高压电容型电气设备介质损耗在线监测系统研究

介质损耗因数在线监测数据分析与绝缘诊断的研究的开题报告一、研究背景和意义随着电气化的普及，电力设备在我们生产生活中的作用变得越来越重要。

然而，电力设备在工作中会受到各种因素的影响，如电压、电流、温度、湿度等等。

其中，介质损耗因数是导致电力设备损坏和故障的重要因素之一，因此准确的介质损耗因数在线监测和诊断对电力设备的运行维护至关重要。

目前，国内外学者在介质损耗因数在线监测方面都有一定的研究成果，但大多数学者都是关注于系统的设计和实现，很少从数据分析入手，对于如何利用在线监测的数据进行绝缘诊断的研究较为缺乏。

因此，对介质损耗因数在线监测数据的分析和绝缘诊断研究具有重要意义。

二、研究内容和目标本次研究将结合实际电力设备，通过对介质损耗因数在线监测数据的采集和分析，探究如何从数据中提取特征，建立合适的模型进行数据处理和分析。

同时，针对不同的电力设备，研究制定相应的绝缘诊断方法，为电力设备的运行维护提供更加有效的支持。

具体研究内容包括：1. 介质损耗因数在线监测数据的采集和预处理；2. 设计合适的数据处理和分析方法，并在实验数据上进行验证；3. 针对不同的电力设备，研究制定相应的绝缘诊断方法；4. 验证研究方法的可行性和有效性，并分析研究结果。

三、研究方法和技术路线本次研究将采用参数回归和深度学习方法对介质损耗因数在线监测数据进行处理和分析，实现对数据特征的提取和异常检测。

整个研究流程如下：1. 数据采集和预处理。

利用在线监测系统采集电力设备的介质损耗因数数据，并进行数据预处理，去除异常值。

2. 数据特征提取。

选取适当的特征进行特征工程，提取数据的相关特征，用于后续建模和分析。

3. 建立绝缘诊断模型。

采用参数回归和深度学习方法建立绝缘诊断模型，并对模型进行训练和测试。

4. 研究绝缘诊断方法。

针对不同的电力设备，研究制定相应的绝缘诊断方法，并进行实验验证。

5. 数据分析和结论总结。

对实验数据进行分析和总结，验证研究方法的可行性和有效性。

电力设备绝缘性能是否满足工作要求,会直接影响到电力系统运行的稳定性和安全性,要想提高供电质量,为用户提供更加可靠的用电,就需要时刻了解到电力设备工作状态下绝缘性能的好坏,及时发现并科学处理绝缘隐患。

所以就需要提高介质损耗在线监测的精准性,对电力设备的绝缘性能做出正确判定,确保绝缘性能的良好性。

1 电力设备介质损耗在线监测原理及其重要性电力设备在运行过程中,会有电场产生,作用在绝缘材料上发生电导和极化现象,此时便会损耗绝缘材料的内部能量,使其绝缘性能逐渐降低。

在对介质损耗大小进行判断时,主要是以介质损耗因数tanδ为重要依据的,一般情况下,在对交流电压作用下的电气设备绝缘性能进行分析时,可以视作并联或串联电路进行分析,通过对介质损耗相量图进行分析,则可以用公式来表示介质损耗,其中U、C和ω分别表示电力设备电压、介质电容量和电源角频率,根据公式可以知道介质损耗与设备电压平方成正比关系,与介质电容量和电源角频率成反比关系[1]。

如果设备运行电压、绝缘材料和电源角频率保持不变,则介质损耗情况可以根据介质因数进行判断。

介质损耗相量图如图1所示,其中δ、φ分别表示介质损耗角和功率因数角。

2 电力设备介质损耗在线监测主要影响因素2.1 传感器在对电力设备介质损耗进行在线检测时,所用到的电力设备运行参数主要有电压和电流,这些都需要借助电流传感器得到的。

