电容型设备绝缘在线监测系统_114102825

关键 词 ： 绝缘 ； 监测 ； 系统 ； 术 技
现对 四部分 的 技术原 理介 绍如 下 ： １ 弓Ｉ 言 ４２本地 测量 单元 Ｌ － Ｃ 传 统 的电气设 备绝 缘 检测 主要 是根 据 电 ４１现 场总线 技术 ． 本地 测 量 单 元 Ｌ （ 能 传 感器 ） 常安 ｃ智 通 气设备 预 防性试 验规程 的规 定对 电气设 备进 现场总线 控制技 术 的发展 和应用 ， 为 装在 变电站 电气 设备 的运 行 现场 ，每组 被测 行定期 的停 电试验 、 检修 和维 护 。 由于这 种检 ＳＭ一 Ｉ ２监 测 系 统 总 体 结 构 的 设 计 提 供 了 基 电气设 备（ 三相） 安装 一 台 ， 可就 地监 测 电气设 修 和试 验是定 期进 行 ，难 以及 时反 映设备 内 础 。 谓现场 总线 ， 所 是指 现场 仪表 和数 字控 制 备 的绝 缘特 征参 量 ， 通过 现场 通讯 总线 ， 并 把 部 的故 障 隐患 ，而 且试 验 电压往 往要 低 于运 系统输 人输 出之 间 的全数 字化 、 向 、 双 多站 点 测 量结 果 以数字方 式 传送 到变 电站 的 中央监 行 电压 ， 此 ， 等效 性 相对 较 差 ， 某些 缺 的通讯 系统 。其 特点 主要 表现 在如 下 几个 方 控 器 Ｓ 。 因 其 对 Ｃ 陷反映 不够灵 敏 。 随着 电力 系统 朝 着高 电压 、 面： ①以数字信号取代传统的模拟信号 ， 进行 ＳＭ一 Ｉ ２绝缘 监测 系统 目前 主要 包 括如 下 大容量 的方 向发展 ，如 何保 证 电气设 备 的安 双 向传输 ，一 对双 绞线 或 一条 电缆 上 可以挂 几种 类 型的 本地测 量单 元 ，可根 据监 测需 求 全 稳定运 行变 得尤 为重要 ， 因此 ， 根据 需要 对 载 多个 测量设 备 ， 电缆 的用 量 、 使得 连线设 计 自由进行 组合 。 电气设 备 运 行状 态 进行 在 线 监测 十 分 必要 ， 及 接头 校对等 工 作量 大为 减少 ；② 通讯 总线 （ １ ）电容 型设 备 介损 及 电 容 量测 量 单 元 Ｃｘ； 它可作 为弥补 定期 预防性 试 验不 足 的有效 手 延 伸 到现场传 感器 、 测或 控制 部件 ， 方便 ＬＣ— 检 可 段。 例如 ， 以将在线 监测 与定 期停 电预 防性 地 实现对 现场 测量 设备 的监 视 、 可 诊断 、 验或 校 （ ２ ）避 雷 器阻 性 电 流及 全 电 流测 量 单元 试 验 的结 果 结合 起 来反 映设 备运 行 状况 ， 也 标定， Ｍ 提高了系统的检测精度和抗干扰能力 ， ＬＣ— ＯＡ ； 可 根据在 线监 测的结 果合 理安 排 预防性 试验 节省了硬件数量与投资；③现场总线在结构 （ ３ ）母线 电压 及谐 波分 量 测 量 单元 Ｌ — ｃ 时间。 这样 ， 延长 电气设 备预 防性试 验及 大 上 只有 现 场测 控 设 备 和操 作 管 理两 个 层 次 ， Ｐ 可 Ｔ； 修 的周期 ，也是 逐渐 推行 状态 维修 的有效 途 现 场测控 设备 均含 有微 处理 器 ，它们 各 自进 （变 压器 油 中溶 解 气体及 铁 心电 流测量 ４ ） 径 。本文将 对 ＳＭ一 变 电站 电气设 备绝 缘在 行 信 号采 样 、／ Ｉ ２ ＡＤ转 换 、数 据 处 理 及 报 警 判 单元 Ｌ — Ｒ ＣＴ ； 线监 测系 统及该 套系 统在 ２ ０Ｖ变 电站的技 断 ， 别设 备 的损坏 或退 出运 行 ， ２ｋ 个 不会 影响 其 （污 秽 电流及环 境 温湿 度测 量单 元 Ｌ — ５ ） ｃ 术方案 进行 介绍 。 它设 备 的工作状 态 ；④总 线 网络 系统 是开 放 ＥＮ； ２变 电站绝缘 在线 监测 系统 概述 的， 扩展性 强 ， 户可 按照 自己 的需要 和考 虑 用 （变 压器套 管测 量单 元 Ｌ — Ｂ ６ １ ＣＴ 。 