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。

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a)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。

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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。

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第二章：
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断。

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、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？P34-35
1）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。

3）脉码调制
将模拟信号通过模数转换器ADC转换为数字信号，再将数字信号转换为数字光信号后经光纤传送。

11、多路信号复用的方式、原理及多路信号频分复用的要求。

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1）频分复用：将多路信号调制成不同中心频率的调频波，而后进入合成单元、电／光转换为合成的光信号，通过一路光纤系统传送到另一端，经光／电转换为合成的电信号，通过带通滤波器分解为原来的多路调频波，
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信号。

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N，则信
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20、分析如何改进和提高阈值诊断的可靠性和准确性以避免漏报和误报。

c)规程所规定的标准值是长期经验的积累和理论分析的结果，具有普遍的指导意义，要严格执行；
d)另一方面，不能将标准值作为唯一判据，不能死扣标准。

超过标准值不一定100%有故障，低于或接近标准值不一定没有故障：1）将监测值与规程的标准值作比较；2）将监测值与该设备历史上历次试验结果作比较——纵比；3）将监测值与其他同类设备的监测结果作比较——横比；4）结合其他反映绝缘状况的参数的检测结果，全面综合分析。

21、哪些问题是发展在线监测技术的关键。

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传感技术、抗干扰技术、诊断技术
第三章：
1、电容型设备在线监测项目及项目的监测意义。

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1）介质损耗角正切——tgδ
监测tgδ对发现绝缘的整体劣化（例如绝缘均匀受潮）较为灵敏，而对局部缺陷则不太灵敏。

电容值——CX
e)电流值——IX
能给出有关可引起极化过程改变的介质结构变化的信息（均匀受潮或严重缺油），还能发现严重的局部缺陷（绝缘部分击穿）。

2、主要的电容型设备主要有哪些。

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电力电容器、高压套管、电容式绝缘电流互感器、电容式电压互感器、耦合电容器。

3、由于电容型设备绝缘劣化引起不平衡电流，引起电流不平衡的原因。

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1）三相设备绝缘的等效导纳的差别（或三相电压的不平衡）
2）感应电流的影响
3）谐波的影响
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1，频率f
率f
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第四章：
1、避雷器的工作原理。

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变电站保护设备免遭雷电冲击波或操作过电压袭击的设备。

当沿线路传入变电站的雷电冲击波或操作过电压超过避雷器保护水平时，避雷器首先放电，并将雷电流经良导体安全地引入大抵，利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击水平之下，使电气设备受到保护。

2.避雷器的发展种类及种类间的主要区别。

P85或PPT6
1）传统的避雷器；2）金属氧化物避雷器
两者的主要区别是：是否有火花间隙，传统的避雷器而金属氧化物壁垒没有；电阻阀片材料的不同，传统的避雷器的材料为SiC，而金属氧化物避雷器为金属氧化物（最常见的是ZnO）
3、MOA的特点。

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1)优越的保护性能，无续流、动作负载轻、耐重复动作能力强，通流容量大；
2） 性能稳定，抗老化能力强，能适应污染、高海波地区和GIS 等多种特殊需要；
3） 成本低，适于大批量生产；
4、MOA 的非线性特性及等值电路。

PPT12
1）在正常工作电压下：电阻很高，相当于一绝缘体，可以不用串联火花间隙来隔离动作电压；2）在过电压作用下：电阻很小，残压很低。

6、为什么监测MOA 的阻性电流可诊断它的绝缘故障。

P85
阀片长期承受工频电压作用而产生劣化，引起电阻特性的变化，导致流过阀片的泄漏电流增加；避雷器结构不良、密封不严使内部构件和阀片受潮也会导致运行中避雷器泄漏电流的增加。

电流中阻性分量的急剧增加，会使阀片温度上升而发生热崩溃，严重时甚至引起爆炸，所以可以通过检测MOA 的阻性电流来诊断它的绝缘故障。

7、阻性电流的全硬件补偿监测法的工作原理。

PPT22-23
（这个图不用记）信号I 0一益G I R ，而8 1） PT
I X 、I C 、I R 2之间的相位差已不是120°，而是120°±2α，可用软件求出α后将基准电压相位自动移相α。

9、阻性电流的数字化补偿检测法的原理。

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（图不用记）
I x ，U 经放大、滤波和U 移相900后，U φ与I c 同相，对I x 和U 进行A/D 转换后，由软件计算。

令，K 为计算系数，不断改变k 值，使Δ达到最小，则 10、阻性电流的谐波分析法的特点。

PPT42 1）该方法在系统电压含谐波时，能较补偿法测得准确。

2）类似tan δ监测，需对Ix ，U 同步进行采样。

3）电网的频率变化对结果有影响，仍需锁相倍频跟踪电路。

4）“以软带硬”，使硬件大为减少，避免了硬件性能不良对监测带来的影响，提高系统的可靠性。

5） 可与介质损耗测量共用一套微机及相应的软件，有利于实现多参数多功能的统一监测系统。

2k U I x ∙-=∆φ
k U I I x r ∙-=φ
第五章：
1、电力电缆的种类。

PPT4-6
油浸纸绝缘电力电缆、橡皮绝缘电力电缆、聚氯乙烯绝缘电力电缆、交联聚乙烯绝缘电力电缆（简称XLPE 电缆）
2、引起XLPE电缆劣化的主要因素。

P95-96.
热劣化、电气劣化、水树枝劣化、化学性劣化
3、电力电缆绝缘的主要监测项目。

PPT23
直流泄漏电流、交流电压下的tgδ和局部放电量
4、电力电缆绝缘在线监测主要有哪些方法。

直流法、电桥法、介质损耗角正切法、低频法、电缆局部放电监测
5、直流法的主要方法：直流成分法和直流叠加法
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第七章：
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性故障产生气体的情况，所以说对发现突发性故障不灵敏。

