ABBGIS与状态检测PPT课件
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关联 定义的交换信息 一次设备拓扑
IED 配置器
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IED
IED
IED
IED
2.1主要思想和技术
服务器 逻辑设备
1.分层结构
逻辑节点
2.面向对象的信息和通信服务
LLN O
建模
❖ 信息模型
❖ 服务模型
数据
控制块 有缓冲报告控制块 无缓冲报告控制块
▪ 操作机构
▪ 灭弧装置
组成:
• 双动、双室结构
充压模块、工作模块、贮能模块、控制模 ▪ 自能灭弧完全不同于压气灭弧,开断大电流
块、监测模块。
靠电流能量本身建立的高压力，熄灭电弧，
而开断小电流时，靠压气助吹.
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1.2 隔离/接地开关
?abbgroupapril242020slide32有缓冲报告控制块无缓冲报告控制块记录控制块定值组控制块goose控制块gsse控制块多点传送采样值控制块单点传送采样值控制块服务器llno逻辑节点逻辑设备记录数据控制块数据集数据属性文件对时控制替代iec61850定义了10大类60种acsi?关联服务?信息模型服务?定值组服务?主动上送的报告服务?取代服务?日志服务?快速报文服务?采样值服务?对时文件服务21主要思想和技术1
3.变电站配置语言
4.抽象通信服务接口和特定通 信服务映射
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远方控制中心
1 0
变电站层
功能A
16
技术服务
7
功能B 9
16 8
3 继电保护
控制
间隔层
控制
3 继电保护
45 过程层接口
过程层
45
传感器
操作机构
高压设备
2.1主要思想和技术
2. 硅橡胶应力锥 3. 环氧树脂座 4. 弹簧组装件 5. 支撑杆 6. 屏蔽线连接 7. 电缆夹 8. XLPE电缆
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1.5 套管（bushing）
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2.IEC61850 Protocol
Communication Networks and Systems In Substations 变电站通信网络和系统
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2.1主要思想和技术
1.分层结构
2.面向对象的信息和通信服务 建模 ❖ 信息模型 ❖ 服务模型
物理设备
抽象通信服务 接口客户端
报告 请求/响应
物理设备
服务器 数据 数据 数据
应用
物理设备
请求 /响应
GOOSE Message Sampled Values 多波
服务器
数据
数据
数据
应用
应用
物理设备
2.1主要思想和技术
SCL文件类型
✓ SSD：系统规范定义文件
1.分层结构
✓ SCD：变电站配置文件 ✓ ICD：IED能力描述文件
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气体局放传感器的检测
耦合器、放大滤波单元、信号采集单元、通讯单元和诊断分析单元等部分
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当前UHF运用存在的问题
1.国内大部分生产厂家通常采用将特高频传感器外置于盆式绝 缘子上的方式进行局部放电监测（检测结果易受到外界电磁干 扰的影响，且不易进行长期固定式的监测）。 2.现场测量中需要判断缺陷的类型。 3.特高频法目前还无法确定设备内部故障的视在放电量。
▪ 在GIS中隔离开关和接地开关一般组合装在一起。在母线侧 常采用三个法兰盘，而在馈线端包含4个法兰盘。隔离和接 地开关分别采用不同的控制单元。
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GIS 中的隔离/接地开关
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断路器的监测
▪ 断路器电寿命的监测 开断电流加权值监测（通过电流互感器测量断路器开断电流的 波形。） 静态电阻、动态电阻监测 SF6断路器有主触头和弧触头，灭 弧主要靠弧触头。 ▪ 断路器的机械特性的监测 在线监测断路器合、分闸线圈电流波形。 断路器的机械特性（行程、合/分时间、平均速度等）。
组合型电子式电流电压互感器
一次
二次
电源
电源
P1 一次
一次
P2 电压传感器 转换器电流传输 Nhomakorabea二次
系统
转换器
MR:维修申请 IV:输出无效 MR IV
S 供合并单元用
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1.4 电缆终端单元（Cable End Unit）
1.插拔式电流触头
1.分层结构
2.面向对象的信息和通信服务 建模 ❖ 信息模型 ❖ 服务模型
3.变电站配置语言
4.抽象通信服务接口和特定通 信服务映射
