高压电力设备在线监测技术 第5章 电力电缆在线监测与诊断
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
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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。
探讨高压断路器的在线监测与诊断
探讨高压断路器的在线监测与诊断摘要：高压断路器在供配电系统中得到了广泛的应用，其对局域电网电压的调节、控制、保护作用使其在现代供配电系统中占有不可替代的地位。
但高压断路器在电网正常供配电中产生的故障则有可能造成局部甚至于整个电网的供配电系统瘫痪，因此，对高压断路器进行实时的监测、故障诊断与排除对于保障供配电系统的安全稳定是极为重要的。
关键词：高压；断路器；在线监测；诊断现代社会的高速发展使得城乡地区主要动力源从传统的石油煤炭逐渐向清洁度高、污染较小、安全稳定性高的电力转变。
而长距离高压供配电系统、地区电网供配电系统以及局部电网供配电系统在进行正常工作时常会根据实际的需要对某部分的供配电进行限制、调节、保护、控制等管理，因此就需要大量的断路器接入供配电电网系统中以实现其特定的功能。
一、高压断路器高压断路器是串联在电网线路中用以对电网供配电流进行切断、限制、过流保护作用的装置，俗称高压开关。
它在供配电电网中主要有控制电网供配电和保护供配电系统等作用。
（一）控制在供配电系统需要进行大范围的检修、设施更换时或者在进行其他作业，有可能发生触电人身伤亡事故时，在没有带电作业条件的情况下可以通过切断高压断路器的方式来切断局部电网中的电流供应。
（二）保护断路器的保护作用主要是指在电网中供配电正常工作时，对于由于短路、过载等引起的线路过流而进行的强制性切断电力供应动作，有些生产性企业对于部分价格较为昂贵、工作技术条件要求比较苛刻的电力设备会同时安装过载保护断路器和欠压保护断路器，以防止设备过载或者欠压运转产生的设备机械故障。
目前社会上广泛采用的高压断路器主要有油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6 断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等几种，根据不同的安装要求和使用环境进行合理的选择。
二、高压断路器的在线监测与诊断由于高压断路器一般是通过串联的方式接入供配电系统动力线中，因此，在供配电工作中断路器能否处于正常工作状态不仅影响着其在供配电系统出现故障时能否进行及时的应急响应，而且很大的影响到供配电系统能否以稳定、安全、可靠的状态进行供配电作业。
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。
高压开关柜的在线监测与故障诊断技术（三篇）
高压开关柜的在线监测与故障诊断技术高压开关柜是电力系统中重要的电气设备之一，用于控制和保护电力系统中的电器设备。
其在线监测与故障诊断技术的研究和应用对于确保电力系统的稳定运行和故障快速处理具有重要意义。
本文将从高压开关柜的在线监测技术和故障诊断技术两个方面展开论述。
高压开关柜的在线监测技术是指通过传感器和数据采集装置将开关柜的运行状态参数进行实时监测，并通过远程通信技术传输到监控中心，进行实时分析和监控。
其主要包括以下几个方面的内容：第一，温度监测。
高压开关柜中的电器设备在运行时会产生一定的热量，如果温度过高可能导致设备失效或发生故障。
因此，通过设置温度传感器对高压开关柜的关键部位进行温度监测，可以及时发现异常情况并进行预警。
第二，电流监测。
高压开关柜中的电流是电力系统正常运行的基本依据，通过安装电流传感器对高压开关柜中电流进行实时监测，可以掌握设备的运行状态，提前预防设备过载或短路等故障的发生。
第三，压力监测。
高压开关柜中的气体压力是其正常运行的重要参数，通过安装压力传感器对高压开关柜中的气体压力进行监测，可以及时发现气体泄漏或压力异常，防止设备损坏或发生爆炸等事故。
第四，湿度监测。
高压开关柜中的湿度会影响设备的绝缘性能和运行稳定性，通过安装湿度传感器对高压开关柜中的湿度进行监测，可以及时发现湿度过高或过低的情况，采取相应的措施保障设备的正常运行。
高压开关柜的故障诊断技术是指通过监测和分析高压开关柜运行时产生的信号，判断设备是否存在故障，并通过相应的算法和方法对故障进行诊断和定位。
其主要包括以下几个方面的内容：第一，振动分析。
高压开关柜在运行时会产生一定的振动信号，通过对振动信号进行分析，可以判断设备是否存在运行不稳定、松动或其他故障。
第二，红外热像技术。
通过红外热像仪对高压开关柜的外观进行拍摄，可以观察设备局部温度分布情况，通过温度异常点的识别和定位，判断设备是否存在故障。
