电气设备在线监测技术.ppt

电气设备在线监测技术,一、概述,电气设备故障,一、概述,电气设备故障原因及危害,一、概述,设备状态的检测手段停电试验运行中巡检带电测试在线监测,一、概述,停电试验,一、概述,运行中巡检属于状态检修试验范畴,优点：简便易行能够发现部分缺陷缺点：内部缺陷不易发现要求认真、仔细记录完整,一、概述,带电测试,变压器绝缘油色谱分析电容型设备介损及电容量铁芯接地电流超高频局放超声局放避雷器带电测试红外热成像紫外成像,一、概述,在线监测,设备状况连续监测设备状况定时监测自动进行,一、概述,在线监测VS带电测试,一、概述,在线监测AND状态检修,在线监测,为状态评价提供必要的参数,状态检修的重要辅助手段,二、在线监测系统结构,早期结构,集中式测量结构被测信号汇集到主控室，由系统主机逐一进行检测存在的问题模拟信号长距离传输的干扰地电位冲击,二、在线监测系统结构,基于IEC61850的结构,分层分布的现场总线结构,二、在线监测系统结构,分层分布的现场总线结构,由局端综合系统构成采用10M/100M以太网通讯方式与间隔层连接,由各类专用监测子系统和现场主机构成通过相互独立的CAN2.0B现场总线与其自身所配备的就地监测单元连接,由各类专用监测子系统中的就地监测单元构成具备CAN2.0现场总线接口,二、在线监测系统结构,现场总线,概念指现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多站点的通讯系统只需使用一根普通的双绞屏蔽电缆就可挂载多个监测单元优点电缆的用量少，连线设计及接头校对等工作简单个别监测单元发生故障或退出运行不会影响其它单元工作各个监测单元的独立接地，解决了抗干扰、抗冲击等方面的问题直接传输数字信号，抗干扰能力强,二、在线监测系统结构,数据管理及预警系统,通过局域网等通讯方式，数据管理系统可定时获得各个变电站的监测数据，装载到数据库数据管理系统对监测数据进行分析判断，筛选出参数异常的电气设备自动生成包括参数变化趋势图在内的监测报告,数据诊断系统分布式测量结构，监测单元可同时测量，可方便地排除外部影响将结构相同的电气设备通过纵向或横向的比较，可确定被测电气设备绝缘状况的真实变化通过相对比较判断法，关注个别设备监测数据发生的相对变化，消除外部因素的影响,三、电容型设备,能够开展的项目,小贴示通过测量介质损耗tg及电容量，可较为灵敏地发现电容型设备的绝缘缺陷,三、电容型设备,测量方法,无源电流传感器检测精度难以满足介质损耗测量的要求自动反馈的零磁通补偿技术选用导磁率较高、损耗较小坡莫合金作铁芯采用深度负反馈补偿技术自动跟踪补偿，保持铁芯工作在接近理想的零磁通状态关键求取两个工频基波电流信号的相位差,三、电容型设备,“虚拟基准”,三、电容型设备,介损测量效果,三、电容型设备,电容量测量效果,电容量监测数据较为稳定，与系统电压波动无关，仅略受环境变化（气温）的影响，且三相的影响程度基本一致,三、电容型设备,监测效果,考虑到提供基准电压信号CVT存在固有的角差，会造成在线监测结果与离线测试间结果差异，主变套管的在线监测结果是比较准确的,三、变压器设备,能够开展的项目,超高频局放色谱铁芯接地电流绕组温度在线监测,三、变压器设备,超高频局放,测试原理局放源相当于无线电发射装置接收局放源的电磁信号可实现对局放的检测在超高频段（UHF：3003000MHz）内接收电磁信号，可避开大多数干扰金属壳会屏蔽电磁信号内置接收单元，或由非金属材料构成的外壳或缝隙处接收信号,三、变压器设备,超高频局放,三、变压器设备,超高频局放,状态良好,三、变压器设备,超高频局放,三、变压器设备,色谱,三、变压器设备,色谱,三、变压器设备,色谱,监测原理通过油路管道，并在油泵的控制下，从变压器中获取特定油速和流量的油样通过萃取装置，使用聚四氟乙烯薄膜、中空纤维束等高分子膜从油中脱出气体脱出的混合气体由载气推动通过色谱柱，各组分气体由于运动速度不同而被分离用热导池或半导体气敏传感器来测定气体的成分和浓度使用标准气体定期对检测装置进行标定和调整，以保证检测的可靠性,三、变压器设备,色谱,存在的问题结构较为复杂存在多种易损坏（例如油泵、气泵、阀门、热导池等）、易损耗（例如载气、标气等）、易老化（脱气透膜、色谱柱等）部件定期进行维护和校准,三、变压器设备,色谱,三、变压器设备,色谱,三、变压器设备,色谱,三、变压器设备,铁芯接地电流,监测目的和方法通过监测变压器的铁心及夹件的接地电流，可及时发现铁心多点接地缺陷铁心、夹件接地电流信号通过穿芯式电流传感器（小CT）获取监测效果,三、变压器设备,绕组温度在线监测,对变压器油温和绕组温度进行实时监测，可以及时发现故障严重程度的发展趋势通过预埋入绕组内的光纤，可实现对绕组温度的有效监测,四、开关类设备,监测项目,电气寿命在线监测机械特性在线监测SF6气体综合监测超高频局放监测超声局放监测,四、开关类设备,电气寿命在线监测,监测原理影响电寿命的主要因素是触头的电磨损。