的物理、化学量进行检测，其目的是为了判明设备是否处于正常状态。
“诊断”一词原是一医学名词，指医生对收集到的病人症状（包括医生的感观所感觉到的、病人自身主观陈述以及各种化验检测所得到的结果）进行分析处理、寻求患者的病因、了解疾病的严重程度及制订治疗措施与方案的过程。
设备的“故障诊断”借用了上述概念，其含义是指这样的过程：专家根据状态监测所得到的各测量值及其运算处理结果所提供的信息，采用所掌握的关于设备的知识和经验，进行推理判断，找出设备故障的类型、部位及严重程度，从而提出对设备的维修处理建议。
简言之，“状态监测”是特征量的收集过程，而“故障诊断”是特征量收集后的分析判断过程。
广义而言，“诊断”的含义概括了“状态监测”和“故障诊断”：前者是“诊”；后者是“断”。
1.2 状态监测与故障诊断技术的意义电气设备特别是大型高压设备发生突发性停电事故，会造成巨大的经济损失和不良的社会影响。
提高电气设备的可靠性，一种办法是提高设备的质量，选用优质材料及先进工艺，优化设计，合理选择设计裕度，力求在工作寿命内不发生故障。
但这样会导致制造成本增加。
此外，设备在运行中，总会逐渐老化，而大型设备不可能象一次性工具那“用过即丢”。
因此，另一方面，必须对设备进行必要的检查和维修，这构成了电力运行部门的重要工作内容。
早期是对设备使用直到发生故障，然后维修，称为事故维修。
电气设备的状态监测与故障诊断
电气设备的状态监测与故障诊断随着电气设备应用范围的不断扩大，设备的运行状态及故障诊断成为了一个重要的研究方向。
电气设备状态监测与故障诊断技术不仅对于设备的运行效率和安全性具有重要意义，也能够节约维护成本和提高设备寿命。
本文将分别从状态监测和故障诊断两个方面进行探讨。
一、电气设备状态监测电气设备的状态监测是指通过各种手段对电气设备的运行状态进行实时监测和评估，在设备状态变化前提前发现问题，从而及时进行维护和修复，保证设备的正常运行并延长设备的使用寿命。
电气设备状态监测需要实现对三大工业环节的全面监测，即设备的运行情况、气体感应情况以及机械振动情况。
1. 设备运行情况设备运行情况是通过监测设备的电流、电压、功率、温度等参数，分析设备发生故障的原因和位置，并提供预警信息。
现在大多数电气设备的运行数据都可以通过物联网的方式实时上传到云端，通过云端分析和处理的方式对设备进行监测。
2. 气体感应情况气体感应情况是指通过对变电设备中气体成分及其变化情况进行监测，判断设备的状态，从而提前发现电气设备可能存在的故障。
目前，常用的气体监测方法主要有红外吸收法、色谱法等，其中红外吸收法是目前最为常用的方法之一。
3. 机械振动情况机械振动情况是指通过对设备振动信号的分析和处理，判断设备是否存在故障或者要发生故障。
监测机械振动需要使用专业的振动传感器和数据采集系统。
二、电气设备故障诊断电气设备故障诊断是指在设备发生故障时，通过对设备进行分析和处理，找出故障原因，并进行修复，从而恢复设备正常运行状态。
电气设备故障诊断具有以下几个方面的内容。
1. 故障预测故障预测是在设备运行中，通过对设备的故障危险程度进行评估，提前预测可能会发生故障的设备，并提供相应的措施来避免设备故障。
故障预测需要通过设备运行数据的统计分析和数据挖掘算法实现。
2. 故障定位设备遭受故障时，需要对故障进行定位，找出故障点，并进行修复，以保证设备的正常运行。
电力系统在线监测与故障诊断
电力系统在线监测与故障诊断随着电力系统规模的不断扩大和电力设备的不断更新，电力系统面临着越来越多的监测和维护难题。
传统的人工巡检和离线诊断方法已经难以满足现代电力系统的需求，因此电力系统在线监测与故障诊断技术应运而生。
电力系统在线监测是指通过安装各种传感器和监控设备，对电力系统中的各个组件以及整个系统进行实时监测和数据采集。
通过采集和分析大量的实时数据，可以及时了解电力系统的工作状态，发现潜在的问题并进行预警，进一步确保电力系统的安全稳定运行。
首先，电力系统在线监测技术可以实时监测电力设备的状态和运行参数。
例如，安装在变压器上的温度传感器可以实时监测变压器在运行过程中的温度变化，一旦温度超过设定阈值，系统就会自动发出警报并采取相应的措施，以避免变压器过载或发生故障。
同样，通过监测电力设备的电流、电压、功率因数等参数，可以及时发现电力设备的异常运行状态，预防设备故障的发生。
其次，电力系统在线监测技术还可以实时监测电力系统的各个环节和节点之间的电力质量。
传统的离线监测方法需要定期采集一段时间的数据进行分析，而在线监测技术可以实时监测电力系统的电压稳定性、频率稳定性、谐波含量等关键参数。
一旦发现电力质量出现异常，系统可以立即采取控制策略，调整电力系统的运行参数，以保证电力质量的稳定和优良。
除了电力系统的实时监测外，故障诊断是电力系统在线监测中的另一个重要方面。
电力系统中的故障可能会导致电力设备的受损甚至引发火灾等严重后果，因此故障的快速诊断是保障电力系统安全运行的关键。
在线故障诊断技术可以利用电力系统的实时数据和故障特征进行故障诊断，准确定位故障位置和故障原因，并提供相应的修复措施。
在故障诊断方面，电力系统在线监测技术主要有以下几种应用。
首先是故障定位，通过采集电力设备的运行数据，通过模型计算或数据分析等方法，可以定位到故障发生的位置。
