电力设备在线监测与故障诊断

电力设备在线监测与故障诊断第一章：1、预防性维修的局限性。P2-3a)经济角度分析：定期试验和大修均需停电，引起电量损失；定期大修和更换部件的投资，造成巨大的人、财、物的浪费。b)技术角度分析：试验条件不同于运行条件，多数项目是在低电压下进行检查，很可能发现不了绝缘缺陷和潜在的故障；绝缘的劣化、缺陷的发展有一定的潜伏和发展时间，而预试是定期进行的，常常不能及时准确地发现故障，从而出现漏报、误报或早报。2、状态维修的具体内容及必要性。P3具体内容：对运行中电气设备的绝缘状况进行连续的在线监测，随时获得能反映绝缘状态变化的信息。必要性：预防性维修存在一定的局限性（内容同1），同时状态维修还具有以下优点：可更有效地使用设备，提高利用率；降低备件的库存量以及更换部件与维修所需的时间；有目标地进行维修，可提高维修水平，使设备运行更安全、可靠；可系统地对设备制造部门反馈的质量信息，用以提高产品的可靠性。3、在线监测系统的技术要求。P71）系统的投入和使用不应改变和影响电气设备的正常运行；2）系统应能自动地连续进行监测、数据处理和存储；3）系统应具有自检和报警功能；4）系统应具有较好的抗干扰能力和合理的检测灵敏度；5）监测结果应具有较好的可靠性和重复性以及合理的准确度；6）系统应具有在线标定其监测灵敏度的功能；7）系统应具有故障诊断功能。第二章：1、监测系统可由哪些基本部分组成,在线监测系统组成框图及整个监测系统可归纳为哪些子系统？P9-10信号的变送、信号的处理、数据采集、信号的传输、数据处理、诊断。可归纳为三个子系统：信号变送系统、数据采集系统、处理和诊断系统。2、监测系统的分类。P10（分别按使用场所分，按监测功能分，按诊断方式分）根据使用场所分为便携式和固定式，根据监测功能可分为单参数和多参数，按诊断方式可分为人工诊断和自动诊断。3、对传感器的基本要求及传感器的分类。P11基本要求：能检测出反映设备状态的特征量信号，良好的静态和动态特性；对被测设备无影响或很微弱，和后续单元很好匹配；可靠性好，寿命长根据变换过程中是否需要外加辅导能量的支持来分：无源传感器、有源传感器；根据传感器技术的发展阶段来分：结构型传感器；物性型传感器；智能型传感器4、温度传感器、红外线传感器、振动传感器、电流传感器、电压传感器、气敏传感器的分类。温度传感器：固体温度传感器（热电偶、电阻式温度计）、半导体温度传感器（热敏电阻、温敏二极管和晶体管）、光纤温度传感器。红外传感器：热探测器（热敏电阻型探测器、热电偶型探测器、热释电探测器）、光子探测器。振动传感器：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、声发射传感器。电流传感器：互感器型的电流传感器（窄带、宽带）、低频电流传感器、霍尔电流传感器、光纤电流传感器。电压传感器：电场传感器、耦合式传感器。气敏传感器：接触燃烧式气敏传感器、半导体式气敏传感器7、在线监测系统中为何对传感器输出信号的预处理常采取“就地处理”的方式？p30对于固定在变电站做连续监测的系统，数据处理的微机往往远离电气设备的主控室，信号经过长距离传送会产生衰减和畸变，同时在传输过程中还可能引入干扰。故一般预处理采取“就地”处理的方式。8、信号的预处理一般包含哪些内容？P31程控放大、滤波10、光载波的调制方式有哪些，各种调制方式的原理？P34-351）调幅式调制由模拟信号直接对光载波进行光强度调制。2）调频式调制先将电信号调制为振幅不变而频率随调制信号的幅度而变化的调频波，再通过发光二极管的光/电转换成和调频电压波相同的光信号的调频波，然后输入光纤。通过光纤输出的光信号经光/电转换恢复为电信号的调频波，再经解调DM、放大和低通滤波后复原为预处理后的电信号，而后送住数据采集单元。3）脉码调制将模拟信号通过模数转换器ADC转换为数字信号，再将数字信号转换为数字光信号后经光纤传送。11、多路信号复用的方式、原理及多路信号频分复用的要求。P361）频分复用：将多路信号调制成不同中心频率的调频波，而后进入合成单元、电／光转换为合成的光信号，通过一路光纤系统传送到另一端，经光／电转换为合成的电信号，通过带通滤波器分解为原来的多路调频波，再分别经解调、低通滤波复原为调制前的多路信号。2）时分复用：在不同时间上分别传送不同的信号，适用于数字信号(脉码调制方式)的传送，结构简单，传输时间较长。多路频分复用的要求：调制波的最高中心频率要小于2倍的最低中心频率13、光电器件选择时，光源、光检测器件、光纤的类型分别有哪些可供选择？P37光源：发光二极管、激光二极管光检测器件：PIN型光电二极管、雪崩光电二极管光纤：单模、多模14、干扰信号按波形特征分类情况。P37-38周期性干扰信号：连续的周期性干扰信号、脉冲型周期性干扰信号脉冲型干扰15、为了更好的抑制干扰，抑制干扰有硬件、软件两类方法，分别的主要措施是？硬件：硬件滤波器、差动平衡系统、电子鉴别系统软件：数字滤波器、平均技术、逻辑判断、开窗技术16、理想数字滤波器的工作原理。