电气设备在线监测技术

电气设备在线监测技术一、概述电气设备故障一、概述电气设备故障原因及危害一、概述设备状态的检测手段停电试验运行中巡检带电测试在线监测一、概述停电试验停电试验优点缺点试验结果分析积累了大量经验停电困难设备状态：停电≠运行不能连续随时监测（维修不足）过度维修一、概述运行中巡检属于状态检修试验范畴设备表计…声音辨识外观检查设备状态判断优点：简便易行能够发现部分缺陷缺点：内部缺陷不易发现要求认真、仔细记录完整一、概述带电测试人检测仪器运行设备带电测试变压器绝缘油色谱分析电容型设备介损及电容量铁芯接地电流超高频局放超声局放避雷器带电测试红外热成像紫外成像

…一、概述在线监测在线监测运行设备传感器后台设备状况连续监测设备状况定时监测自动进行一、概述在线监测VS带电测试带电测试在线监测资金投入小大灵活性强弱检测及时性弱强诊断能力弱较强抗干扰能力弱强一、概述在线监测AND状态检修检修决策风险评估

设备状态评价

安全、可靠性、环境、成本在线监测为状态评价提供必要的参数状态检修的重要辅助手段二、在线监测系统结构早期结构集中式测量结构被测信号汇集到主控室，由系统主机逐一进行检测存在的问题模拟信号长距离传输的干扰地电位冲击二、在线监测系统结构基于IEC61850的结构分层分布的现场总线结构二、在线监测系统结构分层分布的现场总线结构中心层间隔层过程层

由局端综合系统构成

采用10M/100M以太网通讯方式与间隔层连接

由各类专用监测子系统和现场主机构成

通过相互独立的CAN2.0B现场总线与其自身所配备的就地监测单元连接由各类专用监测子系统中的就地监测单元构成具备CAN2.0现场总线接口二、在线监测系统结构现场总线概念指现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多站点的通讯系统只需使用一根普通的双绞屏蔽电缆就可挂载多个监测单元优点电缆的用量少，连线设计及接头校对等工作简单个别监测单元发生故障或退出运行不会影响其它单元工作各个监测单元的独立接地，解决了抗干扰、抗冲击等方面的问题直接传输数字信号，抗干扰能力强二、在线监测系统结构数据管理及预警系统

通过局域网等通讯方式，数据管理系统可定时获得各个变电站的监测数据，装载到数据库数据管理系统对监测数据进行分析判断，筛选出参数异常的电气设备自动生成包括参数变化趋势图在内的监测报告

数据诊断系统分布式测量结构，监测单元可同时测量，可方便地排除外部影响

将结构相同的电气设备通过纵向或横向的比较，可确定被测电气设备绝缘状况的真实变化通过相对比较判断法，关注个别设备监测数据发生的相对变化，消除外部因素的影响三、电容型设备能够开展的项目

小贴示通过测量介质损耗tgδ及电容量，可较为灵敏地发现电容型设备的绝缘缺陷三、电容型设备测量方法

无源电流传感器检测精度难以满足介质损耗测量的要求自动反馈的零磁通补偿技术选用导磁率较高、损耗较小坡莫合金作铁芯采用深度负反馈补偿技术自动跟踪补偿，保持铁芯工作在接近理想的零磁通状态关键求取两个工频基波电流信号的相位差三、电容型设备“虚拟基准”

三、电容型设备介损测量效果

三、电容型设备电容量测量效果

电容量监测数据较为稳定，与系统电压波动无关，仅略受环境变化（气温）的影响，且三相的影响程度基本一致三、电容型设备监测效果

考虑到提供基准电压信号CVT存在固有的角差，会造成在线监测结果与离线测试间结果差异，主变套管的在线监测结果是比较准确的三、变压器设备能够开展的项目超高频局放色谱铁芯接地电流绕组温度在线监测三、变压器设备超高频局放

测试原理局放源相当于无线电发射装置接收局放源的电磁信号可实现对局放的检测在超高频段（UHF：300～3000MHz）内接收电磁信号，可避开大多数干扰金属壳会屏蔽电磁信号内置接收单元，或由非金属材料构成的外壳或缝隙处接收信号三、变压器设备超高频局放

三、变压器设备超高频局放

状态良好三、变压器设备超高频局放

三、变压器设备色谱过热故障原因导电回路方面磁路方面分接开关接触不良引线接头焊接或接触不良低压线圈股间漏磁不均在焊接头处造成电势差及涡流股间短路铁芯短路铁芯多点接地漏磁或主磁通在某些部件上引起涡流发热….….三、变压器设备色谱三、变压器设备色谱监测原理通过油路管道，并在油泵的控制下，从变压器中获取特定油速和流量的油样通过萃取装置，使用聚四氟乙烯薄膜、中空纤维束等高分子膜从油中脱出气体脱出的混合气体由载气推动通过色谱柱，各组分气体由于运动速度不同而被分离用热导池或半导体气敏传感器来测定气体的成分和浓度使用标准气体定期对检测装置进行标定和调整，以保证检测的可靠性三、变压器设备色谱存在的问题结构较为复杂存在多种易损坏（例如油泵、气泵、阀门、热导池等）、易损耗（例如载气、标气等）、易老化（脱气透膜、色谱柱等）部件定期进行维护和校准三、变压器设备色谱放电性故障原因电场集中处局部放电金属部件悬浮放电受潮后围屏或撑条上发展中的树枝状放电油流静放电…三、变压器设备色谱负载试验线圈直流电阻…空载试验（含单相空载试验）铁芯接地电流（绝缘电阻）过热故障诊断三、变压器设备色谱检查有载调压小油箱检查潜油泵…超高频局部放电试验局部放电试验放电故障诊断三、变压器设备铁芯接地电流监测目的和方法通过监测变压器的铁心及夹件的接地电流，可及时发现铁心多点接地缺陷铁心、夹件接地电流信号通过穿芯式电流传感器（小CT）获取监测效果三、变压器设备绕组温度在线监测对变压器油温和绕组温度进行实时监测，可以及时发现故障严重程度的发展趋势通过预埋入绕组内的光纤，可实现对绕组温度的有效监测四、开关类设备监测项目电气寿命在线监测机械特性在线监测

SF6气体综合监测超高频局放监测超声局放监测四、开关类设备电气寿命在线监测监测原理影响电寿命的主要因素是触头的电磨损。触头的电磨损取决于开断电流(燃弧电流)和燃弧时间、灭弧室的结构以及触头的运动速度等通过监测开断电流，开断次数，燃弧时间等参数，由数学算法分析，累计触头磨损量，评估触头电寿命，预测触头的剩余寿命。四、开关类设备电气寿命在线监测电寿命计算方法累计开断电流累计i2t

累计开断电流加权值计及燃弧时间的i2t加权评估法相对电磨损与相对电寿命法四、开关类设备电气寿命在线监测累计开断电流监测四、开关类设备机械特性在线监测需要考虑的参量分、合闸线圈电流触头的行程、速度等特性机械振动监测辅助开关的转换状态气压、油泵电机或弹簧储能电机动作过程电流波形合、分闸时间，三相不同期时间，燃弧时间及弹跳时间四、开关类设备机械特性在线监测监测意义及方法分、合闸线圈电流线圈电流波形反映了铁芯行程、铁芯卡滞、线圈状态(匝间短路等)、分合闸辅助接点状态与转换时间等信息触头的行程、速度等特性反映机构的工作状况，通过直接或间接的方法获得速度、加速度、行程等曲线以及平均速度、最大速度机械振动监测分析机构的动作状态和时间，可以反映断路器内部机