例如，当电力设备突然发生过热时，可以通过在线监测数据和热模型计算，找出过热导致故障的具体位置，以便及时修复。
第2课电气设备在线监测与故障诊断
因为ts和tf都带有统计性，所以冲击下击穿电压与放电时间 的关系——伏秒特性具有较大的分散性，工程上常用50%伏秒 特性来表征。以避雷器保护变压器为例，就必须根据伏秒特性 进行绝缘（强度）配合，如在图2中S2就能较好地保护S1。
图5 50%伏秒特性
1. 0%伏秒特性；2. 100%伏秒特性； 3. 50%伏秒特性；
6.5 4.5 3.0～3.5
云母
5～7
电瓷
5.5～6.5
第2课电气设备在线监测与故障诊断
在高压电气设备中常以几种绝缘材料组成，这时应注意到 串联介质在交变电压下场强分布与介电常数成反比，即
如绝缘纸板中存在气泡时，气泡耐压低但分到的场强却 比纸要高4～5倍，这也是组合绝缘中局部放电问题突出的 重要原因之一。
第2课电气设备在线监测与故障诊断
电介质的电导
固体介质的电导包括两方面：体积电导及表面电导，后者 受湿度、染污的影响更大。因此在测量固体绝缘结构的绝缘 电阻时，如不采取相应措施，就难以将内部的及表面的绝缘 电阻分开，特别在天气潮湿时表面电阻往往显著降低。
随着温度的升高，解离的离子数往往呈指数增大，如
根据电源容量大小，放电转变为 火花放电或电弧放电。
图8 沿套管表面放电示意图 (a) 电晕；(b) 辉光；(c) 滑闪；
(d) 套管表面等值电容 1—导杆；2—法兰
第2课电气设备在线监测与故障诊断
防污措施
在有污秽的地区，污闪所造成的损失 很大，因它可在工作电压下发生，且引 起大面积停电。常用的防污措施：
第2课电气设备在线监测与故障诊断
绝缘试验及检测的特点
• 破坏性试验及非破坏性试验 • 直流耐压及交流耐压 • 离线试验及在线监测 • 电气方法与非电方法
电力设备在线监测与故障诊断
电力设备在线监测与故障诊断第一章：1、预防性维修的局限性。
P2-3a)经济角度分析：定期试验和大修均需停电，引起电量损失；定期大修和更换部件的投资，造成巨大的人、财、物的浪费。
b)技术角度分析：试验条件不同于运行条件，多数项目是在低电压下进行检查，很可能发现不了绝缘缺陷和潜在的故障；绝缘的劣化、缺陷的发展有一定的潜伏和发展时间，而预试是定期进行的，常常不能及时准确地发现故障，从而出现漏报、误报或早报。
2、状态维修的具体内容及必要性。
P3具体内容：对运行中电气设备的绝缘状况进行连续的在线监测，随时获得能反映绝缘状态变化的信息。
31234567第二章：12断。
34、光纤温度传感器。
红外传感器：热探测器（热敏电阻型探测器、热电偶型探测器、热释电探测器）、光子探测器。
振动传感器：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、声发射传感器。
电流传感器：互感器型的电流传感器（窄带、宽带）、低频电流传感器、霍尔电流传感器、光纤电流传感器。
电压传感器：电场传感器、耦合式传感器。
气敏传感器：接触燃烧式气敏传感器、半导体式气敏传感器7、在线监测系统中为何对传感器输出信号的预处理常采取“就地处理”的方式？p30对于固定在变电站做连续监测的系统，数据处理的微机往往远离电气设备的主控室，信号经过长距离传送会产生衰减和畸变，同时在传输过程中还可能引入干扰。
故一般预处理采取“就地”处理的方式。
8、信号的预处理一般包含哪些内容？P31程控放大、滤波10、光载波的调制方式有哪些，各种调制方式的原理？P34-351）调幅式调制由模拟信号直接对光载波进行光强度调制。
2）调频式调制先将电信号调制为振幅不变而频率随调制信号的幅度而变化的调频波，再通过发光二极管的光/电转换成和调频电压波相同的光信号的调频波，然后输入光纤。
通过光纤输出的光信号经光/电转换恢复为电信号的调频波，再经解调DM、放大和低通滤波后复原为预处理后的电信号，而后送住数据采集单元。
电气设备在线监测与故障诊断
电气设备的在线监测与故障诊断摘要：为防止电气设备自身故障导致电网事故，并有效提高设备利用率，降低设备维修费用及备件库存量，采用在线监测与故障诊断技术来对电气设备运行状态进行监测和诊断．已成为电网发展方向，并引起各方面的重视。
本文综述了电气设备在线监测与故障诊断技术的现状和前景，结合内蒙古电网运行使用的各类电气设备在线监测装置，对其运行情况进行了研究、比较，评价。
1 引言文献[1]总结在我国，电气设备自身故障造成的电网事故逐年也有增多的趋势。
每年约占所有电网事故的一半左右，国外的统计结果也类似。
因此，通过对电气设备运行状态进行在线评估及剩余寿命在线预测，为状态维修提供理论基础和判据，可大幅度提高电网运行的安全性。
同时，建立一套在线监测系统需要的投资对比设备本身价值，有较高的经济性。
2. 电气设备状态在线监测的原理及方法2.1 监测系统的组成1)信息检测及传输：按照不同的检测对象和诊断目的。
选择相应的传感器检测出反映设备运行状态的特征量信号，并将其转换成模拟或数字电信号。
对于集中在控制室监测或具有远程诊断功能的在线监测系统，需要将采集信息传送到数据处理单元，要配置专门的信号电缆或光纤。
2)数据处理：从检测单元传输来的数据需要在前台机预处理和后台机进行综合处理及分析．其中包括抑制电磁场干扰、维数压缩等．最终提取出能真实反映设备故障的特征量，为诊断提供有效的数据。
