电容型设备在线监测与诊断
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
(完整word版)电气设备在线监测与故障诊断
(完整word版)电气设备在线监测与故障诊断网络教育学院本科生毕业论文(设计)题目：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；技术不足目录内容摘要 (I)1 绪论 (1)1。
1 课题的背景及意义 (1)1.2 国内外研究和发展动态 (1)1。
2。
1 在线监测与故障诊断技术发展概况 (1)1.2.2 在线监测与故障诊断技术发展方向 (1)1。
3 本文的主要内容 (2)2 电气设备的在线监测 (4)2.1 概述 (4)2。
2 高压断路器的在线监测 (4)2.3 变压器的在线监测 (4)2.4 金属氧化物避雷器的在线监测 (4)2。
5 电容型设备的在线监测 (5)3 电气设备的故障诊断 (6)3。
1 系统的基本框架 (6)3.2 故障诊断方法 (6)3.3 远程故障诊断系统 (7)4 在线监测和故障诊断技术存在的问题 (8)4.1 在线监测装置的稳定性 (8)4。
2 在线监测与诊断系统的标准化 (8)4.3 电气设备剩余寿命预测技术 (9)5 结论 (10)参考文献 (11)附录 (12)1 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。
电力设备的在线监测与故障诊断 第3章 电容性设备的在线监测
电力设备试验的分类
按类型分类：型式试验、出厂试验、交接验收试验、预防性试验等； 设计定型－－型式试验－－地点在认证机构 制造完出厂前－－出厂试验－－地点在厂家 制造商与运行商之间的交接－－交接验收试验－－地点在现场
投入运行后的运行中－－预防性试验－－地点在现场
按性质和要求分类：绝缘试验、特性试验； 绝缘试验的分类：非破坏性试验(试验电压低)、破坏性试验(试验电压高)；
高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内 有可观的下降
常用介质相对介电常数
空气 变压器油 蓖麻油 纯水 聚乙烯 油浸纸 电瓷 云母 1.00059 2.2～2.5 4.5 81 2.25～2.35 3.3 ～3.8 5.5～6.5 5～7 非极性 弱极性 极性 强极性 弱极性 极性 离子性 离子性
电容型设备的监测项目 电容型设备在线监测的意义 电容型设备介质损耗的理论知识
第二节 介质损耗的监测
电桥法
相位差法
数字分析法
第三节 测量三相不平衡电流 第四节 电力电容器在线监测与故障诊断
第一节 概述 一、电容型设备的监测项目
电容型设备
包括：高压套管、电容式电流互感器（CT）、电容式电压
答：1）直流电压下：
U2 P1 5W R
2）工频交流电压下：
P2 U 2 wc tan 62.38W
1 R 2＝ 159 M wc tan
P2
P1
＝12.57
3）工频交流下介质损耗并联电路的等值电阻：
R2
R1
0.0795
电介质的老化
绝缘的老化:电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一
电介质的分类：根据化学结构分为3类 非极性及弱极性电介质 偶极性电介质 离子性电介质
电气绝缘在线检测及诊断技术
电气绝缘在线检测及诊断技术复习题一、名词解释1、污闪[答案]：指线路绝缘子表面积污，在受潮或爬电比距不足的情况下，在正常运行电压下发生的闪络放电现象。
2、绝缘老化[答案]：电气设备的绝缘在运行中会受到各种因素（如电场、热、机械应力、环境因素等）的作用，内部将发生复杂的化学、物理变化，会导致性能逐渐劣化，这种现象称为老化。
3、电力变压器[答案]：是一种静止的电气设备，利用电磁感应原理，将一种交流电转变为另一种或几种频率相同、大小不同的交流电，起传输电能改变电压的作用。
4、电力电缆的电树老化[答案]：电极尖端处或微小空气隙、杂质等处电场较强，发生的放电逐渐发展，形成较细的沟状放电通道的碳化痕迹。
5、电气设备故障诊断[答案]：通过对电气设备的试验和各种特性的测量，了解其特征，评估设备在运行中的状态(老化程度)，从而能早期发现故障的技术。
6、电气绝缘在线检测[答案]：指在不影响电力设备运行的条件下，即不停电对电力设备的运行工况和健康状况连续或定时进行的监测，通常是自动进行的。
7、电气设备绝缘诊断[答案]：在设备运行中和停机时，通过对电气绝缘试验和各种特性的测量，掌握设备绝缘参数，根据参数判定设备绝缘状态或故障的部位、原因和严重程度，预测设备绝缘的可靠性和寿命，并提出治理对策。
8、电容型设备[答案]：通常绝缘介质的平均击穿场强随其厚度的增加而下降。
在较厚的绝缘内设置均压电极，将其分隔为若干份较薄的绝缘，可提高绝缘整体的耐电强度。
由于结构上这一共同点，电力电容器、耦合电容器、电容型套管、电容型电流互感器以及电容型电压互感器等统称为电容型设备。