第三，气体分析。
高压开关柜在运行时会产生一定的气体，通过对开关柜内气体的成分和浓度进行分析，可以判断设备是否存在绝缘失效、短路故障等情况。
电力设备的在线监测与故障诊断第二版课程设计
电力设备的在线监测与故障诊断第二版课程设计一、背景介绍电力设备在长期运行过程中企业中无法避免出现一些故障，如果不能及时诊断和解决，会对正常的生产经营产生不良的影响。
因此，针对电力设备的在线监测与故障诊断是电力生产企业所必须掌握的重要技术之一。
为此，在电力行业中，电力设备的在线监测与故障诊断具有十分重要的地位。
二、课程目标本课程旨在让学员了解电力设备的管理及监测方法，相关设备的维护与保养，以及故障诊断技术等方面的知识。
课程将从以下三个方面来进行讲解：1.电力设备的在线监测技术2.电力设备的故障诊断技术3.电力设备的维护与保养三、课程大纲1. 电力设备的在线监测技术1.1 监测手段•无线传感器网络•云平台监测•其他现代化的监测手段1.2 监测器件•传感器•监测仪•其他相关器件1.3 监测内容•温度•压力•振动•声音•工作情况•等等2. 电力设备的故障诊断技术2.1 诊断手段•媒介传播法•特征频率法•神经网络法•统计学法•等等2.2 诊断技术•健康评估•健康预警•健康诊断•健康维护•等等2.3 故障诊断范例与案例分析3. 电力设备的维护与保养3.1 维护•正确的验收•定期的维护•现场维护•等等3.2 保养•运行保养•停机保养•季节保养•等等3.3 保养计划四、课程特点本课程采用在线教学方式，主要通过PPT讲解、实验、讨论、案例介绍等形式来进行。
优点如下：1.根据适合学员的学习情况分为基础知识讲解，课堂互动讨论和案例学习等不同环节2.加强实际应用的训练，每个环节都涉及到实际操作3.采用案例式教学，理论和实践相结合，使学员掌握知识更有针对性，容易理解五、课程考核1.考勤是否到达2.平时作业得分3.实验报告4.期末大作业六、总结在电力行业中，电力设备的在线监测与故障诊断相当重要。
本课程着重从技术、方法和管理三个方面对学生进行思维和实践的训练，让他们在日后的工作中表现更为优秀。
电力设备的在线监测与故障诊断第二版教学设计
电力设备的在线监测与故障诊断第二版教学设计一、引言随着电力设备的逐步智能化发展，对于设备的在线监测和故障诊断的要求也越来越高。
本教学设计旨在通过课堂教学和实验操作两个环节，对学生进行电力设备在线监测与故障诊断相关知识的掌握。
二、教学目标1.理解电力设备在线监测的基本原理和常用技术；2.掌握电力设备故障诊断的方法和流程；3.学习使用相关在线监测与故障诊断设备进行实验操作。
三、教学内容1.电力设备在线监测技术1.在线监测系统组成及原理2.传感器原理和常用传感器类型3.信号采集与分析技术2.电力设备故障诊断方法1.故障诊断基本流程2.常用故障诊断方法及原理3.故障诊断案例分享3.实验操作环节1.熟悉在线监测与故障诊断设备2.基本操作和功能练习3.实验数据处理和分析四、教学方法1.理论课堂授课：通过教师讲解、案例分析和讨论等形式，让学生掌握电力设备在线监测和故障诊断的基本概念和方法，了解监测与诊断技术的最新进展。
2.实验操作：通过使用设备进行实验操作，让学生深入了解在线监测与故障诊断设备的组成和原理，并且掌握相关操作技能。
3.电子教学：提供电子学习资源，本着学生为中心的原则，让学生自主选择自己感兴趣的课程内容进行学习。
五、教学评估1.课堂考试：通过考试形式，检查学生对于本教学内容的掌握程度。
2.实验报告：对学生的实验操作及数据分析进行评估，检查是否熟练掌握在线监测与故障诊断设备的操作和数据处理能力。
3.学生评价：通过学生的反馈意见，了解学生对教学方法和教学内容的评价，以此改进教学。
六、教学资源1.本教学设计包含课件、实验操作内容、教学视频等多种电子教学资源，供学生自主学习和巩固所学内容。
七、总结本教学设计旨在通过课堂教学和实验操作两个环节，对学生进行电力设备在线监测与故障诊断相关知识的掌握。
本教学设计内容全面，结构合理，增加了实验操作环节，有助于学生更好的掌握在线监测与故障诊断设备的操作和数据处理能力，提高其应用实践能力。
电力设备的在线监测与故障诊断PPT课件
变压器绕组变形的监测
变压器绕组变形的监测
离线检测方法：短路阻抗测量法、频响分析法、低 压脉冲法、径向漏磁场测试法
在线监测方法：短路电抗法、振动信号分析法、频 响分析法
短路电抗法
振动法
变压器本体振动来源
硅钢片磁滞伸缩引起铁芯振动 硅钢片接缝处和叠片之间存在因漏磁引起的电磁吸引力，
电气设备状态监测与故障诊断的意义
电气设备的组成：绝缘材料、导电材料、导磁材料等。
绝缘材料大多为有机材料：矿物油、绝缘纸、各种有机合成 材料，运行中受电、热、机械、环境等各种因素的作用，容 易发生劣化，造成设备故障。——设备绝缘结构性能的好坏， 成为决定整台设备寿命的关键。