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对等网络通信方式
客户/服务器通信模式
•对等网络通信方式的应用 •断路器跳闸: •传送采样值
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2.2 IEC61850的不足与发展
▪ IEC继续修订和补充，不断考虑新的需求 ❖ 基本模型扩展 水电和风电常用公共元素（IEC61850-7-4中扩展） ❖ 领域扩展： ✓ 电能质量； ✓ 变电站之间通信的影响：
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电寿命） ▪ 主回路三相电压 ▪ 液压油温度、压力 ▪ 接地、隔离、断路器开合闸状态 ▪ 断路器分合闸特性 ▪ 油泵启动次数，油压、油温 ▪…
绝缘特性（局部放电）
▪ 局放的原因 ✓ 浇铸绝缘内部存在空洞或杂质; ✓ 金属或绝缘表面有尖端或突起； ✓ 安装不慎或开关分合产生颗粒状或丝状的金属微粒； ✓ 金属屏蔽罩固定处接触不良; ✓ 触头严重接触不良。
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SF6 气体特性的监测
监测内容 ✓ 通过压力表/密度继电器监视SF6气体的压力和密度 ✓ 气体泄漏监测用检漏仪监测SF6气体是否泄漏 ✓ 气体含水量监测
• 电解法 • 质量法 • 露点法 • 电容法 • 吸附热量法 • 气相色谱分析法、压电石英振荡法等
1.GIS 组成
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1. 与母线相连的隔 离开关/接地开关
2. 断路器 3. 电流互感器 4. 电压互感器 5. 馈线隔离开关/接
地开关 6. 防漏电接地开关 7. 线缆终端单元 8. 本地控制柜
1.1 Circuit Breaker
2.2 IEC61850的不足与发展
1.DL/T860中的模型不能满足国内继电保护和自动化系统的某 些功能要求，部分内容与国内的习惯和实际运用要求不符合， 一些保护模型需要扩充，今后一次设备的发展，状态监测模型 也需要规范。 2.过程层发展缓慢，就技术而言，电子式互感器的运用（通信） 时间尚短，在实际运用方面需要完善和成熟，并加强与其他系 统配合和磨合使用，并提高其稳定性、可靠性。 3.网络安全性，可靠性的研究还不够深入，对通信网络还缺乏 实用的监测、控制和评估的方法手段。
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GIS的在线监测系统
组成： 信号变送、信号预处理、数据 采集、数据传输、数据处理和 诊断。 方案： 1) 许继：CBS-2000 2) 南自：NS600 断路器在线 监测系统 3）南瑞：高压断路器实时状 态监测系统
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GIS & Communication Protocol
by Jiantao Xiao 2012-08-29
Outline
❖ 1.Gas Insulated Switchgear ❖ 2.IEC61850 Protocol ❖ 3.Summary
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记录控制块
定值组控制块 GOOSE控制块 GSSE控制块 多点传送采样值控制块 单点传送采样值控制块
记录 数据集
3.变电站配置语言
数据属性
替代 控制
对时 文件
4.抽象通信服务接口和特定通 信服务映射
IEC61850定义了10大类60种ACSI
• 关联服务
• 日志服务
• 信息模型服务
• 快速报文服务
• 定值组服务
1.3 互感器
▪ 电流互感器
▪ 电压互感器
• 高低压完全隔离，绝缘简单。 • 不存在磁饱和、铁磁谐振等问题。 • 频率响应宽，动态范围大，精度高。 • 体积小，重量轻。 • 不存在CT二次输出开路和PT二次输出短路的危害。 • 数字信号（光纤传送）分享更容易，带负载能力强。 • 电压等级越高电子式互感器优势越明显。 • 方便实现电压电流组合。
• 采样值服务
• 主动上送的报告服务 • 对时文件服务
• 取代服务
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2.1主要思想和技术
1.分层结构
2.面向对象的信息和通信服务 建模 ❖ 信息模型 ❖ 服务模型
3.变电站配置语言
4.抽象通信服务接口和特定通 信服务映射
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开发SCL可视化配置工具
✓ CID：配置IED描述文件 2.面向对象的信息和通信服务
建模
❖ 信息模型
IED数据库
IED能力 （LN，DO）
❖ 服务模型
3.变电站配置语言
系统描述
工程师站
4.抽象通信服务接口和特定通
信服务映射
文件传输 （当地）
文件传输（远方）
变电站 网关
IEC61850 服务
系统 配置器
4）全光纤光学电流互感器
几种不同电流互感器的比较
项目
电磁式 互感器
电子式 光电 混合式
测量原理 电磁感应 电磁感应 敏感元件 电磁线圈 空心线圈
光学式 磁光玻璃式
法拉第效应 光学玻璃
全光纤 式
法拉第 效应
光纤
能否测直流 否
否
可测
