在线监测和可靠性为中心的状态检修方案和实际应用

20世纪70年代中期，能使油中气体分离的高分子塑料渗 透膜的发明和应用，解决了在线连续监测的问题。加拿 大于1975年研制成功了油中气体分析的在线监测装置， 应用于变压器的早期故障监测。
20世纪80年代，由于压电元件灵敏度的提高和低噪声集 成放大器的应用，提高了超声传感器的信噪比和监测灵 敏度，使其得以广泛用于局部发电的在线监测，使得局 部发电的监测技术有了较大发展。
➢ 热老化 ➢ 电老化 ➢ 电化学老化 ➢ 机械老化 ➢ 复合老化 ➢ 物理环境老化
设备故障及老化原因和运行条件密切相关，特 别是有些设备在特殊工况下的短时间损耗，会 使这些设备在短时间内产生较大的损耗或明显 减少预期寿命，如
➢ 断路器开断短路电流
➢ 避雷器通过雷电流
➢ 变压器流过短路电流
➢ 电缆超负荷运行
状态检修的组成及相互关系
显示和运行 人员的操作
在线监测 系统
诊断
设备的设计 和制造
运行中的 设备
检修计划
从上面的框图可知，在线监测系统是状态检修的基础和根据。
在线监测是在带电状态下对被测量设备实施连续 监测的方法。其优越性表现为：
(1)由于在线监测是带电进行的。可减少停电， 可随时对带缺陷的设备加强监测频度或实行连续 监测。
2）监测数据的校正处理 在线监测数据处理系统应具有对环境温度、湿度和降雨等环境引起 的测量误差，运行设备负荷大小引起的误差，测量设备的漂移等测 量环节引起误差的校正能力。
在线监测技术的发展状况
1951年，美国西屋公司的约翰逊针对运行中发电机因槽 发电的加剧导致电机失效，提出并研究了在运行条件下 监测槽发电的装置。这可能是最早提出的在线监测思想。
20世纪60年代，美国最先开发监测和诊断技术，使用可 燃性气体总量检测装置来测定变压器储油柜油面上的自 有气体，以判断变压器的绝缘状态。
备的绝缘结构、工作性能和是否存在缺陷做出判断，并 对绝缘剩余寿命作出预测；
➢ 温度诊断——对设备各部分温度进行检测或红外测试 ➢ 振声诊断——对诊断的对象同时采集振动信号和噪声信
号
在线监测系统在监测数量很多的同一类设备时， 采用“以点代面”的方式。如在线监测绝缘子 污秽时，只监测部分绝缘子。
在线监测系统在采集与绝缘相关的被测量时， 由于被测信号的变化十分缓慢，需要以月或年 的时间量级观察变化量，因此要求监测设备的 老Fra Baidu bibliotek和温度变化等引起的漂移要小。否则被测 量的变化就会淹没在检测仪器本身的不稳定漂 移中。
自20世纪80年代以来，我国的监测技术也得到了迅速发 展，各单位相继研制了不同类型的监测装置。电力科学 研究院、武汉高压研究所和东北电力试验研究院等单位 除研究电容性设备的监测外，还研制各种类型的局部发 电监测系统。
输变电设备故障原因和测量原理
输变电设备在运行过程中会发生故障，同时设备的绝缘 也会逐步老化。设备老化的基本原因有：
在线监测的数据处理和设备状态 的判断
在线监测要从大量的测量数据中判断出设备的真实状态，因此对数 据的分析和处理方法提出了新的要求。在线监测数据处理系统根据 提供的数据应自动分析，提供初步判断结果。因此，在线监测数据 的处理系统应能完成下述功能：
1）监测数据的去伪存真 在线监测数据处理系统应具有发现不合理数据，找出不合理数据 的产生规律，去除不合理数据的能力。
状态检修，也称预知性检修，是根据输变电设 备的实际状态决定检修时间和检修内容的方法。 实行状态检修需要首先掌握设备的状态，再由 设备的实际状态决定检修策略。
状态检修的优点： 1）可更有效地使用设备，提高设备的利用率； 2）降低备件的库存量以及更换部件与检修所需 费用； 3）有目标地进行检修，可提高检修水平，是设 备运行更安全、可靠； 4）可系统地对设备制造部门反馈设备的质量信 息，用以提高产品的可靠性。
在线监测和可靠性为中心的 状态检修方案和实际应用
绪论
随着国民经济的发展，要求电力工业不仅能够提供充足 的电能，也要提高供电质量和可靠性，同时要求减人增 效。在电能生产出来后，输变电设备承担着改变电压， 远方传输电能的重要工作，因此输变电设备对电力系统 的安全运行有着举足轻重的作用。
为保证安全运行，以往对输变电设备采用规定检修周期、 定期停电检修的方法。由于要求高电压设备停电检修， 需要耗费大量的人力物力，在电力工业高速发展的今天， 采用这样的定期停电检修方法越来越不能满足新时期的 要求。于是对高电压设备采用以设备状态为检修依据的 检修方法，即状态检修方法应运而生。
(2)在不同电压下测出电力设备绝缘的水平不 一样。某些停电监测仪表所用电压远低于运行电 压，特别是测量绝缘泄漏电流或测量介质损失角 正切值，在运行电压下在线监测的结果更切合实 际。
(3)监测工作是在正常运行环境干扰条件下 进行，测得数据前后一致性强，可对比的价值 高。
(4)在线监测能够节省人力，能够实时或准 实时地提供设备状态的监测数据避免了带电测 试过程中大量停电，减少了停送电操作手续， 减轻了拆接引线的繁重劳动。 另外，在线监测和状态检修带来的经济效益也 十分显著。维修费用减少（25～50）%，停机 时间可减少75%（日本数据），一般而言监测 系统投资约占设备费的5%，在较短时间(如1— 3年)内取得的效益即可收回投资。
设备特征量可以分为运行特征量和生产过程特 征量。
基于特征方法量的故障诊断方法： ➢ 电流分析法——监测负载电流幅值、波形并进行频谱分
析，可诊断出电机的转子绕组断条、气隙偏心、定子绕 组故障、转子不平衡等缺陷；
➢ 振动诊断——对振动信号进行信号处理和分析； ➢ 绝缘诊断——利用各种电气试验和特殊诊断方法，对设
对设备故障或老化原因目前采用的诊断方法主要是监测 设备的特征量。特征量是设备运行中出现的各种正常和 异常特征信号量的总称。
发现破坏性的故障，这种信号一般称之为故障信号；预 防功能性故障的发展，这时采集的是异常信号，它是设 备部分缺陷的外在反应（现状）。故障信号和异常信号 都是有用的特征量。
另外还可以通过记录开关遮断电流幅值、燃弧时间和遮 断次数，避雷器在动作时间的电流大小和动作次数等作 为推断设备受损程度的依据。