3)状态识别(即诊断)：对经数据处理单元处理后的有效数据，与规程(导则)、历史数据、运行经验及专家知识等进行分析比较，对设备故障分类，对故障部位定位．对故障严重程度判定。
4)预报决策(或在线评估)：对状态识别诊断出的故障，由决策支持系统根据预置的阀值进行报警或由预测分析软件对故障的发展趋势和设备绝缘安全运行时间(或称剩余寿命)等进行评估推测，为状态维修决策提供依据。
2.2 可以实现在线监测的电气设备及其特征量1)变压器：主要有充油绝缘的电力变压器，其次是SF6气体绝缘和环氧树脂浇注绝缘的变压器。
电气设备的状态监测与故障诊断
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１— ４
科 黑江— 技信总 — 龙— —
科 技论 坛 ｌ ｌ ｌ
马 晓 伟 卜令 勇 丁 宏 学
电气设 的状态监测 与故 障诊 断
（ 黑龙江建龙钢铁 有限公司， 黑龙江 双鸭山 １５ ０ ） ５ １０
摘 要 ： 文主要就 目 电器设备 的状 态监测及故障诊 断技术做一分析 阐述。 本 前 关键词 ： 电器设备 ； 态监测 ； 状 故障诊 断 状态监测是通过各种测量、检测和分析方 法， 结合 系统运行 的历史和现状 ， 对设备 的运行 状态进行评估 ，以便了解和掌握设备 的运行状 况。 并且对设备状态进行显示和记录 ， 对异常情 况进行处理 ， 并为设备的故障分析、 能评估提 性 供基础数据。 １ 高压断路器的状态监测 １ 断路器合、 闸线圈电流的监测 ． １ 分 高压断路器一般都以电磁铁作为操作 的第 级控制元件 ， 操动机构中使用的绝大部分是直 流电磁铁。当线圈中通过电流时 ， 电磁铁 内产 在 生磁通 ， 动铁心受磁力吸引 ， 断路器分ｌ 使 戈合 闸， 从能量角度看 ， 电磁铁的作用是把来 自电源 的电能转化为磁能 ， 并通 过动铁心 的动作 ， 再转 换成机械功输出。合 、 分闸线圈的电流中含有可 作为诊断机械故障用 的丰富信息 ， 以选用补偿 可 式霍尔电流传感器监测电流信号。 对线圈电流的 监测主要是提取事件发生的相对时刻 ， 根据时间 间隔来判断故障征兆 ， 于诊断拒动 、 对 误动故障 有效。 １ 断路器行程、 ． ２ 速度的监测 位移量采集是靠光电式行程传感器来实现 的。其工作原理如下 ： 把旋转光栅安装在断路器 操动机构的主轴上 ， 利用光栅和光 电断续器的相 对运动 ， 经光电转换， 将速度行程信号转换 为电
一
直接监测 ： 应用压力传感器 ， 通过测量合闸 其在线监测过程 ， 是将变压器本体油经循环管路 弹簧压力值的大小 ， 判断弹簧压缩状态。这种方 循环并进入脱气装置 ，经脱气装置进入分析仪 ， 法需要在机构上安装压力传感器。 在经数 据处理打印出可燃气体等的谱图及含量 间接监测 ： 应用电流传感器 ， 通过测量储能 值 ， 主要根据变压器油中溶解气体 甲烷、 乙烷、 乙 电动机的工作电流变换及工作时间， 监测合闸弹 块等 ， 反映出变压器内部是放电故障还是过热故 簧的状态 ， 通过分析电流波形得到 电流特征参数 障 。 ２２ ．局部放电的监测 的变化 ， 从而反映弹簧状态的变化 。 １ ． ６真空度的检测 变压器绝缘内部若存在如气泡或局部电场 现有对 真空度测定 的方法主要有 ： 观察法 ， 增强等缺陷， 中这些局部区域内可能发生放 运行 但导体间绝缘并未发生贯穿性击穿 ， 为局 称 仅仅用 于对玻璃外壳的真空灭弧室适应 。 并且只 电， 能作为经验判断 ， 参考使用 ； 交流耐压法 ， 在分闸 部放电 ， 局部放电本身是绝缘老化的原 因。设备 状态下 的真空断路器的触头间施加交流 电压 ， 根 发生击穿事故前 ， 往往以局部放电为其先兆。其 据电压施力 口过程中相关参数的变化来判定真 监测主要采用： 安装在接地线与套管末屏引下线 安装 空度 ， 但这种方法只能为真空灭弧室的真空状况 上的电流传感器提取放 电的脉 冲电流信号 ； 提供—个相 略的判定 ， 不能判断真空度 的变化趋 在外壳上 的 超声传感器提取局部放电的声信号 。 势， 只是 一个定性的判断方法 ， 有时和实际结果 声 、 电信号经过数据采集单元实现数字化测量并 并不一致； 火花计法， 这种方法也仅适用于玻璃 送人计算机进行数据处理与存储。 为了抑制电磁 管真空灭弧室 ， 使用时， 让火花探漏仪在灭弧室 于扰 ，采用了包括数字滤波技术在 内的各种干 表面移动， 根据高频电场作用下不同的发光情况 扰。 来判 断 真 空度 。 ３电缆的状态监测 ３１ 流叠 加法 ．直 １ ． ７动态 电 阻的 监测 般的 Ｓ ６断路器有 主触头和弧触 头 ， Ｆ 灭 借助电抗器将直流电压在线叠加于电缆绝 弧主要靠弧触头， 断路器在闭合状态时 ， 测得的 缘 ， 即直流电源经电抗器连接于三相导线 ， 由 并 通 回路 电阻主要时主触头接触 电阻和弧触头接触 并联电容来免除交流高压对直流电源的影响 ， 电阻的并联值 ， 一般情况下 ， 主触头接触电阻 比 过测量流过绝缘的直流电流进行诊断。 于 电缆 由 信号。 经数据处理后可得断路器操作过程中的行 弧触头接触电阻小的多 ， 以所测回路电阻无法 绝缘处于交流高压的作用下 ， 所 尽管所加直流电压 程和速度 随时间的变化关 系。 据此可计算出以下 反映弧触头的烧损情况 。 不高， 仍能真实反映绝缘的实际情况。 