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上傳時間：2014-03-28
第一章 問題的提出
1.1 引言
電力系統(tǒng)的供電可靠性關(guān)系到國計民生，如何有效的保障電力系統(tǒng)的安全、可靠運行一直是電力系統(tǒng)各部門的一個重要課題，而高壓設(shè)備的安全運行是整個系統(tǒng)安全運行的基礎(chǔ)。但長期以來，電力設(shè)備大多數(shù)只能人工巡視并采用紅外測量進行定期溫度監(jiān)測，無法做到實時在線監(jiān)測，特別是對各種開關(guān)柜、地下電纜、電壓器等設(shè)備更是很難進行實時監(jiān)測，而這類設(shè)備由于種種原因會經(jīng)常出現(xiàn)溫度異常，但很難及時發(fā)現(xiàn)。因此，這類設(shè)備的在線監(jiān)測對電網(wǎng)的安全運行有著非常重要的意義，特別是隨著科學技術(shù)的發(fā)展，提出了高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測的概念。近幾年，隨著各行業(yè)的努力，其技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，此項工作的開展對提高電力設(shè)備的運行維護水平，及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，減少停電事故的發(fā)生起到了積極地作用，發(fā)揮了很好的社會效益和經(jīng)濟效益。
1.2 現(xiàn)狀
我國自50年代開始，幾十年來一直依據(jù)《電力設(shè)備預防性試驗規(guī)程》的規(guī)定，對電力設(shè)備進行定期的停電試驗、檢修和維護。由于預防性試驗通常不考慮設(shè)備的運行狀況，到期必修，有效性和靈敏度低不能完全適應電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行需求。而定期試驗也不能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的故障隱患，且停電試驗施加低于運行電壓的試驗電壓，對某些缺陷的反映也不夠靈敏，且預防性試驗所提供的信息無論在試驗周期上還是內(nèi)容上都達不到真實反映設(shè)備絕緣狀況的目的。因此，在設(shè)備投運后，傳統(tǒng)的做法是定期停電進行預防性試驗和檢修，以便及時檢測出設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷，防止絕緣事故的發(fā)生。但是隨著對電力供應可靠性要求越來越高，保證電力設(shè)備的安全運行越來越重要，定點事故給生產(chǎn)和生活帶來的影響及損失也越來越大，迫切需要對電力設(shè)備運行狀況進行實時或定時的在線監(jiān)測，通過連續(xù)監(jiān)測絕緣的變化，及時預報早期故障，實現(xiàn)預警的目的。顯見，傳統(tǒng)的定期停電進行預防性試驗的做法已不能滿足電網(wǎng)可靠性要求的需求。一種及時反映絕緣的劣化程度，做到防患于未然，避免停電和惡性事故的發(fā)生是一項重要和迫切解決的問題。
進入80年代以來，電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展很快，變配電設(shè)備及發(fā)電機、電動機、真空斷路器，線路絕緣子等都有在線監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備，隨著電子技術(shù)的進步和傳感器技術(shù)、光纖技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展和向領(lǐng)域的滲透，系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)廣泛采用了這些先進的科研成果，是在線監(jiān)測技術(shù)從實驗室逐步走向?qū)嵱没A段，與預防性試驗相比，在線監(jiān)測系統(tǒng)采用更高靈敏度的傳感器的采集運行中設(shè)備絕緣劣化的信息，信息量得處理和識別也依賴于有豐富軟件支持的計算機網(wǎng)絡(luò)，不僅可以將某些預試項目在線化，而且還可以引進一些新的更真實反映設(shè)備運行狀態(tài)的特征量，從而實時對設(shè)備運行狀態(tài)進行綜合診斷，促使電力設(shè)備由定期試驗箱狀態(tài)檢修過度的過程。實踐證明，在線監(jiān)測高壓設(shè)備的絕緣參數(shù)，即可及時發(fā)現(xiàn)潛伏性故障，防止重大事故的發(fā)生，提高供電可靠性，減少設(shè)備停電試驗和維護的盲目性方面有著積極的作用和無比的優(yōu)越性。
第二章 相關(guān)各詞的說明
本說明源自Q/GDW168-2008《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》和該規(guī)程的編制說明。
2.1 警示值
是指狀態(tài)量（直接或間接表征設(shè)備狀態(tài)的各類信息，如數(shù)據(jù)、聲音、圖像、現(xiàn)象等）達到該數(shù)值時，設(shè)備可能存在或發(fā)展為缺陷。但警示值不是比注意值（狀態(tài)量達到該數(shù)值時，設(shè)備可能存在或可能發(fā)展為缺陷）更嚴的一個注意值。一些狀態(tài)鑒事實上那一給出警示值，如絕緣電阻，而一些狀態(tài)量沒有給出注意值，直接給出警示值，因為這些狀態(tài)量是不應該變化的，之所以給出一個警示值，是考慮了測量誤差及環(huán)境對測量結(jié)果的影響。
