容性设备在线监测

6.其它实际操作中的因素
如电气接线，传感器质量因素，BNBiblioteka Baidu接头出现问题等。
三、信号分析方法的改进
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1.软件法采集的信号在进行处理前需进行A/D转换，在提取信号特征值时
需利用算法进行分析，信号处理的效果涉及到采样频率、采样点数、数据分
析法三种关键要素。 波形真实度
采样频率
信噪比
后期处理时间
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I=Ir+IC
Ir
~U
IC
I
电流 I=Ir+IC

U
绝缘介质等效电路图 电流相量图
一、容性设备在线监测的概述
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视在功率 S S= P + jQ = U Ir+ jUIC P= Q tan = U2 C tan
Q
P
介质损耗
单元体积的介质损耗 P= Q tan = E2 tan
功率三角形
一、容性设备在线监测的概述
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Cx uv u i
(a)
u i
传感器 传感器
uv
前向通道 前向通道 (b)
信号 处理 系统
数据 分析 系统
ui
tan
硬件法 硬件法不仅需要实现硬件采样还要进行数据处理分析，受到硬件采集及 处理性能的限制，容易受到硬件元件的零漂、谐波干扰以及硬件处理环节的 累计误差。
率泄露问题。文献[1]提出改进方向：
采用软件法计算出信号基波的真实频率， 利用真实频率确定最佳采样频率和采样点数； 再利用傅里叶分解求取tan������。
参考文献[1]：邹艳平. 电气设备介质损耗在线测量的谐波分析法研究[J]. 黑龙江电力,2008,01:13-15.
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（1）
（2）
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（3）
响变化曲线的关联度大小及排序进行诊断，可降低对诊断知识的要求，避免
搜集完整样本的困难。 灰关联分析步骤如下： 1）确定参考序列x0和比较序列xj: （4.1）
2)计算关联系数： （4.2）
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（4.3）
（4.4）
（4.5）
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与参考序列变化态势越接近者，其关联度越大。
诊断思想：
当绝缘状态良好时，环境温度、湿度变化对介损结果的影响要明显一些。 而当绝缘状况下降时，设备本体温度对tan������的影像增强，而外界温湿度的影
依据空间理论的数学基础，按照规范性、偶对称型、整体性 和接近性的原
则，确定参考序列和若干比较序列之间的关联系数和关联度，寻求系统中各 因素间的主要关系，找出影响目标值的重要因素。采用的是曲线几何形状分
析比较的方法，认为几何形状越接近则变化发展态势越接近，关联度就越大。
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将灰关联分析引入容性设备绝缘状况诊断，通过介损变化曲线与外界影
2.谐波分析法
在对数据进行分析时，无论是谐波分析法还是滤波法，都是基于固定的
基频——50Hz进行计算的。采样点数也都是按照整数周期计算，但实际的电 网频率往往在49.8~50.2Hz范围内波动，甚至在更大范围内波动，不能确保积
分长度是整周期。
对于谐波分析法来讲，采样通常在非同步情况下进行, 即使采用了跟踪 锁相技术, 采样频率的控制也很困难, 故难以实现严格的同步采样，产生频
容性设备在线监测有效 性分析及算法改进
主要内容
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一、容性设备在线监测的概述 二、信号采集影响因素的分析 三、信号分析方法的改进 四、实例分析
一、容性设备在线监测的概述
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电流互感器
高压套管
耦合电容器
电压互感器
电力电容器
一、容性设备在线监测的概述
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一、容性设备在线监测的概述
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利用插值法找到任意两个同向过零点 的位置Z1和Z2，进行积分计算。
参考文献[2]:左自强,徐阳,曹晓珑,刘斌. 计算 电容型设备介质损耗因数的相关函数法的改进 [J]. 电网技术,2004,18:53-57.
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4.灰度关联分析
tan������的测量结果除了与绝缘状态有关，还与时间、温度、湿度、电场、
一、容性设备在线监测的概述
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软件法主要用于集中式、分布式监测系统，采用波形分析的思路，硬件
只完成采样，通过编写多种上位机软件算法处理干扰、谐波的影响，较为灵
活。主要有：波形拟合法（基于最小二乘法）、滤波法、谐波分析法。
u i
传感器 1
uv ui
多通道 RS232 波形采 微机 结果 集装置
传感器 2
磁场等其它因素有关，且具有分散性。但tan������的测量结果与这些因素的相关 性、影响因子尚未明了。利用灰度关联分析法可以通过大量的在线监测数据
进行分析，得到tan������和这些因素的相关性。
灰色系统理论，是对系统变化发展态势的定量描述和比较的方法，利用 已知信息去揭示未知信息，即系统的“白化”问题。变化发展态势的比较，
响相对减弱。可见，如果tan������序列与环境温度、湿度序列变化接近，可认为
绝缘状况良好或正常；如果tan������序列与设备温度序列变化接近，则认为绝缘 有一定的劣化。因此，可以采用灰关联度对不同监测序列之间的相近程度进 行量化，从而判断绝缘的状况。
四、灰度关联法的实例分析
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对山东某110kV变电站容性设备进行在线监测，以两台主变套管的监测结
果为例进行分析。图1（a）、图1（b）分别为2002年5月30日至5月31日两天
1号变和2号变A相套管的介损在线监测数据。图1（c）、1（d)、1（e）分别 为对应时间段内母线电压值、环境温度和湿度监测数据。
图1（a）1号变A相套管介损
图1（b）2号变A相套管介损
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图1（c）母线电压监测数据
图1（d）环境温度数据
变，则角差基本固定不变。 4. 环境因素 户外环境，运行电压较高，易受到温度、湿度、外绝缘污秽的影响，造 成表面泄露，使损耗增大，造成在线监测数据不稳定。 5.其它运行项的电场及磁场耦合干扰 变电站内的运行电气设备除了要承受工作电压的作用，还会受相邻的其 它电气设备产生的电场影响，会影响传感器的灵敏度与可靠性。
(软件法) 软件法处理的基波不受高次谐波和电子线路产生的零漂的影响；克服硬 件法的模拟测量法抗干扰能力差的特点；即提高了测量精度及测量结果的稳 定性。
二、信号采集影响因素的分析
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二、信号采集影响因素的分析
10 3.PT二次负荷的变化
电压互感器的测量精度与其二次侧负荷的大小有关，如果PT 二次负荷不
低，而当电压较低时，介损则较高；2号波动较小，也无明显与电压曲线
的关联性，验证了上面的分析。 现场实际情况： 1号变是在1986年投运的，2号变是在1997年投运的，两台主变套管的运 行时间差异大，制造工艺有区别，1号变由于运行时间长，绝缘老化、受 损的程度应大于2号变。
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图1（e）环境湿度数据
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表1 两台主变套管介损与各影响因素的灰关联度
结论：
1.1号变3相套管的介损与电压的关联度最大，2号3想套管的介损与湿
度的关联度最大，即2号变得绝缘状况由于1号变； 2.1号变中的B相、C相介损与电压的关联度大于 A相的关联度，绝缘老 化更严重；
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3.图1（a）、（b）、（c）中，对于1号A相套管，当电压较高时，介损较