可测且 精度高
是否有源 无
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安装灵活性
差
有1
无2
无
差
较好
好
结构原理
电压互感器
1）电原理的电子式电压互感器
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2）光原理电子式电压互感器
1.基于Pockels效应
2.基于逆压效应
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▪ 局放监测方法 1）化学法 2）超声波法 3）电气法 4） 脉冲电流法 5） 特高频( UHF) 法
特高频( UHF) 法
通过天线传感器接收局部放电过程辐射的UHF电磁波，实现局 部放电的检测。 优点： ✓ 检测频段高 ✓ 检测频带宽 ✓ 可以识别故障类型和进行定位 ✓ UHF 传感器局部放电有效检测范围大
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监测内容
. © ABB Group April 15, 2020 | Slide 19
▪ 局部放电 ▪ 气室温度、压力、气体密度 ▪ 分合闸线圈电压、电流 ▪ 分合闸线圈回路断线检测 ▪ 断路器操作次数统计 ▪ 断路器开断电流（用开断电流加权累计值估算断路器的剩余
1.8 汇控柜
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1.9 GIS的在线监测
▪ GIS是全封闭组合电力设备，故障修复极为复杂,GIS的运行 监测显得十分重要。
▪ GIS在线监测要在工程上得以实现，就必须选择好系统的监 测内容。
▪ 传感技术、光电技术、信号处理技术和计算机技术的应用， 使传统的设备运行检修制度逐渐向状态检修制度发展。
• 适合电力系统数字化、智能化和网络化需要。
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结构原理
1.电流互感器
1）铁心线圈低功率电流互感器
2）罗可夫斯基空心线圈电流互感器
3）块状玻璃光学电流互感器
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1.6 母线筒
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1.7 快速接地开关
• 可靠的主回路接地 • 绝缘状态能承载大短路电流 • 有分合感应电流的能力 • 强大的短路电流关合能力 • 绝缘的操作机构 • 可手动操作 …
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IED 配置器
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IED
IED
IED
IED
2.1主要思想和技术
服务器 逻辑设备
1.分层结构
逻辑节点
2.面向对象的信息和通信服务
LLN O
建模
❖ 信息模型
❖ 服务模型
数据
控制块 有缓冲报告控制块 无缓冲报告控制块
▪ 操作机构
▪ 灭弧装置
组成:
• 双动、双室结构
充压模块、工作模块、贮能模块、控制模 ▪ 自能灭弧完全不同于压气灭弧,开断大电流
块、监测模块。
靠电流能量本身建立的高压力，熄灭电弧，
而开断小电流时，靠压气助吹.
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1.2 隔离/接地开关
?abbgroupapril242020slide32有缓冲报告控制块无缓冲报告控制块记录控制块定值组控制块goose控制块gsse控制块多点传送采样值控制块单点传送采样值控制块服务器llno逻辑节点逻辑设备记录数据控制块数据集数据属性文件对时控制替代iec61850定义了10大类60种acsi?关联服务?信息模型服务?定值组服务?主动上送的报告服务?取代服务?日志服务?快速报文服务?采样值服务?对时文件服务21主要思想和技术1
3.变电站配置语言
4.抽象通信服务接口和特定通 信服务映射
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远方控制中心
1 0
变电站层
功能A
16
技术服务
7
功能B 9
16 8
3 继电保护
控制
间隔层
控制
3 继电保护
45 过程层接口
过程层
45
传感器
操作机构
高压设备
2.1主要思想和技术
2. 硅橡胶应力锥 3. 环氧树脂座 4. 弹簧组装件 5. 支撑杆 6. 屏蔽线连接 7. 电缆夹 8. XLPE电缆
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1.5 套管（bushing）
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2.IEC61850 Protocol
Communication Networks and Systems In Substations 变电站通信网络和系统
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2.1主要思想和技术
1.分层结构
2.面向对象的信息和通信服务 建模 ❖ 信息模型 ❖ 服务模型
