1、第三章電容性設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，電容性設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)的主要特征量介損監(jiān)測(cè)的基本理論知識(shí)介損監(jiān)測(cè)的橋接法介損監(jiān)測(cè)的相位差法介損監(jiān)測(cè)的數(shù)字分析法，第一節(jié)簡(jiǎn)介，一、電容性設(shè)備的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，電容性設(shè)備： 110kV以上的電容器型設(shè)備的高壓端到端電容器約在200-5000pF的范圍內(nèi)。 例如，110kV以上電容套管的電容值為500pF左右，220kV以上的電容式變流器為約1000pF，500kV的電容式變流器的電容值為5000pF，110kV和220kV的耦合電容器電容值分別為6600pF和3300pF 電容性機(jī)器的主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：反映c、Ix、tan等介電特性的殘奧表。 第一節(jié)概要，一、電容性設(shè)備的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、

2、電容性設(shè)備的監(jiān)測(cè)殘奧表的意義，tan是設(shè)備絕緣的局部缺陷中介電損耗引起的有效電流成分Ir和設(shè)備總?cè)萘侩娏鱅c之比，發(fā)現(xiàn)絕緣整體(即包括大部分體積)的劣化對(duì)絕緣般的濕氣敏感， 測(cè)定局部缺陷(即體積僅占電介質(zhì)的絕緣電容器Cx和絕緣電流Ix時(shí)，除了提供引起極化過程變化的電介質(zhì)結(jié)構(gòu)變化相關(guān)的信息(例如，均勻的濕氣和油不足)以外，還可以發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的局部缺陷(絕緣部分破壞) 但是，發(fā)現(xiàn)缺陷的靈敏度也與絕緣破壞部分和健全部分的體積之比有關(guān)。 帶電檢測(cè)的監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)形式帶電檢測(cè)系統(tǒng)經(jīng)常安裝在監(jiān)測(cè)采樣用的各種傳感器的設(shè)備上，將A/D轉(zhuǎn)換、微機(jī)及其外圍電路等集成到相應(yīng)的便攜設(shè)備上，對(duì)收集到的關(guān)殘奧儀表進(jìn)行分析，判斷設(shè)備

3、的狀態(tài)。 這種方式投資少，配置方便靈活。 但是，無法連續(xù)監(jiān)測(cè)，所有的設(shè)備和項(xiàng)目無法統(tǒng)一，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和集中管理。 電容性設(shè)備監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)形式、集中式在線監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)形式模擬信號(hào)傳輸電纜使用量少的計(jì)算機(jī)采集、處理、電容性設(shè)備監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)形式、分布式在線監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)形式采用數(shù)字傳輸技術(shù)，信號(hào)不易失真的糾錯(cuò)在當(dāng)?shù)赝瓿桑?采用現(xiàn)場(chǎng)總線，可實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，同時(shí)減少數(shù)據(jù)傳輸量和主模塊工作量，傳輸電纜少，系統(tǒng)開放性和可擴(kuò)展性好，成本高。 電容設(shè)備監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)形式、分布式在線監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)形式、電容設(shè)備監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)形式、直接耦合方式可以將試驗(yàn)電流轉(zhuǎn)換為高電壓(如數(shù)十伏)輸出，以模擬量傳輸，信噪比高，但仍需改變?cè)囼?yàn)接地方式。 電容連接式電

4、阻連接式磁耦合方式采用單匝磁芯傳感器，分為有源型和無源型兩種，不改變?cè)囍破吩瓉淼慕拥胤绞?，與試制品之間存在磁隔離。 一般電流傳感器零磁通傳感器、傳感器接入方式、信號(hào)傳輸形式直接耦合方式磁耦合方式網(wǎng)絡(luò)總線標(biāo)準(zhǔn)RS485總線Can總線TCP/IP其他信號(hào)傳輸、三、電介質(zhì)損耗、1 .電介質(zhì)的能量損耗為直流，電介質(zhì)損耗按體積電導(dǎo)和表面電導(dǎo)交替所表現(xiàn)的極化追隨電場(chǎng)變化，能量損失不追隨偶極子極化等，極化不追隨電場(chǎng)變化，能量損失在交變電場(chǎng)中，介質(zhì)能量損失是介質(zhì)的貫通性漏電流引起的能量損失極化損失在交流電壓下，包含周期極化引起的能量損失的a )并聯(lián)等效用tg代替p來判斷并聯(lián)等效電路、串聯(lián)等效電路、同種試制品的