由于大型电气设备发生故障而造成突发性停电事故，会造成 巨大的经济损失和不良的社会影响。
局部放电监测的意义
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”。
刷形树枝
丛林状树枝
变压器中局部放电类型
气隙放电
（1）密封于固体内的气泡。例如：铁芯环氧绑扎带内的气泡。 （2）油和固体包围的气泡。例如：纸板夹层的气泡。
悬浮放电
不同故障类型产生的气体组分
故障类型
主要气体成分
油过热 油和纸过热
CH4、C2H4 CH4、C2H4、CO、CO2
油纸绝缘中局部放电
H2、CH4、C2H2、CO
油中火花放电
C2H2、H2
油中电弧
H2、C2H2
油和纸中电弧
H2、C2H2、CO、CO2
次要气体成分
H2、C2H6 H2、C2H6 C2H6、CO2
动触头的行程可以通过旋转编码器进行监测。
电力机械设备在线监测与故障诊断技术研究
电力机械设备在线监测与故障诊断技术研究第一章：引言随着电力工业的发展，电力机械设备在电力系统中起着非常重要的作用，但是由于机械设备的长期使用和维修保养不到位等原因，容易出现各种故障，甚至引发事故，这对于电力系统的正常运行和稳定性影响非常大。
因此，电力机械设备的在线监测和故障诊断技术逐渐成为研究的热点，本文将介绍一些相关技术和研究成果。
第二章：电力机械设备在线监测技术电力机械设备在线监测主要是通过安装相应的传感器和检测设备，对设备的电气、机械、热学等性能进行实时监测，及时发现异常情况，得出故障预警，从而提高设备的可靠性和运行效率。
常用的在线监测技术包括：1. 振动监测技术：通过在设备上安装振动传感器，对设备的振动情况进行监测，可以判断设备是否出现故障，并能够初步确定故障的类型。
2. 温度监测技术：通过安装温度传感器，对设备的温度进行监测，能够提前发现设备出现过热等异常情况。
3. 油液监测技术：通过对设备的油液状态进行实时监测，能够发现油液的变质、污染等情况，及时进行维修。
4. 电量监测技术：通过监测电力设备的电量变化情况，可以判断设备是否正常运行。
第三章：电力机械设备故障诊断技术电力机械设备故障诊断技术是针对设备出现故障时，通过检测和分析故障信号和参数，确定故障原因并进行修复，以保证设备的正常运行。
常用的故障诊断技术包括：1. 基于模型的故障诊断技术：这种方法是基于设备的数学模型进行分析和预测，通过与实际运行数据比对，确定设备的故障类型和故障位置。
2. 数据驱动的故障诊断技术：这种方法是基于大量历史数据，通过机器学习等算法分析数据，建立故障模型，对实时数据进行监测和分析，从而实现故障诊断与预测。
3. 智能算法的故障诊断技术：通过应用智能算法，如神经网络、遗传算法等技术，对设备运行数据进行分析和处理，从而实现故障诊断和预测。
第四章：电力机械设备在线监测与故障诊断技术的应用实例1. 发电机振动监测系统：通过在发电机上安装振动传感器、温度传感器、油液监测装置等设备，建立实时监测系统，能够对振动、温度、油液等情况进行监测。
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。
必要性：预防性维修存在一定的局限性（内容同1），同时状态维修还具有以下优点：可更有效地使用设备，提高利用率；降低备件的库存量以及更换部件与维修所需的时间；有目标地进行维修，可提高维修水平，使设备运行更安全、可靠；可系统地对设备制造部门反馈的质量信息，用以提高产品的可靠性。
3、在线监测系统的技术要求。
P71）系统的投入和使用不应改变和影响电气设备的正常运行；2）系统应能自动地连续进行监测、数据处理和存储；3）系统应具有自检和报警功能；4）系统应具有较好的抗干扰能力和合理的检测灵敏度；5）监测结果应具有较好的可靠性和重复性以及合理的准确度；6）系统应具有在线标定其监测灵敏度的功能；7）系统应具有故障诊断功能。
第二章：1、监测系统可由哪些基本部分组成，在线监测系统组成框图及整个监测系统可归纳为哪些子系统？P9-10信号的变送、信号的处理、数据采集、信号的传输、数据处理、诊断可归纳为二个子系统：信号变送系统、数据米集 系统、处理和诊断系统。
2、监测系统的分类。
P10 （分别按使用场所分， 按监测功能分，按诊断方式分）根据使用场所分为便携式和固定式， 根据监测功 能可分为单参数和多参数，按诊断方式可分为人 工诊断和自动诊断。
3、对传感器的基本要求及传感器的分类。
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。
高压开关柜的在线监测与故障诊断技术（二篇）
高压开关柜的在线监测与故障诊断技术高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备。
