电力设备的在线监测思维导图

电力设备的在线监测内容大纲，电力设备在线监测系统由温度在线监测装置、避雷器绝缘在线监测装置、断路器在线监测装置组成,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。

电力设备的在线监测

• 预防性实验
  • 是什么？
    • 预防性维修是对电气设备进行绝缘监督的主要手段，是一种计划性维修方式。其特点是需要对电气设备进行定期停电检修，工作难度大，不经济性，且不能及时准确地发现故障。
• 状态维修和在线监测
  • 步骤
    • 1.设备状态量获取
    • 2.状态评价及分析诊断
    • 3.预知型维修
  • 优点
    • 可更有效地使用设备，提高了设备的利用率；
    • 降低了备件的库存量以及更换部件与维修所需的费用；
    • 有目标地进行维修，可提高维修水平，使设备运行更安全、可靠；
    • 可系统地向设备制造部门反馈设备的质量信息，用以提高产品的可靠性。
    • 无病不修，有病必修，修必修好
  • 缺点
    • 对传感器的依赖性很大，有的时候电力设备并无故障，但因检测设备出现故障会造成误动作，降低电力系统的稳定性。
  • 趋势
    • 从国内外发展的总体情况来看，电力设备在线监测与诊断系统正在朝着远程化、智能化和综合化的方向发展。
• 监测系统的组成
  • 系统的组成
    • 信号变送
    • 信号预处理
    • 数据采集
    • 信号传输
    • 数据处理
    • 诊断
  • 系统的分类
    • 电气设备和传感器，在设备现场
      • 设备状态量获取
      • 传感器
        • 温度传感器
          • 固态温度传感器
            • 热电偶
              • 原理
                • 将两种不同金属丝(或半导体)的两端连接起来;并将两端保持在不同温度中,在所形成的回路中就会产生热电动势，称为温差电效应。根据温差和热电势的关系(事先绘制成标准曲线)得到待测温度。
              • 特点
                • 这是一种点接触式的温度计,其结构简单,对待测物体的温度影响小，热容量小,响应时间短,适合于快速变化的温度测量。
            • 电阻式温度计
              • 原理
                • 利用高强度的金属电阻丝具有稳定的正温度系数这一特点来监测温度。铂金、镍和铜均被广泛用于电阻式温度计。
              • 特点
                • 优点
                  • 可广泛用作气体温度的测量元件。通常用惠斯登电桥来测定电阻值。电阻式温度计在较大温度范围内具有良好的线性度,有较高的测量准确度。
                • 缺点
                  • 灵敏度较低,价格较贵，薄膜式元件的阻值长时间使用后还会产生漂移;是一种面接触式温度计,测温部分通常在几毫米至几十毫米之间,对温差大的固体测量的是平均温度;响应速度慢,对快速变化的温度会产生滞后偏差,故适于测量稳态温度。
          • 半导体温度传感器
            • 热敏电阻
              • 原理
                • 它的电阻值是温度的函数。
              • 特点
                • 优点
                  • 灵敏高、响应快、体积小、成本低,已广泛应用于各个领域。
                • 缺点
                  • 线性度差,需在测量系统中作修正和补偿,故不能用于精密测量。
            • 温敏二极管和晶体管
              • 原理
                • 是基于在恒定电流条件下,PN结的正向电压与温度在很宽的范围内呈现良好线性关系。
              • 特点
                • 优点
                  • 小型化,可集成
                • 缺点
                  • 这种线性关系是不完全的,存在着本征非线性项,加之不同晶体管的电压值还存在分散性,为此集成化的温度传感器一般采用对管差分电路,这种电路可给出直接正比于绝对温度的、理想的线性输出。
          • 光纤温度传感器
            • 传光型
              • 原理
                • 传光型光纤温度传感器的温敏元件仍是半导体。当温度增加时,透射光的强度随温度上升而下降，且有较好的线性度。
              • 特点
                • 体积小,抗电磁干扰性能力强。由于光纤绝缘性能优良,因此光纤温度传感器特别适合于监测高电位处或设备内部的温度。由于这里的光纤并不作为敏感元件,而只是用作光信号传输,故称之为传光型光纤温度传感器。
            • 功能型
              • 原理
                • 功能型光纤温度传感器则是利用光纤本身的温敏特性(例如,利用光在光纤中的喇曼散射效应)来监测被测物体的温度分布。
              • 特点
                • 具有无法比拟的优势,它不但具有耐腐蚀和抗电磁干扰的优点,还能在几十千米的范围内连续不断地进行实时温度测量。它的主要性能指标为空间分辨率、测量温度不确定度、测量时间和测量距离等。
        • 红外线传感器
          • 热探测器
            • 原理
              • 热探测器的测量机理是热效应,即利用敏感元件因接收红外辐射而使温度升高,从而引起一些参数变化，以达到测量红外辐射的目的。
            • 特点
              • 它的响应时间一般较长,在毫秒级以上,探测率也低于光子探测器2~3个数量级。但热探测器的光谱响应宽,可在室温下工作,使用方便,仍有广泛的应用。
          • 光子探测器
            • 原理
              • 光子探测器的测量机理是光电效应，利用敏感元件电导率增加而测得相应物体温度。
            • 特点
              • 响应速度快
        • 振动传感器
          • 位移传感器
            • 特点
              • 在低频区最有效，广泛用于测量重型电机座的震动和偏心度。
