容性设备在线监测

1、容性设备在线监测有效容性设备在线监测有效 性分析及算法改进性分析及算法改进 主要内容 一、容性设备在线监测的概述 二、信号采集影响因素的分析 三、信号分析方法的改进 四、实例分析 2 一、容性设备在线监测的概述 3 高压套管电力电容器 电流互感器 耦合电容器电压互感器 一、容性设备在线监测的概述 4 一、容性设备在线监测的概述 5 电流相量图绝缘介质等效电路图 一、容性设备在线监测的概述 6 功率三角形 7 硬件法 硬件法不仅需要实现硬件采样还要进行数据处理分析，受到硬件采集及 处理性能的限制，容易受到硬件元件的零漂、谐波干扰以及硬件处理环节的 累计误差。 一、容性设备在线监测的概述 一、容性

2、设备在线监测的概述 软件法软件法主要用于集中式、分布式监测系统，采用波形分析的思路，硬件 只完成采样，通过编写多种上位机软件算法处理干扰、谐波的影响，较为灵 活。主要有：波形波形拟合拟合法法（基于最小二乘法）、滤波法、谐波分析法（基于最小二乘法）、滤波法、谐波分析法。 8 (软件法) 软件法处理的基波不受高次谐波和电子线路产生的零漂的影响；克服硬 件法的模拟测量法抗干扰能力差的特点；即提高了测量精度及测量结果的稳 定性。 二、信号采集影响因素的分析 9 二、信号采集影响因素的分析 3.PT3.PT二次负荷的变化二次负荷的变化 电压互感器的测量精度与其二次侧负荷的大小有关，如果PT 二次负荷不

3、变，则角差基本固定不变。 4 4. . 环境因素环境因素 户外环境，运行电压较高，易受到温度、湿度、外绝缘污秽的影响，造 成表面泄露，使损耗增大，造成在线监测数据不稳定。 5 5. .其它运行项的其它运行项的电场及磁场电场及磁场耦合耦合干扰干扰 变电站内的运行电气设备除了要承受工作电压的作用，还会受相邻的其 它电气设备产生的电场影响，会影响传感器的灵敏度与可靠性。 6.6.其它实际操作中的其它实际操作中的因素因素 如电气接线，传感器质量因素，BNC接头出现问题等。 10 三、信号分析方法的改进 1.软件法采集的信号在进行处理前需进行A/D转换，在提取信号特征值时 需利用算法进行分析，信号处理的

4、效果涉及到采样频率采样频率、采样点数采样点数、数据分数据分 析析法三种关键要素。 11 采样频率 波形真实度 信噪比 后期处理时间 2.谐波分析法谐波分析法 在对数据进行分析时，无论是谐波分析法还是滤波法，都是基于固定的 基频50Hz进行计算的。采样点数也都是按照整数周期计算，但实际的电 网频率往往在49.850.2Hz范围内波动，甚至在更大范围内波动，不能确保积 分长度是整周期。 对于谐波分析法谐波分析法来讲，采样通常在非同步情况下进行, 即使采用了跟踪 锁相技术, 采样频率的控制也很困难, 故难以实现严格的同步采样，产生频频 率泄露率泄露问题。文献1提出改进方向： 采用软件法计算出信号基波

5、的真实频率， 利用真实频率确定最佳采样频率和采样点数； 再利用傅里叶分解求取tan。 参考文献1：邹艳平. 电气设备介质损耗在线测量的谐波分析法研究J. 黑龙江电力,2008,01:13-15. 12 13 （1） （2） 14 （3） 利用插值法找到任意两个同向过零点 的位置Z1和Z2，进行积分计算。 参考文献2:左自强,徐阳,曹晓珑,刘斌. 计算 电容型设备介质损耗因数的相关函数法的改进 J. 电网技术,2004,18:53-57. 4.灰度关联分析灰度关联分析 tan的测量结果除了与绝缘状态有关，还与时间、温度、湿度、电场、 磁场等其它因素有关，且具有分散性。但tan的测量结果与这些因素

6、的相 关性、影响因子尚未明了。利用灰度关联分析法可以通过大量的在线监测数 据进行分析，得到tan和这些因素的相关性。 灰色系统理论，是对系统变化发展态势的定量描述和比较的方法，利用 已知信息去揭示未知信息，即系统的“白化白化”问题。变化发展态势的比较， 依据空间理论的数学基础，按照规范性、偶对称型、整体性和接近性的原 则，确定参考序列和若干比较序列之间的关联系数关联系数和关联度关联度，寻求系统中各 因素间的主要关系，找出影响目标值的重要因素。采用的是曲线几何形状分 析比较的方法，认为几何形状越接近则变化发展态势越接近，关联度就越大。 15 将灰关联分析引入容性设备绝缘状况诊断，通过介损变化曲线

7、与外界影 响变化曲线的关联度大小及排序进行诊断，可降低对诊断知识的要求，避免 搜集完整样本的困难。 灰关联分析步骤如下： 1）确定参考序列x0和比较序列xj: 2)计算关联系数： 16 （4.1） （4.2） 17 （4.3） （4.4） （4.5） 与参考序列变化态势越接近者，其关联度越大。 诊断思想：诊断思想： 当绝缘状态良好时，环境温度、湿度变化对介损结果的影响要明显一些。 而当绝缘状况下降时，设备本体温度对tan的影像增强，而外界温湿度的影 响相对减弱。可见，如果tan序列与环境温度、湿度序列变化接近，可认为 绝缘状况良好或正常；如果tan序列与设备温度序列变化接近，则认为绝缘 有一定

8、的劣化。因此，可以采用灰关联度对不同监测序列之间的相近程度进 行量化，从而判断绝缘的状况。 18 四、灰度关联法的实例分析 对山东某110kV变电站容性设备进行在线监测，以两台主变套管的监测结 果为例进行分析。图1（a）、图1（b）分别为2002年5月30日至5月31日两天 1号变和2号变A相套管的介损在线监测数据。图1（c）、1（d)、1（e）分别 为对应时间段内母线电压值、环境温度和湿度监测数据。 19 图1（a）1号变A相套管介损 图1（b）2号变A相套管介损 20 图1（c）母线电压监测数据 图1（d）环境温度数据 图1（e）环境湿度数据 21 表表1 1 两台主变套管介损与各影响因素的灰关联度两台主变套管介损与各影响因素的灰关联度 结论： 1.1号变3相套管的介损与电压的关联度最大，2号3想套管的介损与湿 度的关联度最大，即2号变得绝缘状况由于1号变； 2.1号变中的B相、C相介损与电压的关联度大于A相的关联度，绝缘老 化更严重； 3.图1（a）、（b）、（c）中，对于1号A相套管，当电压较高时，介损较 低，而当电压较低