容性设备在线监测方法综述

创新管理科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald192DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.17.192容性设备在线监测有效性分析①崔寒松 段春明 张帆 谷欣龙(国网冀北电力有限公司工程管理分公司 北京 100070)摘 要：电力系统中，容性设备是重要的输变电设备，对其进行在线监测与故障诊断具有重要意义。

文章首先分析容性设备的在线监测方法，简要介绍了介质损耗因数tan δ的测量原理，对比分析了其软件及硬件的检测方法；并对影响tan δ测量精度的因素进行分析，结果表明实现tan δ的测量精度，需从提高信号获取、计算分析方法的有效性两个方面来实现，最后给出了提高信号分析的改进方法。

关键词：容性设备 监测 介质损耗因数中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)06(b)-0192-02①作者简介：崔寒松(1987—),男，汉族，北京人，硕士，工程师，研究方向：电网建设管理。

1 概述电力系统中，容性设备是重要的输变电设备，主要包括电流互感器（TA ）、套管、耦合电容器、电容式电压互感器（CVT ）等[1]。

随着电力系统容量的提高、电压等级的提升，容性设备数量及电压等级也随之不断增大。

传统的定期停电试验存在费时、费力以及效果不理想的特点，不能满足电网安全、可靠及高效运行的要求。

因此，实现对容性设备的在线监测与故障诊断具有重要意义。

容性设备检修目标明确，主要的监测项目有：介质损耗因数tan δ、泄漏电流I 、介质电容量C x 。

tan δ可以反映绝缘受潮、脏污、气隙放电等绝缘缺陷；泄漏电流试验一般用于测量直流泄露电流，可发现绝缘物的硬伤、脆裂等缺陷；测量介质电容量C x 可以发现容性绝缘设备的内部击穿问题等。

在线监测系统运行时，需综合这几种监测项目的测量结果进行综合分析诊断。

2 tan δ的测量原理在直流电压下，绝缘介质产生损耗的原因是电导损耗；在交流电压下，除了电导损耗之外，还存在由于绝缘介质极化效应产生的损耗。

在市场竞争日趋激烈、电力由卖方市场走向买方市场的今天，对供电可靠性的要求也越来越高。

企业供电可靠性指标要求达到网一流99.9%、国一流99.96%。

提高供电可靠性、降低用户平均停电时间的途径，一是减少停电次数，二是缩短每次的停电时间，三是缩小每次停电范围(用户数)。

其中要挖掘减少停电次数和缩短每次停电时间的潜力很大。

多年来一直执行单纯以时间周期为基础的计划检修模式进行检修管理，到了检修周期本来不用检修的设备也修了，从而造成人力、物力、财力的大量浪费以及供电可靠性的降低，而且企业为了减人增效，安排的检修人员有限，一年到头除忙于检修外，根本没有精力进行职工技术培训，提高检修工艺水平。

此外，随着新技术、新工艺在电力设备制造业中的广泛应用，电力设备的质量和性能已经大大提高，有的设备在设计使用年限内已达到免维护水平，若仍延用定期检修管理模式显然已不符合时代的进步。

何况定期检修管理制度从根本上没有考虑各类设备初始状态(产品质量)的千差万别以及设备在不同环境条件下运行状态的千变万化，采取一刀切办法，在实践中必然缺乏科学性。

鉴于上述原因，笔者认为必须对现有设备定期检修制度加以改革，即从传统的定期检修制度逐渐过渡到以状态为依据的检修制度。

一、状态检修的含义可以简单地给状态检修下一个定义：在设备状态评价的基础上，根据设备状态和分析诊断结果安排检修时间和项目，并主动实施的检修方式，称为状态检修。

状态检修的关键是对状态检修全过程管理，真正意义上的状态检修其成本消耗最低，设备运行具有最大可靠性。

因此在实施状态检修时，一方面对一些非主要运行设备可实行状态检修，而对主要发电设备，由于其影响性和经济性，应大力依靠监测手段，预测其运行的最后程度，实行计划检修，并在设备有可能造成较严重后果或经济损失较大时，对其进行预防性检修；另一方面，由于设备运行的不稳定性和不可控性，状态检修应在兼顾经济效益的基础上，定期发现问题，定期淘汰设备，加速设备折旧，以提高设备运行的可靠性。