          • 速度传感器
            • 特点
              • 在10Hz~1kHz频率范围内的震动最有效，特点是输出信号大，缺点是不够坚固，常用来测量各种电机振动的均方值。
          • 加速度传感器
            • 特点
              • 常用来测量频率较高的震动，特别是超过1kHz的震动其优点突出。其特点是纵向灵敏度高。
          • 声发射传感器
            • 特点
              • 测量更高的频率信号，覆盖频率很宽。
        • 电流传感器
          • 电流互感器
            • 特点
              • 测量的是mA，uA级别的小电流，有较高灵敏度
                • 依据不同电流搭配不同磁芯
          • 罗戈夫斯基线圈
            • 特点
              • 用于A级的大电流，灵敏度较低。
                • 采用空心线圈
          • 霍尔电流传感器
            • 特点
              • 霍尔传感器的特点是由于磁通相互补偿,铁芯体积可以做得很小,交直流均可用。它既可做成铁芯固定的贯穿式结构，也可做成钳式结构。可作为大电流传感器，测量高达5000A的电流。该传感器已用于断路器分合闸线圈电流的监测。
                • 霍尔元件
                  • 优点
                    • 响应时间很短,可用于高达1GHz的高速测量
                  • 缺点
                    • 对温度变化很敏感，故目前多数器件都与集成电路相结合,制成霍尔电流传感器。由于在结构和电路上采取了补偿措施,可达到比较好的效果。
        • 可能会出简答题
        • 电压（电场）传感器
        • 气敏传感器
        • 湿敏传感器
        • 了解内容
      • 设备
        • 电力变压器
          • 变压器绝缘的劣化
          • 油中溶解气体的监测与诊断
            • CH4/H2 ：区分是热故障还是放电故障；（ 0,2 为热故障， 1 为放电故障）
            • C2H4/C2H6 ： 区分热故障温度的高低；T=320lg(C2H4/C2H6)+530
            • C2H2/C2H4 ：区分放电故障的类型。 (0 为局部放电， 1 为火花放电， 2 为电弧放电 )
          • 局部放电的在线监测
            • 放电量的在线标定
            • 放电源的定位
            • 放电模式的识别
          • 温度的测量与监测
          • 绕组变形
          • 有载分接开关
          • 寿命预测
        • 电容型设备
          • 测量三相不平衡电流
          • 介质损耗角正切
          • 电力电容器的在线监测与故障诊断
        • GIS和高压开关设备
          • 高压断路器机械故障
            • 断路器分合闸线圈电流监测
            • 操动机构行程及速度的监测
            • 振动信号的监测
          • GIS绝缘故障
            • 电气法监测局部放电
            • 机械振动法监测局部放电
            • 绝缘故障诊断
              • 颗粒
                • 自由颗粒和盆式绝缘子上的固定颗粒
              • 悬浮屏蔽
                • 由于电气或机械松动
              • 导体和壳体上的毛刺
              • 盆式绝缘子内部缺陷
          • SF6气体特性的监测
            • 密度
            • 微水
            • 泄露
            • 分解组分
          • 高压开关柜的在线监测
            • 温度
            • 局部放电
          • GIL局部放电监测
        • 避雷器
        • 经历三个不同阶段的试验有交接试验、预防性试验和其他实验
    • 信号预处理和数据采集子系统(监测IED),一般在被监测设备附近,也在现场;
      • 状态评价及分析诊断
      • 数据采集
        • 利用传感器
      • 信号预处理
        • 就地处理为了减小误差，抗干扰，一般将其他信号转换为电信号
          • 放大倍数可以调整的程控放大器；
          • 抗干扰单元
      • 信号传输
        • 常用光电传输通道
          • 调幅式调制
          • 调频式调制
          • 脉码调制——即光强调制
      • 抗干扰技术
        • 内部
          • 各个通道间尽可能保持一定的距离，特别要避免各通道通过电磁耦合相连；
          • 保证一点接地；
          • 隔离。
        • 外部
          • 采用双层屏蔽和低通滤波器抑制共模干扰和差模干扰
          • 机箱、机柜均由金属屏蔽制成，连线用屏蔽线或高频电缆；
          • 用光电隔离方式，用光纤或光缆传递信号；
          • 良好的一点接地。
    • 数据处理和诊断系统，不在现场
      • 数据处理
        • 时域分析
        • 频域分析
        • 相关分析
        • 统计分析
      • 诊断
        • 阈值诊断
        • 模糊诊断
        • 时域波形诊断
        • 频域波形诊断
• 名词解释
  • 起始电压
    • 起始放电电压:当外加电压逐渐上升，达到能观察到局部放电时的最低电压。
  • 熄灭电压
    • 熄灭电压:当外加电压逐渐降低到观察不到局部放电时，外加电压的最高值。
  • 局部放电
    • 电力设备局部场强较为集中和局部缺陷时，发生局部重复击穿和熄灭的现象
      • 原因就是局部缺陷