ＳＭ ２ 电站 电气设 备绝 缘 在线 监 测 系 把来 自不 同供货 商 的产 品组 成规模 各 异 的系 Ｉ一 变 本 地测 量单元 Ｌ Ｃ采用模 块 化设计 结构 ， 统采用 分层 分布 式结 构 ，综 合 运用 先进传 感 统 。 所 有测 量单元 的 硬件 结构 完全 相 同 ，均 由传 器技 术 、 字信 号 处理 技 术 、 算 机技 术 等 ， 数 计 ＳＭ ２ Ｉ 一 系统 理想 的布线 原则 是 ：通 过 一 感 器模 块 、 据 采 样模 块 、 处 理器 模 块 、 数 微 通 实现 了信号 采 集 的就 地 数字 化 和智 能 化 ， 并 条 电缆 ， 现 场 中所 有 的节 点 （Ｃ和 ｓ ） 把 Ｌ ｃ 以 讯及 电源管理 模块 分 构成 ，硬件 的 通用性 极 由现场 总线将 实 时数据 送人 变 电站通 信 管理 最短 距离 串接起 来 ， 如下 图所 示 ， 即除两 个 端 强 ， 可互 换使 用 。 系统 。通过 网络通 信还 可 以把 变电站 监控 系 头 的节点 外 （ 简称 端 点 ） ，其他 节 点 （ｃ或 Ｌ 本 地测 量 单 元 Ｌ ｃ的联 接 方式 如 图 ２所 统的监 测数 据汇集 到上 层 的数据 管理 和专 家 ｓ ） ｃ 均含 有 １ 条进线 和 ｌ 条出线 ， 线两 端 的 示 。 总 只要 输入 被测信 号 ， 把通 讯及 电源接 口 并 诊 断系 统 ，实 现对 变 电站 内电气 设备 绝缘 状 节点 （ｃ或 ｓ ） Ｌ ｃ 则仅 含有 １ 条进 线 。 时 ，ｃ 挂 载 到 中 央 监 控 器 ｓ 此 ｓ ｃ提 供 的 现 场 总 线 上 态 的在线 监测 和诊 断 。 与Ｌ ｃ一样可 被视 为 １ 节点 ， 个 并不 存在 任何 （Ａ ｕ）即可进 行实 时测量 。 Ｃ Ｎ Ｂ ｓ， 由于整个监 ３监 测 的对象及 参数 差异 ， 可位 于总线 的任 何位 置 （ 端部 或 中部均 测 系 统 的 联 接 完 全 建 立 在 数 字 化 通 讯 基 础 系 统 主要 是对 ２ ０ Ｖ变 电站 主 变 压 器 、 可 ） ２ｋ 。 上 ，不但 可彻底 解决 模 拟信 号在 传输 过程 中 电流互感 器 、 电压互感 器 、 耦合 电容器 等高 压 为减 少通 讯信 号在 总线 两端 的 波反 射 问 的失 真 问题 ， 高 了监测 数据 的 可信度 ， 提 同时 电气设 备绝 缘情 况 的在线 监测 。ＳＭ一 变 电 题 ，通 常应 在 总 线 的 ２ 端 头 节点 Ｌ Ｉ ２ 个 Ｃ中加 也将 大大 简化现 场 安装 、调试 及运 行维 护工 站 绝缘在 线监 测系统 除对 某些 常 规预 试项 目 １０欧 姆 的 匹配 电阻 （ 过跳 线器 ）特 别 是 作 。 ２ 通 ， 实 现在线 化监 测 以外 ，还 引进 了一些 新 的更 在 总线较 长 的情况 下 。 应注 意 ， 论 总线上 但 无 能 真实反 映设 备状态 的特 征量 。如对 变压 器 是 否 存在 分枝 节 点 （ 在 多 个端 点 ）总线 中 存 ， 本体 ，监测 其油 中溶 解气 体 的含 量和铁 心及 只 能含有 ２ 匹配 电 阻 ，且 应加 在总 线 的最 个 夹件 的接 地 电流 ； 电容性 电气设 备 ｆ 变压 远端 。 对 如 器套 管 、 压 电流互感 器 、 高 电容 式 电压互感 器 ＳＭ ２ 电站 电气 设备 绝缘 状 态在 线 监 Ｉ一 变 和耦 合 电容器 ）监测 它们 主 绝缘 的介 质 损耗 测 系统采 用 了现场 总线 的设 计思 想 ，由安 装 ， 和 电容量 以及末 屏泄 漏 电流 ；对氧 化锌 避雷 在变 电站 内 的监 测 系统 和安 装在 用户 端 的数 器 ， 测其 全 电流 及容 性 和 阻性分 量 ； Ｓ６ 据管 理系统 两部 分构 成 。