现代电力系统对电能质量的要求越来越高，相应地对高压开关柜的可靠性也提出了更高的要求。
同时，随着传感器技术、信号处理技术、计算机技术、人工智能技术的发展，使得对开关柜的运行状态进行在线监测，及时发现故障隐患并对累计性故障做出预测成为可能。
它对于保证开关柜的正常运行，减少维修次数，提高电力系统的运行可靠性和自动化程度具有重要意义。
高压开关柜分户内式和户外式两种，10kV及以下多采用户内式，根据一次线路方案的不同，可分为进出线开关柜、联络开关柜、母线分段柜等。
10kV进出线开关柜内多安装少油断路器或真空断路器，断路器所配的操动机构多弹簧操动机构或电磁操动机构，也有配手动操动机构或永磁操动机构的。
不同的开关柜在结构上有很大的差别，这将影响到传感器的安装和选择。
1.高压开关柜的故障表现及其原因调查统计表明，高压开关柜的故障主要有以下几类：（1）拒动、误动故障：这种故障是高压开关柜最主要的故障，其原因可分为两类：一类是因操动机构及传动系统的机械故障造成；另一类是因电气控制和辅助回路造成。
（2）开断与关合故障：这类故障是由断路器本体造成的，对少油断路器而言，主要表现为喷油短路、灭弧室烧损、开断能力不足、关合时爆炸等。
对于真空断路器而言，表现为灭弧室及波纹管漏气、真空度降低、切电容器组重燃、陶瓷管破裂等。
（3）绝缘故障：表现为外绝缘对地闪络击穿,内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，ＣＴ闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。
（4）载流故障：7.2～12ｋＶ电压等级发生载流故障主要原因是开关柜隔离插头接触不良导致触头烧融。
（5）外力及其他故障：包括异物撞击，自然灾害，小动物短路等。
2.高压开关柜的监测与诊断方法针对高压开关柜的不同故障类型，相应有不同的故障检测方法：（1）机械特性在线检测，其监测的内容有：合、分闸线圈回路，合、分闸线圈电流、电压，断路器动触头行程，断路器触头速度，合闸弹簧状态，断路器动作过程中的机械振动，断路器操作次数统计等。
高压电力设备在线监测技术-第8章-电力变压器在线监测与诊断-PPT
– Karl Fisher滴定法
• 油纸水分饱和特性——油中水分确定
– 在线电容型传感器
• 纸板响应特性——纸板水分确定
– FDS – RVM, PDC
Karl Fisher滴定法
固体材料水分含量估计
Sampling Uncertainty of KFT Literature sources Absorption capacity Aging
• 去除电晕等干扰
– 外界电晕噪声＜350MHz，而局放可达1GHz
• 灵敏度高 • 反应速度快 • 可自动选择高信噪比频带 • 可带电安装传感器
UHF 局放测量
UHF 局放测量(300～3000 MHz)
Tank wall
PD
UHF-
Measuring Unit
ZL=50? f
50?
Sensor
统计结论
• 有相当数量的故障原因不明。 • 绝大多数故障与绝缘有关。
这一方面反映了调查不充分, 或者缺乏决定性证据, 或缺乏足 够的知识对故障进行判断。
主要故障原因
• 受潮； • 短路应力造成的绕组变形； • 由于检修造成的绕组接头接触
不良； • 铁心多点接地。
变压器主要故障类型
绕组变形
绕组接头不良
绝缘系统中水分含量非常重要！
变压器中水分的来源
• 残留水分
厚绝缘的组成部分可向周围的油释放水分
• 侵入水分
密封薄弱 自由呼吸式缺少干燥剂 内部检查 分子流 (微量)
• 绝缘物质分解
变压器油和绝缘纸对水分的吸收能力
• 绝缘纸可以吸收10%自身重量的水分 (100000 ppm)
• 水在变压器油中的溶解度很低；在饱和状 态， 油中水分小于 50 ppm
高压开关柜的在线监测及故障诊断的方法
高压开关柜的在线监测及故障诊断的方法高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备。
现代电力系统对电能质量的要求越来越高，相应地对高压开关柜的可靠性也提出了更高的要求。
同时，随着传感器技术、信号处理技术、计算机技术、人工智能技术的发展，使得对开关柜的运行状态进行在线监测，及时发现故障隐患并对累计性故障做出预测成为可能。
它对于保证开关柜的正常运行，减少维修次数，提高电力系统的运行可靠性和自动化程度具有重要意义。
高压开关柜分户内式和户外式两种，10 kV及以下多采用户内式，根据一次线路方案的不同，可分为进出线开关柜、联络开关柜、母线分段柜等。
10 kV进出线开关柜内多安装少油断路器或真空断路器，断路器所配的操动机构多弹簧操动机构或电磁操动机构，也有配手动操动机构或永磁操动机构的。
不同的开关柜在结构上有很大的差别，这将影响到传感器的安装和选择。