5、絕緣優(yōu)劣取決于材料的特性，與材料尺寸無關(guān)。第二節(jié)介質(zhì)損耗監(jiān)測(cè)，常規(guī)測(cè)量方法橋接法瓦表法諧振電路法凹形諧振器法測(cè)量線法相位差法數(shù)字分析法，第二節(jié)介質(zhì)損耗監(jiān)測(cè)，第二節(jié)介質(zhì)損耗監(jiān)測(cè)，第二節(jié)相位差法零交叉電壓比較法，1，基本原理，第二節(jié)介質(zhì)損耗監(jiān)測(cè)，第二、第二節(jié)介質(zhì)損耗監(jiān)測(cè)當(dāng)f變化為49.9Hz時(shí)，相位差的脈沖數(shù)在實(shí)際的f下降0.1Hz或0.2時(shí)，測(cè)定的計(jì)數(shù)脈沖增加40個(gè)，tan的值增大40(2/nT)=0.32%，實(shí)測(cè)值變?yōu)?.32，而不是1 第二節(jié)介電損耗的監(jiān)測(cè)、二、相位差法零交叉電壓比較法、二、誤差分析、運(yùn)行電壓取自PT副邊，但PT的原副邊有角差，在一定范圍內(nèi)變動(dòng)。 PT的固有差異是系統(tǒng)誤差，可

6、以在監(jiān)視系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理時(shí)扣除。 諧波的影響。 tan根據(jù)基波進(jìn)行修正，如果存在高次諧波，特別是在電力系統(tǒng)中，3次高次諧波較多，它們?cè)谙辔徊钌袭a(chǎn)生偏差，但是高次諧波本身大多根據(jù)負(fù)載而變化，這也會(huì)影響tan的重復(fù)性。 監(jiān)控系統(tǒng)采用低通濾波器，消除諧波。 第二節(jié)介質(zhì)損耗監(jiān)測(cè)、二、相位差法過零電壓比較法、二、誤差分析，兩個(gè)信號(hào)在處理中有因延遲引起的誤差。 低通濾波器、過零整形電路都帶來延遲差，如果電流、電壓通道的電路殘奧儀表不一致，整形延遲就會(huì)不同，導(dǎo)致測(cè)量誤差。 為此，請(qǐng)選擇性能優(yōu)異的高速設(shè)備以減少這樣的誤差。 其他因素，例如環(huán)境溫度的變化，在兩個(gè)電子器件的性能的變化不一致時(shí)，由此導(dǎo)致測(cè)量誤差。 因

7、此，在選擇使用的電子器件時(shí)，請(qǐng)盡量使兩個(gè)器件的各特性一致。第二節(jié)介電損耗的監(jiān)測(cè)、二、相位差法零交叉電壓比較法、三、特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)3360修正計(jì)算簡(jiǎn)單缺點(diǎn)3360由于上述許多誤差因素，對(duì)各單元電子部件的要求高，否則會(huì)影響監(jiān)測(cè)數(shù)的再現(xiàn)性，再現(xiàn)性差，出現(xiàn)不能正確診斷的情況。第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)、三、數(shù)字(諧波)分析法、一、基本原理、第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)、三、數(shù)字(諧波)分析法、一、基本原理，首先得到從傳感器流向設(shè)備的電流信號(hào)(轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào))。第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)、三、數(shù)字(諧波)分析法、一、基本原理是：日利條件(即給定的周期函數(shù)在有限區(qū)間內(nèi)，只有有限的第一類間缺點(diǎn)和有限的極大值和極小值)的電力系統(tǒng)電壓

8、ux、電流ix可以用傅里葉級(jí)數(shù)分解為直流的Ukm電壓的各諧波Ikm電流的各高次諧波振幅、k電壓的各高次諧波角、k電流的各高次諧波角、k=1、2、3、4、第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)、三、數(shù)字(高次諧波)分析法、1第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)、三、數(shù)字(高次諧波)分析法、1、基本原理、三角函數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)的定積分電壓基波角1:(8)，第2節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)，三，數(shù)字(高次諧波)分析法，1，得到基本原理，用同樣的方法，從公式(4)中求出電流基波角1 :電容性試驗(yàn)品，電流角被測(cè)量電壓和電流同步采樣。 不這樣做的話11會(huì)發(fā)生變化，影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的重復(fù)性。 諧波分析法的主要特征是基于傅立葉變換進(jìn)行分析，用FFT運(yùn)算求出電壓

9、、電流各諧波的相角，取基波的相角差來修正tan，結(jié)果不受諧波的影響。 傅立葉變換需要一周采樣2n個(gè)點(diǎn)，考慮系統(tǒng)頻率的變化，對(duì)該電路進(jìn)行相位同步倍頻跟蹤，即使頻率變化，也確保2n個(gè)點(diǎn)。 第二節(jié)介電損耗的監(jiān)測(cè)、三、數(shù)字(諧波)分析法、二、特征、諧波分析法充分應(yīng)用數(shù)字測(cè)量方法，數(shù)字處理技術(shù)本身對(duì)噪聲有效，采用軟件方法抑制噪聲，克服傳統(tǒng)的模擬測(cè)量方法對(duì)噪聲能力差的缺點(diǎn)采用這種方法，可以將監(jiān)控系統(tǒng)組成集中控制式，減少設(shè)備投資。 該方法主要依靠軟件分析法，使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單，是介損監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。 第二節(jié)介質(zhì)損耗監(jiān)測(cè)、三、數(shù)字(諧波)分析法、三、實(shí)例、全數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理框圖、第二節(jié)介質(zhì)損耗監(jiān)測(cè)、四、介

