第一篇：接觸網(wǎng)避雷器性能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)論文

0 引言

在高速鐵路發(fā)達(dá)的歐洲中部地區(qū)，每 100 km接觸網(wǎng)在 1 年內(nèi)可能遭受 1 次雷擊?；谶@樣的雷擊概率數(shù)據(jù)，德國(guó)采用的方法是在雷電較多的地段安裝避雷器，而在其他雷電較少的區(qū)段，一般不考慮安裝避雷器等防雷裝置。而與德國(guó)相比，日本的地理環(huán)境、氣象環(huán)境完全不同，因此對(duì)電氣化接觸網(wǎng)的保護(hù)措施也截然不同。日本根據(jù)雷擊頻度及線路重要程度，將防雷等級(jí)劃分為 A、B、C 三級(jí)區(qū)域。A 級(jí)區(qū)域雷害嚴(yán)重且線路重要，全線接觸網(wǎng)均架設(shè)避雷線，同時(shí)在牽引變電所出口、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、電纜接頭連接處、架空避雷線接地線終端等重要部位設(shè)置避雷器；B 級(jí)區(qū)域雷害較重且線路重要，對(duì)部分特別地段的接觸網(wǎng)架設(shè)避雷線，同時(shí)在與 A 級(jí)區(qū)域相同的重要位置安裝避雷器；對(duì)于 C級(jí)區(qū)域，一般只在一些重要位置安置避雷器。

從雷電的形成來(lái)分析，我國(guó)很多地區(qū)（比如西南地區(qū)、東南沿海地區(qū)）有類似于日本的地理和氣象環(huán)境，但鐵路接觸網(wǎng)的防雷保護(hù)卻沒有吸取日本高鐵的經(jīng)驗(yàn)，反而機(jī)械地學(xué)習(xí)了德國(guó)經(jīng)驗(yàn)，所以在高速鐵路剛發(fā)展的幾年內(nèi)，不可避免的由于雷電影響而造成多起事故，給人們的生產(chǎn)、生活帶來(lái)了深刻的負(fù)面影響。

避雷器性能優(yōu)劣檢測(cè)原理與監(jiān)測(cè)方法仍然沿用電力系統(tǒng)中的常用的研究方法。但鐵路牽引系統(tǒng)與電力系統(tǒng)相比具有負(fù)荷移動(dòng)、方式多變等特點(diǎn)，加之接觸網(wǎng)與電網(wǎng)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，導(dǎo)致對(duì)接觸網(wǎng)用避雷器進(jìn)行狀態(tài)性能檢測(cè)的時(shí)候面臨諧波電流復(fù)雜、頻繁操作過(guò)電壓等諸多新的問(wèn)題。鐵路接觸網(wǎng)特性分析

本文針對(duì)避雷器運(yùn)行的背景環(huán)境是牽引供電系統(tǒng)，它是指三相電力系統(tǒng)接受電能向單相交流電氣化鐵道行駛的列車輸送電能的電氣網(wǎng)絡(luò)，主要構(gòu)成部分如圖 1 所示。牽引變電所控制及變換電能，轉(zhuǎn)換接觸網(wǎng)與電力系統(tǒng)之間的電壓，接觸網(wǎng)則負(fù)責(zé)向列車供給電能，國(guó)內(nèi)干線電氣化鐵道的供電制式是工頻單相交流制，接觸網(wǎng)的額定電壓是25 kV。

負(fù)荷的特殊性決定了接觸網(wǎng)的特征不同于一般三相輸配電網(wǎng)絡(luò)，主要原因有以下幾點(diǎn)：

（1）電力機(jī)車是大功率單相負(fù)荷。

（2）電力機(jī)車是移動(dòng)性負(fù)荷，由于電氣化鐵道線路的條件多變，機(jī)車在行進(jìn)過(guò)程中阻力也不斷的變化，頻繁地在起動(dòng)、加速、惰行、制動(dòng)等工況之間轉(zhuǎn)換，機(jī)車負(fù)荷的劇烈波動(dòng)容易使接觸網(wǎng)電壓異常波動(dòng)，產(chǎn)生操作過(guò)電壓。

（3）電力機(jī)車是非線性負(fù)荷，國(guó)內(nèi)大量采用的交直流型電力機(jī)車，主電路一般都為相控整流電路，網(wǎng)側(cè)電流含有較大諧波成分，且含所有奇數(shù)次諧波，包括 3 次及 3 的倍數(shù)次。

本文主要針對(duì)接觸網(wǎng)用避雷器的工作條件及背景環(huán)境，其他的有關(guān)牽引供電系統(tǒng)及接觸網(wǎng)的內(nèi)容不作為研究的對(duì)象，而能夠給避雷器性能狀態(tài)帶來(lái)危害的諧波電流和電壓波動(dòng)也是本文分析的重點(diǎn)之一。

1.1 接觸網(wǎng)諧波特性分析

在避雷器性能檢測(cè)過(guò)程中，阻性電流值因其能夠很好地反映避雷器的狀態(tài)性能而常被用作判斷避雷器性能優(yōu)劣的重要依據(jù)。但是在諧波污染嚴(yán)重的情況下，阻性電流中含有較大分量的諧波含量，嚴(yán)重影響了性能分析的精確性。而在電氣化鐵路系統(tǒng)中，電力機(jī)車多采用 PWM 控制電路，容易給接觸網(wǎng)帶來(lái)嚴(yán)重的諧波污染，諧波在接觸網(wǎng)傳播的過(guò)程中，當(dāng)接觸網(wǎng)參數(shù)與機(jī)車匹配時(shí)會(huì)發(fā)生諧振和嚴(yán)重的諧波放大。根據(jù) CRH2 動(dòng)車組的模型仿真分析，當(dāng)機(jī)車在運(yùn)行工況之間切換時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出功率會(huì)發(fā)生變化，由于基波與各諧波電流的變化不同步，導(dǎo)致不同輸出功率下諧波電流含量的變化較大。由諧振引起的電壓畸變會(huì)進(jìn)一步使機(jī)車諧波電流增大，形成一個(gè)類似于正反饋的相互激勵(lì)過(guò)程，導(dǎo)致接觸網(wǎng)形成諧振過(guò)電壓，燒損避雷器等設(shè)備。

因此，在避雷器性能監(jiān)測(cè)分析中，諧波含量的檢測(cè)對(duì)避雷器工作狀態(tài)的分析具有重要作用。本系統(tǒng)也將基于場(chǎng)強(qiáng)法的諧波檢測(cè)方法運(yùn)用其中。

1.2 接觸網(wǎng)電壓波動(dòng)分析

電氣化鐵路牽引負(fù)荷表現(xiàn)為移動(dòng)且運(yùn)行工況切換頻繁的特點(diǎn)，是一種十分典型的日波動(dòng)負(fù)荷符合短時(shí)沖擊的特點(diǎn)。接觸網(wǎng)的電壓波動(dòng)與線路條件、機(jī)車類型、運(yùn)行工況、機(jī)車速度、牽引重量等因素有關(guān)，且這些影響因素具有隨機(jī)的特點(diǎn)。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，接觸網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍最大可達(dá) 30%，同時(shí)電壓峰值最高達(dá)到 460 V，波峰系數(shù)達(dá)到 1.92，電壓峰值的大范圍變化對(duì)設(shè)備的安全構(gòu)成了較大的隱患，這其中也包含避雷器。因此在對(duì)避雷器性能在線監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，頻繁的操作過(guò)電壓將是一個(gè)值得深究的問(wèn)題。

為此，在本系統(tǒng)中額外添加了避雷器運(yùn)行過(guò)電壓監(jiān)測(cè)功能，設(shè)定運(yùn)行過(guò)電壓的閾值，并記錄下運(yùn)行過(guò)電壓的時(shí)間和次數(shù)，有助于對(duì)避雷器性能狀態(tài)和故障原因進(jìn)行分析研究。氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由傳感器、監(jiān)測(cè)點(diǎn)裝置、數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)及上位機(jī)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)組成，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 2 所示，分別利用感應(yīng)式電壓傳感器和電流互感器采集避雷器運(yùn)行的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，每只避雷器有其固定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)裝置，采集處理監(jiān)測(cè)到的狀態(tài)數(shù)據(jù)；一只數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)可以處理多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)裝置的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用 RS485實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。

主控 PC 向下位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)出索要數(shù)據(jù)的控制指令后，節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收的指令要求向監(jiān)測(cè)點(diǎn)裝置索要當(dāng)前的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，該裝置在收到指令后就按要求將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)回傳給數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)確定收到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之后，再將這些數(shù)據(jù)有次序地回傳給主控 PC，上下位機(jī)之間采用 ModBus 通信協(xié)議，并通過(guò) CRC 校驗(yàn)，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

避雷器性能在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要完成避雷器運(yùn)行電壓及泄漏電流的采集、計(jì)算及其信號(hào)處理和組網(wǎng)通信等功能。整體結(jié)構(gòu)由電流采集模塊、電壓采集模塊、90E36 信號(hào)處理模塊，單片機(jī)控制模塊、電源模塊、RS485 通信模塊、雷擊計(jì)數(shù)模塊及 LCD顯示模塊組成。

2.2 RS485 串行組網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，RS485 是一種常用的串口通信標(biāo)準(zhǔn)，它是在 RS232 標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種平衡傳輸標(biāo)準(zhǔn)，能夠克服 RS232通信距離短，速度低等缺點(diǎn)，其最高傳輸速率達(dá)到10 Mbit/s，最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá) 1 200 m；具備多點(diǎn)、雙向通信功能，即可允許同一條總線上連接多達(dá)32 個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，而且節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、沖突保護(hù)特性好。由于 RS485 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接口要求的特殊性，用戶亦可建立自己需要的通信協(xié)議。因此，該系統(tǒng)采用 RS485 標(biāo)準(zhǔn)組網(wǎng)通信。結(jié)語(yǔ)