在分闸过程 中， 主触 头矢分离 ， 开断电流转 ３２ ．介质损耗因￣（ｎ ８避 ｔ ａ 参数 ：动触头行 程，超行程 ，刚分后及 刚分前 ｌｒｓ ｏ 内平均值等。通过触头的时间一行程信号 移到弧触头上 ， ｅ 弧触头问先出现 电弧 ， 借助灭弧 将加于电缆的电压（ 电压互感器） 通过 及流过 可以提取触头运动过程中各个事件发生 的时刻 ， 装置使 电弧熄灭。如果弧触头严重烧损 ， 在分断 绝缘的工频电流（ 通过电流互感器） 信号取出， 再 根据事件时间来诊断故障。 过程中先于主触头分离 ， 则灭弧装置不能发挥作 通 过数 字化 测 量装 置 测 出 电缆绝 缘 的 ｔｎ８。根 ａ １ 开断电流累计监测 ． ３ 用， 这样会导致断路器烧损 。从主触头分离到弧 据资料分析 ，当 ｔ ａ ８＞ ％时 ， ｎ １ 绝缘可判为不 在分闸过程中 ，由高压电流互感器和二次 触头分离这段时间称为有效接触时间 ， 其行程称 良。 由此法所得信息反映的是绝缘缺陷的平均程 电流传感器测量高压开关的主电流波形 ， 通过测 为有效接触行程。 只有保证弧触头有足够有效接 度 。 通过检测 ３３ ＿复合判断法 量触头每次开断 电流 ， 经过数据处理得到该次开 触行程和时间才能使断路器顺利灭弧。 断电流的有效值 ， 然后根据下式计算 ： 断路器动作过程 中的回路 电阻变化曲线可以不 由于绝缘状态与其特性参数间的统计分散 仅用一种方法来诊断绝缘 ， 会有漏判 和虚警 用拆开断路器就能得到弧触头的有效接触时间， 性， Ｑ ∑ ＝ｍ－Ｉ 这种检测方法称为动态回路检测， 测得的电阻称 的可能。采用几种方法， 互相配合进行复合诊断 其中 ： ｎ为开断 的次数 ； ｎ为该 次开断电 为动态 回路电阻 ， Ｉ ｂ 用以区别通常的在断路器闭合 可提高诊断的正确性。资料表明， 采用包含直流 流 的有 效 值 ； 开 断 电 流 指 数 ； ａ为 Ｑ为 开 断 电 流 时测得的回路电阻， 后者称为静态回路 电阻。 叠加法以及 ｔ ８的复合诊断 ，对不 良电缆诊 ａ ｎ 的加权 累计值。 Ｑ值超过闭值时， Ｑ 当 当 值超过 １ 机械振动信号的监测 － ８ 断准确率高达 １０ ０ ％。根据测量装置的难易程度 机械振动信号是一个丰富的信息载体 ， 包含 现场 的干扰情况 ，采 用包含直流叠加及 ｔ ８ ａ ｎ 阈值时， 则表明应该检修、 更换 ， 从而间接的反映 触头的磨损情况。 有大量的设备状态信息 ， 由 系列瞬态波形构 的复合诊断是较好的选择 。 它 一 １ ． 分闸时间， ４合、 同期测量 成 ，每一个瞬态波形都是断路器操作期 间内部 ４ 金属氧化物避雷器 的状态监测 的反映。 振动是对设备内部多种激励源的 ４１ ．补偿法 监测阻性电流：基本原理是在测 关于合分闸时间及同期 的测量 电路 原理 ， “ 事件” 既是在断路器断 口上下接线端子接上测量信号 响应 ， 对高压断路器而言 ， 激励源包括 分合 闸电 量电流 的同时 ， 检测 系统 的电压 ， 利用 电压信号 线， 当断路器合上时， 信号线上有电流流过 ， 经光 磁铁 、 储能机构、 脱扣机构 、 四连杆机构等内部构 消除 泄漏 电流 中 的容性 电流 分量 。 电隔 离器 、 电压 比较 器 ， 出高 电平 信 号 ； 输 当断 路 件的运动。 断路器机械状态的改变将导致振动信 ４２ 波 分析 法 监测 阻 性 电流 ：原 理 是在 正 －谐 这是利用振动信号作为故障诊断依据 弦交流电压下 ，由于避雷器阀片的非线性特性 ， 器分开时 ， 信号线上无电流通过 ， 出信号是一 号的变化 ， 输 而使 低电平。 测量 系统 以一 定 时 间周 期 同时 读取 所 有 的理论基础 。 通过适 当的检测手段和信号处理方 阻性电流分量中除基波外还含有高次谐波 ， 断 口的信号， 以操作线圈电流信号 为起点 ， 计算 法 ， 以识 别 振 动的 激励 源 ， 找 出故 障 源 。 可 从而 阀 片发热 的仅是 阻性 电 流 中的基 波 分量 ， 是 即正 基波分量才是避雷器劣化的关键指标 。 通过数字 出各个相的各断 【的分合闸时问和相间与相内 Ｊ ｌ ２变压器的状态监测 化测 量 和 谐 波 分 析技 术 可 以 从 总 泄漏 电流 中分 的同期差。这种技术只能用于临时性 ￣ｌ ｔ ｌ 。 Ｖ ｒ … ２１ 压 器 油色 谱 在线 监测 ．变 油色谱在线监测是灵敏度较高 的 测试方法， 离 出基 波 电流 。 责任 编辑 ： 兆杰 孙 １ ． ５合闸弹簧状态监测
电气设备在线监测与故障诊断
CV电缆终端、接头 等 设备的高电压引出 线
24
1） 电机（或发电机、电动机）
高压线圈主绝缘材料-云母:绝缘性、耐热性和解理性良好。 线圈是在纸、玻璃布丝、聚酯薄膜等材料中加入多层云母
片，再在线槽中填充环氧树脂等热固性材料而构成。 云母：54％；树脂36％。
云母含量（重量%）
54
树脂含量（重量%）
整理课件 2
本章主要内容及重要知识点
主要内容：
电介质与电气设备绝缘 绝缘试验及检测的特点 电气设备的状态检修 ▪ 电气设备在线监测系统的基本组成及要求
本章重点：
在线监测系统的构成、数字信号处理及抗干扰技术。
整理课件
3
5.1 概述
▪ 电介质与电气设备绝缘 ▪ 电气设备的状态检修 ▪ 电气设备在线监测系统的基本组成及要求
0.4
0.15
—