2.2 家族缺陷
經(jīng)確認由設(shè)計、或材質(zhì)。或工藝共性因素導致的設(shè)備缺陷稱為家族缺陷。如出現(xiàn)這類缺陷，具有同一設(shè)計、或材質(zhì)、或工藝的其它設(shè)備，不論其當前是否可檢出同類缺陷，在這種缺陷隱患被消除之前，都稱為有家族缺陷設(shè)備。但家族的概念不限于“同廠同批次”，因同一設(shè)計可能在多個廠生產(chǎn)，如果設(shè)計存在缺陷，則生產(chǎn)出的設(shè)備都屬于家族缺陷設(shè)備。
家族缺陷具有明確的警示作用，對有家族缺陷的設(shè)備要有必要的反事故措施。通過定義家族缺陷，可明確家族缺陷的警示作用，又使反事故措施限制在同一家族的設(shè)備上，有很強的針對性，避免了盲目的擴大反事故措施的范圍。而在線檢測手段可以很好的發(fā)現(xiàn)和預警此類缺陷。
2.3 例行試驗和診斷性試驗
例行試驗是為獲取設(shè)備狀態(tài)量，評估設(shè)備狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，定期進行的各種節(jié)電檢測和停電試驗。需要設(shè)備退出運行才能進行的例行試驗稱為停電例行試驗。診斷性試驗為巡檢、在線監(jiān)測、例行試驗等發(fā)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)不良，或經(jīng)受了不良工況，或受家族缺陷警示，或連續(xù)運行了較長時間，為進一步評估設(shè)備狀態(tài)進行的試驗。這兩種試驗手段都是為保障設(shè)備的安全運行所進行的。在線監(jiān)測可以最大限度的減少這兩種周期性試驗，從而節(jié)省人力、物力和成本效益。
2.4 狀態(tài)檢修
狀態(tài)檢修是企業(yè)以安全、可靠性、環(huán)境、成本為基礎(chǔ)，通過設(shè)備狀態(tài)評價、風險評估、檢修決策，達到運行安全可靠，檢修成本合理的一種檢修策略。狀態(tài)檢修是以設(shè)備的當前實際的工作狀況為依據(jù)，通過先進的狀態(tài)監(jiān)測手段（如絕緣在線監(jiān)測設(shè)備）、可靠性評價手段以及壽命預測手段，綜合各種設(shè)備的狀態(tài)信息，判斷設(shè)備的狀態(tài)，識別故障早期征兆，對故障部位及其嚴重程度，故障發(fā)展趨勢做出判斷，并根據(jù)分析診斷的結(jié)果在設(shè)備性能下降到一定程度或故障既要發(fā)生前進行檢修。而傳統(tǒng)的預測性檢修是根據(jù)對潛伏故障進行在線或離線測量的結(jié)果和其它信息來按 檢修的技術(shù)，其關(guān)鍵是依據(jù)先進的故障判斷技術(shù)對潛伏故障進行分類和嚴重性分析，以決定設(shè)備（部件）是否需要立即退出運行和應及時采取的措施，通常具體關(guān)鍵設(shè)備檢修采用預測性檢修技術(shù)。
第三章 常規(guī)檢修存在的問題
3.1 常規(guī)預防性試驗存在的缺點和不足
主要表現(xiàn)在：
（1）試驗時需要停電，造成送電少送電和少發(fā)電及給經(jīng)濟生活帶來一定的影響。在某些情況下，由于系統(tǒng)運行的要求，運行設(shè)備無法停電，往往造成漏試或超周期試驗，造成難以及時判斷出故障缺陷而使設(shè)備帶隱患運行。
（2）試驗周期長。預防性試驗的周期一般為一年，一些發(fā)展較快的故障容易在兩次規(guī)定試驗之間的時間內(nèi)發(fā)展成為事故。對獵比性故障和缺陷周期時間內(nèi)根本無法預和知曉。
（3）試驗時間集中，工作量大。預防性試驗往往集中在春季，由于要在較短的時間內(nèi)溫安成大量設(shè)備的試驗任務(wù)，一則勞動強度大，二則難以做到對每臺設(shè)備進行十分仔細的檢測和診斷，試驗結(jié)果和數(shù)據(jù)易受人為因素的影響和干擾。
（4）在設(shè)備停電后對其進行常規(guī)非破壞性試驗時，按現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定，其試驗電壓可能遠低于設(shè)備實際的工作電壓，在這種情況下得到的試驗數(shù)據(jù)，其真實性和靈敏性就較低，及時滿足規(guī)程要求，運行中葉可能發(fā)生事故或存在隱患。再者，由于試驗期間停電，是不能真實的反映設(shè)備在運行狀態(tài)下的電場、磁場、溫度和環(huán)境等影響，因而診斷結(jié)果未必符合實際運行狀態(tài)。
3.2 絕緣在線監(jiān)測的提供和要求
鑒于上述，為了發(fā)現(xiàn)運行中設(shè)備的隱患，預防發(fā)生事故或設(shè)備損壞，對設(shè)備進行實時的檢查和監(jiān)測運行中的狀態(tài)，也為了將維修方式從傳統(tǒng)的以時間為基準的模式轉(zhuǎn)變到以狀態(tài)為基準的狀態(tài)檢修、維修模式，必須發(fā)展絕緣在線監(jiān)測技術(shù)。如果能利用運行電壓實時的對高壓電氣設(shè)備進行試驗，則可及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，提高供電可靠性，提高試驗的真實性和靈敏度，極大地保障設(shè)備的安全可靠運行，這就是電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測。