在高速鐵路剛發(fā)展的幾年內(nèi)，曾因雷電影響造成多起列車停車晚點(diǎn)事故，給人們的生產(chǎn)、生活帶來(lái)了深刻的負(fù)面影響，鐵路系統(tǒng)的防雷避雷研究已經(jīng)成為一個(gè)研究的熱點(diǎn)課題。傳統(tǒng)的避雷器故障監(jiān)測(cè)研究只針對(duì)于電力系統(tǒng)的應(yīng)用背景，鐵路牽引系統(tǒng)具有負(fù)荷移動(dòng)、運(yùn)行方式多變而造成的諧波電流復(fù)雜、頻繁操作過(guò)電壓等特點(diǎn)，而諧波電流和操作過(guò)電壓都會(huì)嚴(yán)重影響避雷器性能狀態(tài)。因此針對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)的特殊性，本文提出了氧化鋅避雷器性能在線監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法，并設(shè)計(jì)了在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)的硬件裝置、數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)及主控 PC 數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。經(jīng)測(cè)試，本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備對(duì)避雷器阻性泄漏電流和相位差值進(jìn)行精確檢測(cè)，數(shù)據(jù)傳輸流暢，同時(shí)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)圖形化顯示，歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。系統(tǒng)運(yùn)行試驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析和設(shè)計(jì)的正確性，為其他電氣設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)研究提供了重要的理論基礎(chǔ)和實(shí)際的指導(dǎo)意義。

第二篇：避雷器在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)綜述

避雷器的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)

前言：電力系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷是近

10年來(lái)發(fā)展較快的新技術(shù)，具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。但是，目前狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的應(yīng)用還不普遍，還存在種種問(wèn)題，包括一些認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。在實(shí)際應(yīng)用中，有故障預(yù)報(bào)、故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)等幾個(gè)在內(nèi)容上相近但存在差別的概念。一般來(lái)說(shuō)，他們?cè)趦?nèi)容上沒有嚴(yán)格的界限，采用的方法很多都是一樣的，都要進(jìn)行在線檢測(cè)盒數(shù)據(jù)分析，而且最終目標(biāo)也是一致的，即防范于未然。本文主要講述避雷器的在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司的規(guī)劃，我國(guó)交、直流特高壓輸電工程的建設(shè)步伐將逐步加快。隨著電壓等級(jí)和桿塔高度的提高以及電網(wǎng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，加之近年來(lái)我國(guó)氣候環(huán)境變化異常、雷電活動(dòng)日益頻繁，防電問(wèn)題必將更加突出。

1、避雷器在線監(jiān)測(cè)與故障診斷原理

金屬氧化物避雷器在線監(jiān)測(cè)和故障診斷的方法主要有全電流法，阻性電流分量法，功率損耗和元件溫度，在參考文獻(xiàn)中主要用到全電流法，監(jiān)測(cè)避雷器的泄露電流，在一定程度上判斷阻性電流的變化。這種方法簡(jiǎn)單方便，但在正常情況下，總泄露電流的阻性分量只占容性分量的10%左右，這使得監(jiān)測(cè)到的總泄露電流的有效值或平均值主要取決于容性電流分量。

泄露電流是評(píng)估10kV配電網(wǎng)MOA運(yùn)行狀態(tài)的有效特征量，可通過(guò)監(jiān)測(cè)正在運(yùn)行的MOA泄露電流有沒有發(fā)生畸變來(lái)評(píng)估MOA的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)10kV配電網(wǎng)的MOA正常運(yùn)行時(shí)，其全泄露電流較小，只有微安級(jí)，且為工頻正弦波；老化后的MOA的泄露電流幅值增大，且波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，不再是標(biāo)準(zhǔn)的工頻正弦波。10kV配電網(wǎng)中氧化鋅的泄露電流及其微弱，很容易被噪聲淹沒，單純從沒有處理過(guò)的原始波形上無(wú)法區(qū)別正常避雷器和老化避雷器。消噪后的泄露電流可以為氧化鋅避雷器運(yùn)行狀態(tài)的在線評(píng)估提供幅值和波形兩個(gè)有效數(shù)據(jù)。

2、在線監(jiān)測(cè)與故障診斷基本方法

通過(guò)改進(jìn)閾值的小波消噪算法對(duì)10kV配電網(wǎng)避雷器的泄露電流信號(hào)進(jìn)行消噪處理，并驗(yàn)證了本文所提出的算法在消噪效果上的優(yōu)勢(shì)，為配電網(wǎng)避雷器在線監(jiān)測(cè)的工程實(shí)際應(yīng)用提供了指導(dǎo)。改進(jìn)閾值的平移不變量小波消噪算法原理，閾值的選取是利用小波閾值去噪的關(guān)鍵步驟，通常采用硬閾值法和軟閾值法。近年來(lái)，有人提出采用軟硬閾值法相結(jié)合的思路，本文中姑且稱為軟硬折中閾值法，其計(jì)算式見文獻(xiàn)。另外，在一些特殊的情況下，10kV配電網(wǎng)氧化鋅避雷器的泄露電流信號(hào)的不連續(xù)鄰域中，采用閾值方法時(shí)其信號(hào)會(huì)再某一目標(biāo)水平內(nèi)上下浮動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為偽吉布斯現(xiàn)象。此外，由于傳統(tǒng)的閾值法缺乏平移不變性，因此極易在去噪后產(chǎn)生振鈴效應(yīng)。利用平移不變量小波去噪的方法能夠很好的抑制偽吉布斯現(xiàn)象，其具體算法為：先把包含噪聲的待處理信號(hào)循環(huán)平移n次，采用閾值法進(jìn)行去噪處理，再對(duì)去噪結(jié)果取平均值，即“平移-去噪-平均”。改進(jìn)后的閾值函數(shù)，采用硬閾值法得到的小波系數(shù)會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)點(diǎn)，產(chǎn)生偽吉布斯現(xiàn)象，重構(gòu)后的信號(hào)震蕩較大，采用軟閾值法得到的函數(shù)連續(xù)性好，但小波系數(shù)始終存在一定的偏差，導(dǎo)致重構(gòu)信號(hào)的誤差較大，軟硬折中閾值法雖然可以結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，但其閾值函數(shù)仍存在不連續(xù)點(diǎn)。閾值的選擇既不能過(guò)大，也不能過(guò)小。若閾值過(guò)大，則會(huì)過(guò)濾掉原來(lái)不該被消除的有用信號(hào)，使信號(hào)嚴(yán)重失真；若閾值過(guò)小，則不能達(dá)到消噪的根本目的。在小波變換中，原始信號(hào)與污染噪聲的傳播特性有本質(zhì)區(qū)別，每層小波系數(shù)所對(duì)應(yīng)的閾值與污染噪聲的小波系數(shù)傳播特性應(yīng)該是一致的。

由于我國(guó)6-10kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，地電位升無(wú)法通過(guò)變壓器中性點(diǎn)耦合到母線上，電網(wǎng)GPR過(guò)高可能會(huì)反擊到低壓避雷器上。而避雷器額定電壓選取的原則是參考系統(tǒng)的最大工頻過(guò)電壓，通常不會(huì)考慮到地電位升高的問(wèn)題。這樣，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)GPR過(guò)高導(dǎo)致反擊到避雷器兩端的電壓超過(guò)其工頻耐受電壓時(shí)，就可能導(dǎo)致其被擊穿而放電，發(fā)生避雷器爆炸事故。對(duì)于位于高電阻率地區(qū)的發(fā)變電站，如果放寬對(duì)接地電阻的要求時(shí)，需要按照站內(nèi)低壓避雷器所能承受的反擊過(guò)電壓來(lái)決定。但目前國(guó)內(nèi)外尚未有文獻(xiàn)對(duì)低壓避雷器所能承受的最大地網(wǎng)反擊過(guò)電壓做系統(tǒng)的研究工作，通常只是根據(jù)避雷器的工頻耐受特性，簡(jiǎn)單的套用解析公式進(jìn)行估算。

3、案例分析

以發(fā)、變電站10kV系統(tǒng)額定電壓為17kV的電站型避雷器為例，其1s工頻耐受電壓約為額定電壓的1.25倍，即21.25kV，由于10kV系統(tǒng)的相電壓為5.8kV，則通過(guò)公式可以計(jì)算出其最大允許的穩(wěn)態(tài)地電位升為8.58kV。然而，一般入地短路電流直流分量衰減的時(shí)間常數(shù)為0.05s左右，在4個(gè)周期即0.2s以后就基本衰減為0，如果避雷器1s的工頻耐壓仍然采用暫態(tài)的最大值來(lái)校驗(yàn)顯然是不合適的。而且從繼電保護(hù)的角度來(lái)看即使考慮后備保護(hù)，故障也一般可以在0.5s以內(nèi)切除，耐受時(shí)間取為1s也稍偏嚴(yán)格。另外在避雷器被擊穿后，地網(wǎng)通過(guò)擊穿的避雷器向線路對(duì)地電容充電，導(dǎo)致母線電壓迅速上升，作用在避雷器兩端的電壓將急劇下降。

以氧化鋅避雷器為研究對(duì)象，對(duì)地網(wǎng)電位升高時(shí)吸收能量進(jìn)行系統(tǒng)的研究，并通過(guò)與避雷器的允許通流容量進(jìn)行對(duì)比，從而得到避雷器對(duì)地電位升的反擊耐受能力。通過(guò)建立仿真模型，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，可以得出從短路時(shí)刻直至5s故障切除過(guò)程中通過(guò)A相避雷器的電流在初始階段由于地網(wǎng)GPR的直流分量較大，避雷器中的放電電流也相對(duì)較大，最大值為61.94A，持續(xù)時(shí)間大約為4ms。隨著直流分量的衰減，其后放電電流減小至<1A。在整個(gè)故障過(guò)程中B相和C相避雷器中的放電電流均只有mA數(shù)量級(jí)，遠(yuǎn)小于A相避雷器的放電電流，這主要是因?yàn)槎搪窌r(shí)刻地網(wǎng)GPR與A相母線電壓相位相反，作用在A相避雷器上的電壓遠(yuǎn)大于B相和C相避雷器上的電壓。即使在進(jìn)入了穩(wěn)態(tài)階段，避雷器中的放電電流和兩端電壓的正負(fù)半周方向產(chǎn)生了一定程度的偏移。從仿真圖中可以看出，隨著地網(wǎng)GPR的升高，避雷器產(chǎn)生的吸收能量先緩慢增加。當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)GPR上升到一定的區(qū)域后，吸收能量將急劇增加，這是因?yàn)榇藭r(shí)雖然線路電容充電減小了穩(wěn)態(tài)時(shí)避雷器兩端的電壓，但其值仍然大于避雷器的放電電壓。也就是說(shuō)，此時(shí)避雷器不僅在初始階段會(huì)產(chǎn)生放電脈沖，而且在地網(wǎng)的GPR直流分量衰減后的穩(wěn)態(tài)過(guò)程中仍然有強(qiáng)大的放電電流，從而導(dǎo)致整個(gè)故障期間積累的吸收能量急劇增加。

