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(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。
高压开关柜的在线监测与故障诊断技术高压开关柜是电力系统中重要的电气设备之一，用于控制和保护电力系统中的电器设备。
其在线监测与故障诊断技术的研究和应用对于确保电力系统的稳定运行和故障快速处理具有重要意义。
本文将从高压开关柜的在线监测技术和故障诊断技术两个方面展开论述。
高压开关柜的在线监测技术是指通过传感器和数据采集装置将开关柜的运行状态参数进行实时监测，并通过远程通信技术传输到监控中心，进行实时分析和监控。
其主要包括以下几个方面的内容：第一，温度监测。
高压开关柜中的电器设备在运行时会产生一定的热量，如果温度过高可能导致设备失效或发生故障。
因此，通过设置温度传感器对高压开关柜的关键部位进行温度监测，可以及时发现异常情况并进行预警。
第二，电流监测。
高压开关柜中的电流是电力系统正常运行的基本依据，通过安装电流传感器对高压开关柜中电流进行实时监测，可以掌握设备的运行状态，提前预防设备过载或短路等故障的发生。
第三，压力监测。
高压开关柜中的气体压力是其正常运行的重要参数，通过安装压力传感器对高压开关柜中的气体压力进行监测，可以及时发现气体泄漏或压力异常，防止设备损坏或发生爆炸等事故。
第四，湿度监测。
高压开关柜中的湿度会影响设备的绝缘性能和运行稳定性，通过安装湿度传感器对高压开关柜中的湿度进行监测，可以及时发现湿度过高或过低的情况，采取相应的措施保障设备的正常运行。
高压开关柜的故障诊断技术是指通过监测和分析高压开关柜运行时产生的信号，判断设备是否存在故障，并通过相应的算法和方法对故障进行诊断和定位。
其主要包括以下几个方面的内容：第一，振动分析。
高压开关柜在运行时会产生一定的振动信号，通过对振动信号进行分析，可以判断设备是否存在运行不稳定、松动或其他故障。
第二，红外热像技术。
通过红外热像仪对高压开关柜的外观进行拍摄，可以观察设备局部温度分布情况，通过温度异常点的识别和定位，判断设备是否存在故障。
第三，气体分析。
高压开关柜在运行时会产生一定的气体，通过对开关柜内气体的成分和浓度进行分析，可以判断设备是否存在绝缘失效、短路故障等情况。
GIS高压断路器常见故障原因的分析与处理GIS高压断路器是电力系统中重要的控制设备，负责对系统中的高压电路进行开关操作。
由于长期使用以及其特殊的工作环境，GIS高压断路器会存在一些常见的故障原因。
本文将对GIS高压断路器常见故障原因进行分析，并提出相应的处理方法，以便于运维人员及时处理故障，保证电力系统的稳定运行。
1. 绝缘破坏GIS高压断路器的主要功能是对系统中的高压电路进行控制，对绝缘材料的要求非常高。
由于长期工作在高压电气场中，绝缘材料容易发生老化、劣化、裂纹等现象，导致绝缘破坏。
绝缘破坏会导致断路器失效，造成设备的故障。
2. 机械故障GIS高压断路器在工作过程中需要频繁进行开关操作，因此机械部件容易受到磨损和损坏。
机械故障包括机构卡滞、机械连接松动、机械部件断裂等问题，这些故障会影响断路器的正常工作。
3. 电气故障在GIS高压断路器的工作过程中，由于高压电气场的作用，电气元件易受到击穿、放电等现象的影响，导致电气故障。
电气故障包括电器元件损坏、触头烧毁、触头粘连等问题，这些故障会影响断路器的正常使用。
4. 操作不当GIS高压断路器是一种复杂的设备，如果操作人员在使用过程中操作不当，比如频繁过载操作、不按要求进行开关操作等，都会导致设备的故障。
二、GIS高压断路器常见故障处理方法对于绝缘破坏的处理，首先需要对设备进行检测，查找绝缘破坏的具体位置。
可以通过红外线测温仪、超声波检测仪等设备进行绝缘材料的检测。
一旦发现绝缘破坏的部位，需要及时更换绝缘材料，确保设备的绝缘性能。
对于机械故障，需要对设备进行仔细的检查，找出故障的具体原因。
可以采用润滑、拧紧螺栓、更换损坏部件等方法进行处理。
还需对机械部件进行定期维护，确保设备的机械部件处于良好状态。
对于操作不当导致的故障，需要对操作人员进行培训，加强对设备的操作规程的学习。
可以采用监控系统对设备的操作情况进行监测，及时发现并纠正操作不当的行为。
1. 设备定期维护对GIS高压断路器进行定期维护是预防故障的重要措施。