电力容性设备介质损耗测量方法及其影响因素分析电力容性设备是电力系统中常用的一种电气设备，主要用于电能存储、电力传输和电力补偿等功能。

而介质损耗是电力容性设备工作过程中产生的一种能量损耗现象，会影响设备的性能和使用寿命。

本文将介绍电力容性设备介质损耗的测量方法，并分析影响介质损耗的因素。

一、电力容性设备介质损耗的测量方法1.工频测量法工频测量法是一种常用的介质损耗测量方法。

这种方法通过在电力容性设备两端接入电压源，测量电压和电流的相位差来得到介质损耗角正切值。

为了提高测量的准确性，通常需要使用相位差测量设备，如功率因数表、电桥等。

2.中频噪声测量法中频噪声测量法是一种基于中频噪声测量的介质损耗测量方法。

这种方法利用电力容性设备在高频下的损耗特性，通过测量中频噪声的幅度和相位，推算出介质的损耗正切值。

这种方法适用于高频测量，可以克服工频测量法中的一些限制。

3.温升测量法温升测量法是一种通过测量电力容性设备的温度变化来推测介质损耗的测量方法。

这种方法需要在设备表面安装温度传感器，通过监测设备温度的变化情况，分析介质损耗的程度。

这种方法的优点是简单易行，但需要注意设备的散热情况，以免影响测量结果的准确性。

二、影响电力容性设备介质损耗的因素分析1.电场强度电场强度是介质损耗的主要影响因素之一、电场强度的增加会导致介质分子的振动增强，从而增大了介质的损耗。

因此，在设计电力容性设备时，需要合理选择电场强度，并进行适当的降低，以减小介质损耗。

2.介质材料介质材料的选择会直接影响介质损耗的程度。

一般来说，低损耗介质具有较小的损耗正切值，而高损耗介质的损耗正切值较大。

因此，在设计和制造电力容性设备时，需要选择低损耗的介质材料，以降低介质损耗。

3.温度温度对介质损耗有显著影响。

随着温度的升高，介质分子的热运动增强，损耗也会增加。

因此，在使用电力容性设备时，需要注意控制设备的温度，避免超过介质的耐温范围，以减小损耗。

4.设备结构5.设备运行状态电力容性设备的运行状态也会影响介质损耗。

阻容器电容量在线监测系统阐述 目前铁路信号设备大量使用阻容器件，阻容器件使继电器缓吸或缓放，起到与其他器材协调工作的作用。当阻容器件电容容量下降后，继电器的缓吸或缓放时间变短，将造成设备不能正常工作、影响信号设备的正常使用、降低行车效率的现象发生。由于没有电容的容量在线检测手段，目前对于大量使用的阻容盒中的电容的容量变化时无法及时进行定性或定量的检测，只能采用人工测量电容容量的方法，当容量下降至一定值后进行更换。然而实际上这样根本无法操作：（1）阻容数量庞大；（2）需停用设备；（3）电容容量下降是一个缓慢的过程，每次测量值变化不大，容易造成维护人员对测试不认真甚至不测的现象。为保证设备的正常使用，只能采用定期更换的方式进行避免。但由于电容质量的分散性、使用环境等原因，定期（5年）更换也不能保证在周期内可靠使用。研究关于电容容量在线检测与报警的小型检测系统，实现对铁路信号阻容器件的电容容量进行在线监测和劣化指示报警，当其容量下降一定值后进行声光报警，并向信号集中监测系统提供报警开关量，从而消除因电容容量下降造成的信号设备故障，这对减少维护工作量和降低维护费用、提高铁路运输效率、保证行车安全有着重大的意义。

1 检测系统研究内容概述 1.1 检测系统原理与构成 该小型检测系统基于霍尔传感技术、微电子技术、数字滤波技术构成，检测系统（劣化指示阻容盒）包括硬件和软件两部分。其中硬件由电气隔离采样、信号处理、AD转换和逻辑运算及显示报警单元组成。通过隔离检测电容充电时的电流，经过信号处理和高速A/D转换，将数字化信号送入高速单片机进行数字滤波和运算，计算出电容容量，根据计算结果进行显示或报警。电气隔离采样模块采用集成霍尔电流传感器对电容的充电电流进行隔离差分采样和差分放大，使用纯铁制成的屏蔽体解决外部电磁场、静磁场对采集信号的干扰。

1.2 检测系统研究内容及技术指标 对历年来由于电容故障造成设备故障进行统计分析，分析汇总阻容类型及规格以及可能影响本系统的外部干扰因素（如电磁场干扰、静磁场干扰等），确定系统研制重点包括测量电路与原有电路电气隔离、电容测量方法、测量精度±5%、电容容量劣化分级报警、在信号机械室内复杂的电磁环境下能可靠工作、无线数据传输及报警。检测系统技术指标：（1）工作电压：直流24V±2V；（2）工作电流：不大于40mA；（3）测量精度：±5%；（4）环境温度：-30℃～+55℃；（5）相对湿度：不大于85%（+25℃）；（6）外形规格：与普通安全继电器外型相同。