總結(jié)：國(guó)內(nèi)外超特高壓輸電線路的進(jìn)行統(tǒng)計(jì)表明，雷擊事故在線路故障中占有很大的比例，也是特高壓輸電線路跳閘事故的主要原因。日本50%以上的超高壓電力系統(tǒng)事故是由雷擊引起的，統(tǒng)計(jì)到的54次特高壓線路跳閘中，雷擊引起的跳閘共53次；美國(guó)、俄羅斯等12個(gè)國(guó)家的275-500kV輸電線路連續(xù)3a的運(yùn)行資料表明，雷害事故占總事故的60%。國(guó)家電網(wǎng)公司的統(tǒng)計(jì)表明，由于雷擊造成的線路跳閘數(shù)占總線路跳閘數(shù)的40.5%。可見避雷器發(fā)生故障的幾率很大。金屬氧化物避雷器的電阻閥片的主要成分為氧化鋅，該物質(zhì)有著非常優(yōu)越的非線性特性，并具有響應(yīng)快、通流容量大、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，因此在發(fā)輸配電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。10kV配電網(wǎng)中的避雷器被擊穿時(shí)會(huì)造成一點(diǎn)接地故障，當(dāng)出現(xiàn)2個(gè)不同相的避雷器同時(shí)發(fā)生接地故障時(shí)，會(huì)引起開關(guān)保護(hù)發(fā)生動(dòng)作進(jìn)而造成大面積停電。特殊情況下，受損的避雷器發(fā)生爆炸，極易導(dǎo)致周圍其他設(shè)備發(fā)生損壞。國(guó)內(nèi)對(duì)避雷器的故障檢測(cè)通常是每2a拆下避雷器進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。但由于配電網(wǎng)避雷器數(shù)量太多，每次檢測(cè)都要消耗大量的人力、財(cái)力并斷電，且配電網(wǎng)避雷器常常采用復(fù)合絕緣材料外套，很難從外觀上發(fā)現(xiàn)避雷器短路接地，因此傳統(tǒng)的避雷器檢測(cè)技術(shù)很難在第一時(shí)間檢測(cè)到故障點(diǎn)所在位置，不利于配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。隨著在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，研究人員發(fā)現(xiàn)通過(guò)監(jiān)測(cè)一些參數(shù)可以知道避雷器的運(yùn)行狀況，而通過(guò)泄露電流來(lái)反應(yīng)避雷器運(yùn)行情況的方法經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的實(shí)踐后被認(rèn)為

是一個(gè)簡(jiǎn)便而又可靠的方法。準(zhǔn)確獲得完整清晰的泄露電流波形對(duì)判斷避雷器運(yùn)行狀態(tài)起著決定性作用。因此避雷器的在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)在當(dāng)今智能變電站的重要的組成部分，同時(shí)也是智能電網(wǎng)建設(shè)的決定性因素。

參考文獻(xiàn)：

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（2）張博宇，蘇寧，呂雪斌，張翠霞，殷禹，陳立棟，帶串聯(lián)間隙1 000 kV特高壓交流輸電線路避雷器關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)分析，高電壓技術(shù)第39卷第3期2013年3月31日

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High-Voltage Surge Arresters, IEEE TRANSCATIONS ON POWER DELIVERY, VOL.23, NO.1, JANUARY 2013.

第三篇：電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷

電力設(shè)備預(yù)防性維修的特點(diǎn)：根據(jù)檢修的技術(shù)條件、目標(biāo)的不同分為7個(gè)分支。對(duì)電力企業(yè)影響較大的主要有以時(shí)間為依據(jù)，預(yù)先設(shè)定檢修內(nèi)容與周期的定期檢修（TBM,TimeBasedMaintenance）,或稱計(jì)劃?rùn)z修（SM,ScheduleMaintenance

單純按規(guī)定的時(shí)間間隔對(duì)設(shè)備進(jìn)行相當(dāng)程度解體的維修方法，不可避免地會(huì)產(chǎn)生“過(guò)剩維修”，不但造成設(shè)備有效利用時(shí)間的損失和人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，存在“小病大治，無(wú)病也治”的盲目現(xiàn)象，甚至?xí)l(fā)維修故障。缺乏針對(duì)性，具有盲目性。

狀態(tài)維修的特點(diǎn)：以設(shè)備健康狀況為基礎(chǔ)的狀態(tài)維修應(yīng)運(yùn)而生，被引入電力行業(yè)，狀態(tài)維修是當(dāng)前技術(shù)最先進(jìn)的維修制度，它為設(shè)備安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期、全性能、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行提供了可靠的技術(shù)和管理保障。真正做到適時(shí)而修，最大限度地提高發(fā)電設(shè)備的利用率，降低維修人、財(cái)、物的浪費(fèi)和檢修磨損，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)展趨勢(shì)：但依當(dāng)前的整體技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件，要想把全部設(shè)備改為狀態(tài)維修，對(duì)國(guó)內(nèi)大部分的電力企業(yè)來(lái)說(shuō)，還有很多困難。因此在大部分電力企業(yè)目前仍沿用預(yù)防性維修為主體，輔以事后維修、狀態(tài)維修的檢修模式。

2電容型設(shè)備絕緣特性參數(shù)：介質(zhì)損耗角正切值

3對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行局部放電監(jiān)測(cè)，采用高頻和特高頻監(jiān)測(cè)頻段

5、在線監(jiān)測(cè)電力變壓器油中溶解氣體組分的方法：

氣相色譜法的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)τ椭腥芙獾母鞣N氣體含量進(jìn)行定量分析。它的缺點(diǎn)是環(huán)節(jié)多，操作復(fù)雜，技術(shù)要求高，試驗(yàn)周期長(zhǎng)等。因此這種方法通常用于主要設(shè)備的定期檢查(例如半年一次)，由熟練的專業(yè)人員在試驗(yàn)室里操作。而在兩次定期分析的間隔期內(nèi)，變壓器內(nèi)部狀況的變化就不能被檢測(cè)到。

采用膜滲透法在線監(jiān)測(cè)油中氣體采用紅外線光譜分析技術(shù)的油中氣體在線監(jiān)測(cè)

第四篇：遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2012-03-17f關(guān)鍵字： 在線監(jiān)測(cè) 上位機(jī) 無(wú)線服務(wù)

環(huán)保數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是環(huán)境保護(hù)中的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)是人工采集數(shù)據(jù)，監(jiān)管效果差。針對(duì)這一問(wèn)題設(shè)計(jì)了一種無(wú)線遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，下位機(jī)采用西門子S7-200 PLC(可編程控制器)采集、存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)GPRS(通用分組無(wú)線服務(wù))DTU(數(shù)據(jù)傳輸單元)主動(dòng)向數(shù)據(jù)中心發(fā)送采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并能夠在指定的時(shí)間段內(nèi)接收上位機(jī)指令，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢;上位機(jī)利用VB 6.0的Winsock控件接收多臺(tái)數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理。該系統(tǒng)已經(jīng)在佛山市南海區(qū)運(yùn)行，有效地提高了環(huán)境監(jiān)管的效率。

傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)，大多是環(huán)保局工作人員到污染源現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，手工記錄工廠的污染治理情況。由于要監(jiān)測(cè)的廠家眾多，且廠家地理位置分散，工廠偷排現(xiàn)象十分普遍，即使花費(fèi)了大量的人力和物力也無(wú)法完整地采集到污染源的相關(guān)數(shù)據(jù)?？梢?，傳統(tǒng)的人工環(huán)境監(jiān)測(cè)手段已無(wú)法滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)的需要，針對(duì)這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)一個(gè)遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)要求：①實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài);②能夠存儲(chǔ)一周內(nèi)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查詢和補(bǔ)足;③以動(dòng)畫形式實(shí)時(shí)顯示設(shè)備狀態(tài)，以曲線形式進(jìn)行對(duì)比分析，為污染源監(jiān)管提供客觀科學(xué)依據(jù)，提高環(huán)保執(zhí)法現(xiàn)代化水平。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、遠(yuǎn)程傳送、上位機(jī)可靠接收數(shù)據(jù)是一個(gè)成功的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。本系統(tǒng)采用西門子PLC(programmable logic controllerr，可編程控制器)采集生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)備的開關(guān)量信息;使用工業(yè)級(jí)GPRS(general packet radio service，通用分組無(wú)線服務(wù))DTU(data terminal unit，數(shù)據(jù)傳輸單元)傳送數(shù)據(jù);利用2個(gè)基于TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)協(xié)議的應(yīng)用程序之間相互通信的套接字(Socket)技術(shù)接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器將接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并以動(dòng)畫、曲線等形式顯示。1 系統(tǒng)架構(gòu) 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要由3部分組成：西門子S7—200CPU 224XP CN采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)部分、GPRS DTU數(shù)據(jù)傳輸部分、環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)中心部分。、圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 1.1 PLC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