运动粘度（20℃）（m2/s）
<30×10－6
37~45×10－6
8~18×10－6
<30×10－6
整理课件
19
电介质及其形式
气体绝缘：
气体作为主绝缘，其它固体电介质只起支撑作用（架空线、空气电容器、 断路器、充气电力电缆及通信电缆等）；
气体也可与承担主绝缘的固体或液体电介质以串联或并联形式存在； 气体介质除了起绝缘作用外，有时还起灭弧、冷却和保护作用； 气体分普通气体和SF6气体。
21
电力设备的绝缘结构由电极和电介质组成
固体电介质的交整理流课件电流
22
3、电力设备的绝缘材料
电气设备绝缘材料：固体绝缘、液体绝缘和气体绝缘。对于大型电气设 备，主要以组合绝缘方式为主。
电机用的注塑树脂固化成型的云母复合绝缘方式，干式变压器和 气体绝缘设备用的隔离、支撑等的注射绝缘方式，CV电缆终端用 的橡胶成型绝缘方式；
电力设备的在线监测与故障诊断
《电气设备的在线监测与故障诊断》课程教学大纲
总学时：32
总学分：2
适用对象：电气工程及其自动化
先修课程：《高电压技术》
一、课程性质、目的和任务
本课程为“电气工程及其自动化”专业的专业选修课。
本课程主要介绍电气设备在线监测和故障诊断的基本原理及方法，是从事电气设备的运行、维护、试验、检修的工程技术人员和设计研究人员所必备的专业知识。
其任务是使学生掌握电气设备在线监测和故障诊断的基本原理及方法，熟悉主要的高压电气设备在线检测技术和故障诊断技术，为毕业后从事电气设备的运行、维护、试验、检修、设计和研究工作打下初步基础。
二、教学的基本要求
了解电气设备运行维护、检修的基本方式、特点和发展趋势。
掌握电气设备在线监测和故障诊断的基本原理及方法，了解传感器技术与监测系统，熟悉主要高压电力设备的在线监测技术和故障诊断技术。
三、教学的基本内容
1、传感器技术与监测技术
2、电容型设备的检测与诊断
3、绝缘子和套管的检测与诊断
4、避雷器的检测与诊断
5、GIS和高压断路器的检测与诊断
6、电力电缆的检测与诊断
7、电力变压器的检测与诊断
8、大型旋转电机的检测与诊断。
电气设备的在线检测与故障诊断
１ 电气 设备 状 态在 线监 测 与诊 断技 术 的作用 和 问题
． ２ 局 部放 电监 测 和降低维修成本 。 所 以， 为 防止 电网大面积停 电等 安全 事故的发生， 建 立 ２
起来的 电气设备状态在线监 测与诊断便成为 了第一 道防线 ， 电气设备状 态在线监测与诊断技术就是这道 防线 的第 一道 防火墙 。 在线监测 一般指在 设备不停 电、 保持 正常运行 的情 况下 ， 运 用常年 安装在被检测设备上 的相关 的设 备、 仪器对 电力设 备状 况实时进行连续 或周期性 自动检测的过程 。随着 技术的不断发展 ， 各类 单一功能 的在线 监测系统趋 向集成 ， 各种 电气设 备的监测单元通过现场 总线或 以太 网的 主机相 连， 统一生成图形 、 报表 ， 并将 数据存入数据库 。电气设备在线监 测 系统 的形 成实现 了对 变 电站变 压器 、 电抗器 、 断路 器、 避雷器 、 高压套 管、 容性 设备等变 电设备的实时在线监测功能 。 还有另外两种检测方式 ： 离线 检测一般 指通过各类 检测 ，对 生产及设 备状 况进行 必要 的人 工检 测 。如 日常巡检、 例行检查、 定检 、 例行试验 、 诊断性试验等 ， 旨在及时获 取设 备状态量 ， 评估设 备运行状态 ， 发现事 故隐患并 为设备状态检修 提 供依据 ； 带 电检测 是采用 便携式检测设备 ， 在电气设备 的运行状态 下， 对 电气 设 备 状 态 量 进 行 的现 场 检 测 ，其 检 测 方 式 为 带 电短 时 间 内检 测 ， 有 别于长期连续 的在线监测 。 局部放 电信号是反应绝缘介质故障的最有效手段 。当绝缘材料发 生 老化时， 首先就会 出现局部放 电的现象 ， 如 果局部放 电达 到一定水平 ， 在 高电压的作用下 ， 绝缘材料就有击穿的可能， 从而导致事故 的发生 。因此 无 论是还是变压器 ， 对于局部放 电的测量都是非 常重要 的。
电气设备状态监测与故障诊断方法
电气设备状态监测与故障诊断方法首先，常见的状态监测方法包括使用传感器对设备进行实时监测，监测设备的参数如电压、电流、温度、湿度等。
这些监测数据可以通过自动化系统实时采集和处理，然后进行状态分析，如果发现异常，就可以及时采取措施进行处理。
其次，故障诊断方法可以采用传统的手动检查和测试，也可以通过数据分析和算法识别。
手动检查和测试需要对设备进行拆卸和检查，这种方法操作繁琐，且难以确保对设备进行全面的检测。
而数据分析和算法识别则可以利用监测数据，通过模型识别故障模式，并对故障进行定位和分析。
对于电气设备状态监测与故障诊断，需要充分考虑实际的应用场景和设备特性，选择合适的监测方法和诊断手段。
同时，还需要不断研究和创新，结合新的技术手段，提高状态监测和故障诊断的准确性和效率。
通过科学的监测与诊断方法，可以确保电气设备的可靠性和安全性，为电力系统的稳定提供保障。
电气设备状态监测与故障诊断是电气工程领域中非常重要的一个环节。
通过监测和诊断，可以及时发现电气设备的异常情况，提前预防故障的发生，确保设备的正常运行和安全稳定的电力系统。
下面将介绍一些常见的电气设备状态监测与故障诊断方法。
传感器是电气设备状态监测的重要工具。