但是,电流传感器自身存在角差,并且当电流信号不同时,角差大小也是不一样的,往往会处于动态变化状态,无法将其进行有效消除。

同时,电场和温度等众多因素会降低电流传感器工作性能的良好性,在采集电流、电压信号时出现误差现象,难以保证电力设备介质损耗监测的准确性[2]。

2.2 电压测量在对基准电压进行测量时,高压端和低压端之间会有一个相角误差,并且,在电力设备持续工作过程中,相角误差并不是固定不变的,会根据实际电压大小做出相应改变,具有较强的不稳定性,很难将其改变范围控制在介质损耗角以下,不能根据测量所得的低压端电压对高压端电压大小进行准确判断,基准电压测量存在较大的误差。

高压电气设备的在线检测技术摘要：由于高压电气设备在线检查技术十分有利于维持高压电气设备的长期正常运行。

所以，应当加强对高压电气设备的在线检测技术的研究，确保高压电气设备在线检测技术效果能够发挥出全部价值。

除此之外，还应当提高对高压电气设备在线检测技术的重视。

同时，要确保公司相关人员充分了解高压电气设备在线检测技术，即对高压电气设备在线检测技术操作要点以及其工作原理有清晰的认识。

同时，需要专业水平过硬的技术人员进行操作。

如此，才可以始终维持高压电气设备的正常运行。

关键词：高压；电气设备；在线检测引言应用高压电气设备在线检测设备技术时，一定要严格按照操作标准来。

而在检测期间，由于电力系统始终处于得电状态，故而检测人员通常都会根据设备的基础属性，即绝缘性能的情况，适当调整二次试验的项目内容和工作时间。

如此，可以在一定程度上降低对试验设备的负面影响，确保其质量，使其后期能够正常投入运行。

同时，这一办法，可以获得设备运行期间产生的所有数据，且数据真实性高。

而这又能在一定程度上保证高压电气设备运行实效性。

1高压电气设备在线检测技术简述由于需要维持高压电气设备正常运行，而电网的发展过于迅速，故必须升级现有的电力系统，否则就难以保证电力系统的运行安全。

因此，电力系统必须向着高压和大容量进行优化升级。

而想要实现这一目标，就要使用更先进的绝缘检测技术以更好地维持电力设备的正常运转。

如此，才能保证高压电气设备长期运行，并始终保持正常状态。

在这一需求下，检测技术的研究力度逐渐加大。

在一段时间后，技术研究有了新的突破，在线检测技术越来越完善，所发挥的作用更大，更具有实用性。

在当下，在线检测技术可高压电气设备运行期间检测其绝缘性能。

而这一技术可以精确地反映高压电气设备运行期间的实际情况。

在检测期间，设备可以不停电，故而可一直维持供电，从而保证居民的日常生活用电。

高压电气设备运行期间，也能更好地观察其绝缘状态，其检测效果会更好。

在线监测电容型设备介质损耗和电容量的新方法
朱芷修;范振雨;王炜
【期刊名称】《河北电力技术》
【年(卷),期】1993(012)005
【摘要】1 概述在线监测电容型设备介质损耗(以下简称介损)tgδ及电容量,各地采用的方法不尽相同,我局采用电桥平衡、电容分压取标准电压的方法,经实践证明效果是好的。

通常采用电桥平衡、低压标准电容器法测量电容型设备的介损tgδ和电容量时,标准回路的电压取自同相母线电磁式电压互感器的二次电压,原理如图1,测量结果按下式计算:
【总页数】3页(P55-57)
【作者】朱芷修;范振雨;王炜
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TM530.6
【相关文献】
1.一种介质损耗因数在线监测新方法 [J], 宋涛
2.电容型设备介质损耗因数在线监测技术 [J], 龙锋;王富荣;李大进;刘永生
3.基于ZigBee的电容型设备介质损耗因数在线监测装置设计 [J], 闫腾;李娟
4.基于ZigBee的电容型设备介质损耗因数在线监测装置设计 [J], 闫腾;李娟
5.电力电容型设备的绝缘介质损耗在线监测系统的设计 [J], 李旻;李玉忍
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容性设备在线监测方法综述本文介绍了电力系统中常见的几种高压电容型设备的结构特点及其等效电路图。