基于大数据理念的高压开关柜状态监测与故障诊断摘要：现如今，各领域的不断进步和发展，对用电量的需求逐渐增多，为了满足对用电量的需求，电力部门更加注重电力系统的运行效率和稳定性。
高压开关柜设备是电力系统的主要输电设备之一，保证高压开关柜的稳定运行则是确保电力系统正常供电的重要措施，所以监测高压开关柜的运行状态十分重要，对电力系统起到保护作用。
相关技术人员通过高压柜开关设备运行有效监测，全面掌握其运行状态，从而有针对性的实现设备故障诊断，很大程度上提升了设备故障诊断的效率，降低设备的危险系数。
由于电力系统与人们生活安全密切相关，一旦高压开关柜出现丝毫问题，都会给人们带来极大的安全隐患。
对高压开关柜进行实时监测，有助于快速发现其存在的安全问题，并且采取科学的处理方式，降低设备维修的可能性，为企业节约大量的维修费用，同时为电力系统稳定运行提供安全可靠的条件，促使我国电力行业发展逐渐走向成熟化。
关键词：大数据理念；高压开关柜；状态监测；故障诊断引言高压开关柜基于无线技术，通过局部放电监测设备运行情况，了解设备运行环境，测量环境温度，通过一体化高压开关设备状态监测诊断系统，掌握设备的运行情况。
除此之外，还需要了解变电站开关柜的应用地点，如果开关柜建立在潮湿的环境下，很容易引发安全事故，为了保证高压开关柜可以在工作期间平稳、安全的运行，需要进一步提升高压开关柜的监测能力。
应用大数据技术可以提升高压开关柜监测水平，及时发现设备运行存在的问题，并采取检修方案，提高故障诊断效率，保障高压开关柜在工作期间平稳、安全的运行。
1高压开关柜常见故障一是分断故障。
高压开关柜的分断故障主要包括关闭和开断故障，这种故障广泛存在于各种各样的断路器当中。
例如，当断路器出现灭弧异常等情况，就会对高压开关柜造成不良的影响，从而使断路器不能顺利正常地工作。
分断故障相对较为常见，所以往往需要针对故障进行进一步的判断，找出高压开关柜中产生异常的原因，切实消除隐患。
华建低压微机保护的产品特点
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2：为低压设备的自动化创造条件.
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4：保护功能更加完善,提高了设备的安全性和可靠性.
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6：能对各类故障做详情记录,对分析故障发生的原因,采取改进措施提供方便.
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高压断路器在线监测与故障诊断摘要：在线监测与故障诊断在电气设备的故障诊断和智能决策领域受到了越来越多的关注。
该文阐述了断路器的各种监测方法，运用小波理论对高压断路器进行振动信号的深入分析。
关键词：断路器；状态监测；故障诊断传感器、计算机、光纤等高新技术以及数学理论的应用，以及人工智能技术的发展，为电气设备的在线监测和故障诊断提供了进一步发展的空间。
在高压断路器的操作过程中，机械性能的不正常是引起故障的一个重要因素。
为了能准确地测量和检验高压断路器的机械性能，开发和完善测试系统十分必要。
外部监测与诊断技术能够在线判断断路器的机械状况，是提高高压断路器可靠性的重要方法。
这种监测与诊断方法的运用，能够有效地延长高压断路器检修和保养的期限。
在监测过程中，状态判别主要关心的是设备系统的整体状况；而在故障诊断中，状态分类则是在发现设备异常后，对故障进行分析，确定故障发生的部位、严重程度及其原因，为诊断决策提供依据。
1 断路器在线监测的意义在线监测系统用于变电站、开闭所、电厂高压断路器的机械性能、电气绝缘性能、触头电寿命及操作回路工作状态的监测，通过综合分析在线监测的数据和相关历史数据，诊断高压断路器实时的工作状态，为电气设备状态检修提供决策依据。
由于高压断路器数量多、检修量大、费用高，据有关统计资料表明，变电站维护费用的一半以上是用在高压断路器上，而其中60%又是用于断路器的小修和例行检修上。
另外，据统计有10%的断路器故障是由于不正确的检修所致，断路器的大修完全解体，既费时间，费用也很高，而且解体和重新装配会引起很多新的缺陷。
在目前相对保守的计划检修中，检修缺乏一定的针对性。