1高压开关柜的故障表现及其原因调查统计表明，高压开关柜的故障主要有以下几类：（1）拒动、误动故障：这种故障是高压开关柜最主要的故障，其原因可分为两类：一类是因操动机构及传动系统的机械故障造成；另一类是因电气控制和辅助回路造成。
（2）开断与关合故障：这类故障是由断路器本体造成的，对少油断路器而言，主要表现为喷油短路、灭弧室烧损、开断能力不足、关合时爆炸等。
对于真空断路器而言，表现为灭弧室及波纹管漏气、真空度降低、切电容器组重燃、陶瓷管破裂等。
（3）绝缘故障：表现为外绝缘对地闪络击穿,内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，ＣＴ闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。
（4）载流故障：7.2～12 ｋＶ电压等级发生载流故障主要原因是开关柜隔离插头接触不良导致触头烧融。
（5）外力及其他故障：包括异物撞击，自然灾害，小动物短路等。
2高压开关柜的监测与诊断方法针对高压开关柜的不同故障类型，相应有不同的故障检测方法：（1）机械特性在线检测，其监测的内容有：合、分闸线圈回路，合、分闸线圈电流、电压，断路器动触头行程，断路器触头速度，合闸弹簧状态，断路器动作过程中的机械振动，断路器操作次数统计等。
电力电缆绝缘在线监测方法
电力电缆绝缘在线监测方法摘要：对电力电缆进行定期的检查能够检测出电缆的绝缘情况，但离线的对电缆进行检测必须在停电后进行，影响生产生活，同时停电后检测的电缆的参数也有所不同，因此在线的对电力电缆进行检测尤为重要，本文就主要对电力电缆绝缘的在线检测及诊断进行探讨。
关键词：电力电缆；在线监测；系统设计引言在电力系统中，电缆以其占用空间小、不受自然条件影响、安全可靠性高等优势发挥着越来越重要的作用。
但目前对电缆的故障检测技术并不完全成熟，一旦发生故障，很难在短时间内排除问题，严重影响供电的恢复。
因此，需要加强电力电缆的检测技术，以保证电网供电的稳定、安全性。
在线监测技术不仅能够及时发现电力电缆绝缘缺陷，防止出现突发性电力事故，同时也能够有效减少不必要的停电检修，加强绝缘在线监测技术有着重要意义。
1 电力电缆绝缘状态在线监测研究的意义1.1 电气性能指标中压XLPE电缆绝缘检测技术发展相对成熟，但由于中压电缆和高压电缆的制作工艺、电缆结构和工作环境不一致，中压电缆绝缘性能的诊断方法并不能完全推论到高压电缆。
例如在中压电缆中，常见的老化原因之一就是水树老化，而对于高压电缆，水树影响绝缘老化问题并不突出。
因此，与水树老化状况有很强相关性的介质损耗法等方法就不适用于高压电缆的检测。
目前，高压电力电缆常用的绝缘老化状态离线检测方法有:绝缘电阻测量法、局部放电法和击穿试验法。
1.2绝缘电阻测量法绝缘电阻是反映绝缘介质阻止电流流通能力的参数，是用来判断绝缘性能是否合格、反映绝缘介质性能变化的典型依据，进行绝缘电阻测量是研究电缆绝缘特性以及在不同运行条件下使用性能等方面的重要手段。
当电缆绝缘发生老化时，电缆的绝缘电阻会逐渐下降，绝缘电阻值只有高于一定值，才能保证电缆正常工作。
2 电力电缆绝缘故障的原因一般，电线电缆的绝缘材料使用了一段时间以后，会于不同的程度上产生老化，引发绝缘材料出现老化的因素很多，有关的人员应从不同的角度来对引发其出现老化的因素综合和全方位地加以分析。
高压设备的在线监测与诊断
高压设备的在线监测与诊断电子与电气工程是现代工程领域中最为重要和广泛应用的学科之一。
在电力系统中，高压设备扮演着至关重要的角色，如变压器、断路器、绝缘子等。
然而，由于高压设备长期运行和恶劣环境的影响，设备可能会出现各种故障，给电力系统的稳定性和安全性带来威胁。
因此，高压设备的在线监测与诊断技术的发展变得至关重要。
在线监测与诊断技术可以实时监测高压设备的运行状态，及时发现设备的异常情况并进行诊断。
这项技术的核心是采集设备的运行数据，并通过数据分析和处理来判断设备是否存在故障。
传统的离线检测方法需要停机检修，不仅费时费力，还会对电力系统的正常运行造成中断。
而在线监测与诊断技术则可以实现设备的连续监测，无需停机，大大提高了设备的可靠性和可用性。
在线监测与诊断技术主要包括故障诊断、状态评估和预测维护三个方面。
故障诊断是通过对设备的运行数据进行分析，判断设备是否存在故障，并确定故障的类型和位置。
状态评估则是对设备的运行状态进行评估，包括设备的健康状况、剩余寿命等。
预测维护则是根据设备的状态评估结果，制定相应的维护计划，提前预防设备的故障发生。
在线监测与诊断技术的核心是数据采集和分析。
数据采集可以通过传感器等设备获取设备的运行数据，如电流、电压、温度等。
这些数据可以通过通信网络传输到监测中心，进行实时监测和分析。