在線監(jiān)測室指在不影響設(shè)備運行的條件下，對設(shè)備狀況連續(xù)或定時進行進行的監(jiān)測，這種監(jiān)測，這種監(jiān)測室自動進行的。它是對預防性試驗的重要補充，它和常規(guī)停電預防性試驗共同構(gòu)成了廣義的預防性試驗，只不過運行的方式和實行的手段不同而已。
（1）方法
絕緣在線監(jiān)測常用的方法有電氣法、化學法、物理法、機械法和綜合法。
絕緣在線監(jiān)測常用方法
設(shè)備名稱 電氣法 化學法 物理法 機械法 綜合法
發(fā)電機 電動機 局部放電 （電量、地線電流法） 紅外光譜法 （色譜分析法） 微粒離子化法 （） 自振蕩頻率法 局部放電 （微粒離子化法）
變壓器 電抗器 局部放電 （電量、地線電流法） 色譜分析法 （） 溫度 超聲波法 振動加速法 地線電流法 超聲波法
GIS（SF6及支撐絕緣子） 局部放電 （電量、地線電流法） 氣體色譜分析法 變色法 電磁法 光測法 測氣壓 超聲波法 振動加速法 局部放電 測氣壓
HOA 阻性電流 （基波、諧波） 溫度 阻性電流 溫度
交聯(lián)聚乙烯 直流成分法 溫度 超聲波法 直流成分法
電力電纜 直流泄露 局部放電量 介損 介損
電型電氣設(shè)備 不平衡補償法 介損 紅外線測溫法
（2）原理流程
絕緣在線監(jiān)測裝置原理流程圖如下：
系統(tǒng)1 → 數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng) ← 顯示
系統(tǒng)2 → ← 打印
系統(tǒng)3 → ← 報警和操作
↑
上一級管理控制中心
其工作原理是首先將各種傳感器系統(tǒng)所采集的設(shè)備運行狀態(tài)號，經(jīng)過必要的轉(zhuǎn)換或篩選后，統(tǒng)一送入數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行分析，經(jīng)綜合分析判斷后通過顯示或打印輸出結(jié)果，若發(fā)現(xiàn)異�？筛鶕�(jù)不同的設(shè)計而報警，也可經(jīng)傳輸通道與上一級管理控制中心相連及時對各監(jiān)測點的各類設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一儲存、管理、分析和判斷。
當不經(jīng)過聯(lián)網(wǎng)時，可只對單個系統(tǒng)（如單個高壓開關(guān)柜）進行組合，進行單個系統(tǒng)分析、診斷和報警、操作。
（3）監(jiān)測主要內(nèi)容
電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測的主要內(nèi)容
監(jiān)測設(shè)備 主要監(jiān)測內(nèi)容
變壓器 局部放電量、局部放電部位定位、絕緣老化程度、絕緣油中微量水分、絕緣油中溶解氣體含量
電容型設(shè)備 電容值、電容值變化量、電容電流變化量、泄露電流、介損、三相不平衡電壓、三相不平衡電流
發(fā)電機 局部過熱、定子繞阻端部振動、定子繞阻放電量
避雷器 絕緣電阻、泄露電流、全電流、電導電流、阻性電流
瓷絕緣子 污穢泄流電位
電抗器 局部放電量、局部放電部位定位
交聯(lián)聚乙烯電流 絕緣電阻、介損
（4）特點
① 先進。在線監(jiān)測室提高電網(wǎng)安全可靠運行，實現(xiàn)電力設(shè)備狀態(tài)檢修的重要手段。在線監(jiān)測裝置既要改進傳感器的工藝，又要考慮在高壓對微弱的信號有嚴重干擾的情況下如何無畸變的將這些信息送入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，也要完善微機網(wǎng)絡(luò)及其軟件。因此，絕緣在線監(jiān)測科技含量高，技術(shù)先進，是電力工業(yè)科技進步的具體體現(xiàn)。
② 安全。在線監(jiān)測設(shè)備接線狀態(tài)固定，可以減少大量電氣設(shè)備停電及送點操作拆裝引線及臨時布置試驗場地等帶來的不安全因素，故大大降低了職工的勞動強度。而監(jiān)測裝置能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患并消除，避免其惡性事故的發(fā)生并傷及人身。因此，在線監(jiān)測提高了人身安全性又提高了設(shè)備可靠性。
③ 實用。絕緣在線監(jiān)測裝置可以對被測設(shè)備在運行狀態(tài)下定時或連續(xù)的進行測量，測得的結(jié)果具有較高的靈敏性，能真實反應設(shè)備運行工作，裝置的測試接線狀態(tài)固定，有利于設(shè)置較為健全完善的抗干擾措施，因而獲得的測試數(shù)據(jù)重視性好，以監(jiān)測數(shù)據(jù)形成的數(shù)據(jù)庫為保障，可快捷、方便、準確的了解和掌握設(shè)備縱向發(fā)展情況，專家系統(tǒng)的運用還可實現(xiàn)橫向比較、分析，尤其對家族性缺陷隱患更能提供診斷優(yōu)勢。因此，在線監(jiān)測能及時有效地檢測出設(shè)備事故隱患，具有較強的實用性。
④ 經(jīng)濟。經(jīng)濟性由企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益體現(xiàn)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，供電可能性的要求越來越高。因此，即便是計劃停電，也會給社會帶來一定的影響。在線監(jiān)測無需停電、限電，大大提高了供電可靠性，有著顯著社會效益和企業(yè)經(jīng)濟效益。在線監(jiān)測為實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)檢修大蝦件事的基礎(chǔ)，可減少工作人員和實驗工作量，同時，也為為人值守變電站提供了技術(shù)支持和措施，有利于企業(yè)實現(xiàn)減人增效，提高全員勞動生產(chǎn)率，直接體現(xiàn)在企業(yè)生產(chǎn)成本和效益上。而在線監(jiān)測的投資可由設(shè)備事故的提前發(fā)現(xiàn)和警示所避免的經(jīng)濟損失得以補償。