PLC實(shí)時(shí)讀取輸入寄存器IW0的值，將時(shí)鐘信息和設(shè)備狀態(tài)信息數(shù)據(jù)打包后，通過(guò)串行口RS 485每隔30S將數(shù)據(jù)發(fā)送到GPRS DTU通信模塊，然后再傳送到中心服務(wù)器，供實(shí)時(shí)的動(dòng)畫和曲線等顯示使用，PLC每隔5 min存儲(chǔ)一條記錄到歷史數(shù)據(jù)表中，歷史數(shù)據(jù)表可在指定的時(shí)間段內(nèi)接受數(shù)據(jù)中心服務(wù)器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)杏詢/數(shù)據(jù)補(bǔ)足等命令，完成相應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)查詢功能和某天的數(shù)據(jù)補(bǔ)足功能。1.2 GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸

GPRS是在現(xiàn)有GSM(global system for mobilecommunication，泛歐式數(shù)位行動(dòng)電話系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)形成的邏輯實(shí)體而發(fā)展出來(lái)的新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GPRS的理論帶寬可達(dá)171.2 kbit.S-1，實(shí)際使用帶寬大約在10～70kbit.S-1，底層支持TCP/IP協(xié)議，使得GPRS能夠與Internet實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有接入速度快、永遠(yuǎn)在線、覆蓋面廣、運(yùn)營(yíng)成本低廉、組網(wǎng)靈活、系統(tǒng)擴(kuò)容方便等特點(diǎn)。

GPRS DTU是GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)終端，GPRSDTU提供了RS232/RS485接口，可以跟PLC等串口設(shè)備連接起來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，在GPRS DTU模塊上配置了串口設(shè)備的波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)中心的IP地址、端口等信息后，就可以透明地將PLC發(fā)往串口的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送到Internet網(wǎng)絡(luò)，然后再通過(guò)局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。1.3數(shù)據(jù)中心服務(wù)器 數(shù)據(jù)中心服務(wù)器接收并保存數(shù)據(jù)到SQL(structured query language，結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言)數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的操作，最終將數(shù)據(jù)以動(dòng)畫、曲線等形式顯示，為科學(xué)執(zhí)法提供數(shù)據(jù)支持，數(shù)據(jù)的接收采用VB 6.0的Winsock控件來(lái)實(shí)現(xiàn)，是本系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，要求數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的IP地址與GPRS DTU中的IP地址一致。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)Socket監(jiān)聽，與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端建立通信連接之后，就可以進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)接收。2 PLC的程序設(shè)計(jì) 2.1 PLC通信方式

選擇合適的通信方式，是實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵。西門子S7—200系列CPU224XP_CN的通信方式有4種。

2.1.1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(point to point interface，PPI)方式

用于和西門子編程軟件或西門子的人機(jī)接口產(chǎn)品通信，是一種主從應(yīng)答式通信模式。這種通信方式需要專用的PPI電纜。

2.1.2多點(diǎn)接口協(xié)議(multipoint interface，MPI)方式

用于在西門子的產(chǎn)品之間建立小型的通信網(wǎng)絡(luò)，允許多主通信和主從式通信。2.1.3 DP(decentralized periphery，分散外設(shè))方式

用于實(shí)現(xiàn)與分布式I/O(遠(yuǎn)程I/O)的高速通訊?？梢允褂貌煌瑥S家的PROFIBUS(process field bus，過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線)設(shè)備，但是需要專門的接口卡。2.1.4 自由端口通信方式

這種通信方式允許用戶根據(jù)自己的實(shí)際情況定義通信協(xié)議，在多種智能設(shè)備之間進(jìn)行通信。PLC通過(guò)串口將數(shù)據(jù)上傳至GPRS DTU，再由GPRS DTU通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。自由端口通信協(xié)議可以通過(guò)程序靈活控制PLC串口的通信方式，通過(guò)程序控制，在大部分時(shí)間內(nèi)使PLC作為主機(jī)，主動(dòng)上傳實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在指定的時(shí)間段內(nèi)又可使PLC為從機(jī)，接受上位機(jī)的查詢命令，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查詢，這樣可以最大限度地降低系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量，降低運(yùn)營(yíng)成本。2.2 PLC程序

PLC程序的流程如圖2所示，采用模塊化編程。主要程序?yàn)榇诔跏蓟映绦?，?shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送子程序，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子程序，歷史數(shù)據(jù)查詢中斷程序。2.2.1 串口初始化子程序 S7-200系列CPU224XP_CN提供了2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RS485端口Port0和Port1，選用Port0進(jìn)行自由端口通信。串口初始化主要是設(shè)置一些標(biāo)志寄存器的值，讓其按照指定的方式通信，比如，通過(guò)改變特殊標(biāo)志位寄存器SMB30的值，就可以改變通信的波特率、奇偶校驗(yàn)位、停止位等信息。這些設(shè)定必須與GPRS DTU的相關(guān)參數(shù)值相一致。串口初始化子程序只在每次PLC重啟時(shí)運(yùn)行一次。

圖2 PLC程序流程圖 2.2.2實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送子程序

S7-200系列PLC有專用的發(fā)送指令XMT，其格式為XMT_TABLE_PORT。接收指令為RCV，其格式為RCV_TABLE_PORT，其中PORT為通信端口，本系統(tǒng)設(shè)為端口0，TABLE為發(fā)送(接收)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，其第1個(gè)字節(jié)為發(fā)送字符的個(gè)數(shù)，最大為255字節(jié)。在本系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)的設(shè)備都是比較大型的設(shè)備，不會(huì)頻繁啟停，也就是說(shuō)監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)不會(huì)頻繁地發(fā)生變化，每隔30 s發(fā)送一次實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)中心，已經(jīng)可以滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。

2.2.3歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子程序

系統(tǒng)將采集到的生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)備的開關(guān)量信息(2字節(jié))，隔5 min存儲(chǔ)一次到歷史數(shù)據(jù)表中?？紤]到要進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)補(bǔ)足查詢，每8 h(192字節(jié))數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，再加上數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)尾等信息，一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)200個(gè)字節(jié)。歷史數(shù)據(jù)保存7 d需要4 200字節(jié)，在PLC內(nèi)存中就可以存儲(chǔ)最近7 d內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)。PLC程序使用時(shí)鐘信息確定每個(gè)數(shù)據(jù)具體的存儲(chǔ)位置。

2.2.4歷史數(shù)據(jù)查詢子程序

PLC利用時(shí)鐘信號(hào)控制自由端口通信，讓PLC在每天指定的時(shí)間段內(nèi)，允許數(shù)據(jù)中心服務(wù)器對(duì)下位機(jī)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢。當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)足時(shí)，就將缺失數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)(200字節(jié))全部發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，確保數(shù)據(jù)庫(kù)歷史數(shù)據(jù)的完整。查詢結(jié)束后，自動(dòng)返回到PLC主動(dòng)發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模式。3 上位機(jī)程序設(shè)計(jì) 3.1 Winsock控件原理

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠的接收是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。Socket流式套接字是一種針對(duì)TCP的面向連接的套接字。直接采用Socket技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端通信比較復(fù)雜。因此，采用集成了Socket技術(shù)的Winsock控件。

Winsock控件是微軟Windows提供的網(wǎng)絡(luò)編程接口，提供了基于TCP/IP協(xié)議的接口實(shí)現(xiàn)方法。它把與網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)的Windows Sockets API(application programming interface，應(yīng)用程序接口)函數(shù)封裝成為一個(gè)整體。將網(wǎng)絡(luò)編程要用的函數(shù)作為控件的屬性和方法。通過(guò)對(duì)控件相關(guān)屬性的設(shè)置和方法的調(diào)用就可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通信功能。該控件為用戶提供了訪問(wèn)TCP和UDP(user datagramprotocol，用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)網(wǎng)絡(luò)的極其方便的途徑，并且適用于Microsoft Access，Visual Basic，VisualC++和Visual FoxPro等多種可視化編程環(huán)境。本系統(tǒng)有多臺(tái)數(shù)據(jù)終端，要為每臺(tái)數(shù)據(jù)終端建立一個(gè)線程，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)高效的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。Visual Basic 6.0的Winsock控件數(shù)組可以很方便地實(shí)現(xiàn)這一功能，因此采用Visual Basic 6.0開發(fā)上位機(jī)程序。

圖3表示單臺(tái)數(shù)據(jù)終端與服務(wù)器數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的過(guò)程。當(dāng)有多臺(tái)數(shù)據(jù)終端時(shí)，數(shù)據(jù)終端與服務(wù)器建立連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的過(guò)程相同，只需要增加新的Winsock控件實(shí)例，這里使用控件數(shù)組。具體方法是：在窗體中加入Winsock控件，命名為L(zhǎng)istener，將它的Index屬性設(shè)置為0。作為Winsock控件數(shù)組的第一個(gè)元素。然后在窗體的Load事件中聲明一個(gè)模塊級(jí)的變量Count，把Count設(shè)置為0，數(shù)組中的第一個(gè)控件的Local port屬性設(shè)置為1011(與GPRS DTU一致)，接著調(diào)用控件的Listen方法。然后在連接請(qǐng)求時(shí)，代碼將檢測(cè)Index是否為0，如果為0，監(jiān)聽控件將增加Count的值，并使用該號(hào)碼來(lái)創(chuàng)建新的控件實(shí)例，然后使用新的控件實(shí)例接受新的連接請(qǐng)求。這樣就可以完成多臺(tái)終端與服務(wù)器數(shù)據(jù)中心通信程序的設(shè)計(jì)。

圖3單臺(tái)數(shù)據(jù)終端與服務(wù)器通信工作流程 3.2數(shù)據(jù)中心服務(wù)器接收數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)中心服務(wù)器接收PLC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的界面如圖4所示?？梢钥闯?，接收的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)有12個(gè)字節(jié)，以16進(jìn)制顯示。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)框中，00 04表示機(jī)器碼，09 12 02 09 33 02 00 04，表示09年12月02日09點(diǎn)33分02秒，00系統(tǒng)保留位，04表示星期三，8D CF表示設(shè)備的開關(guān)信息。在歷史數(shù)據(jù)框中，可以看到每隔30 s接收到的PLC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，1表示設(shè)備開，0表示設(shè)備關(guān)。在下位機(jī)補(bǔ)足數(shù)據(jù)框中，是數(shù)據(jù)中心服務(wù)器檢測(cè)到數(shù)據(jù)庫(kù)中某個(gè)時(shí)間段的數(shù)據(jù)有缺失時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)足查詢，得到的一段歷史數(shù)據(jù)。