传感器可以监测设备的电流、电压、温度、湿度等参数，并将这些数据传输至监测系统中。
通过分析这些数据，可以得知设备运行状态是否正常。
此外，还可以使用振动传感器来监测设备的振动情况，这对于早期发现设备的机械故障非常有帮助。
另一种常见的监测方法是热红外成像技术。
这种技术可以通过红外相机监测设备的热量分布情况。
通过对比正常和异常情况下的热量分布图，可以识别出设备潜在的热问题，如过载、接触不良等。
这可以帮助工程师在设备损坏之前就采取相应的措施，防止事故的发生。
除了实时监测外，数据分析也是重要的一环。
通过数据分析和处理，可以对监测到的大量数据进行归纳、分析和挖掘隐藏的信息。
数据分析可以帮助找出设备的生命周期变化趋势，预测设备的寿命，从而提前进行维护和更换。
电气设备在线监测与故障诊断1
电气设备在线监测与故障诊断1变压器油在线监测电-1305班13121455聂志强一、监测系统整体方案如下图所示，此为系统主站、监测装置、通讯控制系统的整体结构。
此变压器油在线监测系统由多通道传感器数据采集、传感器信号预处理、在线调试、监测现场显示和报警以及与上位机监测系统的网络数据通讯等部分组成。
分析此整体的框图可知，传感器将与变压器油有关的信息进行采集，信息经预处理电路，进入A/D转换模块，变换成实时数字信号送给微处理器，然后进行数据初步判断和简单的电力变压故障诊断与预测算法处理，将处理结果根据需要在现场液晶显示屏上简要显示，以便现场信息获取和管理维护。
同时微处理器将采集时间日期信息、监测数据及预分析结果数据通过网络数据传输模块上传给上位机的远程监测和智能诊断统进行详细的记录分析和故障预测报警。
二、监测量的选择、传感器选型方案本系统要求实现对变压器油在线监测。
在变压器运行发生故障时，新产生的油中溶解气体成分主要有H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO等气体。
根据新的行业导则还需要考虑到O2和N2含量的测量，进而根据各种气体的不同组合来判断变压器内部故障类型。
因此监测量的选则是与故障气体相关的气体浓度信息，采集这些气体浓度信息的意义在于可以使系统进一步对数据分析处理，实现变压器运行状态的实时监测。
气体传感器在选型时要注意以下几个重要参数：（1）稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本相应的稳定性，它由零点漂移和区间漂移来考察。
零点漂移是指在没有目标气体时在整个工作时间内传感器对基本线性条件的响应的变化，区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的响应变化，它表现为传感器输出在工作时间内的降低。
（2）灵敏度灵敏度是指传感器的输出增量与被测输入量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。
大多数气体传感器的设计原理都采用四种测定原理之一，即物理、电化学、生物化学、光学。
首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限值或最低爆炸限的百分比的检测要有足够的敏感性。
电气设备在线监测及故障诊断分析
电气设备在线监测及故障诊断分析电气设备在线监测及故障诊断分析1、电气设备故障及其危害性分析为了保证系统供电的可靠性,电机、变压器、输电线路、电力电容器、避雷针、绝缘子构成电力系统的主要电气设备。
电气设备一旦发生故障,将会出现大面积停电停产、造成巨大的经济损失。
国内外的大量资料和统计结果表明,导致设备失效的主要原因是其绝缘性能的劣化。
例如:2003年8月14日的北美电力系统大停电的分析报告就指出:造成停电的主要原因是俄亥俄州的地区电力局计算机失效和几条关键的345千伏输电线对生长过速的树木放电而引起的对地短路事故。
绝缘老化因子可分为热、电、环境和机械因子四种。
2、在线监测与状态维修的必要性及意义为了保证电力设备质量,在设备投入运行前都要进行严格的质量检查,基本消除了由于质量而引发的事故。
而为了发挥电气设备的最大生产能力,常常需要进行日常的科学管理和维护。
2.1 预防性维修阶段早期阶段:对设备使用直到发生故障,然后维修。
其后,发展成定期试验和维修,即预防性维修。
现在,定期预防性试验和维修已在电力部门形成制度,对减少和防止事故的发生起到了很好的作用。
缺陷:离线进行试验带来一些不足。
(1)离线试验需停电进行,而不少重要电力设备轻易不能停止运行。
(2)停电后设备状态(如作用电压、温度等)和运行中不符,影响判断准确度。
(3)由于是周期性定期检查,而不是连续地随时监测,设备仍可能在试验间隔期间发生故障,即造成维修不足。
(4)由于是定期检查和维修,设备状态即使良好时,按计划仍需进行试验和维修,造成人力物力浪费,甚至可能因拆卸组装过多而造成损坏,即造成所谓维修过度。
例如某条高压电缆出厂计划寿命为10年,工作10年后必须更换。
计划寿命是一个估算数字,并且留有一定的安全裕度,极少数可能工作作寿命不足10年。
大多数运行寿命能超过10年,或在15年以上。
实行计划寿命一刀切的方法是不合时宜的。
2.2 状态维修目前正在发展以状态监测(通常是在线监测)和故障诊断为基础的状态维修。