物理设备
抽象通信服务 接口客户端
报告 请求/响应
物理设备
服务器 数据 数据 数据
应用
物理设备
请求 /响应
GOOSE Message Sampled Values 多波
服务器
数据
数据
数据
应用
应用
物理设备
2.1主要思想和技术
SCL文件类型
✓ SSD：系统规范定义文件
1.分层结构
✓ SCD：变电站配置文件 ✓ ICD：IED能力描述文件
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气体局放传感器的检测
耦合器、放大滤波单元、信号采集单元、通讯单元和诊断分析单元等部分
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当前UHF运用存在的问题
1.国内大部分生产厂家通常采用将特高频传感器外置于盆式绝 缘子上的方式进行局部放电监测（检测结果易受到外界电磁干 扰的影响，且不易进行长期固定式的监测）。 2.现场测量中需要判断缺陷的类型。 3.特高频法目前还无法确定设备内部故障的视在放电量。
▪ 在GIS中隔离开关和接地开关一般组合装在一起。在母线侧 常采用三个法兰盘，而在馈线端包含4个法兰盘。隔离和接 地开关分别采用不同的控制单元。
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GIS 中的隔离/接地开关
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断路器的监测
▪ 断路器电寿命的监测 开断电流加权值监测（通过电流互感器测量断路器开断电流的 波形。） 静态电阻、动态电阻监测 SF6断路器有主触头和弧触头，灭 弧主要靠弧触头。 ▪ 断路器的机械特性的监测 在线监测断路器合、分闸线圈电流波形。 断路器的机械特性（行程、合/分时间、平均速度等）。
组合型电子式电流电压互感器
一次
二次
电源
电源
P1 一次
一次
P2 电压传感器 转换器电流传输 Nhomakorabea二次
系统
转换器
MR:维修申请 IV:输出无效 MR IV
S 供合并单元用
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1.4 电缆终端单元（Cable End Unit）
1.插拔式电流触头
1.分层结构
2.面向对象的信息和通信服务 建模 ❖ 信息模型 ❖ 服务模型
3.变电站配置语言
4.抽象通信服务接口和特定通 信服务映射
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对等网络通信方式
客户/服务器通信模式
•对等网络通信方式的应用 •断路器跳闸: •传送采样值
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2.2 IEC61850的不足与发展
▪ IEC继续修订和补充，不断考虑新的需求 ❖ 基本模型扩展 水电和风电常用公共元素（IEC61850-7-4中扩展） ❖ 领域扩展： ✓ 电能质量； ✓ 变电站之间通信的影响：
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电寿命） ▪ 主回路三相电压 ▪ 液压油温度、压力 ▪ 接地、隔离、断路器开合闸状态 ▪ 断路器分合闸特性 ▪ 油泵启动次数，油压、油温 ▪…
绝缘特性（局部放电）
▪ 局放的原因 ✓ 浇铸绝缘内部存在空洞或杂质; ✓ 金属或绝缘表面有尖端或突起； ✓ 安装不慎或开关分合产生颗粒状或丝状的金属微粒； ✓ 金属屏蔽罩固定处接触不良; ✓ 触头严重接触不良。
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SF6 气体特性的监测
监测内容 ✓ 通过压力表/密度继电器监视SF6气体的压力和密度 ✓ 气体泄漏监测用检漏仪监测SF6气体是否泄漏 ✓ 气体含水量监测
• 电解法 • 质量法 • 露点法 • 电容法 • 吸附热量法 • 气相色谱分析法、压电石英振荡法等
1.GIS 组成
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1. 与母线相连的隔 离开关/接地开关
2. 断路器 3. 电流互感器 4. 电压互感器 5. 馈线隔离开关/接
地开关 6. 防漏电接地开关 7. 线缆终端单元 8. 本地控制柜
1.1 Circuit Breaker
2.2 IEC61850的不足与发展
1.DL/T860中的模型不能满足国内继电保护和自动化系统的某 些功能要求，部分内容与国内的习惯和实际运用要求不符合， 一些保护模型需要扩充，今后一次设备的发展，状态监测模型 也需要规范。 2.过程层发展缓慢，就技术而言，电子式互感器的运用（通信） 时间尚短，在实际运用方面需要完善和成熟，并加强与其他系 统配合和磨合使用，并提高其稳定性、可靠性。 3.网络安全性，可靠性的研究还不够深入，对通信网络还缺乏 实用的监测、控制和评估的方法手段。
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GIS的在线监测系统
组成： 信号变送、信号预处理、数据 采集、数据传输、数据处理和 诊断。 方案： 1) 许继：CBS-2000 2) 南自：NS600 断路器在线 监测系统 3）南瑞：高压断路器实时状 态监测系统