第四章 絕緣監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展概況
從上個世紀70年代就開始研究推廣變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)，主要目的就是減少停電預防性試驗的時間和次數(shù)，提高供電可靠性。可以說，自有檢修以來，大致可分為三個階段，或者說經(jīng)歷了二次改革。第一階段是壞了檢修；第二階段是以實施預防性檢修為特征的檢修，即按事先規(guī)定的時間進行大修；第二階段就是目前定義的狀態(tài)檢修。從預防性試驗到在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，可謂是一場變革。這其中的發(fā)展，大經(jīng)歷了三個階段。
4.1 節(jié)電測試階段
這一階段始于70年代左右，當時是為了不停電而對電氣設(shè)備的某些絕緣參數(shù)（主要是地漏電流）進行直接測量。其結(jié)構(gòu)簡單，測試項目較少，而且要求被試設(shè)備對地絕緣，測試的靈敏度較差，得以應用范圍較小，未能得到普及及應用。
4.2 從模擬量到數(shù)字量
20世紀80年代開始，出現(xiàn)各種專用的帶電測試儀器，使在線監(jiān)測技術(shù)從傳統(tǒng)的模擬測試走向數(shù)字量測量，擺脫將測試儀器直接接入測試回路中的傳統(tǒng)測量模式，而取而代之利用傳感器將被測量的參數(shù)直接換成電信號，同時還出現(xiàn)一些其他通過非電量測量來反映設(shè)備狀況的測試儀器，如遠紅外裝置、超聲裝置等。
4.3 計算機技術(shù)的推廣運用
從90年代開始，隨著計算機技術(shù)的推廣使用，出現(xiàn)以計算機處理技術(shù)為核心的微機多功能絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)。利用計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)和數(shù)字波形泉集與處理技術(shù)，實現(xiàn)更多的絕緣參數(shù)在線監(jiān)測。這種在線監(jiān)測信息量大、處理速度快，可以對監(jiān)測參數(shù)實時顯示、儲存、打印、運轉(zhuǎn)和越線報警，實現(xiàn)了在線監(jiān)測的自動化，代表了當今絕緣在線監(jiān)測的發(fā)展方向。到目前為止，大量的在線監(jiān)測的技術(shù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)設(shè)備缺陷檢測中得到了廣泛應用，并有了一定的經(jīng)驗，也代表了當今在線監(jiān)測的發(fā)展方向。特別市2000年后，隨著在線監(jiān)測技術(shù)的不斷成熟及客觀的需要，在線監(jiān)測技術(shù)又開始重新被大家所重視和接受。目前，在國內(nèi)很多用電企業(yè)都開展這項工作。
第五章 基本原理與系統(tǒng)構(gòu)成
5.1 在線監(jiān)測的主要項目
電氣設(shè)備絕緣的劣化，缺陷的發(fā)展雖然具有統(tǒng)計性，發(fā)展的速度也有快有慢，但大多數(shù)具有一定的發(fā)展期和各種前期征兆，表現(xiàn)為設(shè)備的電氣、物理、化學特征有少量漸進的變化，及時取得各種即使是很微弱的信息進行處理和綜合分析后，根據(jù)其數(shù)值的大小及變化趨勢，可對設(shè)備的可靠性隨時作出判斷和對剩余壽命作出預測，從而能及時發(fā)現(xiàn)潛伏的故障隱患，必要時刻提供預警或規(guī)定的操作。
由于電氣設(shè)備種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，其在線監(jiān)測項目各有不同。根據(jù)傳感器的特性和不同設(shè)備的特點，目前我國電氣設(shè)備在線監(jiān)測的主要項目有以下幾點。
變電站電氣設(shè)備在線監(jiān)測的主要項目
設(shè)備 電容 電流 tg 局部 放電 可燃氣 體含量 泄漏電流 （阻性電流） 電流 過熱點 溫度 污穢泄 露電流
變壓器 √ √ √ √ √
互感器 √ √
電容器 √ √ √
斷路器 √
電力電纜 √
GIS √
MOA √ √
絕緣支柱 √
5.2 測量原理和監(jiān)測要點
根據(jù)簽署的需監(jiān)測項目，扼要介紹幾種主要的測量原理
（1）避雷器
在運行的狀態(tài)下監(jiān)測氧化鋅避雷器（MOA）阻性電流分量的變化是判定閥片劣化或受潮程度的最為有效和靈敏的方法。MOA運行期間總有一定的泄露電流通過閥片，加速閥片老化；而受潮和老化是MOA閥片劣化的主要原因。檢測MOA泄露電流和阻性電流有效的反映MOA的絕緣狀況，在電流測量反映整體嚴重受潮現(xiàn)象，早期老化時阻性電流增加較多，全電流變化則不明顯。在正常運行情況下，流過避雷器的主要電流為容性電流，阻性電流只占很小一部分，約為10%~20%左右。阻性分量主要包括：瓷套內(nèi)、外表面和沿面泄露、閥片沿面泄露及其本身的非線性電阻分量，絕緣支撐件的泄露等。當閥片老化、避雷器受潮、內(nèi)部絕緣部件受損以及表面嚴重污穢時，容性電流變化不多，而阻性電流大大增加。避雷器事故主要原因阻性電流增大后，損耗增加，引起熱擊穿。所以測量交流泄露電流及其有力分量是現(xiàn)場檢測避雷器的主要方法，預防性試驗規(guī)程也將MOA“運行中泄露電流”的測量引入預試項目。
