电容性设备介质损耗角检测方法与实现

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1、西安科技大学硕士学位论文[9]设备绝缘状况的有效方法。经过长期的运行经验和试验研究，预防性试验项目已经较为完善，这些试验项目能够及早发现设备各种缺陷，对维护电气设备的安全运行起到了积极作用。但是，近年来，随着对设备测量要求的提高，越来越多的电力工作人员意识到，常规预防性试验存在着一些不足。例如人们所关心的绝缘结构的电气强度，至今难[10]以找到其与绝缘电阻、泄漏电流以及介质损耗因数等试验参数之间的直接关系。所以，仅凭这些预防性试验项目难以确保电力设备运行的好坏。比如一些设备运行良好，但由于某次试验结果不符合要求，按规定必须停电检修，这

2、样就会造成不必要的人力财力的浪费，甚至有的试验项目在试验后还会留下后遗症。这些问题都反映出常规停电预防试验本身所存在的缺陷。从50年代开始发展和建立起来的预防性试验项目，存在以下几方面的局限性：（1）存在不必要的经济浪费。定期试验和大修均需停电，既影响输送的电量又增加工作安排的难度。如果需要更换部件更会增加投资成本，这种投资是否必要尚无定论，[9]因为有些设备的实际状态可能没有必要做任何维修，完全能够继续长期运行。（2）试验周期长。预防性试验的周期一般为一年，因此对被测设备的试验相对集中，如某变电站内的设备，必须在短时间内完成多台设备

3、所有测试，工作量非常大。如[11]果在两次预防性试验间隔期间发生某些故障，那么将对电力的稳定运行极为不利。（3）试验条件异于设备运行条件。测量介质损耗角的试验电压是10kV，但是设备的运行电压特别是高压设备远比10kV要高。低压状态下的试验，不容易暴露高压运行状态中存在的缺陷。而且随着电力系统的发展，高压电容型设备的电压等级越来越高，造成实际运行电压和试验电压差距较大，这样就难以发现设备在高压运行中表现出来的潜在的绝缘缺陷。（4）绝缘故障存在潜伏期。从绝缘受损到故障发生存在一定的潜伏和发展时间，[9]在此期间会发出反映绝缘状态变化的各

4、种信息。但是，预防性试验是定期进行的，不能及时准确发现绝缘故障的发展阶段，结果容易引起漏报、早报或误报等情况。（5）过分依赖人工。绝缘故障的分析与预测依赖历史数据和工作人员的知识结构和经验，具有一定的主观性。从以上分析可见，要弥补预防性试验的不足，发展电容型设备绝缘在线监测技术是十分必要的，通过及时获取电容设备的绝缘状态，可以尽量避免因早期绝缘缺陷严重化而发生的绝缘事故。电力系统电气设备的绝缘在线监测技术有以下优点：（1）不需要停电。工作人员通过计算机网络远程定时获取所测数据：如介质损耗因数、电容量、泄漏电流等，能够及时了解运行设备的

5、绝缘状况（包括变压器、电抗器的局部放电位置等），减少不必要的停电检修造成的损失。[9]（2）高压设备在运行电压下，其绝缘的缺陷较容易暴露。21绪论（3）灵敏度高。电介质的物理、化学、电气等性质的变化是一个渐进过程，通过[12]对电力设备的绝缘状况进行实时检测，能够客观反映设备运行的实际情况。在线监测设备取得设备微弱的信息变化，并及时进行综合分析，可以加快设备运行状态的信息反馈，节省处理时间。（4）在线监测系统所得到的相关数据，能够为设备故障诊断专家系统的建立提供支持。（5）节约人力资源，提高工作效率，为实现无人值班变电站创造条件。1.

6、2本课题国内外研究动态在绝缘线监测技术融合了传感器技术、数字信号处理、智能信息处理、智能控制技[13]术、计算机远程通信、模式识别、神经网络等多学科领域的知识。在线监测系统通过对运行中的电力设备进行信号采集、数字信号处理、数据逻辑判断和决策、数据传输，[14]并且利用远程主机实现对设备的介质损耗因数的实时获取。电力设备的在线监测技术起始于70年代，仪器结构简单，虽然能够实现对某些绝缘参数的带电测量，不过其测量单元以模拟器件为主，测试结果准确度、灵敏度以及抗干扰能力均不能达到技术要求。到20世纪80年代，绝缘在线监测技术开始逐步向数字化

7、测量转变，主要实现方法是从[15]前端传感器获取测量信号并转换为数字量，然后运用硬件比较器直接测量介损。从20世纪90年代开始，随着高速数字处理芯片的普及和现代通讯网络的发展，数字信号处理算法的应用使在线监测设备的性能得到极大改善。近几年来，国内外学者在高电压技术领域的研究工作，由特高压方向转向安全供电技术方面的研究，通过减少绝缘损耗造成的经济损失优化电力输送网络。国内外统计资料表明，电气设备长期运行时受到温度、雷击以及过电压作用，绝缘逐步老化，导致内[16]部产生微弱放电。在线监测设备能及时了解设备的绝缘老化情况，且监测效率较高，因

8、此在国内外已存在许多应用实例。国外对于绝缘在线监测技术的研究起步较早，美国通用电气公司等在20世纪50年代已经提出要从传统维修方式发展到状态维修，日本等在20世纪70年代也转向状态维[9]修。60年代美国开始发展在线监测