9、电力电缆的终端与接头[答案]：电缆终端是安装在电缆末端，以使电缆与其他电气设备或架空输电线相连接，并维持绝缘直至连接点的装置；电缆接头是连接电缆的导体、绝缘、屏蔽层和保护层，以使电缆线路连续的装置。
10、交联聚乙烯电力电缆[答案]：是利用化学方法(过氧化物交联和硅烷交联)或物理方法(辐照交联)，使电缆绝缘聚乙烯分子由线型分子结构变为立体的网状结构，即把热塑料的聚乙烯转变为热固性交联聚乙烯。
济宁供电公司110kV电容型设备在线监测系统设计与应用
济 宁供 电公 司 ｌ Ｖ 电容 型 ｌｋ Ｏ 设 备 在 线 监 测 系统 设 计 与应 用
孔令 明 肖云 东 支 娟 文 锦英 ４ ０ 李 斌
（ 山东 电力 集 团公 司济 宁供 电公 司， 山东 济 宁 ２ ２ ０ ） ７ １０ 摘 要 在 线 监测 电容 型高压 设 备 的介质 损耗 （ 简称 介损 ）是 判 断其 绝 缘状 况 的有效 手 段 本 系 统基 于相 对 比较 法进行 介质 损耗测 量 ，以 Ｇ Ｓ卫星 实现精 准授 时 ，以 Ｆ Ｇ Ｅ １ ６ ４ Ｃ Ｐ Ｐ Ａ（ Ｐ Ｃ Ｑ２ ０ ８ 心片 ）完 成对 末屏 电流 采样 逻辑 的控制 、 电 网实时 频率检 测 、环境 温湿度 测 量等 功 能 将 监 测 ４ － 终 端所采 集 数据通 过 Ｇ Ｒ Ｐ Ｓ无 线网络 、Ｉｔｒｅ 传 输到 后 台服务器 ，经后 台服务器 通 过 带有相 关 ｎｅｎ ｔ 诊 断策 略 的专 家软件 对 设备 实 时绝缘 状 态作 出准确 判断并 将 诊断 结果 显 示在其 画面上 。此 外 ， 系 统可通 过 手机 短信 、专家 软件 画面 显示 、现场语 音 等方 式实现 预 、报警功 能【。本 系统在 济 宁 ” 供 电公 司高新 变 电站 ｌ０ Ｖ 电流 互感器 安装 运行 结果表 明，该 系 统介损 测量 的可信 度 、精 确度 ｌ ｋ 和 稳 定性较 高，在 电力 系统 中对 电容 型设备 进行 在 线监 测具有 重要 意 义。 关键词 ：介 质损 耗； 在线 监测 ；相对 比较 法；Ｆ Ｇ Ｐ Ａ；ＧＰ ；Ｇ Ｒ Ｓ ＰＳ
．
ｈｕ ｉ ｉｙ ｏ ｎ ｉｏ ｍ ｅ ｔ Ｔｈ ｈ ｐ ｔａ ｍ ｉ ｔ ｅ ｃ ｌｃ ｅ ｎ ｏｒ ａ ｉ ｎ ｔ ａ ｋｓａ ｅ ｅ ｉ ＰＲＳ ｍ ｄ ｔ ｆｔ ｅ ｖ ｒ ｎ ｈｅ ｎ ． ｅｃ ｉ ｒ ｎｓ ｔ ｈ ｏｌｅ ｔ ｄ ｉ ｆ ｍ ｔｏ ｏ ｂ ｃ ｔ ｇｅｓ ｖ ｒｖ ａＧ ｗ ｉｅ ｅ ｓ ｎｅｗ ｏ ｋ ａ ｄ Ｉ ｔ ｒ ｅ ，ｌｔ ｒ ｈ ｗ ｈ ｅ ｕ ｔｏｆ ｄ ａ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｐ ｃ ｕ ｅ ｎｄ ｍ ａ ｅ ｐ ｅ ｉｅ ｒ ｌ ｓ ｔ ｒ ｎ ｎ ｅ ｎ ｔ ａ ｅ ，ｓ ｏ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｉｇｎ ｓｓ ｉ ｈ ｉ ｔ ｒ ａ ｋ ｒ ｃｓ Ｊ ｄｇ ｅ ｆ ｔ ｐｐ ｒ ｔ ｓＳ ｅ ｌｔｍ ｅ ｉ ｓ ａｉ ｎ ｓａ ｕ ｂ ｅ ｐｅ ｔｓ ｔ ａ ｅ ｗｈｉｈ ｈ ｖ ｈ ｅ ａｉ ｅ ｍ ｎｔｏ ｈｅ ａ ａ ａ ｕ ’ ｕ ｒ ａ—ｉ ｎ ｕｌｔｏ ｔ ｔ ｓ ｙ ｘ ｒ ｏｆｗ ｒ ｃ ａ ｅ ｔ ｅ ｒ ｌｔｖ ｄｉｇ ｓｓ ｓｒ ｔ ｇｉｓ ａ ｎｏ ｉ ｔａｅ ｅ ．Ｂｅ ｉ ｓ ｈ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｌｚ ｈ ｕｎ ｔｏ ｓ ｏ ｏ ｅ ａ ｔａ ａ ｍ ｎ ｌｒ ｗｉｈ ｓｄｅ ，ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｃ ｎ ｒ ａ ｉ ｅ ｔ ｅ ｆ ｃ ｉ ｎ ｆ ｆ ｒ ｃ ｓ ｌｒ ａ ｄ ａａ ｍ ｔ ｍ ｏ ｌ ｏ ｅ ｓ ｇ ，ｔ ｅ ｇ ａ ｉ ｉｐｌｙ ｏ ｈ ｘ ｅ ｔ ｓ ｆｗａ ｅ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎｄ ｈｅ ｓｔ ．Ｔｈ ｂｉｅ ｐｈ ｎｅ ｍ ｓ ａ ｅ ｈ ｒ ｐｈ ｃ ｄ ｓ ａ ｆ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｒ ｐ ｅ ｈ ｓ ｕ ｓ ｏｆｔ ｉｅ ｅ
容性设备在线监测课件
根据不同场景的需求，定制化的 解决方案，满足各种复杂场景的 监测需求。
05
容性设备在线监测的挑 战与解决方案
数据处理与干扰消除
总结词
在容性设备在线监测中，数据处理和干扰消除是关键的挑战。
详细描述
由于监测系统通常会接收到大量数据，因此需要有效地处理这些数据，以提取有 用的信息。此外，由于电力系统的运行环境复杂多变，各种干扰可能会对监测系 统造成影响，因此需要进行干扰消除以获得准确的结果。
02
预测性维护
通过在线监测技术对容性设备的运行状态进行实时监控，能够实现预测
性维护，提前发现设备故障隐患，减少设备损坏和维修成本。
03
优化运行管理