（2）CVT、耦合電容器、電流互感器、套管等容性設(shè)備
對于上述電容型設(shè)備可以通過測量介質(zhì)損耗（tans）及電容量可較為靈敏的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的絕緣缺陷，它可以發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備絕緣整體受潮、絕緣劣化以及局部缺陷（包括家族性缺陷）。而絕緣受潮缺陷臺電容型設(shè)備缺陷的85%以上。這是由于電容型結(jié)構(gòu)是通過電容分布強制均壓得，其絕緣利用系數(shù)較高，一旦絕緣受潮往往會引起絕緣介質(zhì)損耗增加，導致?lián)舸?br data-filtered="filtered">
絕緣擊穿的發(fā)展速度是非常快的，然絕緣劣化一般具有以下特征。
a、 絕緣介質(zhì)損耗值增加，由此以及其他原因產(chǎn)生的熱量最終可能導致絕緣的擊穿，故測量絕緣損失角正切值（tg）可以檢測介損損耗的變化。
b、 絕緣中可能伴隨著局部放電和樹技電的發(fā)生，放電量很大的局部通常只是在喲雷電或者操作過電壓存在以及絕緣損壞的過程中出現(xiàn)，通過tgs的測量可以反映出由此產(chǎn)生的介質(zhì)損耗。
c、 絕緣特性受溫度變化的影響較大。絕緣溫度系數(shù)決定于絕緣本身的型式、大小和絕緣狀況，對于特定的電壓等級和絕緣設(shè)計，由于絕緣劣化導致溫度系數(shù)的增加，tg值的溫度非線性和靈敏度都會增加。因而，影響絕緣溫度的所有因數(shù)（介質(zhì)損耗、環(huán)境溫度、負載變化等）對于老化的絕緣tg值的影響將更為顯著。
對于共有電容式絕緣的設(shè)備，通過其介電特性的檢測可以發(fā)現(xiàn)處于比較早期發(fā)展階段的缺陷。時間表明，在缺陷發(fā)展的起始階段，測量電流增加率和測量介質(zhì)損耗正切值變化所得的的結(jié)果一致，都共有很多的靈敏度；在缺陷發(fā)展的后期階段，測量電流增加現(xiàn)象和電容變化的情況一致，從而更容易發(fā)現(xiàn)缺陷的發(fā)展情況。
實現(xiàn)電容型設(shè)備介質(zhì)損耗參數(shù)在線檢測的關(guān)鍵是如何準確獲得并求取電流信號和電壓信號基波的相位差。由于傳統(tǒng)的過零比較法電路復雜，抗干擾能力差，現(xiàn)太多采用快速立葉角環(huán)（FFT）為核心的純數(shù)字方法，利用兩個高精度電流傳感器耦合被監(jiān)測設(shè)備的電流和電壓信號，然后由數(shù)字化測量電流對信號進行整周期采樣（A/D）及快速傅里葉變換，以獲得這二個信號的基波矢量及相位差，從而計算出介質(zhì)損耗值。這種方法不需要復雜的模擬信號處理電路，且能有效的抑制諧波干擾和縣城其它干擾量得影響，其測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，能很好的反映出設(shè)備的絕緣變化和老化、劣化的狀態(tài)。
（3）真空斷路器
對各種電壓等級的真空斷路器，只能通過非接觸式傳感器捕捉運行狀態(tài)中的真空斷路器的真空泡在真空度下降時發(fā)生的異�，F(xiàn)象，并由裝置軟硬件回路來實時在線監(jiān)測，以便及時提醒運行人員及時處理，減少可能發(fā)生的事故和可能造成的損失。
當斷路器真空度正常時，接點觸頭與中間屏蔽罩之間的電場較為穩(wěn)定，真空斷路器的金屬導桿和觸頭與屏蔽罩之家相當于一個電容器，真空斷路器的屏蔽罩對地也相當于一個電容器。當真空度降低時，滅弧室的氣體密度增大，內(nèi)部氣體壓力升高，從而引起絕緣特性下降，預擊穿電壓降低，含可能發(fā)生預放電，導致屏蔽罩電位下降，并使真空斷路器也電場強度發(fā)生變化。通過手機反饋這一信號，可以判定內(nèi)部氣體壓力的變化趨勢，一次判斷其絕緣狀況的變化。
由特定的傳感器檢測屏蔽罩周圍的反饋信號電場變化，通過信號輸送通道和相應的過濾，放大的及轉(zhuǎn)換器件將相關(guān)數(shù)據(jù)進行判斷處理。同事，由于真空斷路器中的反饋信號與周邊的電場及現(xiàn)場的干擾信號處于同一數(shù)量級的電場環(huán)境之中，需要從硬件和軟件商采取抗干擾措施，保證系統(tǒng)有很強的抗干擾性能，使系統(tǒng)獲得有效可靠的故障真空信號，這是裝置的關(guān)鍵和成功運行的決定因素。
（4）變壓器
變壓器在運行過程中所發(fā)生的大多數(shù)絕緣故障，如：鐵芯多點接地、局部斷路放電。接觸不良等過熱型故障和放電型故障或受潮故障，均有氣體產(chǎn)生，通過在線監(jiān)測變壓器油中溶解的氣體，便可有效地發(fā)現(xiàn)變壓器的潛伏性故障。另外，通過對鐵芯接地電流的在線監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)變壓器鐵芯的多點接地。
（5）表面泄露電流及環(huán)境溫濕度的測量及監(jiān)測
環(huán)境溫濕度是影響絕緣參數(shù)的重要外部因素，通過對環(huán)境溫度、濕度等常規(guī)氣候參數(shù)的監(jiān)測，綜合設(shè)備瓷套表面泄露電流的監(jiān)測可以判斷設(shè)備外部絕緣的污穢程度，有助于提高在線監(jiān)測數(shù)據(jù)診斷結(jié)果的可靠性。