圖4上位機(jī)接收的數(shù)據(jù)畫面

圖5實(shí)時(shí)狀態(tài)圖

服務(wù)器將收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后在服務(wù)器的人機(jī)界面中，將數(shù)據(jù)以動(dòng)畫、曲線等形式顯示出來(lái)，生動(dòng)地展示污染源生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)施的開關(guān)情況，為科學(xué)監(jiān)管廠家的治污情況提供了數(shù)據(jù)支持。4 結(jié)語(yǔ)

本文利用S7—200 PLC自由端口通信、GPRSDTU透明的數(shù)據(jù)傳輸、VB6.0的Winsock控件，成功實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)已經(jīng)成功地在佛山市南海區(qū)環(huán)保局運(yùn)行。數(shù)據(jù)采集終端可以在環(huán)境惡劣的廠區(qū)穩(wěn)定可靠運(yùn)行;數(shù)據(jù)中心平臺(tái)可以以動(dòng)畫的形式實(shí)時(shí)觀測(cè)到廠區(qū)生產(chǎn)設(shè)備和治理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。圖5顯示了某家工廠的設(shè)備運(yùn)行情況，指示燈為綠色表示設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)，否則為紅色。此外，還能將生產(chǎn)設(shè)備和治理設(shè)備的歷史運(yùn)行情況以曲線形式進(jìn)行對(duì)比，分析治理設(shè)備是否和生產(chǎn)設(shè)備同步運(yùn)行。

第五篇：變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的論文

變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的論文

在平時(shí)的學(xué)習(xí)、工作中，大家都有寫論文的經(jīng)歷，對(duì)論文很是熟悉吧，論文是對(duì)某些學(xué)術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究的手段。你知道論文怎樣寫才規(guī)范嗎？以下是小編幫大家整理的變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的論文，希望對(duì)大家有所幫助。

1、概述

電力變壓器是電力系統(tǒng)最主要最昂貴的設(shè)備之一,其安全護(hù)運(yùn)行對(duì)保證供電可靠性有重要意義，電力變壓器的高故障率不僅極大地影響電力系統(tǒng)的安全遠(yuǎn)行,同時(shí)也會(huì)給電力企業(yè)及電力用戶造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,減少故障及事故引起的經(jīng)濟(jì)損失,要定期對(duì)變壓器進(jìn)行絕緣預(yù)防性試驗(yàn)監(jiān)測(cè)。

絕緣的劣化、缺陷的發(fā)展,雖然具有統(tǒng)計(jì)性,發(fā)展速度也有快有慢,但大多數(shù)都有一定的發(fā)展期。在這期間,絕緣會(huì)發(fā)出反映絕緣狀況變化的各種物理化學(xué)信息。理論上,只要捕捉到這些哪怕是很微弱的信息,進(jìn)而經(jīng)過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的處理和綜合分析,就可以對(duì)設(shè)備絕緣的可靠性作出判斷和對(duì)絕緣壽命作出預(yù)測(cè),這就是絕緣監(jiān)測(cè)的理論基礎(chǔ)。

2、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集

(1)多路轉(zhuǎn)換單元。

用以對(duì)多臺(tái)設(shè)備和某設(shè)備的多路信號(hào)(均來(lái)自傳感器)進(jìn)行選擇或作巡回監(jiān)視、一般可用繼電器或程控模擬開關(guān)對(duì)信號(hào)進(jìn)行選通。

(2)預(yù)處理單元。

其功能主要是對(duì)輸入信號(hào)的電平作必要的調(diào)整,以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入模擬信號(hào)電平的要求,同時(shí)要采取一些措施抑制干擾以提高信噪比。故該單元又可分為兩部分:一部分是放大倍數(shù)可調(diào)整的程控放大器;另一部分是抗干擾設(shè)施,例如設(shè)置濾波器、差動(dòng)平衡系統(tǒng)等。

要強(qiáng)調(diào)指出的是預(yù)處理單元的位置一般應(yīng)安排在數(shù)據(jù)采集之前,甚至有時(shí)它與傳感器安排在一起,即采取就地處理的方式,這樣可大大削弱信號(hào)傳輸過(guò)程中受到的干擾影響。其原因如圖1所示:

從傳感器S輸出信號(hào)Us,經(jīng)預(yù)處理P放大K倍,若在信號(hào)KUs傳輸過(guò)程中加入干擾信號(hào)UI,那么數(shù)據(jù)處理單元A得到的信噪比SNR1=KUs/ UI;若將P放在A處,則其信噪比為SNR2=Us/ UI,減少為就地預(yù)處理的K分之一。

(3)數(shù)據(jù)采集單元。

它包括采樣保持和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。前者由采樣保持放大器(放大倍數(shù)為1)、電子開關(guān)、保持電容器等元器件組成,其功能是在模數(shù)轉(zhuǎn)換周期內(nèi)存儲(chǔ)信號(hào)的各個(gè)輸入量,并把數(shù)值大小不變的信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它縮短了模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣時(shí)間,從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。ADC是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心,需要滿足轉(zhuǎn)換速度和準(zhǔn)確度兩方面的要求。轉(zhuǎn)換速度(采樣速度或稱采樣率)視信號(hào)采集的要求而定,若要采集信號(hào)波形則需較高的采樣率:若只需采集信號(hào)峰值,則可選擇較低采樣率。一般采樣率可在50 khz—10 Mhz間選擇。

3、絕緣監(jiān)測(cè)的測(cè)試內(nèi)容及原理

3.1 變壓器套管的監(jiān)測(cè)

(1)監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

變壓器套管為電容型設(shè)備,監(jiān)測(cè)內(nèi)容如下:介質(zhì)損耗tg、泄露電流I0、電容量變化率△c/c、不平衡電壓Uo。

(2)介質(zhì)損耗tg 的測(cè)量原理。

介質(zhì)損耗測(cè)量對(duì)設(shè)備絕緣的劣化的故障有較高的靈敏度,在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中是必不可少的測(cè)量項(xiàng)目。同時(shí)高壓設(shè)備的介質(zhì)損耗一般都很小,所以對(duì)測(cè)量的精度要求很高,而且在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)易受各種形式的干擾,因此要精確而穩(wěn)定地在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的介質(zhì)損耗難度較大。本系統(tǒng)在測(cè)量時(shí),采用電容取樣信號(hào)和微機(jī)自動(dòng)控制頭半平衡電橋的測(cè)量原理,具有取樣信號(hào)大、抗干擾性強(qiáng)和測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定的特點(diǎn)。

3.2 信號(hào)的抽取

(1)作為參考信號(hào)的PT二次電壓信號(hào)的抽取。

PT二次電壓信號(hào)是作為測(cè)量參考信號(hào)引入的，由于PT二次電壓信號(hào)同時(shí)還作為繼電保護(hù)的電源用,絕對(duì)不允許短路,所以我們?cè)谝氪诵盘?hào)時(shí)采用了如下措施:

固定安裝位置;固定安裝在端子排上;在信號(hào)輸入回路中串快速熔斷器,回路中有兩處串快速熔斷器,分別在端子排和信號(hào)選線箱內(nèi);將輸入信號(hào)與測(cè)量回路通過(guò)精密的隔離電壓互感器可靠隔離。隔離后有兩點(diǎn)好處:第一,防止測(cè)量回路故障對(duì)PT信號(hào)的直接短路。第二,由于未屏信號(hào)經(jīng)電容探頭取樣后,地線無(wú)法與設(shè)備接地線斷開,經(jīng)過(guò)對(duì)PT二次信號(hào)隔離后,還可消除地電位的干擾影響。

(2)套管未屏信號(hào)的抽取。

變壓器套管的信號(hào)抽取方法采用在未屏對(duì)地之間串標(biāo)準(zhǔn)電容器組的方法。標(biāo)準(zhǔn)電容器組上還并聯(lián)有放電管、短路刀閘及保護(hù)間隙,可確保高壓設(shè)備的安全運(yùn)行。另外,合上短路刀閘還可安全方便地更換標(biāo)準(zhǔn)電容器組。這些元件安裝在一個(gè)封閉的鋁合金箱內(nèi),每個(gè)鋁合金箱內(nèi)安裝一組(A,B,C三相)變壓器套管。

3.3 油中氫氣的監(jiān)測(cè)

本文研究的測(cè)氫控頭采用高分子膜滲透油中氫氣,直接從油中分離出氫氣進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),彌補(bǔ)了氣象色譜法周期性限制和誤差大的缺陷,并根據(jù)氫氣含量的變化情況,預(yù)知設(shè)備的早期故障,是目前較為理想的手段。

油中氫氣含量的測(cè)量采用活化的鉑絲作為氫敏元件,當(dāng)氫氣在加熱到恒定高溫的鉑絲上燃燒時(shí),引起鉑絲電阻值的變化,這種變化在一定范圍內(nèi)與氫氣濃度成函數(shù)關(guān)系。對(duì)氫敏元件獲得的信號(hào)進(jìn)行采集處理,即可得到氫氣濃度。有穩(wěn)定可靠及壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn),是國(guó)外采用燃料電池作為氫敏元件所不能匹及的。

3.4 絕緣監(jiān)測(cè)的測(cè)量原理

測(cè)氫探頭采用高分子膜滲透油中氫氣,直接從油中分離出氫氣,采用活化的鉑絲作為氫敏元件,通過(guò)氫氣在鉑絲上燃燒,引起鉑絲電阻值的變化,來(lái)測(cè)量氫氣含量的。