电力设备在线监测系统概述宁波智电电力科技有限公司邓立林电力设备在线监测系统由容性设备绝缘在线监测系统、避雷器绝缘在线监测系统、断路器在线监测系统组成，系统涵盖了变电站主要电气设备绝缘状态参数的监测，监测参量多、功能齐全。

系统也可以灵活配置，由其中的一套或两套装置组成，必要时也可选配变压器油色谱监测系统。

1、系统集成:通过工控机及系统集成软件，对各监控装置的动态参数进行集成，建立变电站设备状态综合数据库，自动生成设备状态参数报表和变化趋势曲线，对设备状态的历史参数进行“横比”缺，趋势分析和相对比较相结合，实现设备状态的初步诊断，为专家诊断系统提供开放性平台，通过网络，现设备的远程/现场状态监测、诊断和评估。

2、系统特点◆配置灵活，扩展性好，功能齐全，性能优异◆测量准确，数据可靠，安装简便，维护简单3、真空断路器在线监测系统ZD-1000型断路器综合在线监测装置包括一套或多套断路器安装单元、一个共同的服务器，通过现场总线与后台连接。

断路器单元部分包括若干个传感器，一个或多个监测器，一个通信总线转换器，支持多种标准通信协议。

系统能实时采集断路器运行数据，及时获得断路器的运行状态。

通过对断路器运行状态的分析，及时发现设备所存在的问题，有效排除故障，保证设备的正常运行，从而提高设备运行的可靠稳定性。

3.1、监测参数1、分合闸波形、速度、时间、超程、开距、弹跳、同期；2、线圈电流、电压、铁芯动作时间、功率；3、电机电流、电压、功率；4、触头温度；5、参数的报警、警报功能；6、监测参数统计、趋势分析。

4、容性设备绝缘在线监测系统容性设备绝缘在线监测装置适用于110kV~500kV电压等级的主变套管、电流互感器、电压互感器、耦合电容器的在线监测及故障诊断。

4.1、监测参数介质损耗、泄漏电流、等值电容、母线电压、环境温度和湿度4.2、系统功能◆实时监测◆数据图表生成◆故障设备跟踪◆数据处理分析◆WEB查询◆远程维护◆故障设备跟踪报警及事故记录4.3、主要特点◆采用最新的超微晶材料、双层电磁屏蔽、单匝穿心结构的高精度传感器与电力设备一次系统完全隔离，不影响系统运行接线方式，绝对保证系统设备及运行的安全。

电容检测方法电容是一种常见的电子元件，用于存储电荷和控制电流。

在电子设备中，电容的性能和状态对整个系统的运行起着至关重要的作用。

因此，对电容进行准确的检测和测试是非常必要的。

本文将介绍几种常见的电容检测方法，帮助大家更好地了解电容的性能和状态。

首先，最简单的电容检测方法是使用万用表进行电容测量。

万用表是一种常见的电子测量仪器，可以测量电阻、电压和电流等参数。

在进行电容测量时，只需要将万用表的测量模式调至电容测量档位，然后将被测电容的两端引线连接到万用表的测试端子上即可进行测量。

通过读取万用表显示的数值，就可以得到被测电容的电容值。

这种方法简单易行，适用于一般的电容测量。

其次，对于一些特殊要求的电容，比如高频电容或大容量电容，可以使用LCR 电桥进行测量。

LCR电桥是一种专门用于测量电感、电容和电阻的仪器，它可以提供更精确的测量结果。

在使用LCR电桥进行电容测量时，需要将被测电容连接到电桥的测试端子上，然后调节电桥的参数直至平衡状态，最后读取电桥显示的电容数值。

这种方法适用于对电容精度要求较高的场合。

另外，对于一些需要进行在线检测的电容，可以使用振荡法进行测量。

振荡法是一种利用电容在交流电路中的特性进行测量的方法，通过测量电容在不同频率下的阻抗变化来判断电容的性能。

在进行振荡法测量时，需要将被测电容连接到振荡电路中，然后通过改变振荡频率来观察电容的阻抗变化。

通过分析阻抗变化的特点，可以得到被测电容的性能参数。

这种方法适用于对电容进行在线监测和故障诊断的场合。

最后，对于一些需要进行非接触式测量的电容，可以使用电容传感器进行测量。

电容传感器是一种利用电容变化来检测物体位置、形状和状态的传感器，通过测量电容的变化来判断物体的位置和状态。

在进行电容传感器测量时，只需要将电容传感器放置在被测物体附近，然后通过测量电容传感器的输出信号来得到被测物体的电容参数。

这种方法适用于对电容进行非接触式测量的场合。

综上所述，电容的检测方法有多种多样，可以根据实际需求选择合适的方法进行测量。