5.3 系統(tǒng)的構(gòu)成
高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)需要既能對節(jié)電設(shè)備的絕緣特性參數(shù)實時測量，又能對獲得的數(shù)據(jù)進行分析處理。一般應共有以下性能。
a、 檢測阻抗穩(wěn)定，不受變電站強電磁干擾的影響，在系統(tǒng)操作過電壓、雷電過電壓作用下共有自保護性，不因上述因素和影響發(fā)生性能變化和軟件損壞現(xiàn)象。
b、 檢測信號傳輸好，不發(fā)生失真和對其附近的其它信號有影響，同時不受其它信號的干擾。
c、 具有專家分析功能，只能化普安段設(shè)備內(nèi)部絕緣狀態(tài)。
d、 系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)能夠遠程傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。（總線布置時）
①、總線式絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)圖如下。
該系統(tǒng)一般由但部分組成：本地監(jiān)測單位（LC）、變電站通控制器（SC）、絕緣診斷系統(tǒng)（IDS）。
（2）本地監(jiān)測單元
本地監(jiān)測單元可以獨立使用和組屏，由取樣傳感器模塊、信號調(diào)理及A/D采樣模塊、嵌入式微機模塊和RS485通信及電源管理模塊構(gòu)成。信號經(jīng)傳感器耦合后直接進行預處理和采集，數(shù)字信號的分析和處理以及通信功能均由本地監(jiān)測單元在現(xiàn)場完成。結(jié)構(gòu)示意圖如下：
需要指出的是，傳統(tǒng)的和總線布置式的絕緣監(jiān)測系統(tǒng)是通過評比電纜，電纜將被測信號引入系統(tǒng)主機，再進行檢測和數(shù)據(jù)處理。由于一次信號很小，講傳感器耦合后，模擬量傳輸過程中引入的干擾對測量結(jié)果很大，造成系統(tǒng)測量離散性較大，直接影響到準確度，容易造成誤判斷和誤診斷。本地監(jiān)測殘垣在采用分片離散式方式時，傳感器的輸出信號不需要遠距離傳輸，進行舊地采集和處理，極大地提高了系統(tǒng)的抗干擾性能力和測量的穩(wěn)定性。這是本地監(jiān)測單元的最大優(yōu)勢。
5.4 數(shù)據(jù)的分析診斷
常見的絕緣診斷、分析方法可概括為相互比較法和綜合法、趨勢分析法，它包括下列內(nèi)容：
（1） 與設(shè)備歷年（次）試驗結(jié)果相比較；
（2） 與同類型設(shè)備試驗結(jié)果相比較；
（3） 同一設(shè)備各相同的試驗結(jié)果相互比較；
（4） 與《規(guī)程》規(guī)定的“允許值”（或“注意值”）相比較；
（5） 不同試驗項目結(jié)果的綜合分析。
目前，數(shù)據(jù)的分析、診斷是以相應比較法和綜合法為主。在喜愛用高精度的傳感器及先進的數(shù)字傳輸技術(shù)后，還要有好的數(shù)字處理、分析及診斷方法，才能最終形成優(yōu)良的絕緣監(jiān)測系統(tǒng)。
若將在線監(jiān)測得出的數(shù)據(jù)與預試值相比較的方法是行不通的，也是不妥的。因為前者是在實際工作狀態(tài)下得出的，而后者是在停電情況下得出的，兩者可能相差很大。比如“介損”可以收到多種因素的影響，并且有較大的波動與預試值有很大的差別，兩者比較將無法做出診斷，得出結(jié)論。較合理的做法是，首先對在線監(jiān)測的原始數(shù)據(jù)進行預處理，過濾掉因某些隨機干擾而出現(xiàn)的“盲點”然后運用相互比較法及綜合（趨勢分析）法進行分析、診斷。
（1） 相互比較法
在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)然然會受多種因素的影響但運行條件、環(huán)境條件相同的設(shè)備，這種影響是相同的。如：取自同意PT的基準電壓受該PT的影響是相同的。同類型設(shè)備的同意相的測量數(shù)據(jù)受影響的情況也是相同的，如果發(fā)現(xiàn)其中一個測量數(shù)據(jù)與其他測量數(shù)據(jù)相差明顯時，則提示該設(shè)備可能存在的絕緣缺陷，需引起重視和關(guān)注。
（2） 綜合（趨勢分析）法
變電設(shè)備絕緣中常常有一種故障而存在多種表現(xiàn)或多種的故障具有同一表現(xiàn)的現(xiàn)象，這樣易引起誤診斷喝漏的問題。所以，必須綜合多方面的情況來分析判斷，找出主要矛盾和內(nèi)在的因素，再根據(jù)趨勢分析，結(jié)合經(jīng)驗分析，才能做到準確預報。而高雅電氣設(shè)備出突發(fā)性的絕緣故障外，受潮、老化等常見原因造成的故障，通常是呈現(xiàn)出緩慢而持續(xù)的增長變化模式，并且這種變化是單不可逆轉(zhuǎn)，這就需要找出存在的某些規(guī)律性的東西，當設(shè)備的測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常變化（如異常增加時），則提示應是故障的先兆，應進行密切跟蹤，必要時采取處理措施，將事故消滅消滅在萌芽之中。
第六章 應用在線監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)實意義
6.1 劃檢修的理念和特點