数据分析则是对采集到的数据进行处理和分析，通过建立数学模型和算法，提取有用的信息和特征，判断设备的运行状态和故障情况。
在线监测与诊断技术在高压设备的运维中具有重要的意义。
首先，它可以实现设备的连续监测，及时发现设备的异常情况，避免设备故障对电力系统的影响。
其次，它可以提高设备的可靠性和可用性，减少设备的停机维修时间，提高电力系统的供电可靠性。
此外，通过对设备的状态评估和预测维护，可以合理安排设备的维护计划，延长设备的使用寿命，降低维护成本。
然而，高压设备的在线监测与诊断技术仍然面临一些挑战。
首先，数据的采集和传输需要满足高压设备的特殊要求，如抗干扰、高精度等。
高压开关柜的在线监测与故障诊断技术
高压开关柜的在线监测与故障诊断技术，是指通过使用现代化的传感器和监测设备，对高压开关柜的工作状态进行实时监测和分析，并通过数据采集和处理来实现对可能发生的故障进行预测和诊断的技术手段。
高压开关柜是电力系统中的重要设备，主要用于控制和保护电力设备和电路。
由于高压开关柜运行在较高的电压和电流下，长期以来受到环境条件和工作负荷的影响，容易发生各种故障，如电弧、过电压、过电流等。
这些故障往往会给电力系统的稳定运行和设备的安全使用带来重大影响。
因此，开发高压开关柜的在线监测与故障诊断技术对于确保电力系统的稳定运行和设备的安全使用至关重要。
这项技术主要包括以下几个方面：1. 传感器技术：通过安装各种传感器，如温度传感器、电压传感器、电流传感器等，实时监测高压开关柜的各项参数，将传感器采集到的数据传输给监测系统。
2. 数据采集与传输技术：通过现代化的数据采集设备和通信技术，将传感器采集到的数据传输给监测系统。
采用无线传输技术可以实现远距离传输，方便数据的采集和处理。
3. 数据处理与分析技术：将采集到的数据输入到监测系统中，通过对数据的处理和分析，可以获取高压开关柜的实时工作状态和运行参数。
同时，通过建立故障模型和数据挖掘算法，可以对可能发生的故障进行预测和诊断。
4. 故障诊断与预测技术：基于数据处理和分析结果，结合故障模型和专家知识，可以对高压开关柜的故障进行诊断和预测。
通过监测参数的异常变化和故障特征的提取，可以快速准确地判断出故障类型和位置，并采取相应的维修措施。
通过高压开关柜的在线监测与故障诊断技术，可以实现对设备的实时监控和故障预警，提高了设备的可靠性和安全性。
同时，通过对数据的分析和挖掘，可以获取设备的运行情况和故障特征，为设备的维护和管理提供支持。
这项技术在电力系统运行中的应用已经取得了显著的效果，成为电力系统维护和管理的重要手段。
随着物联网和大数据技术的发展，高压开关柜的在线监测与故障诊断技术将会得到更广泛的应用和发展。
高压电气设备在线检测技术论文
高压电气设备在线检测技术的探讨【摘要】在一定的时间段内在要对电网的运行情况进行检查，进而获得一些相对比较准确的数据信息，来判断电网性能的好坏，因此在这种情况下，电力监测设备应运而生，有很好的市场前景。
基于此，本文对高压电气设备的在线检测技术进行了探讨。
【关键词】高压电气设备在线检测技术在对高压电器设备进行各方面的性能检测过程中，要遵循“在线检测”的工作原理，即此刻运行的高压转变成试验电压。
由于在检测的整个过程中，电系统始终都在得电状态，所以检测的工作人员可以参考设备的基本性能，也就是其绝缘性能，来为再次试验确定所需要的项目以及工作时间，这样可以减少试验设备给以后正常运行所产生的一些不必要的负面作用，与此同时，也能够精确地掌握设备运行时所处的各种情况，来提高电力设备运行过程中实效性。
一、传统的预防性试验存在的问题（一）程序冗杂。
由于监测时所需要的时间比较长，所以说技术人员技能的高低对检测结果是否准确有着必然的关系。
（二）耗时较长。
传统的试验要检测出系统中存在的问题，需要很长时间才能够检测出来。
（三）电压较低。
在试验时，整个电系统的电压都会降低，而且在实验过程中还会经常性的断电，这样很难检测出设备在运行时的电场、磁场、温度等的真实情况，影响判断的准确性。
（四）停电操作。
试验必须在断电的情况进行并且完成，可是由于一些特殊的电力设备，他们不容易被断电，所以会漏掉对他们的检测，这给以后的安全留下的隐患。
二、高压设备在线检测的技术（一）电容型高压电气设备在对此类的设备进行醒监测时，其核心技术就是检测一些电容型高压设备的tgδ以及c值，比如说：高压藕合电容器，还有电容套管等等。
微型计算机是整个检测系统关键，首先检测电压值uu，紧接着就要检测电流值ui。
对uu和ui进行零转换的实地操作，对所得到的各种数据进行处理，处理方法主要有积分法、计数法等等，最终要把先前的uu和ui转换后的uu和ui进行比较，这样就获得了检测设备的tgδ以及与c值。
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15
电缆敷设情况