在线监测技术将帮助电力企业实现对容性设备的优化运行管理，通过对
数据的分析和挖掘，制定更加科学合理的运行方案，提高设备运行效率
和安全性。
THANKS
感谢观看
背景：随着电力系统规模的不断扩大和运行复杂性的增加， 容性设备的故障对电力系统稳定性和可靠性的影响日益突出 。因此，开展容性设备在线监测对于保障电力系统安全运行 具有重要意义。
监测的重要性
实时监测容性设备的运行状态， 及时发现并处理故障，有助于降 低设备故障率，提高设备使用寿
命。
在线监测能够为电力系统的稳定 运行提供重要数据支持，为运维
在线监测技术的应用领域将进一步 扩大，不仅局限于电力行业，还将 拓展到石油、化工、钢铁等领域， 实现多元化应用。源自人工智能与大数据的应用前景
深度学习
人工智能将应用于在线监测数据的处理中，通过深度学习 算法对大量数据进行学习，提取出更准确的特征和规律， 提高监测准确度。
数据挖掘
大数据技术将应用于在线监测数据的挖掘中，通过对大量 数据的分析和挖掘，提取出有价值的信息，为决策提供支 持。
容性设备在线监测方法综述
优点： 在前端信号滤波效果很好的情况下，可以达 到较高的精度和分辨率。
缺点： 硬件处理环节过多，对硬件要求太高，在测 量过程中受电磁干扰、谐波干扰等十分明显，会造成较 大的误差和分散性［15］。
16
《电气开关》（2011． No． 3）
料构 成。此 固 体 材 料 一 般 用 于 35kV
料套管
和导体间有时还有气 及以下系统
浇注或模塑树脂 体间隙
套管
液体绝缘套管
主绝缘是绝缘液体，如 一 般 用 于 35kV
有绝缘套管
及以下系统
流体绝
缘套管 气体绝缘套管
主绝 缘 由 等 于 或 高 于 110kV 及 以 上
大气压 （ 与周围空气 不同 ） 的 气 体 构 成 的 SF6 断路器或 GIS
在线监测能利用运行电压对高压设备绝缘状况进
行试验，可以大大提高试验的真实性与灵敏度，弥补仅 靠定期离线检测的不足之处。随着电子测试技术的进 步以及管理水平的提高，对于电力设备的健康状况的 判断和维护，已经从预防性检修逐步向状态检修和预 知检修的方向发展。在众多的电气设备中，对于容性 设备（ 如电压互感器、变压器套管、耦合电容器等） ，其 绝缘状况的监测主要基于对其电容量、介质损 耗 值 （ tgδ） 的监测［3］和绝缘电阻。
当电容式电压互感器忽略其电磁单元的影响，可 以近似把它等效看成一个电容器，其等效电路图应与 支柱绝缘子相似，但其各部分对地电容和对导线电容 及其参数变化会有不同。
3 介质损耗因数在线监测方法
常见的测量介损方法主要通过硬件和软件两种途 径实现［12］。 3. 1 硬件方法
容性设备在线监测
容性设备在线监测系统一系统发展背景电力系统中，高压容性设备是指某些绝缘结构可视为一组串联电容的设备，数量在变电站中占较大比重，且具有重要的地位，它们的绝缘状态是否良好直接关系到整个变电站能否安全运行，因而对其绝缘状态进行监测具有重点的意义。
容性设备的绝缘劣化、缺陷的发展大多数都有一定的发展期。
在这期间，绝缘会发出绝缘状态变化的各种物理化学信息，借助实时的在线监测系统，就能及早发现这种缺陷，及时发出警报，从而为管理人员决策提供有力的依据。
容性设备的绝缘在线监测技术对电力工业的发展具有重大意义，归纳起来主要有：1.能够及时反映电力系统主设备绝缘状态，从而及时发现缺陷，提高整个系统供电的可靠性。
2.减少主设备停电的盲目性，降低了供电成本，提高电力系统经济效益。
3.在线监测装置安装固定在被试设备上，避免了大量停电操作和高空拆装引线、临时布置试验场地等带来的不安全因素，增加了人身安全性。
二系统概述容性设备在线监测系统可监测35kV － 1000kV电压等级的电力变压器套管、电抗器套管、电流互感器、电压互感器、耦合电容器等高压电气设备的绝缘状况和故障诊断。
容性设备绝缘在线监测的在线监测及分析系统，系统主要包括线监测装置（由传感器和嵌入式监测主机组成）、通信总线、系统网关服务器及后台分析和诊断软件。
容性设备在线监测系统采用分层分布式结构,综合运用先进的零磁通无源传感器技术、同步采样技术、程控放大技术、数字信号处理技术等,实现了信号采集的就地数字化和智能化,并由现场总线将实时数据送入容性设备在线监测系统后台数据库中保存。
通过网络通信还可以把容性设备在线监测系统的监测数据汇集到上层的数据管理和专家诊断系统,实现对变电站内容性设备绝缘状态的在线监测和诊断。
三系统功能特点1.实时监测2.数据图表生成3.故障设备跟踪4.数据处理分析5.WEB查询6.远程维护7.故障设备跟踪报警及事故记录采用最新的超微晶材料、双层电磁屏蔽、单匝穿心结构的高精度无源传感器与电力设备一次系统完全隔离，不影响系统运行接线方式，绝对保证系统设备及运行的安全。
容性设备在线监测
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。
? 6.其它实际操作中的因素
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
黑龙江电力,2008,01:13-15.