電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的運行維護工作，傳統(tǒng)的做法是實行“計劃檢修”。 “計劃檢修”就是按照高壓電氣設(shè)備預防性試驗規(guī)程所規(guī)定的試驗周期，到期會對電氣設(shè)備進行停電檢修。這種檢修模式雖然有自身的科學依據(jù)和合理性，在多年的時間中也有效地減少了設(shè)備的突發(fā)事故，保證了設(shè)備的良好運行。但這種檢修模式的缺點也是明顯的。這種“一刀切“式的檢修模式，沒有考慮設(shè)備的實際狀況，存在“小病大治，無病也治”的盲目現(xiàn)象。顯然，也適應不了形式和社會發(fā)展的需要。
計劃檢修的特點：
（1） 周期性。計劃檢修是按照預防性試驗規(guī)程所規(guī)定的試驗周期、到期輪修，具有很強的周期性。有點是便于工作計劃的安排。缺點是不管設(shè)備的實際狀況，具有很大的盲目性和強制性，易造成設(shè)備的“過度檢修”，浪費了大量的人力物力，同時各種耐壓試驗和周期性調(diào)整又有可能對設(shè)備造成新的損傷和損壞。
（2） 短暫性。定期預防性試驗只能檢測某一時間設(shè)備的絕緣狀態(tài)，不能適時檢測設(shè)備的絕緣狀態(tài)，無法確定設(shè)備何時出現(xiàn)絕緣缺陷，更重要的是，無法檢測缺陷的發(fā)展狀況，特別市設(shè)備內(nèi)部發(fā)展速度快、易造成重大絕緣事故的缺陷，這類缺陷，更是無法檢測和預測。
（3） 試驗方法和手段與實際工況差別較大，如試驗電壓的施加，參數(shù)的模擬等，所以定期預防性試驗是無法準確的檢測出真實設(shè)備運行電壓下的缺陷。
（4） 降低了電網(wǎng)的供電可靠性和連續(xù)性。由于計劃檢修的定期預防性試驗需要在設(shè)備停電下進行試驗檢測，增加了設(shè)備停電時間必然影響電網(wǎng)的供電可靠性和連續(xù)性，對社會和企業(yè)用電造成了不便和一定的損失。
6.2 狀態(tài)檢修的提出
隨著電網(wǎng)運行規(guī)模和用電負荷的不斷擴大，電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量也不斷增加，定期檢修和計劃檢修工作量相應增加，檢修人員緊缺問題日益突出。早期的計劃檢修和試驗周期以不能適應設(shè)備診斷和管理水平要求。同時，合理降低檢修成本，提高設(shè)備檢修工作的針對性和有效性，國家電網(wǎng)公司下發(fā)了《設(shè)備狀態(tài)檢修管理規(guī)定（試行）和關(guān)于規(guī)范開展狀態(tài)檢修工作意見的通知》（國家電網(wǎng)生【2008】269號），以及《國家電網(wǎng)公司設(shè)備狀態(tài)檢修管理規(guī)定》。使狀態(tài)檢修走上了舞臺，并逐漸走向正規(guī)。相信，狀態(tài)檢修這一新的設(shè)備管理方法必將大放異彩，給設(shè)備檢修工作帶來新的活力。
6.3 在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修的關(guān)系
實現(xiàn)狀態(tài)檢修，就需要實時掌握和了解設(shè)備在節(jié)電工況下的絕緣參數(shù)，而在線監(jiān)測技術(shù)則是獲得設(shè)備在節(jié)電工況下絕緣參數(shù)的唯一途徑。通過真實的在線運行電壓下的實時監(jiān)測絕緣的各種狀態(tài)參數(shù)，并對這些量得變化值進行分析比較，來確定是否對設(shè)備進行檢修。雖然，近年來高壓設(shè)備的制造質(zhì)量和水平有了很大的提高，為狀態(tài)檢修提供了更好條件，但離散值的影響，環(huán)境因素、工況條件、甚至家族缺陷離不開在線監(jiān)測。要更好的開展狀態(tài)檢修工作，就需要更好的發(fā)揮在線監(jiān)測的作用，在此平臺上，狀態(tài)檢修的優(yōu)勢才更加明顯。
6.4 傳統(tǒng)預防性試驗和檢修指導下的計劃檢修
隨著電力設(shè)備的大容量化、高電壓化、結(jié)構(gòu)多樣化和密封化，對常規(guī)停電預防性試驗而言，傳統(tǒng)的簡易診斷方法已顯得不太適應，這主要表現(xiàn)在：
（1） 隨著對供電可靠需求不斷提高，定期的設(shè)備停電進行預防性試驗變得越來越困難，特別是中藥的影響較大的符合常常出現(xiàn)超期試驗的情況，這對保證設(shè)備安全穩(wěn)定運行留下了一定的隱患。這就是“停電難”問題。
（2） 近期頒布的新規(guī)程和新標準已將預防性試驗的周期作了很大的調(diào)整，延長了試驗周期，這對預防性試驗提出了一個新的要求，是不是能保證在現(xiàn)有的試驗項目和方法的條件下可以保證一個周期內(nèi)不出故障的新問題。
（3） 現(xiàn)階段高電壓等級的電氣設(shè)備和大量新型電氣設(shè)備的投入運行，而所采用的預防性試驗方法是采用一個較低的電壓模擬在高電壓設(shè)備的運行情況，達到一個真實的、實際的工況條件，不能正確反映出設(shè)備的優(yōu)良情況，而試驗中所采集的數(shù)據(jù)是否能反映設(shè)備的實際情況也是一個問題。這種模式即使是對設(shè)備進行了有效檢測也達不到必要的要求。
6.5 在線監(jiān)測技術(shù)指導下的狀態(tài)檢修
在線監(jiān)測是在運行電壓下對設(shè)備的絕緣狀態(tài)進行監(jiān)測，能真實反映設(shè)備的絕緣水平�，F(xiàn)階段采用的在線監(jiān)測技術(shù)作為常規(guī)停電預防性試驗的補充，實踐證明，已取得了很好的成效，有效的將常規(guī)停電預防性試驗的周期進行了延長。在線監(jiān)測技術(shù)通過自動連續(xù)檢測，依據(jù)大量的數(shù)據(jù)和曲線分析設(shè)備絕緣狀態(tài)的變化趨勢，從變化趨勢中尋找危險征兆，從多項檢測中來綜合判斷運行設(shè)備狀況，其分析結(jié)果和數(shù)據(jù)可直接傳輸至上級主管部門，真正做到設(shè)備“該修則修，修必修好”，避免了必要的人力，物力浪費。在線監(jiān)測技術(shù)的應用從“定期檢修”制（計劃檢修）過渡到“狀態(tài)檢修”制（預知檢修）。利用絕緣在線監(jiān)測技術(shù)隊狀態(tài)檢修可以實現(xiàn)：