當(dāng)電力變壓器在正常運(yùn)行時(shí),繞組周圍存在電場(chǎng),而鐵芯和夾件等金屬構(gòu)件處于該電場(chǎng)中,且場(chǎng)強(qiáng)各異。若鐵芯不可靠接地,則將產(chǎn)生懸浮電位、引起絕緣放電。因此鐵芯必須可靠接地。但是,由于各種原因使鐵芯產(chǎn)生多點(diǎn)接地后,一方面造成鐵芯局部短路,質(zhì)鏈部分磁通產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),形成環(huán)流,這種環(huán)流有時(shí)高達(dá)數(shù)百安培,產(chǎn)生局部過(guò)熱,引起油分解另一方面,由于鐵芯的正常接地線產(chǎn)生環(huán)流,引起變壓器局部過(guò)熱,也可能產(chǎn)生放電性故障。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,鐵芯接地電流正常情況下在幾個(gè)到幾十個(gè)毫安當(dāng)鐵芯多點(diǎn)接地時(shí),該電流可能增大到幾個(gè)安培甚至還要高。

(1)上層油溫的監(jiān)測(cè)。

變壓器上層油溫的異常變化,可以反映出變壓器的過(guò)熱性故障。本系統(tǒng)用PT100溫度傳感器對(duì)上層油溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)量的原理框圖所示:

(2)母線過(guò)電壓的監(jiān)測(cè)。

對(duì)變電站母線過(guò)電壓進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),可以了解變電站內(nèi)高壓設(shè)備遭受雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓的頻率和強(qiáng)度,了解避雷器的動(dòng)作狀況和保護(hù)作用,為設(shè)備事故分析提供第一手資料,同時(shí),通過(guò)數(shù)據(jù)積累,還可以為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的制定和修改提供參考數(shù)據(jù)。

(3)氣象條件監(jiān)測(cè)。

氣象條件的監(jiān)測(cè)采用專用測(cè)量溫度、濕度的探頭,對(duì)環(huán)境氣象條件進(jìn)行監(jiān)測(cè)。傳感器置于標(biāo)準(zhǔn)氣象箱內(nèi)。

4、結(jié)語(yǔ)

變壓器的絕緣監(jiān)測(cè)技術(shù)是電力系統(tǒng)最具有潛力的技術(shù)之一,定義集中、高智能化、高精確度為發(fā)展方向。它的硬件技術(shù)發(fā)展與傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、光纖技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān),這個(gè)領(lǐng)域的每一項(xiàng)突破性成就都有可能給檢測(cè)帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)

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變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

【摘 要】為保證電力系統(tǒng)能夠?yàn)橛秒娍蛻舴€(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的提供電能，變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用十分重要。本文通過(guò)分析變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理，并針對(duì)這些原理對(duì)變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行了總結(jié)和分析。

【關(guān)鍵詞】變壓器；電力系統(tǒng)；在線監(jiān)測(cè)

變壓器是利用電磁感應(yīng)原理來(lái)改變電力電壓的裝置，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源需求的逐漸加劇，變壓器作為保證電力能夠安全輸送到用電客戶的重要設(shè)備，保證其平穩(wěn)運(yùn)行受到相關(guān)領(lǐng)域的普遍關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)給變壓器在線監(jiān)測(cè)帶來(lái)了很多新技術(shù)，這些技術(shù)在變壓器監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的運(yùn)用有效的保證了用電客戶的用電安全，滿足了我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中對(duì)能源的需求。

一、變壓器在線監(jiān)測(cè)原理

1、局部放電監(jiān)測(cè)

由于變壓器的使用環(huán)境和設(shè)備原因，局部放電現(xiàn)象會(huì)給變壓器的絕緣帶來(lái)不同程度的影響，甚至?xí)舸┙^緣介質(zhì)從而導(dǎo)致設(shè)備故障甚至威脅人員安全。變壓器在運(yùn)行中長(zhǎng)期處于工作電壓的作用下，隨著電壓等級(jí)的提高，其絕緣體受到的電場(chǎng)強(qiáng)度也不同，由于變壓器各部件的絕緣層薄厚不同，因此很容易在絕緣薄弱處發(fā)生放電現(xiàn)象。由于變壓器是電磁感應(yīng)設(shè)備，因此在變壓器放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的機(jī)械脈沖，在正常情況下這種脈沖波由于能量很小是不容易被人發(fā)現(xiàn)的，但通過(guò)壓電轉(zhuǎn)換器我們能將脈沖波轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的局部放電監(jiān)測(cè)。

2、油中溶解氣體監(jiān)測(cè)

由于變壓器在電磁感應(yīng)變壓過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，為了保證設(shè)備的安全運(yùn)行我們就必須對(duì)運(yùn)行中的變壓器進(jìn)行降溫。變壓器油正是起到了變壓器散熱冷卻的作用，不僅如此，變壓器油還能起到防止電暈和電弧放電現(xiàn)象的產(chǎn)生。變壓器油是石油的一種分餾產(chǎn)物，它的主要成分是烷烴，環(huán)烷族飽和烴，芳香族不飽和烴等化合物。當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，變壓器油會(huì)在熱和電的雙重作用下被分解，從而產(chǎn)生氫氣、一氧化碳、甲烷和乙烯等氣體，我們通過(guò)利用氣象色譜技術(shù)分析變壓器油中這些氣體的類別和濃度變化就能夠判斷出變壓器的潛在安全隱患，從而實(shí)現(xiàn)變壓器在線監(jiān)測(cè)和故障分析的'目的。

3、介質(zhì)損耗及泄露電流監(jiān)測(cè)

變壓器的介質(zhì)損耗主要包括磁滯損耗和渦流損耗兩個(gè)部分，當(dāng)磁滯損耗現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，由于鐵芯內(nèi)存在“磁滯回線”因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和磁化電流間的相位差就發(fā)生了變化，從而使變壓器損耗加大。渦流損耗通磁滯損耗相同，等效與在變壓器上并聯(lián)一個(gè)有功的電流成分，從而增大介質(zhì)的損耗量?，F(xiàn)階段的介質(zhì)損耗檢測(cè)主要有直接測(cè)量相位角、諧波分析和相對(duì)介質(zhì)損耗這三種方法。泄露電流主要是由于變壓器鐵芯和夾件絕緣不良或者出現(xiàn)多點(diǎn)接地時(shí)發(fā)生的，泄露電流不但會(huì)影響變電器的散熱效果，還可能會(huì)導(dǎo)致繞組燒毀。當(dāng)前普遍運(yùn)用的變壓器電流監(jiān)測(cè)法有全電流和阻性電流兩種方法。

4、SF6氣體監(jiān)測(cè)

SF6是法國(guó)化學(xué)家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體，由于其良好的電氣絕緣性能及優(yōu)越的滅弧性能被普遍應(yīng)用于變壓器的絕緣中。一旦變壓器發(fā)生內(nèi)部故障會(huì)導(dǎo)致SF6氣體泄漏，我們通過(guò)對(duì)變壓器的SF6氣體監(jiān)測(cè)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器是否發(fā)生故障，并及時(shí)對(duì)故障變壓器進(jìn)行檢修和維護(hù)。

5、紅外線測(cè)溫監(jiān)測(cè)

無(wú)故障的變壓器在正常運(yùn)行時(shí)其向外界散發(fā)的熱量是規(guī)律的，一旦變壓器出現(xiàn)了故障，會(huì)導(dǎo)致變壓器向外部散發(fā)熱量出現(xiàn)變化，我們通過(guò)利用紅外線技術(shù)監(jiān)測(cè)變壓器的溫度變化，就能夠?qū)崿F(xiàn)變壓器的監(jiān)測(cè)。利用紅外線變壓器監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)上傳給遠(yuǎn)程服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)變壓器的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

二、變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

1、氣象色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

由于變壓器中氣體是以多種氣體混合存在的，因此我們?cè)谶M(jìn)行氣體監(jiān)測(cè)時(shí)會(huì)根據(jù)需要及變壓器特點(diǎn)選擇單組份或多組分氣體的在線監(jiān)測(cè)方法。氫氣是變壓器出現(xiàn)故障時(shí)最容易產(chǎn)生的氣體，對(duì)單組份氣體監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)混合氣體中的氫氣，我們可以利用把柵極場(chǎng)效應(yīng)管、催化燃燒型傳感器以及電化學(xué)氫氣傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)氫氣的在線監(jiān)測(cè)。而多組分氣體的在線監(jiān)測(cè)則經(jīng)常使用熱導(dǎo)式傳感器、氫焰離子化傳感器以及半導(dǎo)傳感器等。

2、紅外在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

紅外線是物體在釋放熱能過(guò)程中伴生的一種輻射波，波長(zhǎng)范圍在0.76～100μm。紅外在線監(jiān)測(cè)技術(shù)通過(guò)利用紅外探測(cè)器將物體輻射信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而根據(jù)紅外線的功率強(qiáng)度判斷變壓器內(nèi)部的熱量分布情況。紅外線在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更可以將紅外信號(hào)還原成熱像圖來(lái)模擬反映變壓器內(nèi)外結(jié)構(gòu)中各部分的熱量特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器工作溫度的在線監(jiān)控。

通過(guò)紅外技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合運(yùn)用，變壓器紅外線監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)變壓器工作的24h實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。有著響應(yīng)速度快、測(cè)量范圍寬和測(cè)量結(jié)果直觀形象的特點(diǎn)。作為可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程變壓器監(jiān)測(cè)的先進(jìn)監(jiān)測(cè)技術(shù)手段，紅外線監(jiān)測(cè)法被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)測(cè)工作中，并保障了電力系統(tǒng)平穩(wěn)、安全運(yùn)營(yíng)。

3、變壓器微水在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

過(guò)去，變壓器油微水檢測(cè)通常采用對(duì)變壓器油采樣，在實(shí)驗(yàn)室使用色譜分析法、卡爾?費(fèi)休試劑法或庫(kù)侖法對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)。但這種方法卻沒有實(shí)時(shí)監(jiān)控的能力，只能采用“定期換油”的方式來(lái)預(yù)防事故的發(fā)生，造成了大量的人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)。