断路器在线状态监测系统，能及时了解断路器的工作状态、缺陷的部位，减少过早或不必要的停电试验和检修，减少维护工作量，降低维修费用，提高检修的针对性，可显著提高电力系统可靠性和经济性。
2 高压断路器的在线监测2.1 机械振动信号的监测高压断路器是依靠其机械部件的正确动作来完成其职能的，因而每个组成部件的机械可靠性极为重要。
根据统计，1990年全国6 kV以上高压断路器的故障中，拒分、拒合和误动作三类共占46%。
因此，加强机械故障的监测手段，提前发现潜在故障，对降低设备故障率，以提高电力系统的安全性和高效性具有十分重要的意义。
机械振动信号是一个丰富的信息载体，包含有大量的设备状态信息，它由一系列瞬态波形构成，每一个瞬态波形都是断路器操作期间内部事件的反映。
振动是对设备内部多种激励源的响应，对高压断路器而言，激励源包括分合闸电磁铁、储能机构、脱扣机构、四连杆机构等内部构件的运动。
断路器机械状态的改变，将导致振动信号的变化，这是利用振动信号作为故障诊断依据的理论基础。
通过适当的检测手段和信号处理方法，可以识别振动的激励源，从而找出故障源。
振动信号合分闸的波形分析：SN10-10型高压断路器在合、分闸过程中的振动信号波形见图1、图2。
图1 合闸振动信号波形对于合闸过程所对应的重要冲击振动如下：t1：支架上合闸接触器动作所对应的微弱振动（接触器关合时刻）；t2：合闸铁芯带动机构传动连杆开始运动（触头系统开始运动时刻）；t3：动静触头接触时刻（主触头接触时刻）；t4：合闸缓冲器接入时刻；t5：合闸铁芯运动到头，对应着支架合闸过程中最大的一次冲击；t6：机构的连杆运动到头与维持合闸掣子接触撞击。
在操作过程中各个冲击子波与断路器的运动状态有一一对应的关系，这为断路器监测提供了重要数据，通过选择适当的部位，就有可能从支架或外壳上的振动信号来判断内部某一特定动作。
图2 分闸过程波形对于分闸操作过程，几个重要冲击振动如下：t1：分闸脱扣电磁铁与连杆机构撞击，对应着一个较微弱的振动；t2：机构连杆解列，分闸弹簧开始驱动传动机构及触头系统运动，对应着分闸过程中最大的冲击振动。
t3：主触头分离时刻；t4：动触头运动到头，制动缓冲所对应的冲击，也是一个比较强烈的振动信号。
在断路器合闸过程振动波形中，最大值发生的时刻是不同的，可以作出如下的解释：在实际情况中，当基座螺丝松动时，振动传感器得到的振动信号包括操作引起和操动机构与机架撞击引起的振动，这两种振动叠加起来，使振动信号同正常操作的表现不同，故障振动明显延后，小波变换将这种不同比较明显的表现出来。
止位垫片对触头有缓冲作用，当断路器合闸时，由于垫片的松动使得动触头较快的运动到头，而产生振动，表现为出现极大值的时间比正常状态超前的状态。
在实际工程应用中，可以将振动信号的幅值和振动事件发生的时间段作为特征参量进行故障诊断。
2.2 断路器合、分闸线圈电流的监测高压断路器一般都以电磁铁作为操作的第一级控制元件，操动机构中使用的绝大部分是直流电磁铁。
当线圈中通过电流时，在电磁铁内产生磁通，动铁芯受磁力吸引，使断路器分闸或合闸。
从能量角度看，电磁铁的作用是把来自电源的电能转化为磁能，并通过动铁芯的动作，再转换成机械能输出。
合、分闸线圈的电流中含有可作为诊断机械故障用的丰富信息，可以选用补偿式电流传感器监测电流信号。
对线圈电流的监测主要是提取事件发生的相对时刻，根据时间间隔来判断故障征兆，对于诊断拒动、误动故障有效。
2.3 断路器行程、速度的监测位移量采集是靠光电式行程传感器来实现的。
其工作原理如下：把旋转光栅安装在断路器操动机构的主轴上，利用光栅和光电断续的相对运动，经光电转换，将速度行程信号转换为电信号。
经数据处理后可得断路器操作过程中的行程和速度随时间的变化关系。
据此可计算出以下参数：动触头行程、超行程、分合及分前10 ms内平均值等。
通过触头的时间—行程信号，可以提取触头运动过程中各个事件发生的时刻。
根据事件时间来诊断故障，这种方法可以诊断断路器机械部分磨损、疲劳老化、变形、生锈、阀的缓慢动作等故障。
2.4 开断电流累计监测在分闸过程中，由高压电流互感器和二次电流传感器测量高压断路器的主电流波形，通过测量触头每次开断电流，经过数据处理得到该次开断电流的有效值，然后根据计算：当为开断电流的加权累计值，其值超过阈值时，则表明应该检修、更换，从而间接的反映触头的磨损情况。
2.5 合、分闸时间同期测量关于合分闸时间及同期的测量电路原理，如图3所示。
