摘要：变电站的大型电力设备可靠性水平对于保证电网安全运行和提高供电质量非常重要。而电力设备检测正从定期预防性检测、故障后维修向在线检测、预测性维修过渡。绝缘劣化、缺陷发展虽然具有统计性，发展速度也有快慢，但大多具有一定的发展期和各种前期征兆，表现为设备的电气、物理、化学等特性有少量渐进的变化。及时取得各种即使是很微弱信息进行处理和综合分析后，根据其数值的大小及变化趋势，可对设备的可靠性随时作出判断。该文分析了在线监测实行的必要性，阐述了变电站在线监测技术的原理及实现方法，提出了在线监测技术存在的问题，并对其发展前景进行了探讨。
关键词：电气设备；监测；诊断；绝缘
1引言
随着状态监测技术和状态维修概念的发展和普及，电气设备的在线监测与智能管理已经是近来发展较快的新技术和管理模式。所谓电力设备在线监测，就是利用传感、电子、计算机等技术，通过对运行中高压设备的信号采集和传输、数据处理、逻辑判断，来实现对电力设备运行状态的带电测试或不间断的实时监测和诊断。
2在线监测技术应用基本情况
2.1变压器
通过故障模式分析，变压器及有载开关是在线监测的重点。变压器的在线监测项目主要有油中气体测量与分析、局部放电测量、有载开关的触头磨损及机械和电气回路的完整性测量等。目前较理想或成熟的方法不多。
变压器在线监测可以被特征化为由缺陷发展到初始故障的过程。
2.1.1变压器局部放电
局部放电是造成变压器最终发生绝缘击穿的一个主要原因，变压器的局部放电伴随着电脉冲、电磁辐射、超声波等现象并可能引起的局部过热。油中放电还将分解出气体，产生能量损耗。局放的检测主要有脉冲电流测量、超声波测量、光测量、化学测量、超高频测量等方法.其中包括声响检测、小波分析、数字信号处理技术。在线校正和各种干扰抑制技术及算法。
2.1.2油色谱分析
变压器内部故障分为过热和放电两大类。过热性故障发展较缓慢，在短时间内不会酿成事故。而局部放电性故障，尤其是匝、层间和围屏的局部放电，不相同。当这些部位的绝缘受损后，其沿面放电电压将降低，在受到内部或外部过电压的冲击后，绝缘性能迅速下降，引起局部放电及至发展成电弧放电而烧毁。而选用对故障气体响应快的监测装置，使其在火花放电阶段被检出，则就有可能防止恶性事故的发生。
溶解在变压器油中的故障特征气体经气体采集器采集后，定量管中的故障特征气体在载气作用下流过色谱柱，然后气体检测器按气体出峰顺序分别将 6组分气体( H2、C O、C H4、C2H2、C2H4、C2H6 ) 进行定量分析。该至少 4 h进行一次定量监测；采用 N2或干燥空气作载气，对C 2 H 2 的最小检知浓度可达0.5 ×1 0-6 ( 体积分数) 。
油中气体在线监测的最主要目的是对变压器内部局部放电性故障起预防性检测作用。可望对变压器内部局部放电发展较慢的缺陷，在火花放电阶段检测出来。
2.1.3有载分接开关的状态监测
有载分接开关，故障包括开关切换不到位或触头接触不良，导致接触电阻增大，触头温度升高，如果恶性循环将引发严重故障。有载分接开关状态监测主要包括转矩测量、开关检测、局部过热和触头磨损等项目。
2.2高压断路器
2.2.1断路器机械性能的监测
研究表明， 7 0 ％～ 8 0 ％的断路器故障是由机械故障引起的， 且大部分是由于操作机构的原因，比如拒分、拒合等。断路器可靠性很大程度上取决于机械操动状态的可靠性，为了了解断路器的工作状况，必须加强对机械特性的在线监测。
对断路器的机械性能监测．需要考虑以下主要影响参量 ：
( 1 )监测分、合闸线圈电流。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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；
( 2 )监测触头的行程、速度等特性。行程、速度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：
( 3 ) 机械振动监测。监测断路器的机械振动情况，分析机构动作状态和时间，可以反映断路器内部机构的运动过程。
( 4 ) 监测辅助开关的转换状态。辅助开关状态可以作为断路器合分闸标志的辅助判断。
( 5 )监测气压、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。
( 6 )测试合、分闸时间，三相同期时间，燃弧时间及弹跳时间。这些时间量，间接反映了断路器的运行状况。
2.2.2 S F 6 气体综合监测
在线监测系统通过监测 S F 6 气体运行的环境温度、气体压力值，利用 S F 6 气体压力温度曲线将气压值换算到2 0 ℃时的气压值，计算气体的泄漏是否符合要求。
2.2.3断路器电气寿命的监测
断路器的电气寿命是断路器在线监测系统中的另一个重要参数。影响电寿命主要因素是触头的电磨损，而触头的电磨损又取决于开断电流(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。因此，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，预测触头剩余寿命。
目前，电寿命计算方法有五种，即累计开断电流、累计操作分合次数、累计开断电流加权值、计及燃弧时间的加权评估法以及相对电磨损与相对电寿命法。
2.2.4断路器绝缘状况的监测
绝缘在线监测是在断路器运行状态中。通过监测其绝缘的各种特征参数，反映绝缘的实际情况，做出比较准确的判断。对于常用断路器，主要考虑相对地的绝缘情况。表现断路器绝缘特性的参数主要有介质损耗、局部放电和泄漏电流。大部分在线监测系统是监测泄漏电流量。断路器绝缘故障主要表现为外绝缘污秽闪络故障，因此需要通过泄漏电流的在线监测来判断断路器的绝缘支架和拉杆等对地的绝缘情况。一般泄漏电流很小，几μA或几十μA，因此选择合适的电流互感器，对信号正确识别非常重要。
2.3容性设备
电容型设备如电流互感器、电压互感器、耦合电容器。流过介质的电流I由电容电流分量IC和有功电流分量IR组成综合监测tgδ、IC和IC可以全面地了解设备的绝缘状况。
实部和虚部分离测量法。它源于电流-电压法测量元件阻抗的原理，通过矢量运算实现，运用了微处理机来测量。可以在有干扰的情况下测量，能抵消干扰影响。但本法用运算放大器实现矢量比例运算，故有相位漂移、寄生导纳以及电源稳定度的影响，随测量精度提高成本也相应提高。
3在线监测的主要实施形式
在线监测系统是将各种传感器安装于所检测设备上，而将A/D转换，CPU及外围电路等集中于相应的仪器中。用来对所采集的参量计算、分析以及判断设备状
3.1在线监测系统功能要求
(1)数据采集
在线监测系统应实时采集各变电站各监测设备的运行状态，也应向各采集管理单元发送各种数据信息及控制命令。
（2）数据处理
在线系统采集数据后，应立即进行数据处理。
（3）维护功能要求
装置应便于维护操作。
参考文献：
[1] 王哲，蔡惟铮等．基于小波分析的高压变压器局部放电在线监测．电力系统自动化，1998，22(4)
[2]陈天翔, 张保会等. 新型电容型电力设备在线高精确度测量系统[J]. 电力系统自动化, 2004,28(15):67~70.
论文作者:夏顺,杨波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/17
标签：在线论文; 断路器论文; 气体论文; 测量论文; 故障论文; 电流论文; 局部论文; 《电力设备》2017年第17期论文;