触头的电磨损取决于开断电流(燃弧电流)和燃弧时间、灭弧室的结构以及触头的运动速度等通过监测开断电流，开断次数，燃弧时间等参数，由数学算法分析，累计触头磨损量，评估触头电寿命，预测触头的剩余寿命。,四、开关类设备,电气寿命在线监测,电寿命计算方法累计开断电流累计i2t累计开断电流加权值计及燃弧时间的i2t加权评估法相对电磨损与相对电寿命法,四、开关类设备,电气寿命在线监测,累计开断电流监测,四、开关类设备,机械特性在线监测需要考虑的参量分、合闸线圈电流触头的行程、速度等特性机械振动监测辅助开关的转换状态气压、油泵电机或弹簧储能电机动作过程电流波形合、分闸时间，三相不同期时间，燃弧时间及弹跳时间,四、开关类设备,机械特性在线监测监测意义及方法,分、合闸线圈电流线圈电流波形反映了铁芯行程、铁芯卡滞、线圈状态(匝间短路等)、分合闸辅助接点状态与转换时间等信息触头的行程、速度等特性反映机构的工作状况，通过直接或间接的方法获得速度、加速度、行程等曲线以及平均速度、最大速度机械振动监测分析机构的动作状态和时间，可以反映断路器内部机构的运动过程,四、开关类设备,机械特性在线监测监测意义及方法,辅助开关的转换状态可以作为断路器合分闸标志的辅助判断量气压、油泵电机或弹簧储能电机动作过程电流波形反映机构内部和行程开关工作状态以及弹簧的工作状态，了解气站及机构动作状况是否良好合、分闸时间，三相不同期时间，燃弧时间及弹跳时间间接反映断路器的运行状况,四、开关类设备,SF6气体综合监测监测内容,气体压力的监测气体湿度的监测气体分解产物监测,四、开关类设备,SF6气体综合监测气体压力的监测气体湿度的监测,监测意义气体密封程度的降低，将直接影响其性能的发挥，导致水分侵入气压下降，甚至引起开断失败,监测意义SF6气体在200以下就可发生水解反应，产生有毒和酸性物质，腐蚀金属电极SF6气体微水超标时在绝缘表面结露，击穿电压明显下降，降低绝缘性能,四、开关类设备,SF6气体综合监测气体分解产物监测,小贴示该项目只针对罐式断路器和GIS通过成分分析结合其它相关试验可判断故障类型,四、开关类设备,SF6气体综合监测监测目前面临的问题,每种监测，尤其是每一种分解产物都需要专门的监测探头，实施中存在困难，需要开发综合监测探头气体分解产物目前还仅能定性的分析，远未达到绝缘油色谱的分析水平。,四、开关类设备,超高频局放监测监测对象及效果,罐式断路器、GIS及开关柜,某罐式断路器监测结果,四、开关类设备,超高频局放监测监测对象GIS的重要绝缘缺陷,GIS,接地或带电部位的凸起自由移动或固定颗粒电气悬浮机械松动的屏蔽盆式绝缘子、绝缘拉杆内部的气泡和缺陷X,四、开关类设备,超高频局放监测监测原理,活动的缺陷会向GIS的壳体发射声信号测量声信号，并根据由信号得到的参数对缺陷的类别进行识别，可有效的检测GIS中的缺陷根据沿着GIS寻找最高信号水平，可以对缺陷进行定位,五、互感器,监测项目,油浸式电容型电流互感器开展容性设备在线监测气体绝缘电流互感器开展SF6气体综合监测CVT的在线监测项目主要包括介损及电容测试及二次电压监测,五、互感器,监测项目CVT的二次电压监测,XcXKXT1XT2，二次电压与一次电压得到正确对应关系在一般设计时采用过补偿（感抗值略大于容抗值），减少电阻对相位差(角差)的影响电容单元局部击穿，或补偿电感发生损坏，都有可能导致二次电压异常,五、套管,监测项目,油浸式电容型套管开展容性设备在线监测气体绝缘套管开展SF6气体综合监测,五、避雷器,监测项目,测量阻性电流的基波分量全电流监测,五、避雷器,监测机理,阻性电流在正弦波电压作用下，MOA的阻性电流中含有基波和高次谐波基波电流发热做功，谐波电流不发热也不做功阻性电流的基波分量可有效地反映MOA内部元件受潮、阀片老化等缺陷全电流能够发现受潮缺陷，但不敏感,六、输电线路,监测项目,温度弧垂在线监测系统（动态增容系统）微风振动监测系统雷电监测系统污秽在线监测系统可视系统,六、输电线路,温度弧垂在线监测系统（动态增容系统）,通过动态增容软件实现动态增容,六、输电线路,污秽在线监测系统,监测放电脉冲幅值和频率实际意义值得商榷,六、输电线路,可视系统,值得重点研究，能够完成许多常规手段难以解决的问题研究重点：电源、信号传输方式,七、其它在线监测技术,紫外成像检测,检测机理设备外部放电时，空气中的氮气电离会产生紫外线电晕、电弧放电产生波长范围为230405nm的紫外光谱，其