着重分析了当前容性设备介损在线监测的各种方法及其原理，将各种方法做了详细的比较，介绍了多种方法的优缺点。

总结了当前在线监测中存在的几种其他方法，并对于容性设备在线信号的取样位置做了简单介绍。

标签：在线监测容性设备介质损耗引言电容型电气设备主要指电流传感器、套管、耦合电容、电容式电压互感器等。

根据过去长期的运行经验及试验研究，逐步确立了一些预防性试验项目，这些预防性试验项目已经发挥过不少积极作用，但是规程要求定期对电气设备停电进行绝缘预防性试验和检修，具有一定的盲目性，造成人力、物力的大量消费，而且还不能及时发现电气设备的绝缘潜伏性故障。

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，因而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CT、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[1]和绝缘电阻。

一、电容型设备的结构特点及等效电路1.套管套管是将载流导体引入变压器或断路器等电气设备的金属箱内或母线穿过墙壁时的引线绝缘。

瓷套管以瓷作为主要绝缘，电容套管、充油套管则以瓷套作为外绝缘（如图1）。

套管由于表面有电位降，可以想象沿着此表面有单元电容CS的串联。

同时这个单元电容层对套管导体还存在有互相并联的单元体积电容CV，因为这里同样存在有一个电压降，其它电容相对较小，因此有等效电路图如下。

2.支柱绝缘子支柱绝缘子是支承高压配电装置母线和高压电器带电部分（如触头）的绝缘支柱，按外形结构和工作条件的不同，分为户外、户内两大类。

户外支柱绝缘子采用带伞的实心圆瓷柱来增加电极间沿瓷表面的泄露距离，以提高湿闪络电压。

压器套管介质损耗及电容量在线监测应用分析变电站是我国输变电网络中的核心节点，承担了电网中电压变换和功率传输的重要作用，而其中的电力变压器是执行这一重任的最主要设备。

据统计，套管缺陷占全部变压器缺陷的比例达 18.9%，位居所有变压器缺陷第二位，提高变压器套管绝缘性能监测水平对保障整个电网安全可靠运行至关重要。

1变压器套管运维现状根据南方电网Q/CSG1206007-2017《电力设备检修试验规程》要求，对220kV及以上电压等级变压器套管每3年进行一次停电试验，对110kV及以下变压器套管每6年进行一次停电试验。

通过停电开展绝缘电阻、介质损耗及电容量测量，可以发现套管中存在的绝缘缺陷。

经统计，主变套管主要的缺陷包括：1）密封不严或老化导致套管进水受潮，2）油中悬浮颗粒物导致套管介电常数增加，3）密封不严、瓷套裂纹或破损导致绝缘油泄漏，4）放电、过热或外部冲击导致绝缘老化，5）瓷套表面脏污导致表面闪络，6）末屏接地不良等导致放电。

现有的停电预防性试验方法存在两个主要的问题：1）试验电压远低于设备运行电压，无法模拟出设备在真实运行电压下的绝缘状况，2）每3年或每6年进行一次停电试验无法在两次试验间隔期间对设备绝缘状况进行监控。

因此，有必要针对变压器套管安装在线监测装置，在设备额定工况状态下持续不间断的对其进行监测。

2变压器套管介质损耗及电容量在线监测装置2.1监测原理变压器套管通常采用电容屏均压方式的绝缘结构，对于这种结构，通过测量其介质损耗及电容量参数，可较为灵敏地发现电容型高压套管的绝缘缺陷，现行的预防性试验也把该参数作为主要测量对象。

对变压器套管实施在线监测，可在设备的运行过程中实时监测这两个参数，不但可及时发现运行设备的绝缘缺陷，还可达到延长甚至替代常规预防性试验的目的。

图2-1 变压器套管介质损耗测量原理图在对变压器套管进行在线监测时，首先需要在套管末屏抽头上安装配套设计的末屏信号引出装置，并就近加装防开路保护装置，以便可靠地获取套管末屏的接地电流信号。