电气设备绝缘检测与诊断2

1、监测系统的组成监测系统的组成在线监测系统的基本框架运运 行行 技技 术术 措措 施施电电 力力 设设 备备传传 感感 器器信信 号号预预 处处 理理数数 据据 采采 集集数数 据据 处处 理理信信 号号 传传 输输故故 障障 诊诊 断断信信 号号 变变 送送 系系 统统（ 设设 备备 近近 区区 ）数数 据据 采采 集集 系系 统统（ 设设 备备 近近 区区 ）信信 号号 传传 输输系系 统统处处 理理 和和 诊诊 断断 系系 统统（ 主主 控控 室室 ）什么是传感器？传感器定义传感器定义 传感器是借助检测元件将一种形式的信息转传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一种信息的装置。换成另

2、一种信息的装置。 物理量物理量电量电量 目前，传感器转换后的信号大多为电信号。目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。号转换成电信号的装置。传感器的构成传感器的构成 传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。阻抗匹配，以便于后续仪表接入。 dV 故

3、障诊断传感什么？超声波超声波脉冲电流脉冲电流远红外远红外气体含量气体含量温度温度电电信信号号温度温度热电偶热电偶直流电压直流电压光强度光强度光电二极管光电二极管直流电流直流电流机械振动机械振动超声传感器超声传感器交流电压交流电压放电脉冲放电脉冲罗克夫斯基线圈罗克夫斯基线圈交流电流交流电流气体含量气体含量气体传感器气体传感器电阻电阻位移位移电感式位移传感器电感式位移传感器电感电感液位液位电容式液位计电容式液位计电容电容厚度厚度水晶厚度传感器水晶厚度传感器频率频率传感器工作原理放放大大、变变换换测测量量环环境境被被测测信信号号检检出出器器狭狭义义传传感感器器信信号号预预处处理理部部分分广广义义传传

4、感感器器输输出出输输入入匹匹配配xiyo对传感器的基本要求：（1 1）能监测出反映设备状态特征量的信号，有）能监测出反映设备状态特征量的信号，有良好的静态特性和动态特性。良好的静态特性和动态特性。（2 2）对被测设备无影响或影响很微弱，吸收待对被测设备无影响或影响很微弱，吸收待测系统的能量极小，能和后续单元很好地匹配。测系统的能量极小，能和后续单元很好地匹配。（3 3）可靠性好，寿命长。）可靠性好，寿命长。传感器基本性能指标基本参数基本参数环境参数环境参数可靠性指标可靠性指标其他指标其他指标量程指标量程指标 量程、过载能力。量程、过载能力。灵敏度指标灵敏度指标 灵敏度、分辨率、灵敏度、分辨率、

5、 满量程输出、输入输满量程输出、输入输出阻抗。出阻抗。精度指标精度指标 误差、线性度、重误差、线性度、重复性、阈值、复性、阈值、 稳定性。稳定性。动态性能指标动态性能指标 频率特性、时间常频率特性、时间常数、阻尼系数、响应数、阻尼系数、响应时间、衰减率等时间、衰减率等温度指标温度指标 工作温度范工作温度范围围 温度漂移温度漂移抗振指标抗振指标 抗振幅度抗振幅度 冲振允许频冲振允许频率率大气环境大气环境 湿度湿度 气压气压工作寿命工作寿命保修期保修期保险期保险期平均无故障时平均无故障时间间绝缘电阻绝缘电阻耐压水平等耐压水平等电源电源 供电方式供电方式 电源电压电源电压 电源稳定电源稳定性性 功耗