13
? 3.相关函数法的改进
相关函数法的基本原理：假设电压、电流经过滤波后的角频率均为
容性设备在线监测有效 性分析及算法改进
主要内容
2
? 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
3
? 1. 容性设备
容性设备是重要的容性设备要的输变电设备，占变电站总设备的 40%~ 50%，主要包括：
电流互感器
23
22
? 3.图1（a）、（b）、（c）中，对于1号A相套管，当电压较高时，介损较 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。
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，
容性设备在线监测方法综述
变电站电容器型设备在线检测系统应用论文
变电站电容器型设备在线检测系统的应用[摘要] 电容型设备在高压变电站中占有重要的地位，因此，对电容型设备的绝缘进行在线监测对电力系统的稳定运行有着很大的重要性。
本文选择介质损耗作为目标量，对如何实现变电站容型设备的在线检测进了了初步探讨和研究。
[关键词] 电容型设备介质损耗在线监测1.系统研究的背景和意义在社会经济高速发展的今天，各类重要电力用户对电力系统的可靠供电提出了更高要求。
而目前我国电力系统中电气设备的检修和维护工作以定期进行预防性试验为主，因其存在检修停电时间长、实验检修周期固定、停电实验结果有误差等缺点，已很难以满足现在电力系统的实际要求。
电网中的各级变电站是电力系统的枢纽，其是一个高压设备密集的区域，各类设备一旦发生事故，不仅会损坏设备本身，还有可能危及人员安全，并造成其它多方面（如电网大面积停电等）的损失。
而在变电站的各类高压一次设备中，电容型设备是其中比较重要的输变电设备，其设备数量约占变电站总设备数量的40%左右，因其绝缘老化和降低而引发的故障将严重危及变电站的安全稳定运行，同时还可能对其它设备的安全运行以及值班人员的安全造成严重威胁，甚至引发电网扩大事故，所以运用电容型设备在线监测技术对电容型设备进行在线监测，从而实现电容型设备的状态检修将具有十分重要的意义。
2.变电站电容型设备介损在线监测系统的硬件设计2.1在线监测系统结构的选择系统硬件结构方案采用了现场总线技术的分层分布多cpu结构。
且根据在线监测系统功能的要求将系统分为监测、控制和信息三个层。
监测层采用分布式多点采集的方式，各监测设备的传感器信号经过a/d转换，通过rs485现场总线与控制层的主机进行通信。
控制层的主机通过rs485现场总线来完成对现场监测设备的控制和数据读取，并将数据送往信息层的服务器。
信息层主要负责实现b/s 模式（browser/server模式）的远程服务，其服务器包括web服务器和数据库服务器。
电气设备绝缘的检测和诊断
•二、微安表的保护
•2.电感L：防止突然短路时放电管来不及动
作；
•3.开关K：一
般情况下将微
安表短路，只
在读数时将其
打开，读完数
后要迅速合上
，以保护微安
表。
•二、微安表的保护 •4. 电容器C：滤掉泄漏电流中的交流分量和 通过微安表的交流电流，减小微安表的摆动；
•第二节 直流泄漏电流的测
•一、试验接线
量
•1. 微安表接于高压侧
AV--自耦调压器，用来调节电压； T--试验变压器，用来供给整流前的交流高压； V--高压硅堆，用来整流； C--滤波电容器，用来减小输出整流电压的脉动，当被
试品的电容CX较大时，C可以不用，当CX较小时， 则需接入0.1μF左右的电容器以减小电压脉动； R--保护电阻，用来限制被试品击穿时的短路电流以保 护变压器和高压硅堆，其值可按10Ω/V选取。
由于被试品真实的平均温度很难准确测定， 换算方法也不很准确，换算后往往有很大误差， 因此，应尽可能在10～30℃的温度下进行测量 。
•4.试验电压的影 响
良好绝缘的tg不随电压的升高而明显增
加,当绝缘内部有缺陷时，tg将随试验电压的
升高而明显增加。
•5.被试品电容量的影响
对电容量较小的设备，测量tg能有效地发现局 部性的和整体性的缺陷。对电容量较大的设备，由 于局部性的缺陷所引起的损失增加只占总损失的极 小部分，此时测量tg只能发现绝缘的整体性缺陷。
•第四节 局部放电的测量
在电场作用下，绝缘的部分区域中发生 放电短路的现象，称为～。 •一、测量的基本原理
•在电源电压
电容型设备在线监测装置现状分析及建议
１ 在 线 监 测 系 统 的 结 构 形 式