电压等级 / kV 10 35 110 (66) 220 (330) 电缆总长度 / km 73,664 11,569 05,303 00,528 XLPE电缆所占比例 /% 98.2 95.3 90.7 57.9
500
00,056
42.7
16
电缆故障率 按电压等级
17
电缆故障率 按运行时间
电力电缆监测和诊断方法
离线方法 直流法 工频法 低频法 综合判断法
22
对已运行油纸电力电缆的试验项目
项目 测量绝缘电阻 周期 1～3 年一次 类型 直流耐压试验 并测量泄漏电 流 主干线每年 一次 油纸 橡塑 电缆油的耐压 电缆油的 tgδ 2～3 年一次 2～3 年一次 标准 绝缘电阻的标准自行规定 试验电压标准 额定电压 U0（kV） 15～35 63～110 220 330 2～35 试验电压 4 U0 2.6 U0 2.3 U0 2 U0 2.5 U0 说明 1kV 以上者用 2.5kV 兆欧表 加电压 5min,除塑 料电缆外，三相泄 漏电流的不平衡 系数应不大于 2 耐压试验用的标 准油杯 测 tgδ 用的标准 油杯
11kVrms
more than 22kVrms
Rated highest voltage +α
AC breakdown voltage (kV)
水树枝劣化的监测方法：
●Detection of bridged water tree On-line diagnostic methods ●Detection of un-bridged water tree Off-line diagnostic methods
1913年 霍希施泰特研制成分相屏蔽电缆。
1981年 研制成1000kV的特高压电力电缆。
7
XLPE电缆
• 结构简单 • 无敷设落差限制 • 安装维护方便 • 1952年：发明XLPE材料 • 1957年：GE制成XLPE电缆 • 50年代末：第一代工艺 | 湿法交联 • 70年代末：第二代工艺 | 干式交联 • 80年代中后期：第三代工艺 | 净化材料,自动控制
Resistance measured by DC leakage current 直流漏れ電流法による絶縁抵抗（ MΩ） (MΩ)
直流重畳法による絶縁抵抗（ MΩ） Resistance measured
DC power supply
Measuring equipment
cable
Test circuit
18
§5.2 电缆绝缘的劣化和诊断内容
电缆故障原因
B
C D
编号
A B C
电缆故障原因
外力破坏 附件制造质量缺陷 敷设施工质量缺陷
比例
58% 27% 12%
A
D
电缆本体质量缺陷
3%
19
交联聚乙烯电缆的寿命
电压寿命极限
额定 电压
3-6kVrms
10
BDV; 10-20kV
No. of BD samples
34
直流泄漏电流
DC power supply (buttery)
terminal
guard electrod e
recorder
cable
试验线路
判断标准
泄漏电流值 电流波形 状态良好 <0.1μA Normal 损坏或值得注意 0.1-1μA ≧1μA
PI (= I1 / I10) <1 Existence of kick
23
运行中油不小于 45kV，新油不小于 50kV
+2℃时，运行中油不大于 1%，新油不大 100于 0.5%
XLPE预试时不宜用直流耐压
• 运行后常有（电、水）树枝生成
• 直流耐压时沿树枝有电荷注入 • XLPE电阻率极高，短路时电荷放不完
• 再加交流时电场畸变，更易击穿
24
XLPE几种停电预试方案
L、C
调谐于50 Hz
杂散电流Es的影响 正、反向 叠加直流
电压消除
48
直流叠加法
判断规则 测得绝缘电阻
大于1000 M 绝缘良好
小于10 M 绝缘不良
介于两者间
加强监测
试验证明：用直流叠加法测得的绝缘电阻与停 电后加直流高压时的测试结果很相近。
49
DC Superposition Method
借助电抗器将直流电压在线叠加于电缆绝缘测量直流叠加电流。
45
直流叠加法
防止影响GPT二次输出电压
直流电压不能很高，约1050 V
直流电压不高 电缆绝缘处于交流高压作用下 真实反映绝缘的实际状况
46
直流叠加法
6 kV XLPE电缆
直流叠加电流
与
水树长度 的关系
47
直流叠加法
保证安全
●DC 5 - 50V is superimposed on the high voltage in service. ●DC component in leakage current is measured.
by DC superposition method (MΩ)
Relationship between DC superposition method and DC leakage current.