在断路器断口上下接线端子接上测量信号线，当断路器合上时，信号线上有电流流过，经光电隔离器、电压比较器，输出高电平信号；当断路器分开时，信号线上无电流通过，输出信号是低电平。
测量系统以一定时间周期同时读取所有断口的信号，以操作线圈电流信号为起点，计算出各相各断口的分合闸时间和相间的同期差。
这种技术只能用于临时性监测。
图3 离线测量原理图2.6 合闸弹簧状态监测直接监测：应用压力传感器，通过测量合闸弹簧压力值的大小，判断弹簧压缩状态。
这种方法需要在机构上安装压力传感器。
间接监测：应用电流传感器，通过测量储能电动机的工作电流变换及工作时间，监测合闸弹簧的状态，通过分析电流波形得到电流特征参数的变化，从而反映弹簧状态的变化。
2.7 动态电阻监测一般的SF6断路器有主触头和弧触头，灭弧主要靠弧触头，断路器在闭合状态时，测得的回路电阻是主触头接触电阻和弧触头接触电阻的并联值。
一般情况下，主触头接触电阻比弧触头接触电阻小得多，所以所测回路电阻无法反映弧触头的烧损情况。
在分闸过程中，主触头先分离，开断电流转移到弧触头上，弧触头间先出现电弧，借助灭弧装置不能发挥作用，这样会导致断路器烧损。
从主触头分离到弧触头分离这段时间称为有效接触时间，其行程称为有效接触行程。
只有保证弧触头有足够有效接触行程和时间才能使断路器顺利灭弧。
通过检测断路器动作过程中的回路电阻变化曲线，可以不用拆开断路器就能得到弧触头的有效接触时间，这种检测方法称为动态回路检测，测得的电阻称为动态回路电阻，用以区别通常的在断路器闭合时测得的回路电阻，后者称为静态回路电阻。
2.8 真空度检测现有对真空度测定的方法主要有：观察法，仅仅适用于对玻璃外壳的真空灭弧室，并且只能作为经验判断，参考使用；交流耐压法，在分闸状态下的真空断路器的触头施加交流电压，根据电压施加过程中相关参数的变化来判定真空度，但这种方法只能为真空灭弧室的真空状况提供一个粗略的判断，不能判断真空度的变化趋势，只是一个定性的判断方法，有时和实际结果并不一致；火花计法，这种方法也仅适用于玻璃管真空灭弧室，使用时，让火花探漏仪在灭弧室表面移动，根据高频电场作用下不同的发光情况来判断真空度。
综上所述，真空度的测量，目前仅仅停留在原理的探讨上，如果一定要实现在线监测，尚无经济而安全的方法。
3 高压断路器的振动信号处理断路器每次的合闸或者分闸操作，都会引起若干次振动事件，每个振动事件都对应着特定的幅值、频率及衰减指数。
当断路器发生故障时，在断路器的故障信号中，必然会引起意外的振动事件，这使得整个振动信号在特定频段内振动，频率、幅值及衰减指数都可能发生变化，这些就可以作为判断的依据。
如果断路器运行正常，变化应在有限的幅度和范围之内，并且应在平均值的上下随机波动。
在操作中，如果在某些点上的变化大大超出平均值或者在某一方向上有规律的迁移，就可能检测出问题。
在断路器的振动信号中，包含许多尖峰和突变部分，而且噪声也不是平稳的，因此应当对信号进行预处理，将信号的噪声部分去除，提取有用信号。
由于小波分析能同时在频率域中对信号进行分析（且在频率域内分辨率高时，时间域内分辨则低，在频率域内分辨率低时，时间域内分辨率则高），所以能有效地区分信号中的突变部分和噪声，从而实现信号的消噪。
4 国内外断路器在线状态监测与故障诊断纵观国内外电气设备状态监测的研究和应用状况，已投入使用的状态监测装置或系统，还存在一些问题和不足。
主要表现在以下几个方面：•对在线监测项目缺乏统一的管理。
研制在线监测装置和系统的厂商很多，但投放市场的产品缺少统一的考核和认证。
•监测系统本身存在可靠性问题。
主要表现在装置自身性能不稳定、抗干扰能力差、测得的数据准确度不高，甚至起不到状态监测系统应有的作用。
•现场工作人员缺乏对监测系统操作、管理的相关知识，也是造成系统不能正常运行的原因。
•供货单位对产品质量缺乏应有的监督机制，售后服务不完善，排除故障不及时，造成系统瘫痪或不能正常运作。
以下是对电气设备状态监测研究的几点看法：•针对执行机构拒动和误动，加强对操动机构和二次部分的状态监测。
•提高状态监测装置自身的电磁兼容、抗干扰性能。
•系统自身的可靠性研究，监测装置应具备自诊断功能。
•一个系统具有多状态、多设备的监测功能，减少监测系统的复杂性和监测装置的冗余。
•规范接口、通信标准，增强监测系统的开放性和其他监测装置的兼容性。
•充分利用先进的计算机技术、通信技术、信号处理和人工智能技术，使下一代状态监测装置向着高灵敏度、高可靠性、智能价廉的方向发展。