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目：电气设备在线监测与故障诊断学习中心： 层 次：专科起点本科专 业：年 级：年 春/秋季学 号：学生：指导教师：完成日期：年月日丈止理2* （学本科牛 网络教育学院业论文（设计）电气设备在线监测与故障诊断内容摘要文中分析了电气设备的在线监测和故障诊断，论述了高压断路器、变压器、金属氧化物避雷器、电容型设备在线监测技术，探讨了电气设备在线监测的意义与维修意义，在线监测技术是在被测设备处于运行的条件下，对电气设备的状况进行连续或定时的监测，电气设备的故障诊断的方法，探讨了电气设备的状态监测和故障诊断技术的发展概况和电气设备的在线监测的发出趋势和存在的不足。
关键词：电气设备；在线监测；故障诊断；发展趋势；技术不足1内容摘要 1绪论1.1 课题的背景及意义 1.2 国内外研究和发展动态1.2.1 在线监测与故障诊断技术发展概况 1.2.2 在线监测与故障诊断技术发展方向 1.3 本文的主要内容 2电气设备的在线监测2.1 概述2.2 高压断路器的在线监测 2.3 变压器的在线监测2.4 金属氧化物避雷器的在线监测 2.5 电容型设备的在线监测 3电气设备的故障诊断3.1 系统的基本框架 3.2故障诊断方法3.3 远程故障诊断系统 4在线监测和故障诊断技术存在的问题4.1 在线监测装置的稳定性 4.2 在线监测与诊断系统的标准化 4.3 电气设备剩余寿命预测技术5结论 10 参考文献11 121 绪论1.1课题的背景及意义近年来，国内外电网大面积停电事故时有发生，原因大多与电网设备存在问题和电网运行问题有关。
为防止电气设备自身故障导致电网事故采用在线监测与故障诊断技术来对电气设备运行状态进行监测和诊断，已成为发展方向，并引起各方面的重视。
加强电气设备状态在线监测及故障诊断技术的研究及开发，在应用中不断完整，使之真正成为防止电网事故大面积停电的第一道防线。
电气设备的状态检测与故障诊断对电力系统的安全、经济运行有着十分重要的意义。
通过对电气设备进行在线状态监测，可对设备的可靠性随时作出判断，从而能早期发现潜伏的故障。
因此对电气设备绝缘早期和突发性故障进行在线检测和诊断，对设备安全运行状态进行综合评估具有现实意义。
为了保证电力设备质量，在设备投入运行前都要进行严格的质量检查，基本消除了由于质量而引发的事故，为了发挥电气设备的最大生产能力，常常需要进行日常的科学管理和维护。
目前，在线监测技术已经成为了电气设备运行中不可缺少的一种技术之一，因此分析电气设备在线监测和故障诊断要点非常有必要，这是提高电气设备运行效果的必要工作1.2国内外研究和发展动态1.2.1 在线监测与故障诊断技术发展概况国外对电气设备状态监测与故障诊断技术的研究，始于20世纪60年代。
各发达国家都很重视，但直到70〜80年代，随着传感器、计算机、光纤等高新技术的发展与应用，设备在线诊断技术才真正得到迅速发展。
我国对电气设备状态监测与故障诊断技术的重要性也早已认识。
60年代就提出过不少带电试验的方法，但由于操作复杂，测量结果分散性大，没有得到推广。
80年代以来，随着高新技术的发展与应用，我国的电气设备在线诊断技术也得到了迅猛发展。
由于我国工业发展迅速，用电一直紧张，加之部分设备故障率较高, 因此，对于推行在线诊断技术以提高电力系统的运行可靠性更为迫切。
1.2.2在线监测与故障诊断技术发展方向20世纪60年代，国外就已经开始了对水电厂电气设备状态监测与故障诊断技术的研究，随着传感器、计算机、光纤等高新技术的发展及应用，设备的在线检测技术也得到了迅速的发展，对于水电厂电气设备的监测与故障检修的重要性， 60年代就已经提出过不少带电监测方法，但遗憾的是，这些方法由于操作复杂，测量结果分散性很大没有推广下去。
随着高新技术的发展与应用，进入到80年代以来，我国的电气设备在线监测技术也得到了迅猛发展。
再加上，我国现在处于发展阶段，工业发展迅速，用电一直很紧张，我国现在目前的设备并不是很先进, 有些设备很容易出现故障，这就造成了我国对于推行在线监测技术和提高电力系统运行可靠性的要求更加迫切。
由于在线监测技术中的状态监测与故障诊断技术的难度，目前，不论国内还是国外，多数的监测系统的功能还比较单一，不能全面对水电厂电气设备进行监测。
在线监测技术将朝着以下的方向发展：1、多功能多参数的综合监测和诊断，在线监测技术必须能同时监测能够反映电气设备的状态的多个特征的参数。
2、形成一套完整的分布式在线监测系统，能够对水电厂整个电气设备进行集中监测和诊断，以便于更好的省时、省力和省钱。
3、由于目前的在线监测系统的可靠性和灵敏度不是很高，因此，在未来的发展中，在线检测技术必须不断的提高检测系统的可靠性和灵敏度。
1.3 本文的主要内容本文研究的是电气设备在线监测与故障诊断。
全文共分为四章，各章内容简介如下：第一章绪论，简述课题的背景和意义、论题的国内外发展现状，介绍论文的主要内容；第二章电气设备的在线监测，电气设备在线监测的概述、论述高压断路器、变压器、金属氧化物避雷器、电容型设备的在线监测；第三章电气设备的故障诊断，电气系统的基本框架、故障诊断方法、远程故障诊断系统；第四章在线监测和故障诊断技术的不足，在线监测装置的稳定性、在线监测和诊断系统的标准化、电气设备剩余寿命的预测技术本文最后对全文进行总结，并指出了研究课题的未来发展方向。