10、質(zhì)損耗正切異頻監(jiān)測(cè)，采用異頻電源測(cè)量是有效的抗干擾措施。 其原理是在介質(zhì)損耗角正切測(cè)量中，試驗(yàn)電源頻率偏離干擾電源頻率(主要指商用電源的干擾)，通過頻率識(shí)別和濾波技術(shù)排除干擾頻率的影響。 異頻電源的頻率不能太遠(yuǎn)離商用頻率。 否則，測(cè)量結(jié)果將失去各向同性。不要過于接近。 否則頻率分辨率的難度會(huì)增加，同樣會(huì)導(dǎo)致較大的誤差。 相間干擾諧波影響相位漂移PT相位漂移CT相位漂移系統(tǒng)運(yùn)行電壓溫濕度影響頻譜泄漏、誤差分析、相間干擾、誤差分析、等效電路圖如圖所示。 這種干擾比較穩(wěn)定。高次諧波的影響、誤差分析、介質(zhì)損耗角由基波校正，信號(hào)若有高次諧波、特別是電力系統(tǒng)中常見的3次高次諧波，則相位差會(huì)產(chǎn)生偏差。 高次

11、諧波本身多隨負(fù)荷而變化，也會(huì)影響測(cè)量值的重復(fù)性。 因此，在監(jiān)視系統(tǒng)中有必要抑制高次諧波。 相位漂移、誤差分析、電壓信號(hào)從變壓器(PT或CVT )的次級(jí)側(cè)取得。變壓器的測(cè)量精度與其次級(jí)負(fù)載的大小有關(guān)，次級(jí)負(fù)載隨變電站運(yùn)行方式的不同而變化，必然導(dǎo)致角誤差的變化，影響介質(zhì)損耗測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。 將同一母線2組不同的TV二次側(cè)電壓作為參考信號(hào)，測(cè)定同一試驗(yàn)品的結(jié)果，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)電壓、誤差分析、電容型設(shè)備的良好的絕緣的介質(zhì)損耗曲線幾乎不隨著試驗(yàn)電壓的上升而變化，如果主絕緣嚴(yán)重潮濕或含有離子性雜質(zhì)，介質(zhì)損耗值隨著試驗(yàn)電壓的上升這是因?yàn)樵诮涣麟妷合?，紙層間和油中的離子的移動(dòng)被纖維阻止。 在低電壓下，離子的運(yùn)動(dòng)速

12、度慢，移動(dòng)不大，不接觸紙的電壓上升的話，離子運(yùn)動(dòng)速度變快，機(jī)械運(yùn)動(dòng)被紙阻擋，電流中出現(xiàn)有效成分波形失真，介質(zhì)損失值減少。 環(huán)境溫濕度影響、誤差分析、分布式在線監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)形式、1在線監(jiān)測(cè)的本地化2數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化3測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性4同步采樣5系統(tǒng)的安全性6系統(tǒng)的可維護(hù)性、分布式電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)、分布式在線監(jiān)測(cè)上位機(jī)：發(fā)出采樣指令，由于上傳的信號(hào)處理單元的采樣結(jié)果數(shù)據(jù)同步采樣時(shí)鐘信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中存在一定的網(wǎng)絡(luò)延遲，導(dǎo)致采樣異步，可用軟件修改。 信號(hào)處理單元：一種模塊。 接收發(fā)出的采樣命令，基于同步時(shí)鐘信號(hào)執(zhí)行信號(hào)同步采集，對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行FFT分析糾正，上傳分析結(jié)果。 可以生成同步采樣時(shí)鐘作

13、為同步采樣時(shí)鐘信號(hào)的傳輸端。 同步采樣時(shí)鐘：為了提高同步采樣時(shí)鐘的抗噪性，本設(shè)定修正利用RS485總線的電特性，在發(fā)送側(cè)將時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換為差動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傳播，在接收側(cè)將差動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)鐘信號(hào)，由此保證波形傳播的距離和抗噪性。 分布在線監(jiān)測(cè)器的結(jié)構(gòu)形式，工作原理： 1，電容性電氣設(shè)備信號(hào)通過傳感器后，得到三路信號(hào)，通過信號(hào)輸入接口輸入電路板，通過運(yùn)算放大器放大、濾波、驅(qū)動(dòng)后AD轉(zhuǎn)換器(MAX125 ) 發(fā)送至并等待同步采樣2 .電容性電氣設(shè)備在線監(jiān)視單一系統(tǒng)本體(PC側(cè))向具有下列時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器之一的單元發(fā)出采樣命令，該單元在接收到該命令后啟動(dòng)同步采樣時(shí)鐘發(fā)生器， 3 .當(dāng)信號(hào)處理設(shè)備在收到同步采樣時(shí)鐘的下降沿時(shí)開始AD采樣的4 .當(dāng)AD轉(zhuǎn)換器(MAX125