通过 局域 网或 电话 图 ２ 本地测 量单 元 Ｌ 监 对 Ｆ ： Ｃ的 构成及 系统联 接 断路器 ， 监测 其开 断电 流 、 程一 间特性 、 行 时 分 网 ，用 户可 把若 干个 变 电站 的监测 数 据汇 集 ４ 中央监 控器 Ｓ － ３ Ｃ 合 闸 电磁铁绕 组 电流 、 体压 力 报警 接点 、 到数 据管理 及诊 断 中心 ，整个 系统 的结 构框 气 电 中央监控 器 ｓ ｃ采用嵌 入式 结构 ， 直接 可 动机启 动时 间间 隔和运 转 时间 等 ；对 大 型变 图如 图 １所示 安 装在 电气 设备 运行 区域 （ 需 占用主 控室 不 压 器 、并 联 电抗器 等 ，还监 测其 局部 放 电情 空 间 ）每个 变电站 通 常使用 一 台 。它可 通过 ， 况。 该在线 监 测系统 还提 供对 现场 温度 、 度 湿 现 场 总线 控制 各 个本 地 测量 单 元 Ｌ Ｃ的工 作 及 瓷裙表 面污 秽 电流等环 境 参量 的监 测和 记 状 态 ， 和处 理测 量 数据 及异 常信 息 ， 把 读取 并 录， 作为设 备运行 工 作状 况的辅 助评 估 。 最 终 获 得 的 绝 缘 监 测 数 据 按 照 下 述

02
根据不同场景的需求，定制化的 解决方案，满足各种复杂场景的 监测需求。
05
容性设备在线监测的挑 战与解决方案
数据处理与干扰消除
总结词
在容性设备在线监测中，数据处理和干扰消除是关键的挑战。
详细描述
由于监测系统通常会接收到大量数据，因此需要有效地处理这些数据，以提取有 用的信息。此外，由于电力系统的运行环境复杂多变，各种干扰可能会对监测系 统造成影响，因此需要进行干扰消除以获得准确的结果。
02
预测性维护
通过在线监测技术对容性设备的运行状态进行实时监控，能够实现预测
性维护，提前发现设备故障隐患，减少设备损坏和维修成本。
03
优化运行管理
在线监测技术将帮助电力企业实现对容性设备的优化运行管理，通过对
数据的分析和挖掘，制定更加科学合理的运行方案，提高设备运行效率
和安全性。
THANKS
感谢观看
背景：随着电力系统规模的不断扩大和运行复杂性的增加， 容性设备的故障对电力系统稳定性和可靠性的影响日益突出 。因此，开展容性设备在线监测对于保障电力系统安全运行 具有重要意义。
监测的重要性
实时监测容性设备的运行状态， 及时发现并处理故障，有助于降 低设备故障率，提高设备使用寿
命。
在线监测能够为电力系统的稳定 运行提供重要数据支持，为运维
在线监测技术的应用领域将进一步 扩大，不仅局限于电力行业，还将 拓展到石油、化工、钢铁等领域， 实现多元化应用。源自人工智能与大数据的应用前景
深度学习
人工智能将应用于在线监测数据的处理中，通过深度学习 算法对大量数据进行学习，提取出更准确的特征和规律， 提高监测准确度。
数据挖掘
大数据技术将应用于在线监测数据的挖掘中，通过对大量 数据的分析和挖掘，提取出有价值的信息，为决策提供支 持。

电容型设备(变压器套管)
介质损耗因数
➢ 介质损耗的产生：
介质的电导 极性介质中偶极子转动时的摩擦 介质中的气隙放电
介质损耗因数
➢ 有损耗介质的等效回路及矢量图
介质损耗因数
➢ 计算公式
对于串联回路有：tanδ= Ur/Uc=ωRsCs P = UIcosφ
= U2Cssinδ/ [1+(ωRsCs)2]1/2 ==(U(U2C2Csssitnaδn/δc)o/(s1δ+)t/a[1n+2(δω) RsCs)2]1/2/cosδ] 对于并联回路有：tanδ=Ir/Ic=1/ωRpCp P = UI UIcosφ=UIctanδ=U2ωCptanδ
C
D
i costd(t) i sintd(t)
I1 sini1 I1 cosi1
tani1
2
(i1
u1)
2
(arctanC D
arctan A) B
n