6、功耗结构结构 外形尺寸外形尺寸 重量重量 材质材质安装方式安装方式传感器的静态特性 静态特性表示传感器在输入量处于稳定状态时静态特性表示传感器在输入量处于稳定状态时的输出的输出- -输入关系。输入关系。 v 环境要求环境要求v 可测量范围可测量范围v 线性度线性度v 迟滞效应迟滞效应v 输出特性输出特性v 分辨率分辨率v 稳定性稳定性v 静态误差静态误差数据处理数据处理1、时域分析法、时域分析法2、频域分析（频谱分析）法、频域分析（频谱分析）法3、相关分析法、相关分析法4、统计分析法、统计分析法诊诊 断断诊断内容：诊断内容：（1）判断设备有无故障。）判断设备有无故障。（2）判断故障地性质、类型

7、和原因。）判断故障地性质、类型和原因。（3）判断故障的状况和预测设备的剩余寿命，）判断故障的状况和预测设备的剩余寿命，即对故障的严重程度及发展趋势作出诊断。即对故障的严重程度及发展趋势作出诊断。（4）判断故障的部位，即故障定位。）判断故障的部位，即故障定位。故障诊断方法故障诊断方法规则规则诊断法诊断法逻辑诊断法逻辑诊断法模糊诊断法模糊诊断法统计诊断法统计诊断法样板样板诊断法诊断法阈值诊断法阈值诊断法时域波形诊断法时域波形诊断法频率特性诊断法频率特性诊断法 指纹特征诊断法指纹特征诊断法1.1.阈值诊断法阈值诊断法 对设备进行测试，将得到的特征量与规定对设备进行测试，将得到的特征量与规定的阈值对照

8、，超过阈值时判断设备有故障。长的阈值对照，超过阈值时判断设备有故障。长期以来，我国实行的预试制度，就属于阈值诊期以来，我国实行的预试制度，就属于阈值诊断范畴。断范畴。 比较简单，这使其容易推行，但它也存在比较简单，这使其容易推行，但它也存在判断不够全面，容易发生误报、漏报等缺点。判断不够全面，容易发生误报、漏报等缺点。 特征变量分布的随机性特征变量分布的随机性 完好绝缘完好绝缘 D1 和和 故障绝缘故障绝缘 D2 特性参数特性参数 x 的的 概率密度曲线概率密度曲线 fD1(x)及及fD2(x) fD1(x) 和和 fD2(x) 分离分离 在在a，b区间中区间中 选择选择 阈值阈值 x0 fD

9、1(x) 和和 fD2(x) 相交相交 确定确定 x0 可能错判可能错判(虚报或漏报虚报或漏报) 增大增大 x0 减小虚报减小虚报 增大漏报增大漏报 减小减小 x0 减小漏报减小漏报 增大虚报增大虚报 考虑上述各种因素考虑上述各种因素 合适的诊断规则合适的诊断规则 损失最小损失最小2.2.模糊诊断法模糊诊断法 在状态监测中所得特征量在某些情况下具有在状态监测中所得特征量在某些情况下具有不确不确定性定性，这样评价绝缘状态时含有模糊性，例如，这样评价绝缘状态时含有模糊性，例如“绝绝缘受潮缘受潮”就是一种很难判断的一种故障，含水分多就是一种很难判断的一种故障，含水分多少叫受潮少叫受潮? ? 为了进行

10、诊断，利用模糊数学的方法，引入为了进行诊断，利用模糊数学的方法，引入隶属隶属函数函数的概念，隶属函数对于设备的特征的概念，隶属函数对于设备的特征K K和状态和状态D D可可分别用分别用隶属度隶属度表示。事件发生的隶属度也称为可能表示。事件发生的隶属度也称为可能度，用这种方法可以得到存在某种故障可能性的大度，用这种方法可以得到存在某种故障可能性的大小。小。 模糊数学将二值逻辑推广为可取模糊数学将二值逻辑推广为可取0,1闭区间中闭区间中任意值的连续值逻辑。隶属函数任意值的连续值逻辑。隶属函数（x） 0,1。二。二值逻辑函数是隶属函数的特殊情况，隶属函数是值逻辑函数是隶属函数的特殊情况，隶属函数是二