目前，在線監(jiān)測(cè)正成為變壓器油中微水測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)。變壓器微水在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。傳感器多用的是電容傳感器，將傳感器接受到的信息傳送給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，利用電磁諧振技術(shù)實(shí)現(xiàn)微水量的測(cè)量，最后通過(guò)數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。目前我國(guó)變壓器微水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還會(huì)運(yùn)用到溫度傳感器，以測(cè)量干燥環(huán)境溫度補(bǔ)充溫度對(duì)紙板介電特性和物力特性的影響，從而消除在檢測(cè)時(shí)測(cè)量環(huán)境對(duì)為水量測(cè)量結(jié)果的誤差，更好的反映出絕緣紙板中的水分含量，以實(shí)現(xiàn)變壓器監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

4、變壓器油溫在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

變壓器油溫過(guò)熱是影響變壓器運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命的重要因素，因此對(duì)變壓器進(jìn)行運(yùn)行中的油溫監(jiān)測(cè)對(duì)變壓器的故障檢測(cè)和排除十分有效。但由于變壓器內(nèi)部零件復(fù)雜，油溫測(cè)量麻煩，油溫監(jiān)測(cè)方法一直處于被忽視的位置。隨著科技的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，變壓器的油溫監(jiān)測(cè)再一次被國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議提上了議程，并將其列為變壓器在線監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)手段進(jìn)行推廣和研究。

在傳統(tǒng)的變壓器油溫檢測(cè)中，通常使用的是間接模擬測(cè)量的方法，隨著科技和計(jì)算機(jī)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)如今的變壓器油溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則是由前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、轉(zhuǎn)接器部分、控制電力部分等硬件結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬分析軟件實(shí)現(xiàn)的。雖然現(xiàn)行的變壓器油溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能為變壓器能否安全運(yùn)營(yíng)提供有效數(shù)據(jù)，但用戶卻可以通過(guò)變壓器油溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)運(yùn)行中的變壓器運(yùn)行情況做到心中有數(shù)，從而保證變壓器運(yùn)營(yíng)的效率和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[2]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社.20xx.

1、引言

電力供應(yīng)的可靠性隨著時(shí)代的發(fā)展，在當(dāng)今的社會(huì)環(huán)境下被提出了越來(lái)越高的要求，隨之也逐漸發(fā)展壯大的就是國(guó)家電力系統(tǒng)。在以往的電力系統(tǒng)使用的是傳統(tǒng)的定期停電，用這種辦法進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，從而保證電網(wǎng)的可靠性運(yùn)行，很明顯現(xiàn)在這種做法并不能滿足時(shí)代發(fā)展的要求。在這種情況下，電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)隨之產(chǎn)生。這種監(jiān)測(cè)設(shè)備彌補(bǔ)了以往的不足，這就使得現(xiàn)代電力系統(tǒng)設(shè)備需要采用絕緣監(jiān)測(cè)這樣的一系列重要手段。本文就論述了在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的相關(guān)運(yùn)用，以及狀態(tài)維修技術(shù)的推廣。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)維修技術(shù)，進(jìn)一步對(duì)電器設(shè)備更好的維護(hù)，保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)安全運(yùn)行。

2、在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

通常說(shuō)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)包括了很多方面，電氣設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)就是利用了各種技術(shù)，例如傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，除此之外還有電子技術(shù)和信號(hào)處理以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等這些科技手段。通過(guò)這些手段采集的信號(hào)反應(yīng)的是電氣設(shè)備的絕緣狀況，但是需要保證在設(shè)備運(yùn)行的情況下對(duì)信號(hào)采集，然后進(jìn)行分析判斷傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)和電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的診斷。這種技術(shù)與之前傳統(tǒng)的定期停電預(yù)防性試驗(yàn)作比較有較大的優(yōu)勢(shì)，在線監(jiān)測(cè)使得這些電氣設(shè)備測(cè)試更加真實(shí)，這些設(shè)備更具可操作性。而且直接測(cè)試，不用停電預(yù)試，這樣可以在設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)下，直接進(jìn)行操作方便快捷。這樣的方法使得運(yùn)行效率提高，絕緣缺陷得以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而可以容易的對(duì)設(shè)備絕緣變化趨勢(shì)有很好的判斷。

2.2在線監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)的絕緣

如何檢測(cè)發(fā)電機(jī)的絕緣？現(xiàn)在監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)絕緣狀況通常是采用的局部放電的辦法，而發(fā)電機(jī)發(fā)生事故概率最高的部分就是在絕緣部分。主要因素就是電氣方面的故障因素，所以現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外在線監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目就是研究絕緣。

2.3在線監(jiān)測(cè)變壓器的絕緣

什么是變壓器的絕緣？局部放電會(huì)造成變壓器有機(jī)絕緣其逐漸老化并最終擊穿，所以變壓器絕緣監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)就是監(jiān)測(cè)局部放電量?，F(xiàn)在監(jiān)測(cè)局部放電情況有這樣兩種辦法，一是可以通過(guò)脈沖電流法，二是通過(guò)超聲波探測(cè)法。在線監(jiān)測(cè)評(píng)估變壓器的絕緣狀態(tài)，主要通過(guò)絕緣油中分解氣體含量還有局部放電量。而判斷變壓器的內(nèi)部故障需要做什么呢？這時(shí)候需要檢測(cè)h2、c2h2等氣體的含量。

3、狀態(tài)維修相關(guān)的定義和它的優(yōu)勢(shì)

什么是狀態(tài)維修？狀態(tài)維修就是說(shuō)，連續(xù)的在線監(jiān)測(cè)運(yùn)行中的電氣設(shè)備絕緣狀況，隨時(shí)測(cè)得一些信息來(lái)反映設(shè)備絕緣狀況變化，然后分析處理這些信息，然后診斷設(shè)備的絕緣狀況，最后根據(jù)判斷安排是否有必要維修。具體實(shí)施步驟就是先進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，然后進(jìn)行分析診斷，最后進(jìn)行狀態(tài)維修。狀態(tài)維修有很多優(yōu)勢(shì)：他可以使得設(shè)備事故率降低，使得維修費(fèi)用大大減少，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)可以用少的投資獲得高的效益。

采用定期檢修這樣的維修制度會(huì)減少和防止事故的發(fā)生，但這種維修制度有很多的弊端，隨著現(xiàn)在電力設(shè)備的電壓增高及容量增大，定期維修已經(jīng)不能滿足檢修的需要，所以需要進(jìn)行狀態(tài)檢修來(lái)彌補(bǔ)。那么為什么說(shuō)電氣設(shè)備從定期維修向狀態(tài)檢修的過(guò)渡階段是檢修思想與檢修辦法的一個(gè)重大變革呢？那是因?yàn)閺拈L(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這種方式的改革是具有廣闊的發(fā)展前景，也會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，而且還有很長(zhǎng)的一段路要走。

4、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在狀態(tài)檢修的地位及其技術(shù)要求是什么？

那么在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和狀態(tài)維修有什么關(guān)系呢？通過(guò)分析可以知道狀態(tài)維修的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源就是在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，也就是通常先經(jīng)過(guò)在線監(jiān)測(cè)的判斷，然后來(lái)進(jìn)行狀態(tài)維修安排。

狀態(tài)檢測(cè)指的是什么呢？通常狀態(tài)監(jiān)測(cè)指的是為了對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行了解和掌握，通過(guò)各種測(cè)量、檢測(cè)和分析的辦法，結(jié)合系統(tǒng)以前運(yùn)行的狀態(tài)，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)運(yùn)行進(jìn)行評(píng)估判斷。最后通過(guò)顯示和記錄設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，去處理異常的情況，并且可以對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行診斷分析，這些可以為設(shè)備的性能評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而判斷是否需要維修。

保持系統(tǒng)正常運(yùn)行是在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)的特點(diǎn)之一。也就是說(shuō)在設(shè)備正常的狀態(tài)下，還能夠自動(dòng)的、連續(xù)的進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，還能夠?qū)崿F(xiàn)存儲(chǔ)的功能。這就更需要通過(guò)狀態(tài)檢修去保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)監(jiān)測(cè)把電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為依據(jù)，可以及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行的狀況是否良好。

5、結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)今社會(huì)下，電氣設(shè)備必須保證電力系統(tǒng)高效輸出電力，故電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行需要得到保證，這個(gè)問(wèn)題是相當(dāng)重要的。但是在現(xiàn)實(shí)中，由于受到多種因素的制約，往往電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題。尤其在人們的正常生活中，這些問(wèn)題的發(fā)生往往會(huì)造成很嚴(yán)重的影響。尤其可能會(huì)造成經(jīng)濟(jì)方面的重大損失，這將導(dǎo)致現(xiàn)代化社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到很大的影響。所以，如何才能保證我國(guó)電力行業(yè)的長(zhǎng)期持久穩(wěn)定發(fā)展，就要求我們必須采取相關(guān)的在線檢測(cè)和狀態(tài)維修技術(shù)，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，只有這樣才能讓設(shè)備安全可靠持久的運(yùn)行，才能讓電力系統(tǒng)的安全得到保障。綜上所述，如果保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要依靠在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修技術(shù)，確保電氣設(shè)備的正常使用。

引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，我國(guó)正大力推進(jìn)輸變電站的智能化改造，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)輸變電站智能化的核心。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，使得輸變電設(shè)備運(yùn)行更加安全可靠，并降低了電能的損失。輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用，很大程度上促進(jìn)了我國(guó)電力事業(yè)的不斷進(jìn)步。

1、輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及特點(diǎn)