１ １ 带 电检 测 系统 的 结构 形式 ． 带 电检 测 系统 常 将 采 样 用 的各类 传感 器 安装 于 所 监 测 的 设 备 上 ， Ａ／ 转 换 、 型 计 算 机 及 将 Ｄ 微 其外 围 电路 等 集 中 于 相 应 的便 携 式仪 器 中 ， 于 用 对 所 采 集 的参 量 进行 分 析 ， 以判 断 设备 的状 态 。 采 用这 种 方式 投 资 少 ， 置 方便 、 活 。但 不 能连 续 配 灵 监 测 ， 能 集成 所 有 的设 备和 项 目， 法 实现 远 程 不 无
监 测 系统 （ 置 ） 约 有 ７ ８套 ， 简 易 的 ， 有 装 大 ～ 有 也
量 ， 不 能 解 决 模 拟 信 号 在 长 距 离 传 输 后 所 导致 但 的 失真 问题 ， 场工 作 量大 ， 修 困 难 。 现 维 １ ３ 分 层 （ ） 布 多 Ｃ Ｕ式 在 线监 测 系 统 结构 ． 级 分 Ｐ
机 进 行 循 环检 测 及 处理 。这 样 虽 可减 少 电缆 的 用
的 在 线 监 测 系统 （ 置 ） 结 构 形 式 、 装 的 电流 采 集 办
法 、 号传 输 方 式 等进 行 了介 绍 ， 信 分析 了各 种 结 构 的 利 与弊 以及 现 场 中 存 在 的 问 题 ， 并提 出 了 自 己
的建 议 。
关键词 ： 电容 型设 备 ； 在线 监 测 ； 分析 ； 建议 中图 分类 号 ： ＴＭ８ ５ 文 献 标识 码 ： Ｂ 文 章编 号 ：０ ３ ９ ７ （ ０ ２ １ － ０ １０ １０ —１ １２ ０ ）００ ４—４ 电力 系统 中设 备 的绝缘 很 多 是 使用 电容 式绝 缘 ， 际 运行 中为 了监 视 设 备 的绝 缘 状 况 ， 装 了 实 安 各 种 各样 的 电容 型 设 备 在 线监 测 系统 。 目前 大 同供 电分 公 司 安装 的 电容 型设 备 在 线
电容型设备在线故障诊断系统的研究毕业论文
电容型设备在线故障诊断系统的研究毕业论文1 绪论1.1 选题背景与研究意义目前，国家社会经济高速发展，对电网容量和电压等级的要求也越来越高，电力设备容量逐年增大，电网的电压水平也越来越高。
随之而来的是更加复杂和耗费时间的设备检修，检修过程严重影响了电力系统的供电可靠性。
近些年，随着经济水平和人民生活水平的提高，加强电能质量和供电可靠性是电力公司目前面临的巨大挑战。
电力设备不仅要能可靠的运行，而且要保证输出的电能质量并保证供电可靠性，因此，电力设备的检测和维修也面临着更加严峻的挑战[1-5]。
当前，《电气设备预防性试验规程》中规定，供电公司需要对相关电力设备进行定期的检修和维护。
这种定期检修和维护模式虽然在检修效果和效率等方面有一定的局限性，但在预判设备故障，保证电力设备和电网安全运行等方面起到了积极作用[6-7]。
随着用电需求的不断增加和国家电网的不断发展，我国各地变电站和电力设备也迅猛发展。
据不完全统计，98年~06年，河北电力公司电力设备容量有超过10%的年平均增长率，但公司职工人数却只有不到1%的年均增长率。
其他省份和地区的发展情况大同小异，个别地区增长不平衡的现象更加突出。
电力公司亟需采取行之有效的办法利用和配置检修资源，解决如此尖锐的矛盾。
当前大多数电力公司采取的电力设备定期检修方法普遍具有效率低、时效性差、劳动强度高等缺点，严重制约着电力系统安全有效的运行。
另外，定期检修时需要中止供电，影响电网运行经济性，且定期检修针对性差，容易造成某些电力设备过检修，形成资源浪费，并且相关检修人员职业水平的参差不齐也为电力设备的安全运行埋下了隐患。
有相关文献[8]统计了某电力公司的电力设备出现的各种故障，并进行归类分析。
结果表明，90%的电力设备故障出现在定期检修合格的情况，定期检修形同虚设，不能有效的防止故障发生。
特别是某些在停电时进行的检修和带电运行的实际情况差别较大，不能真实有效的反映和发现一些潜伏性缺陷，因此，状态检修作为能够有效解决以上问题的方法正在展现出强大的生命力和发展潜力，设备检修正在从原来的定期盲目的被动检修转向了以监测和及时发现缺陷为主的主动检修过程。
电容型设备在线诊断技术在状态评价中的应用
２１ ０ １年 １ ０月
吉 林 电 力
Ｊｌ ｌｃｒｃＰｏ ｒ ｉ ｎ Ｅ ｅ ｔｉ ｉ ｗｅ
Ｏｃ ． ０ １ ｔ ２ １ Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ５ （ ｅ ． ． １ ） １３ ． Ｓ ｒ Ｎｏ ２ ６
第３ ９卷 第 ５期 （ 第 ２ ６ ） 总 １期
Ａｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｐ ｃｔ ｐ ｃｌｔｅ —ｉ ｅ Ｄｉ ｇ ｏ ｅ Ｔｅ ｈ ｑ ｅ ｌｃ ｔｏ ｆＣａ ａ ｉｙ Ｔｙ ｅ Ｆａ ｉｉｉ ｓ Ｏｎ ｌｎ ａ ｎ ｓ ｃ ｎｉ ｕ ｉ ｎ ｔｏ ｂａ ｅ ａ ｕａ ｉ ｎ ｎ Ｃｏ ｄｉｉ ｎ— ｓ ｄ Ｅｖ ｌ ｔｏ
指 标 体 系
基 础 数 据 收集 整 理 基 础 试 验 完 成 纳 入 状 态 量 状 态 评 价 后 的 状 态 检 修 策 略可 行 性 论 证 执 行 过 程 完 整
目标 值
Байду номын сангаас
指 导 电容 型设 备 状 态检 修 策 略 的制 定 ， 已在 长 春 地
区 １ Ｏ座 ２ ０ｋ 变 电站开 展 。 ２ Ｖ
备 在 线 诊 断 提 供 了 全 面 依 据 ， 导 检 修 策 略 的制 定 ， 保 了设 备 安 全 稳 定 运行 。 指 确
关键词 ： 电容 型 设 备 ； 态 检 修 ； 线 诊 断 技 术 ； 态评 估 状 在 状
中图分类号 ：Ｍ８５ Ｔ ５ 文 献 标 志码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ９５０ （０ １０ —０ ６０ １０ —３ ６ ２ １ ） ５０ ３ —４
２１ ０ １年 １ ０月
第３ ９卷 第 ５期 （ 第 ２ ６期 ） 总 １
吉 林 电 力 Ｊｌ ｅ ｔｉ Ｐ ｗｅ ｉ ｎ Ｅｌｃｒｃ ｏ ｒ ｉ
第3章 电容性设备的在线监测
第二节介损的监测 二、相位差法－过零电压比较法
3、特点
优点: 计算简单 缺点: 是由于上述众多的误差因素，故对各单元电子器件的要 求较高，否则会影响监测数据的重复性，甚至出现由于重 复性差而无法正确诊断的情况。
第二节介损的监测 三、数字（谐波）分析法
1、基本原理
Cx U
CT
Ix
放大
滤波 工业 控制 计算机
2 T U km cos k u x sin kt dt T 0
（7）
u
0
T
x
cost dt / u x sin Байду номын сангаасt dt
0
T
（8）
第二节介损的监测 三、数字（谐波）分析法
1、基本原理
按相同方法，可由式（4）推得电流基波相角1：
tan 1
凹形谐振腔法
测量线法
相位差法
数字分析法
第二节介损的监测 一、电桥法
第二节介损的监测 二、相位差法－过零电压比较法
1、基本原理
3600 T 20m s
0
3600 T 20m s
0
3600 90 90 T 20m s
第二节介损的监测 二、相位差法－过零电压比较法
i
0
T
x
cost dt / i x sin t dt
0
T
（9）
对容性试品，电流相角超前于电压90o， 所以，介质损失角正切：
tan tg90 (1 1 )
（10）
第二节介损的监测 三、数字（谐波）分析法
2、特点
对硬件电路依赖小，如直流分量、电路零漂等对监测结果无 影响，从而提高了测量的稳定性和测量精度。 要求对被测电压和电流同步采样，否则1－1是变化的，影 响监测结果的重复性。 谐波分析法的主要特点是基于傅里叶变换，进行分析，可运 用 FFT运算求出电压、电流各次谐波的相角，取基波的相角 差用于计算tan，可使结果不受高次谐波的影响。 傅里叶变换要求一周波采样2n个点，考虑到系统频率的变化， 应对该电路进行锁相倍频跟踪，以确保频率变化时仍采样2n 个点。
电容型设备在线监测与诊断9PPT
通过在线监测与诊断，可以及时发现设备潜在的故障和性能下降趋势，采取相应的维护措 施，有效延长设备的使用寿命，降低更换和维护成本。
促进智能化转型
随着智能化技术的发展，电容型设备在线监测与诊断技术逐渐成为电力系统智能化转型的 重要组成部分。该技术的应用有助于提高电力系统的智能化水平，优化设备运行效率，降 低运维成本。
备的运行状态。
油液分析法
通过对润滑油或液压油的理化 性质和污染程度进行检测，判 断设备的磨损和故障情况。
温度监测法
通过安装温度传感器监测设备 运行时的温度变化，判断设备
的过热和故障情况。
声学诊断法
利用声学原理对设备运行时的 声音信号进行分析，识别异常
声音并诊断故障部位。
故障诊断流程
数据处理
对采集到的原始数据进行预处 理、滤波、降噪等操作，提取 出有用的特征信息。
在线监测系统能够实时监测电容型设备的运行状态，及时发现异常情况，并发出报警信息，为设备的维护和检修提供及时、 准确的数据支持。
监测数据的采集与处理
监测数据的采集是整个在线监测系统的关键环节，采集到的 数据质量直接影响到后续的数据处理和分析结果。因此，在 采集数据时，需要选择合适的传感器和采集方式，确保数据 的准确性和可靠性。
05
结论
工作总结
技术应用