第五章 电力电缆在线监测 与诊断
On-line monitoring and fault diagnosis for power cable
1
本章内容
• • • • 概述 电缆绝缘的劣化和诊断内容 电缆绝缘的在线监测 电缆的故障定位方法
2
§5.1 概述
什么是电力电缆？
架空线 电力传输通道 电力电缆
8
电缆的种类
油纸绝缘电缆 气体绝缘电缆 塑料绝缘电缆
9
聚氯乙烯电缆
塑料绝缘电缆 聚乙烯电缆
XLPE（交联聚乙烯电缆）
100 150
1 2 3 66 0 74 78 82 86
1. 电力电缆合计
铜量/1000t
2. XLPE电缆
3. 油纸电缆
50
10
交联聚乙烯电缆
XLPE， cross linked polyethylene 30余年历史 性能优良、工艺简单、安装方便 得到广泛应用
（2）从投运到破坏的时间需要数年至十几年，大多 数在10年以上。
（3）贯通绝缘体的水树枝状劣化，大部分能维持正 常工作电压以上的电压值，只有在发生脉冲电压等 异常电压时才产生破坏。
（4）环境温度高时，劣化进程加快。
因此对电力电缆绝缘本体进行故障监测是可行 的，也是必要的。
21
§5.3 电缆绝缘的在线监测
11
XLIE电缆的基本结构
12
交联聚乙烯绝缘电缆结构示意图
1、导体 2、导体屏蔽 3、交联聚乙烯绝缘 4、绝缘屏蔽 5、金属屏蔽 6、填充 7、内衬层 8、铠装层 9、外护 套 13
1. 导电线芯：高导电率材料，绞线承圆形或扇形截 面。
2. 绝缘层：高电阻率材料，tg、 低而电气强度Eb 高的油浸纸、橡皮或塑料。 3. 密封护套：保护绝缘线芯免受机械、水分、化学 等的损伤，有时外部还有保护覆盖层。 4. 半导体层的作用：均匀电场，它可以克服电晕及 游离放电，使芯线与绝缘层之间有良好的过渡。
• 用超低频0.1Hz测tanδ及耐压 • 用交流（串联谐振）测tanδ及耐压 • 用振荡波试验耐压
• 测回复电压
• 测极化去极化电流
• 测损耗电流中的谐波分量
25
回复电压的测量方法
26
回复电压实例
27
Tettex 5462
28
极化去极化电流测量原理
29
极化去极化电流典型曲线
30
PDC-ANALYSER-1MOD
●DC leakage current is highly sensitivity.
39
回路中流通微弱的直流成分电流
直流成分电流监测
微电流测量装置
微电流测量仪
低通滤波器
衰减交流成分、检出直流成分 接地保护装置 保证试验人员和装置的安全
40
直流成分电流监测
6 kV XLPE电缆交流击穿电压与 直流分量的关系
41
直流成分电流监测
判断规则 直流成分电流 小于1 nA 绝缘良好
3
为什么使用电缆？
输电通道小 不受环境污染影响 使用电缆的优点 可靠性高 对人身及周围环境干扰小
特殊应用环境
4
制造工艺复杂 使用电缆的缺点 造价高 施工维修麻烦
5
电力电缆发展简史
6
电力电缆的使用至今已有百余年历史。
1879年 爱迪生首次使用电缆实现地下输电。
1911年 德国敷设60kV高压电缆。
BDV of cable with bridged WT
Electrical tree
Insulation layer
Insulation layer 20 tree Un-bridged water
Bridged water tree
根据现场运行经验，水树枝劣化特性如下： （l）仅发生在6kV以上的高压交联聚乙烯电缆中。
直流法
直流成分电流监测
直流叠加法
直流电桥法
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直流成分电流监测
直流成分法机理
电缆中存在水树时，类似尖板电极具有整流作用。因此 在工作电压下，电缆绝缘中将流过微小的直流电流。根据这一 电流的数值，既可判断电缆中水树的发展状况。
38
直流成分电流监测
直流成分电流监测原理接线
TR 配电变压器 GPT 接地保护用 电压互感器 M 直流微电流 检测装置 (nA级)