6、造成气体在油中损失的主要因素。

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内部固体材料对气体的吸附
变压器的呼吸作用
7、变压器内部故障模式主要有哪些？P142
主要有：机械故障、热故障、电故障
8、造成热性故障的主要原因。

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1）分接开关接触不良；
2）铁芯多点接地和局部短路或漏磁换流；
3）导线过热和接头不良或紧固件松动；
4）局部油道堵塞造成局部散热不良
9、电性故障按能量密度不同可以分为哪几种故障类型，它们主要的故障模式并对这些故障类型进行能量等级排列。

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1）电弧放电
故障模式：以线圈匝、层间绝缘击穿为多见，其次为引线断裂或对地闪络和分接开关飞弧等故障
2）火花放电
故障模式：引线或套管储油柜对电位未固定的套管导电管放电；引线局部接触不良或铁芯接地片接触不良而引起的放电；分接开关拨叉电位悬浮而引起的放电灯。

3）局部放电
故障模式：常常发生在气隙和悬浮带电体的空间内。

常见于冲片棱角或冲片间、金属交端之间。

能量等级排列：电弧放电、火花放电、局部放电
10、按照国家标准介绍，主要的脱气方法以及它们的原理。

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CH4再检测）。

14、离线式油中溶解气体色谱分析的特点。

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优点：选择性好、分离性能高、分离时间快、灵敏度高、使用范围广；
缺点：检测装置精密而复杂，需熟练的实验人员检测装置体积庞大，只适于实验室检测；
现场所采油样需运送至实验室进行分析，不仅耗时，而且采样、运输、保存过程中还会引起气体组分的变化，更不能做到实时在线监测。

15、在线油中溶解气体监测中的油气分离的主要方法，及它们的测量方法及特点。

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1）直接注入法
测量方法：运用氩作为载气，油样注入后能将溶于油中的气体从油中喷射出来。

特点：效率较高、安全、简单、工作时间短（20Min）。

2）鼓泡脱气法
测量方法：用定量的空气循环地重复吹入油中形成许多气泡，大大增加了气相和液相的接触面，油中溶解的气体被拉出气泡并随气泡排出油面，直到溶解于油中的气体在油中和油面上空间中的浓度达到平衡。

特点：类似于溶解平衡法，工作时间短
3）渗透膜脱气法
测量方法：利用只渗透气体不渗油的高分子聚合物薄膜进行油气分离，气体在浓度差的推动下在膜内渗透，到达膜的另一面并从膜表面释出。

气室中组分浓度随渗透时间增加而增大，最后达到平衡。

特点：平衡时间对各种气体不一致，分子量越大渗透时间越长，全部气体达到平衡的时间在2~3天。

16、渗透膜脱气法中单一气体监测的原理，以P152图7-10为例进行阐述原理。

P151-152
装置由气体分离和气体检测两部分构成。

油中气体透过渗透膜进入气室，气室储存气体，气室和气敏室平常处于隔断状态，气敏室和大气相通。

传感器保持通电，使之处于稳定工作状态。

当气敏室中的气体传感器检测到气室中气体浓度时，电磁阀动作，气敏室与大气隔断与气室相通。

计时器则使电磁阀每个一定时间开闭，并定时
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操作阀1
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CH4/H2
第八章：
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内绝
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小，
这些微弱的放电能量和由此产生的一些不良效应，慢慢损耗绝缘，最后导致整个绝缘击穿，发生电气设备的突发性故障。

3、水分对绝缘劣化的影响。

PPT24
油的绝缘强度随着油中含水量的增加而下降，导致击穿电压下降；纸、纸板受潮后，耐电强度降低；导致局部放电和围屏放电的起始电压降低，更易发生放电现象。

4、热对绝缘劣化的影响及诊断方法。

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油、纸和纸板的绝缘强度下降；油的电气和物理特性发生变化；绝缘纸的抗拉强度、平均聚合度、绝缘强度下降，并生成CO和CO2。

诊断方法：高压大容量变压器：油中气体分析；小容量变压器：定期测定油样的介质损耗角正切、体积电阻、总酸价及表面张力。

5、机械应力对绝缘劣化的影响。

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绕组变形、绝缘从导体上松散、脱落
6、电力变压器的监测和诊断内容。

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1）变压器油，包括油中气体分析和油样的电气、理化特性的监测；
2）绝缘纸的抗拉强度、平均聚合度等机械特性的监测；
3）变压器的局部放电、温度和变形的监测。

7、从监测信号的物理性质上分，电力变压器局部放电的测量方法。

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1）电测法：脉冲电流法
2）非电测法：油中气体分析、红外监测、光测法和声测法
8、脉冲电流法的测量频带如何选择。

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1）宽带局部放电测量仪的频率范围：下限频率30kHz≤f1≤100kHz，上限频率f2≤500kHz，带宽100kHz≤△f≤400kHz；
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11、PPT44-45
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60ns；当上限频率
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