电容型设备在线监测与诊断技术已成功应用于多家电容型设备， 实现了实时监测、故障预警和诊断分析等功能。
数据处理
通过对大量监测数据的处理和分析，我们掌握了设备的运行状态和 故障模式，为后续的优化和维护提供了有力支持。
团队合作
项目团队成员之间紧密协作，充分发挥各自的专业优势，确保了项 目的顺利实施和完成。
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8
• 耦合电容器：电容芯子受潮、密封不良、 结构设计不合理、夹板在制造和加工时有 缺陷、现用的电容器油所含芳香烃成价偏 少、元件开焊、设备引线有放电现象等 • 并联电容器：渗漏油、电容器外壳膨胀、 电容器温升过高、电容器瓷瓶表面闪络放 电、声音异常、电容器爆破等 • 集合式电容器：电容器制造质量不良、电 容器绝缘老化、不平衡电压保护动作
I0 Id
UA UB UC
YA
YB I0
YC YA’ YB’
YC’
Id
中性点三相不平衡电压法
为了补偿临近设备造成的感应电流的影响等，提高信噪比，
实际测量的是中性点的不平衡电压。
UA UB UC YA YB
YC
RA RB RC
RA 、 RB和RC可调 是补偿用电阻。
近期也有采用45或55Hz异频电源的方法，这样可避开 50Hz频率的干扰。 磁场干扰往往对电桥检流计回路的影响明显，可将检 流计移出磁场干扰区，或采用更好的磁屏蔽措施。
在线检测tg电桥法
一般采用正接法，对运行设备进行 检测。 CN为高压标准电容，通常存在一 定的损耗tgN（已知）。当电桥平衡 时，测量值为tgm，有 4 R4 tg ( X N ) tg m I C c
影响因素
因是三相电流的汇总，所以三次谐波影响严重。 Y 3I h Y U I Y I 1 SNR SNR Y I 3I h 3I h Y 3I h 目前电网三次谐波分量较大，有时可达I的15%。 如果要求信噪比至少为2（SNR>2） Y 2 3 0.15 0.9 时，才能较准确地测量，这显然是 则 Y 不合要求的。 因此在实际测量中，需将谐波滤去，尤其是三次谐波，抑制 Y 比应为300倍(50dB) ，才能保证 0.003 时, 既可测出。 Y
传统电桥法
被测量 设备
标准 电容 被测量 设备
标准 电容
(a) 正接法； (b)反接法 西林电桥测tanδ的基本线路
电桥工作电压一般为10kV；
正接法由于调节部分处于低压臂，操作比较安全；
当被测设备必须一端接地时，则须采用反接法。此 时应注意电桥调节部分处于高压侧。
无论是正接法还是反接法，电桥平衡时G中的电流IG = 0， 所以 IDA = IAC = IX ， IDB = IBC = IN UDA = UDB ， UAC = UBC = UX 以反接法为例， IX Z3= IN Z4 IX ZX= IN ZN
C I tg ） 当绝缘内部出现缺陷后，这三个参量（ C0 ，I 0 ， 是可被测量的。但哪一个对缺陷反应更灵敏？
可见当缺陷层tg’开始 增大时，测量
I I 0 和 tg
更灵敏
而当缺陷层tg’>100% 时，测量
I I0 C 和 更灵敏 C0
三相电流之和的在线检测
上述分析表明 ，与介质损耗因数或电容量变化相比，监
tg
UC
U
介质损耗角正切tg的不足
tg是反应绝缘功率损耗大小的特性参数，与 绝缘体积无关。这一点并非总是有利的。 如果绝缘内的缺陷不是分布性的而是集中性 的，则tg反映不灵敏。 I
tg
r
IC
IC几乎是不变的。 tg取决于缺陷对Ir 的影响。
这相当于不同的绝缘部分相并联的情况，总 绝缘损耗为完好部分与缺陷部分介质损耗之和。
U C C0 R I0 I
C0C Y0 j C0 C 1 jC0 jC R Y 1 jC0 jC R
I I I0 U (Y Y0 ) U Y
20
如取x=1/C，k=C/C0，则
1 Y0 j (k 1) x xR j R 2 (k 1) x 2k Y x R 2 (k 1)2 x 2k 2
P U 2C X tg U 2C0tg 0 U 2C1tg1
U 2C0tg 0 U 2C1tg1 tg U 2C X C0tg 0 C1tg1 CX
这样如果缺陷部分（C1）越小，则C1 / CX 越 小，所以在测量整体绝缘tg时越难以发现缺陷部 分（ tg1）的影响。
U0
r
R
在三相设备正常情况下，先调节补偿电阻，使三相不平衡 电压U0降到零或极小值。 当某一相设备出现缺陷时， U0将显著增长，其灵敏度比 三相不平衡电流法高得多。
UA UB UC
YA
YB
YC
RA RB RC R r
U0
以70层电容层相串联的电容套管为例，电容量为800pF， 正常情况下tg=0.3%。当某一电容层tg’增大时。各参量均有 增长，但以三相不平衡电压增长最为明显。。