2 电气设备的在线监测2.1 概述电力设备在线监测系统是指在设备使用期内连续不断检查和判断设备状态，预测设备状态发展趋势的系统。
通常通过设备运行状态量反映设备运行情况，首先获取诊断对象的状态信息，采集电力设备的电压、电流、频率、局部放电量以及磁力线密度等信号（包括正常信号和异常信号）。
根据表征设备状态量的各种信号的不同特性而采用不同的信号采集方法，常用的采样方法有：1）一次性采样，每次只采集一个足够数据处理所需长度的信号样本。
2）定时采样，按事前整定的周期进行采样。
3）利用发生随机故障时的信号突变进行自动采样。
4）根据故障诊断的特殊要求采取转速跟踪采样、峰值采样等特殊采样方式。
针对不同的电力设备和任务要求其状态监测方法也不同。
2.2高压断路器的在线监测2.3变压器的在线监测2.4金属氧化物避雷器的在线监测2.5电容型设备的在线监测3电气设备的故障诊断3.1 系统的基本框架通常，电气设备的在线监测与诊断系统应包含信息检测及传输、数据处理、状态识别、预报决策等多个单元。
1）信息检测及传输：按照不同的检测对象和诊断目的，选择相应的传感器检测出反映设备运行状态的特征量信号，并将其转换成模拟或数字电信号。
对于集中在控制室监测或具有远程诊断功能的在线监测系统，需要将采集信息传送到数据处理单元，要配置专门的信号电缆或光纤。
2）数据处理：从检测单元传输来的数据需要在前台机预处理和后台机进行综合处理及分析，其中包括抑制电磁场干扰、维数压缩等，最终提取出能真实反映设备故障的特征量，为诊断提供有效的数据。
3）状态识别（即诊断）：对经数据处理单元处理后的有效数据，与规程（导则）、历史数据、运行经验及专家知识等进行分析比较，对设备故障分类，对故障部位定位，对故障严重程度判定。
4）预报决策（或在线评估）：对状态识别诊断出的故障，由决策支持系统根据预置的阀值进行报警或由预测分析软件对故障的发展趋势和设备绝缘安全运行时间（或称剩余寿命）等进行评估推测，为状态维修决策提供依据。
3.2 故障诊断方法针对电力设备故障的多样性以及一个故障多种征兆，介绍几种诊断方法：1）利用多传感技术和信息融合处理技术诊断某种故障不同的故障表象。
多传感技术利用多个传感器从多侧面、多角度观测同一对象，即针对同一故障的多种故障表征，多层次多领域（时域、空间域、频域）采集不同的特征量，选择故障反映灵敏度高的状态信息量，从而较全面的分析诊断故障。
信息融合技术是将来自多传感器的数据按照一定的准则加以分析和综合的数据处理过程。
因同一设备故障在不同特征空间的不同反映之间存在着内在的关联关系，利用融合技术“求同去异”可提高电力设备状态检测和故障诊断的准确性。
但信息融合基本理论尚不完善，该诊断方法还有待研究。
2）基于特征空间矢量的故障诊断方法，可通过对故障误差的学习实时修正故障特征量。
这种诊断方法具有一定的自适应能力，适合于具有不确定性和慢时变性的复杂对象的故障诊断。
其实质是将每次的故障征兆矢量作为原先验征兆矢量集中的一个新的先验征兆矢量，并根据自适应算法修正故障特征矢量。
故障先验征兆矢量不确定时，则需要人工判断第一次故障。
3）针对电力设备的固有特性以及在线监测状态信息量不足导致的不确定性，可考虑采用模糊理论中的最大隶属度原则诊断故障原因，判断故障类型，将状态信号与模糊数学方法结合起来分析故障的随机性和模糊性问题。
除了上述方法外，还可以结合人工智能、专家系统、神经网络等方法诊断故障，系统、神经网络等方法诊断故障。
3.3 远程故障诊断系统4在线监测和故障诊断技术存在的问题4.1 在线监测装置的稳定性在线监测装置的稳定性是推广及应用的关键，其中既有技术问题，也有制造工艺的问题。
1）元器件的老化：在线监测装置所用的元器件种类多，特别是电子元器件在现场恶劣环境下运行，在电力系统过电压、短路故障等冲击作用下易于损坏。
如前台机（含传感器及辅助电路元器件）直接安装在设备上或附近，不仅环境因素复杂，而且连续高温或大范围的温度变化对元器件的寿命和稳定性影响很大。
后台工控机质量不高，冲击负荷对主板电路和控制器件的危害很强，死机现象时有发生。
2）电磁兼容性：虽然研究者和制造商们花了很大的力气研究防电磁干扰的问题，但从目前的技术水平看，就在线监测本体而言，采用硬件与软件结合、软为主的主导思想对解决从强电磁场干扰信号完全淹没中提取微弱在线监测信号已有诸多的措施，在实验室已经可以做到非常高的精度。
但问题在于对不同变电站的干扰源及其传播路径需要作出对应的分析，并采取相应的措施。
因此，需要在总结运行经验的基础上，制定相应的出厂和安装完后交接时的电磁兼容性试验标准。
3）现场维护：由于在线监测的传感器及前置放大器等辅助器件，在长时间复杂而恶劣环境中运行后，电子器件因老化而使相应特性及灵敏度发生变化，光敏、气敏等传感器件敏感性降低，机构部件不灵等，都会使检测的数据发生偏差，需要定期重新设置标定、检修或更新。
因此，在线监测装置厂商需要给出可靠的免维护时间或更换周期，需要建立自己产品分布的信息管理网站和高水平的快速反映维护队伍，用户也要有从事在线监测装置维修与检测的专职工程师。
4.2 在线监测与诊断系统的标准化由于在线监测技术及装置还处于研发阶段，监测的技术、方法和诊断软件都在不断完善和改进，加之市场竞争导致相互沟通少，因此在线监测装置与诊断装置的标准化问题都不可能很快建立。