11、值逻辑函数的推广。二值逻辑函数的推广。 事件发生的隶属度与事件发生的概率是不同的事件发生的隶属度与事件发生的概率是不同的概念。概念。 模糊诊断中，诊断规则由模糊关系矩阵体现，模糊诊断中，诊断规则由模糊关系矩阵体现，此矩阵反映了状态和特征之间的因果关系此矩阵反映了状态和特征之间的因果关系 D=R*k其中，其中，D为状态隶属度向量，为状态隶属度向量， k为特征隶属度向量，为特征隶属度向量， R为模糊关系矩阵。为模糊关系矩阵。3.3.时域波形诊断法时域波形诊断法 对设备测试，得到某特征量随时间变化曲线与对设备测试，得到某特征量随时间变化曲线与规定正常曲线相比较，来判断设备状态，这种方规定正常曲线相比

12、较，来判断设备状态，这种方法称法称时域波形诊断法时域波形诊断法。如对高电压开关电磁铁线。如对高电压开关电磁铁线圈电流与时间的关系来判断其操作机构状态。圈电流与时间的关系来判断其操作机构状态。 对设备测试，得到特征量频谱特性与样板对设备测试，得到特征量频谱特性与样板对照来判断设备状态的方法称为对照来判断设备状态的方法称为频率特性诊断频率特性诊断法法。如对异步电动机转子断条及变压器绕组变。如对异步电动机转子断条及变压器绕组变形就采用这种诊断法。形就采用这种诊断法。4.4.频率特性诊断法频率特性诊断法5.5.指纹诊断法指纹诊断法 所谓所谓“指纹指纹”是对测试得到特征量可得一组是对测试得到特征量可得一

13、组特殊图形，这种图形称为指纹。例如局部放电特殊图形，这种图形称为指纹。例如局部放电测量，可以二维及三维图形。测量，可以二维及三维图形。 所谓所谓“指纹诊断法指纹诊断法”，是将测试得到的指纹，是将测试得到的指纹与样板指纹对照，判断设备有无故障的方法。与样板指纹对照，判断设备有无故障的方法。6.6.基于人工神经网络的诊断基于人工神经网络的诊断 人工神经网络是一种旨在模仿人脑结构及人工神经网络是一种旨在模仿人脑结构及其功能的信息处理系统。它是由多个非常简单其功能的信息处理系统。它是由多个非常简单的处理单元彼此按某种方式相互连接而形成的的处理单元彼此按某种方式相互连接而形成的计算系统，该系统是靠其状态

14、对外部输入信息计算系统，该系统是靠其状态对外部输入信息的动态响应来处理信息的。其功能取决于网络的动态响应来处理信息的。其功能取决于网络的结构，连接强度以及各单元的处理方式。的结构，连接强度以及各单元的处理方式。人工神经网络中的神经元模型人工神经网络中的神经元模型人工神经元的特点人工神经元的特点一个神经元只有一个输出。一个神经元只有一个输出。神经元之间的联系通过系数神经元之间的联系通过系数wji来起作用。来起作用。每个神经元都有一个实数阈值与输入共同影响输出。每个神经元都有一个实数阈值与输入共同影响输出。 j 每个神经元都有激励函数的存在。每个神经元都有激励函数的存在。F jyiwjiy1wj1ynwjnFyj7.7.专家系统在故障诊断中的应用专家系统在故障诊断中的应用专家系统专家系统是一种以知识为基础、运用推理能是一种以知识为基础、运用推理能力推导出结论的人工智能系统，主要用于对力推导出结论的人工智能系统，主要用于对诊断问题和指令性问题的解答。诊断问题和指令性问题的解答。专家系统的特点专家系统的特点专家系统具有一致性专家系统具有一致性. .专家系统只是人的经验的汇集，因此专家系专家系统只是人的经验的汇集，因此专家系统能解决的问题，首先人能解决