當(dāng)前，能源緊缺日益嚴(yán)峻，對(duì)供電要求日漸提高，電力系統(tǒng)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，電網(wǎng)智能化已成為一種必然的選擇。西方發(fā)達(dá)國(guó)家都加強(qiáng)智能電網(wǎng)研究，并將其上升至國(guó)家戰(zhàn)略層面。隨著通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，輸變電設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)得到了快速發(fā)展，并取得很大的突破。相較而言，我國(guó)電網(wǎng)智能化研究晚，但是已取得了很多舉世矚目的成就。例如，高壓設(shè)備智能化、紅外線測(cè)溫、輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及診斷評(píng)估等已得到了廣泛應(yīng)用。輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)是通過(guò)持續(xù)供電實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的周期性或連續(xù)性地自動(dòng)監(jiān)測(cè)。它能夠在各種工作環(huán)境下應(yīng)用，及時(shí)獲取高清晰數(shù)字照片及視頻，通過(guò)對(duì)輸變電設(shè)備的監(jiān)測(cè)發(fā)出警報(bào)，并能對(duì)攝像機(jī)錄像、拍照以及方位的調(diào)整等進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，且具有良好的防雷、防塵以及抗電磁干擾能力。由于它的應(yīng)用，將我國(guó)電網(wǎng)供電安全性提升到更高的層次。

2、主要輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

2.1變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1.1變壓器油色譜

在線監(jiān)測(cè)變壓器出現(xiàn)不同的故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的氣體。油色譜在線監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵就在于油氣分離技術(shù)以及氣體檢測(cè)技術(shù)。其中，油氣分離技術(shù)主要有動(dòng)態(tài)頂空脫氣及滲透膜脫氣；而氣體檢測(cè)技術(shù)則主要是光聲光譜法及氣相色譜。油氣分離技術(shù)的原理是分理出油中溶解的氣體，主要包括薄膜脫氣法和真空和脫氣法，油氣分離技術(shù)的脫氣效率較高，重復(fù)性較好，具有較高的靈敏度。氣體檢測(cè)技術(shù)是檢測(cè)裝置核心部件，它的性能對(duì)于整個(gè)檢測(cè)裝置性能具有決定性作用，它是通過(guò)對(duì)各種氣體濃度的測(cè)定，判斷變壓器的內(nèi)部故障和存在的絕緣問(wèn)題。

2.1.2變壓器局部放電

在線監(jiān)測(cè)變壓器局部放電表現(xiàn)為脈沖型火光放電、非脈沖型輝光放電以及亞輝光放電三種。根據(jù)變壓器局部放電的特征，可以通過(guò)脈沖電流法、放電能量檢測(cè)法、超聲波法、射頻法等檢測(cè)方法進(jìn)行判斷。在具體對(duì)放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的選取時(shí)，應(yīng)根據(jù)要求合理選擇。例如，射頻檢測(cè)能夠有效提取變壓器局部放電的信號(hào)，安裝也較為方便，測(cè)量頻率高，但是對(duì)于三相變壓器，它無(wú)法起到檢測(cè)作用。再如。放電能量檢測(cè)能夠測(cè)量其他方法難以相應(yīng)的亞輝光放電，但是該方法的靈敏度較差。此外，變壓器局部放電產(chǎn)生的高頻電磁從波特性復(fù)雜，可能會(huì)受到電壓器箱壁及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，所以在具體應(yīng)用時(shí)需要注意該方面的影響。

2.1.3變壓器繞組變形

在線監(jiān)測(cè)繞組是變壓器內(nèi)常見的容易產(chǎn)生故障的部件，而大部分繞組故障是由于繞組變形的原因。對(duì)繞組變形檢測(cè)主要采用的方法有頻率響應(yīng)分析、短路電抗測(cè)試以及振動(dòng)信號(hào)分析三種。其中，頻率響應(yīng)分析是通過(guò)對(duì)繞組變形前后產(chǎn)生的電容及電感值的變化進(jìn)行正弦波掃描，反映繞組情況，它的靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，重復(fù)性好。短路電抗測(cè)試是通過(guò)空載測(cè)試對(duì)勵(lì)磁電流影響的修正，在線求出短路電抗并進(jìn)行診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組變形問(wèn)題的在線監(jiān)測(cè)。振動(dòng)信號(hào)分析則是通過(guò)振動(dòng)傳感器對(duì)繞組及鐵芯運(yùn)行振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量反映其情況。

2.1.4變壓器鐵心接地電流

在線監(jiān)測(cè)據(jù)統(tǒng)計(jì)，變壓器鐵芯問(wèn)題也是變壓器故障中出現(xiàn)非常多的一種情況，而變壓器鐵心故障中變壓器鐵心接地又是最為常見的原因。變壓器鐵心接地存在兩種情況，單點(diǎn)接地以及多點(diǎn)接地。接地情況不同，流過(guò)接地線電流值也會(huì)產(chǎn)生較大的不同，而根據(jù)國(guó)標(biāo)，接地線電流值不得超過(guò)0.1A。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)鐵心接地故障，可以通過(guò)穿心電流傳感器監(jiān)測(cè)鐵心接地的電流值。

2.2避雷器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

氧化鋅避雷器出現(xiàn)故障時(shí)多是由于受潮和電阻片的老化，故障通常表現(xiàn)為元件發(fā)熱。氧化鋅避雷器受潮故障初期表現(xiàn)為故障元件發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)非故障元件也會(huì)發(fā)熱，且其發(fā)熱量要高于故障元件。電阻片老化故障通常表現(xiàn)為普遍的元件發(fā)熱，電阻片不同程度的老化，其發(fā)熱程度也不相同。漏電流是避雷器運(yùn)行情況判斷的重要參數(shù)，它也是避雷器在線監(jiān)測(cè)的對(duì)象，監(jiān)測(cè)方法有阻性電流諧波分析法、總泄漏電流法等。其中諧波分析運(yùn)用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)以及諧波分析技術(shù)，測(cè)取較準(zhǔn)確的阻性電流基波值。

2.3電纜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.3.1電纜局部放電監(jiān)測(cè)

在工程施工或者生產(chǎn)過(guò)程中，交聯(lián)電力電纜可能會(huì)摻入一些雜質(zhì)或殘留一些氣泡，而雜質(zhì)及氣泡擊穿電壓較低，因此在存在雜質(zhì)或氣泡的部位容易產(chǎn)生局部放電。電纜內(nèi)產(chǎn)生局部放電時(shí)，常常伴隨一些現(xiàn)象，如產(chǎn)生超聲波、電脈沖、電磁波或發(fā)光發(fā)熱等，還會(huì)產(chǎn)生一些化學(xué)方應(yīng)出現(xiàn)新的物質(zhì)以及氣壓變化。根據(jù)這些電纜的局部放電特征，監(jiān)測(cè)中采用的方法有超聲波檢測(cè)法、高頻電流檢測(cè)法以及超高頻檢測(cè)法等。其中，超聲波監(jiān)測(cè)法是利用超聲波感應(yīng)器對(duì)局部放電現(xiàn)象中產(chǎn)生的超聲波監(jiān)測(cè)的方法，它不需和高壓電氣相連，能夠在不斷電的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜的檢測(cè)，但是該方法聲波衰減較大，因而靈敏度較低，抗干擾能力較弱。超高頻檢測(cè)法利用超高頻傳感器檢測(cè)由于局部放電而激發(fā)的電磁波信號(hào)，判斷電纜是否出現(xiàn)局部放電問(wèn)題。該方法能夠進(jìn)行局部定位，且傳感器可移動(dòng)，因此十分適合于在線監(jiān)測(cè)。高頻電流法相對(duì)而言，較為簡(jiǎn)單。它僅要對(duì)電纜本體及接電線部分進(jìn)行檢測(cè)即可。我們可將電纜本體視為一根天線，根據(jù)實(shí)際檢測(cè)效果來(lái)看，高頻電流法在檢測(cè)時(shí)會(huì)受到很多干擾，因此，數(shù)據(jù)處理時(shí)需要辨識(shí)出電纜局部放電的脈沖。如電纜局部放電，可通過(guò)電纜將脈沖電流接地，因此可將高頻傳感器連接在電纜接地線上，以確定是否產(chǎn)生局部放電。

2.3.2電纜光纖測(cè)溫

通過(guò)對(duì)電纜外層溫度的監(jiān)測(cè)，計(jì)算電纜線芯的溫度，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電纜輸電能力進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的作用。光纖測(cè)溫的原理是從光纖一端攝入激光脈沖，光脈沖會(huì)沿光纖傳播，而在光纖每一點(diǎn)進(jìn)行傳播時(shí)均會(huì)發(fā)生反射，而喇曼散射反射光則會(huì)反向傳播，最后回到入射端。喇曼散射反射光強(qiáng)度與反射點(diǎn)溫度是密切相關(guān)的，它會(huì)攜帶反射點(diǎn)溫度信息。目前常用的光纖測(cè)溫方法有光纖光柵測(cè)溫方法以及分布型光纖測(cè)溫方法。光纖光柵測(cè)溫是根據(jù)光纖材料所具有的光敏特性通過(guò)光纖傳感器對(duì)光纖芯進(jìn)行溫度測(cè)定，把寬光譜光經(jīng)反射作用成為單色光。反射光中心波長(zhǎng)與光纖芯的有效折射率相關(guān)，而有效折射率則會(huì)受到溫度的影響，因此對(duì)波長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)就可以判斷光纖光柵溫度變化情況。分布型光纖測(cè)溫方法在電纜內(nèi)部或保護(hù)層表面安置光纖，再通過(guò)光纖熱傳感測(cè)量電纜表面或表層溫度的分布情況，它具有較強(qiáng)的抗干擾能、較高的精度以及較好的兼容性。

3、結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)正處于高速發(fā)展的階段，各行各業(yè)都有著巨大的用電需求，供電的安全可靠性是滿足用電需求的重要方面。為了確保輸變電設(shè)備的正常運(yùn)行，需要通過(guò)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)輸變電設(shè)備中存在的安全故障，并及時(shí)解決，從而確保電力運(yùn)行的穩(wěn)定。目前，我國(guó)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)仍然有很大的技術(shù)提升空間，只有通過(guò)不斷的技術(shù)研發(fā)，才能加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在輸變電設(shè)備中的運(yùn)用，為輸電、用電的安全保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

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