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1、变电站主要电力设备的在线监测技术分析肖登明上海交通大学电气工程系13901635528一在线监测的诞生测量、监视、控制等多功能二次设备以 及现场测试或实时测量对电力设备运行 可靠性起了重要作用。现场测试或实时测量的发展而诞生了在 线监测。主要电力设备耦合电容器、电容型套管、电容型电流 互感器、电容型电压互感器、避雷器、 绝缘子、变压器、GIS、电力电缆、发电 机和高压断路器在线检测目前并不能完全取代常规预防性 试验：-大多局限于测量工频运行电压下的绝缘参 量；-无法测量电力设备在高于运行电压下的参 量；-迄今尚未形成统一的判断标准。事故维修（，第二次世界大战之前）（盲目、不科学）定期维修（,当
2、前多数情况）（维修过量、维修不足）状态维修（，正在逐步开展）（以在线监测为基础，科学、可靠、经济、可预见）在线监测的真实性电力设备在线监测技术是一种利用运行 电压来对高压设备绝缘状况进行试验的 方法，它可以大大提高试验的真实性与 灵敏度，及时发现绝缘缺陷二在线监测H前存在的问题2.1在线监测的重要性与困难度离线的预防性试验结果的分析，已经积累了大 量经验，据此可以制订出相应的规程推广施行在线诊断，现在仍还处于研究、试运行、积累 经验的阶段。发展绝缘在线监测和诊断技术， 即需对绝缘结构及其老化机理有深入的了解， 也需应用传感、微电子等高新技术。它是具有 交叉学科性质的一门新兴技术，也是当前智能
3、电网发展的需要。事故维修、定期维修、状态维修三种策略-这几种维修方法并不互相排斥，但在不同阶段、不 同要求的情况下，共存的形式有差别。维修的目的在于获取各种信息，基于此得到设备状 况的结论；迄今为止，尚不能完全建立测量数据与设备状况之 间的直接关系：Ub = /(R, tan5, PD, DGA, .)2.2抗干扰问题例如变压器、GIS的局部放电监测的抗干 扰问题，在线监测信号很微弱，受通讯、 谐波和电压突变等因素以及高电压设各 区的电磁场干扰，测量信号的精度和数 据的稳定性会受到影响，有一些测量信 号甚至完全淹没在干扰信号中。提高在线监测系统的抗干扰能力，使测 量数据灵敏、稳定、可靠是对在线
4、监测 技术和产品的一个基本要求。应该针对不同的变电站的强干扰信号采 取不同的抗干扰措施主要是阻隔干扰传 播路径，以及采用软件进行数字滤波等2.3现场设备受运行条件影响和环境影响问题例如，电容性设备介损在线监测系统， 当电网运行方式改变时介质损耗数据发 生较大的突变，还有很多设备的介损值 随温度变化呈现较大的波动。这些现象 对正确地分析判断设备的状态产生了一 定的影响。因此，现场测量设备的抗环境变化能力 也是不容忽视的一个问题。2.4在线监测装置的维护问题有一些在线监测装置（比如色谱监测） 在运行前需要进行参数的设置或标定， 在长时间运行后，内部元件特性发生变 化使得工作状态改变，测量数据就会产
5、 生较人的偏差，需要定期地进行重新设 置或标定，使得一些在线监测装置常规 的维护工作量加大，也使得在线监测数 据的可信度降低。2.5在线监测数据的分析判断及标准化问题设备的在线监测数据是在运行条件下取 得的，由于设备运行条件、环境条件以 及电磁干扰的影响，各种在线监测数据 与离线试验数据之间通常都有一定的差 另在线监测数据的变化规律和波动范 围各有不同，在线监测项目由于干扰问 题测量灵敏度低于离线试验。三。容性负载电力设备的在线监测表达介电性能的参数介电系数 电容量C电阻率p -绝缘电阻心介质损耗角正切tariff介质损耗卩击穿场强Eb 击穿电压叽各种测量参数灵敏度的比较图410用过零转换一移