（1） 有效避免周期性計劃檢修帶來的弊端，做到合理生產(chǎn)和檢修，做到該修必修，從而節(jié)約大量的設(shè)備維修資金和停電檢修時間，是現(xiàn)有的運行設(shè)備創(chuàng)造更大的安全和經(jīng)濟效益。
（2） 減少設(shè)備停電試驗和維修的盲目性，減少設(shè)備因檢修而引發(fā)的故障的可能性，延長了設(shè)備運行壽命，使設(shè)備運行更加科學。
（3） 大大減少了停電時間喝開關(guān)操作量，提高系統(tǒng)的供電可靠性、經(jīng)濟性和安全性。
（4） 持續(xù)、準確的反映設(shè)備在運行電壓的絕緣性能和健康水平，能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中的絕緣缺陷，防止突發(fā)性絕緣事故的發(fā)生，有效提高設(shè)備運行水平和可靠性，降低設(shè)備事故率，顯著減少突發(fā)性事故的發(fā)生。
（5） 在定期檢修朝狀態(tài)檢修發(fā)展的進程中，絕緣在線監(jiān)測技術(shù)可作為彌補定期預防性試驗不足的有效手段。將在線監(jiān)測和預防結(jié)合起來，根據(jù)在線監(jiān)測的結(jié)果合理安排了預試，延長預試大修周期，是逐漸推行狀態(tài)檢修的有效途徑。特別是現(xiàn)階段針對電容型設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)已得到廣泛的應用，從技術(shù)手段上來說已經(jīng)完全可以取代常規(guī)停電預防性試驗。
電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測的推廣運用，對電氣設(shè)備的安全運行起到了積極作用，在供電部門積極推行狀態(tài)檢修的同時，無疑他是實現(xiàn)狀態(tài)檢修的有效手段之一。在減輕設(shè)備檢修工作量得同時，提高了電網(wǎng)運行的可靠性，它的特點是：
（1） 實時性。高壓設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)對設(shè)備絕緣狀態(tài)實時監(jiān)測，不受設(shè)備運行情況和時間的限制，可以隨時檢測設(shè)備的絕緣狀態(tài)，一旦設(shè)備出現(xiàn)缺陷，能及時發(fā)現(xiàn)并跟蹤檢測、處理、警示，對保證電網(wǎng)安全更具意義。
（2） 真實性。由于在線監(jiān)測技術(shù)在設(shè)備運行電壓和狀態(tài)下對絕緣參數(shù)進行檢測，檢測結(jié)果符合實際情況，更加真實和全面。
（3） 針對性強。可根據(jù)絕緣缺陷的發(fā)展和變化來確定檢修項目、內(nèi)容和時間，檢修目的明確，針對性更強。
（4） 提高了設(shè)備可靠性。由于實行狀態(tài)檢修，減少了設(shè)備停電次數(shù)和時間，提高了設(shè)備供電可靠性，避免停電造成的損失，同事也提高了檢修部門全員勞動生產(chǎn)率。
6.6 經(jīng)濟性
任何技術(shù)手段的使用和實施，都應以效益來衡量和體現(xiàn)，在線監(jiān)測也應如此。顯見，它的經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在避免事故發(fā)生，保證設(shè)備安全，減少停電、節(jié)省定期和頻繁的試驗費用、節(jié)省人力、物力資源上。但設(shè)備事故的發(fā)生是一個小概率時間，用在線監(jiān)測技術(shù)防止和預警設(shè)備的缺陷只是一種手段。其中大多數(shù)裝置似乎是沒有目的（沒有發(fā)現(xiàn)故障和異常），只有個別裝置對故障先兆及時反映，起到了避免事故發(fā)生的作用，那么，它的經(jīng)濟性應以個別事故的提前檢出和告知，避免重大事故的直接損失和間接損失來評估。它的投資成本也應以檢出故障而避免了的損失來補償，僅計算投資成本或維護成不是不妥的。
第七章 結(jié)束語
電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測，能連續(xù)提供設(shè)備運行的暫態(tài)過程信息，可逐步取代以年度預防性試驗為主的傳統(tǒng)檢修模式，是取代常規(guī)預防性試驗的最終目標，在這一進程中，作為集高電壓技術(shù)、計算機技術(shù)、通風技術(shù)、測試技術(shù)為一體的綜合性科學技術(shù)產(chǎn)品，將是變電站綜合自動化技術(shù)中必不可少的重要組成部分。隨著對變電站電氣設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的認識和普及它將成為電網(wǎng)系統(tǒng)的耳目和最真誠、可靠的“偵察兵”，作為電力系統(tǒng)安全運行和必不可少監(jiān)測系統(tǒng)的一員，從而為電力系統(tǒng)的安全運行和狀態(tài)檢修發(fā)揮越來越重要的作用。
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