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GIS & Communication Protocol
by Jiantao Xiao 2012-08-29
Outline
❖ 1.Gas Insulated Switchgear ❖ 2.IEC61850 Protocol ❖ 3.Summary
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记录控制块
定值组控制块 GOOSE控制块 GSSE控制块 多点传送采样值控制块 单点传送采样值控制块
记录 数据集
3.变电站配置语言
数据属性
替代 控制
对时 文件
4.抽象通信服务接口和特定通 信服务映射
IEC61850定义了10大类60种ACSI
• 关联服务
• 日志服务
• 信息模型服务
• 快速报文服务
• 定值组服务
1.3 互感器
▪ 电流互感器
▪ 电压互感器
• 高低压完全隔离，绝缘简单。 • 不存在磁饱和、铁磁谐振等问题。 • 频率响应宽，动态范围大，精度高。 • 体积小，重量轻。 • 不存在CT二次输出开路和PT二次输出短路的危害。 • 数字信号（光纤传送）分享更容易，带负载能力强。 • 电压等级越高电子式互感器优势越明显。 • 方便实现电压电流组合。
• 采样值服务
• 主动上送的报告服务 • 对时文件服务
• 取代服务
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2.1主要思想和技术
1.分层结构
2.面向对象的信息和通信服务 建模 ❖ 信息模型 ❖ 服务模型
3.变电站配置语言
4.抽象通信服务接口和特定通 信服务映射
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开发SCL可视化配置工具
✓ CID：配置IED描述文件 2.面向对象的信息和通信服务
建模
❖ 信息模型
IED数据库
IED能力 （LN，DO）
❖ 服务模型
3.变电站配置语言
系统描述
工程师站
4.抽象通信服务接口和特定通
信服务映射
文件传输 （当地）
文件传输（远方）
变电站 网关
IEC61850 服务
系统 配置器
4）全光纤光学电流互感器
几种不同电流互感器的比较
项目
电磁式 互感器
电子式 光电 混合式
测量原理 电磁感应 电磁感应 敏感元件 电磁线圈 空心线圈
光学式 磁光玻璃式
法拉第效应 光学玻璃
全光纤 式
法拉第 效应
光纤
能否测直流 否
否
可测
可测且 精度高
是否有源 无
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安装灵活性
差
有1
无2
无
差
较好
好
结构原理
电压互感器
1）电原理的电子式电压互感器
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2）光原理电子式电压互感器
1.基于Pockels效应
2.基于逆压效应
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▪ 局放监测方法 1）化学法 2）超声波法 3）电气法 4） 脉冲电流法 5） 特高频( UHF) 法
特高频( UHF) 法
通过天线传感器接收局部放电过程辐射的UHF电磁波，实现局 部放电的检测。 优点： ✓ 检测频段高 ✓ 检测频带宽 ✓ 可以识别故障类型和进行定位 ✓ UHF 传感器局部放电有效检测范围大
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监测内容
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▪ 局部放电 ▪ 气室温度、压力、气体密度 ▪ 分合闸线圈电压、电流 ▪ 分合闸线圈回路断线检测 ▪ 断路器操作次数统计 ▪ 断路器开断电流（用开断电流加权累计值估算断路器的剩余
1.8 汇控柜
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1.9 GIS的在线监测
▪ GIS是全封闭组合电力设备，故障修复极为复杂,GIS的运行 监测显得十分重要。
▪ GIS在线监测要在工程上得以实现，就必须选择好系统的监 测内容。
▪ 传感技术、光电技术、信号处理技术和计算机技术的应用， 使传统的设备运行检修制度逐渐向状态检修制度发展。
• 适合电力系统数字化、智能化和网络化需要。
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结构原理
1.电流互感器
1）铁心线圈低功率电流互感器
2）罗可夫斯基空心线圈电流互感器
3）块状玻璃光学电流互感器
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1.6 母线筒
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1.7 快速接地开关
• 可靠的主回路接地 • 绝缘状态能承载大短路电流 • 有分合感应电流的能力 • 强大的短路电流关合能力 • 绝缘的操作机构 • 可手动操作 …
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