u(k ) u0 Ul sin(lKTs ul ) l 1
n
i(k ) i0 Il sin(ltKTs il ) l 1
压信号为例进行分析。
n
i I0 Il sin(lt il )
l o
介质损耗因数在线监测的方法
令： 同理
则：
A u costd (t)
n
u0 costd (t) Ul sin(lt ul )d (t) U1 sin u1
l 1
B u sin td(t) U1 cosu1
介质损耗因数在线监测的方法
离散化后可得
2
(i1
u1)
2
(arctanC D
arctan A) B

提高设备使用寿命
通过在线监测与诊断，可以及时发现设备潜在的故障和性能下降趋势，采取相应的维护措 施，有效延长设备的使用寿命，降低更换和维护成本。
促进智能化转型
随着智能化技术的发展，电容型设备在线监测与诊断技术逐渐成为电力系统智能化转型的 重要组成部分。该技术的应用有助于提高电力系统的智能化水平，优化设备运行效率，降 低运维成本。
备的运行状态。
油液分析法
通过对润滑油或液压油的理化 性质和污染程度进行检测，判 断设备的磨损和故障情况。
温度监测法
通过安装温度传感器监测设备 运行时的温度变化，判断设备
的过热和故障情况。
声学诊断法
利用声学原理对设备运行时的 声音信号进行分析，识别异常
声音并诊断故障部位。
故障诊断流程
数据处理
对采集到的原始数据进行预处 理、滤波、降噪等操作，提取 出有用的特征信息。
在线监测系统能够实时监测电容型设备的运行状态，及时发现异常情况，并发出报警信息，为设备的维护和检修提供及时、 准确的数据支持。
监测数据的采集与处理
监测数据的采集是整个在线监测系统的关键环节，采集到的 数据质量直接影响到后续的数据处理和分析结果。因此，在 采集数据时，需要选择合适的传感器和采集方式，确保数据 的准确性和可靠性。
05
结论
工作总结
技术应用
电容型设备在线监测与诊断技术已成功应用于多家电容型设备， 实现了实时监测、故障预警和诊断分析等功能。
数据处理
通过对大量监测数据的处理和分析，我们掌握了设备的运行状态和 故障模式，为后续的优化和维护提供了有力支持。
团队合作
项目团队成员之间紧密协作，充分发挥各自的专业优势，确保了项 目的顺利实施和完成。

高压电气设备健康状态
在线监测系统
主
1 高压电气设备事故分析
要
内
2 局放在线监测系统介绍
容
高压电气设备事故分析
▪ 外部因素
• 因外部因素侵入电力系统引起的事故，如雨水、动物 等。
▪ 人为因素
• 前期施工不良、设备本身的瑕疵、设计缺陷、人为误 操作引起的事故。
▪ 设备损耗
• 因周围温度变化过大、湿气过重、超负荷使用，会加 速电力设备的老化。
▪优点
局部放电检测优点与缺点
•不须停电，可在设备运行状态下检测，属于非破坏性试验。
•可检测出绝缘物內的放电瑕疵，且在持续追踪比对下可预知其
劣化情形。
•可预防超过90%因绝缘问题的电力事故。
▪缺点
•容易受现场杂讯干扰，影响判断的准确度。
•检测人员须具有较高的专业知识及现场经验。
•检测费用较高。
局放在线监测系统介绍
局放在线监测系统介绍
在线监测系统主机功能介绍
•频率范围 150MHz~900MHz •6个通道，可安装2台变压器 •局放量测范围:0.1mV~5Vp-p,60dB 动态放大器 •固定滤波器 •量测目标：放电峰值趋势 •全系统过电压保护 •通讯介面：TCP/IP •自定义警报值 •可透过SCADA系统发出警报 •提供简易快速的预警功能
• 在导体尖端处必须有电弧保护装置，或不能有裸露的导 体。
高压电气设备事故分析
暂态过压造成的设备损坏
主
1 高压电气设备事故分析
要
内
2 局放在线监测系统介绍
容
局放在线监测系统介绍
• 从各种已经发生电力事故案例看来，许多事故的发生都 可以在事前进行有效预防的。
• 事故一旦发生是必须付出代价的，不仅仅是设备更换成 本，更重要的是非计划性停电造成的生产损失等。