6、相一相与的原理测&角的原理图4.3及C的在线监测图48 tg8线监测仪的原理框图图410用过零转换一移相一相与的原理测&角的原理图存在的问题 1数据变动较大，是由于谐波的影响， 导致信号波形变形过零点变化，则产生 测量误差，应采用硬件、软件滤波提高 测量准确度。 2测到的数据与纵向值、横向值相比较, 可用相对值来表达被测量设备的绝缘状 况。四。油浸电力设备色谱在线监测的技术分析油色谱在线监测系统原理1油气分离快而全，缩短检测周期2用一根柱高效分离込、CO、CH4、C2H2 C2H4C2H6六种气体，而且使用方便、易于维护3采用新型传感器，以得到更好的灵敏度、精度、 稳定性4设计抗干扰能力强、自
7、动化程度高的监控系统5研究基于ANN的色谱故障诊断技术，使判断正确率 有所一定提咼。1.油代分离技术1 能渗透H2、CO、CH4、C2H2 C2H4、C2H6 六种气体，而且渗透饱和时间短的透气膜2振荡脱气法3超声波脱气法4 真空脱气法带微孔聚四氟乙烯膜（厚度0.18mm）几种膜饱和时间比较*振荡脱气就是在一个容器里，加入一定 量的含有气体油样。在一定的温度下， 经过充分振荡，汕中溶解的各种气体必 然会在气一油两和间建立动态平衡。分 析气相组分的含量，根据道尔顿一亨利 定律就可斤算出汕中席来气祐的浓度。*超声脱气法是采用超声波装置，使气液两 相迅速达到平衡。利用电声换能器，对 压电晶体的逆压电
8、效应，通过施加交变 电压，使之发生交替的压缩和拉伸而引 起振动，使所加频率在超声的频率范围 内（即大于20Hz）,超声波在介质中所 引起的介质微粒振动，即使振幅极小， 也足可使介质微粒间产生很大的相互作 用力，使气体分子从油中逸出。2比令P卜兮禺技术1气相色谱分析原理敦气敦气裁气戦气战气敦气鞍气毂气乜2柱结构基本形式1检測单元1 1拄II!lii 耗气I 1检測单元1电磁单元1阀蛀IIIli ill3色谱柱设计的关键：复合固定相HAYESEP D, PorapakT 两种固定相比例分离度:4影响柱效的其它因素柱径柱长样气量温度载气流速（柱压）柱丿艮0.25Mpa色谱柱的要求1 采用单根色谱柱和
9、由HAYESEP D和 Propark T组成的复合固定相，可在几分钟 内实现对蓟、CO、CH4. C2H2. C2H4. C2H6tt 种气体的高效分离2无需温控装置也可在户外使用。3常规色谱仪所用的多根分离柱不同，单 艮柱只需lnil的样气，这样保证了油气分离 的周期几小时或一天。3.传感器技术1几种传感器比较传感器种类coco2H2C2黒皿ca半导体能否能能能接触燃烧不太好否能能能电化学能能能否否导热式否能能能能热线半导体传感器的实验及研究灵敏度对数线性度检测范围传感器体积热线传感器的灵敏度反应气体h2COCH4C2耳C2H4c2h2诙度(ppm)1285610.72.275.363.05旁热传感器相对零浓度 输出电压变化值(mV)20.12.74.04.22.10.4热线传感器输出(mV)51.225.39.53.912.83.5八小结1半导体传感器适合多种可燃性气体的监 测。2热线型半导体传感器对出、CO. CH4. C川2、C2Hv C2H6tt种气体灵敏度、线性度 和反应速度俱佳，优于普通半导体传感器。 和其它传感器相比，它体积很小，与内径 2mm的色谱柱配合得到了更好的气体分离效 果，是用于在线色谱监测理想的气敏元件。4.控制系统设计终端机主控机多组分气体监测系统外形主机实物图