发电机
反映不灵敏的设备 tg 反映灵敏的设备
电力电缆
变压器绕组
套管 PT
CT
§3.2 测量三相不平衡电流Ik
在电力系统中，三相分体设备，通常都是相同型号且同 批生产的。各类性能应当基本一致。 因此可以利用设备的这一特点，通过检测各相设备间特 征参量的差异，来监测设备内部缺陷的发展情况。
19
绝缘特征参量分析
电力电容器结构
铝箔 绝缘薄膜
电容器剖面图
结构单元
7
电容型设备故障统计
• CVT：电磁单元变压器二次失压；电容分 压嚣电容量变化；电磁单元受潮等 • 电磁式电压互感器：铁磁谐振故障 • 电容型CT：一次导电回路过热故障、受潮 故障及电容芯子内局部放电故障 • SF6气体绝缘CT：电容屏缺陷、蔽罩缺陷、 撑件缺陷、异物
第三章 电容型设备在线监 测与诊断
On-line monitoring and fault diagnosis for capacitive equipment
1
本章内容
• • • • • 概述 测量三相不平衡电流Ik 介质损耗角正切的监测 介质损耗角正切的异频检测 电力电容器的在线监测与故障诊断
当运行电压恒定的情况下，电流的变化既反映了导纳的 变化。
I Y Y Y0 x 1 I0 Y0 Y0 kR k 1 2 x 2 2 k R
缺陷部分的损耗为 tg 1 / CR x / R 所以
I Y tg I0 Y0 k 1
均 压 环
瓷 套
中 心 导 体
悬浮 电位 屏蔽
接 地 屏 蔽
法 兰
支 撑 绝 缘
750kV断路器充SF6引线套管结构图
5
变电站中的主要电容性设备
电力电容器
电容式套管
高压电流互感器（CT）
高压电压互感器（PT）
电容式电压互感器（CVT）
数量约占变电站设备总台数的40%～50%。 电容型设备在变电站中具有重要地位，它们的绝缘状 态是否良好直接关系到整个变电站能否安全运行，因而对 其绝缘状况进行监测具有重大意义。 6
测流经绝缘电流的变化对发现绝缘缺陷更为敏感。
如果三相电压平衡，且三相设备的电容及损耗相同，则 无电流通过其中性点；但如果有一项设备出现缺陷，则中性 点有电流流过。
UA UB UC
YA
YB
YC
影响因素
三相电压不平衡。 各相设备间对地阻抗有差异。一般电容性设备在出厂
时，允许其电容量存在10%的误差。所以只有当缺陷使其 等值导纳变化很大时，这种方法才是有效的。
通常取 R4
104
tg CX RX C4 R4
，f =50Hz，则有
tg 100
104
C4 106 C4 C4 （单位微法）
传统电桥法——消除现场干扰的方法
现场的电场及磁场常会影响电桥的平衡及 准确的读数，消除干扰的方法有：
可采用改变试验电源极性的做法：如进行正、反相两 次测量。
当70层中有一层缺陷增大时总体参数的变化。
对比结果表明，当 一层缺陷进一步恶化时， |C/C0|和|I/I0|的变化都 不 超 过 2% ， 而 三 相 不 平衡电压却增大若干倍。 因此三相不平衡电 压对缺陷的反应远比测 量电流或电容灵敏。 U0与缺陷tg的关系 一般当此三相不平衡电压U0升高到数百微伏时，往往反映 可能有明显缺陷。
Z X ZN Z3 Z4
1 j( ) R4 CN R4
上式虚实部分别相等，
1 1 j RX j C C 4 X R3 1 j C 4
R4 C X CN R3 C4 R4 RX CN
影响因素
由于这种方法必须在一次回路中接入取样电阻R，虽然已并
有保护元件，但一次侧接地线一旦断开，则设备浮地，后果
不堪设想。
§3.3 介质损耗角正切的监测
电桥法
硬件法
监测 tg
过零检测法
绝对法
软件法
相对法
33
在线检测tan的电桥法
在停电试验中用电桥法测量tg是一种常用的、 高精度的测量方法。 如果能够在运行状态下进行 检测，则有效性更高。
2
§3.1 概述
通常绝缘介质的平均击穿场强随其厚度的增加
而下降。在较厚的绝缘内设臵均压电极，将其分隔
为若干份较薄的绝缘，可提高绝缘整体的耐电强度。 由于结构上的这一共同点，电力电容器、耦合电容 器、电容型套管、电容型电流互感器以及电容型电 压互感器等，统称为电容型设备。
3
750kV 电容式电压互感器
13
讨论介质损耗角正切tg的意义
绝缘结构设计时，必须注意到绝缘材料的tg。如 果tg过大会引起严重发热，是绝缘材料迅速老化， 进而导致热击穿。
在绝缘预防性试验中， tg是基本测试项目，当绝 缘受潮或劣化时， tg将急剧上升。绝缘内部是否存 在可疑的放电现象，也可以通过测量 tg - U的关系 曲线加以判断（随电压增高， tg应不变，若变化， 则存在放电现象）。