对时域信号采用FFT频域化，在频域内将不合理的突出干扰谱去掉，再IFFT反变换即测得时域内去除干扰后的信号。17、平均技术的工作原理。P46适用对象：主要是随机性干扰。原理：将数据样本多次代数和相加并取其平均值，即可减弱随机性干扰影响而提高信噪比，若样本数为N，则信噪比的改善为N(因为样本均值的标准偏差为N/是样本的标准偏差的N/1)。18、主要有哪些数据处理技术。（时域分析、频域分析、相关分析、统计分析）19、主要有哪些诊断技术。（阈值诊断、模糊诊断、时域波形诊断、频率特性诊断、指纹诊断、基于人工神经网络的诊断、专家系统诊断）20、分析如何改进和提高阈值诊断的可靠性和准确性以避免漏报和误报。c)规程所规定的标准值是长期经验的积累和理论分析的结果，具有普遍的指导意义，要严格执行；d)另一方面，不能将标准值作为唯一判据，不能死扣标准。超过标准值不一定100%有故障，低于或接近标准值不一定没有故障：1）将监测值与规程的标准值作比较；2）将监测值与该设备历史上历次试验结果作比较——纵比；3）将监测值与其他同类设备的监测结果作比较——横比；4）结合其他反映绝缘状况的参数的检测结果，全面综合分析。21、哪些问题是发展在线监测技术的关键。P64传感技术、抗干扰技术、诊断技术第三章：1、电容型设备在线监测项目及项目的监测意义。P681）介质损耗角正切——tgδ监测tgδ对发现绝缘的整体劣化（例如绝缘均匀受潮）较为灵敏，而对局部缺陷则不太灵敏。电容值——CXe)电流值——IX能给出有关可引起极化过程改变的介质结构变化的信息（均匀受潮或严重缺油），还能发现严重的局部缺陷（绝缘部分击穿）。2、主要的电容型设备主要有哪些。P68电力电容器、高压套管、电容式绝缘电流互感器、电容式电压互感器、耦合电容器。3、由于电容型设备绝缘劣化引起不平衡电流，引起电流不平衡的原因。P71-721）三相设备绝缘的等效导纳的差别（或三相电压的不平衡）2）感应电流的影响3）谐波的影响4、介质损耗监测的主要方法：电桥法、相位差法、全数字测量法。5、在介质损耗监测方法中，电桥法的特点。1）优点：比较准确、可靠；与电源波形的频率无关；数据重复性好。2）缺点：需要改变设备原有运行状态；操作比较复杂；是一种间接测量方法。6、简述电容型设备的在线监测相位差法的工作原理。根据电流信号与电压信号相位差来确定介质损耗角，分别测量电流信号与电压信号分别通过电流传感器和电压传感器测得，电流信号经过低通放大整形，电压信号经过低通、放大，反相整形，两个信号经过整形之后经过相位鉴别器，计算出电流与电压的相位差，利用相位差与介质损耗角之和为Pi/2，可得到介质损耗角正切。7、试分析电容型设备的在线监测相位差法监测介质损耗角时的误差因素及改善途径。P771）频率f的变化，频率变化增加，误差将更大，国家标准规定，频率允许变化范围为50Hz±0.5Hz，频率f的变化有可能造成漏报或误报。对策：在监测tgδ的同时要测量f，根据f的变化做出对应的调整，以消除频率f变化造成的监测误差。2）电压互感器原副边的固有相差；对策：为系统误差，可在监测系统的数据处理时加以扣除。3）谐波的影响；对策：tanδ是由基波来计算的，而电力系统中常存在高次谐波，因此采用低通滤波器，滤去高次谐波。4）电流、电压两路信号在处理过程中存在时延差；对策：低通滤波、放大、整形电路均会带来时延差，因此两路信号的处理电路应选用相同参数，并选用性能良好的器件。8、在使用相位差法监测电容型设备介质损耗角正切时，若频率f发生变化带来误差的计算。课件ppt419、数字化测量方法主要包括哪些。P78过零点时差比较法、过零点电压比较法、自由电压矢量法、正弦波参数法、谐波分析法、异频电源法。10、进行介质损耗角正切的全数字测量是，应该注意的问题。P801）电压、电流两路信号采集的同时性；2）保证在一个工频周期内均匀采集到整数个点数，以防止频谱泄漏而导致采样误差。第四章：1、避雷器的工作原理。PPT4变电站保护设备免遭雷电冲击波或操作过电压袭击的设备。当沿线路传入变电站的雷电冲击波或操作过电压超过避雷器保护水平时，避雷器首先放电，并将雷电流经良导体安全地引入大抵，利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击水平之下，使电气设备受到保护。2.避雷器的发展种类及种类间的主要区别。P85或PPT61）传统的避雷器；2）金属氧化物避雷器两者的主要区别是：是否有火花间隙，传统的避雷器而金属氧化物壁垒没有；电阻阀片材料的不同，传统的避雷器的材料为SiC，而金属氧化物避雷器为金属氧化物（最常见的是ZnO）3、MOA的特点。PPT71)优越的保护性能，无续流、动作负载轻、耐重复动作能力强，通流容量大；2）性能稳定，抗老化能力强，能适应污染、高海波地区和GIS等多种特殊需要；3）成本低，适于大批量生产；4、MOA的非线性特性及等值电路。PPT121）在正常工作电压下：电阻很高，相当于一绝缘体，可以不用串联火花间隙来隔离动作电压；2）在过电压作用下：电阻很小，残压很低。6、为什么监测MOA的阻性电流可诊断它的绝缘故障。P85阀片长期承受工频电压作用而产生劣化，引起电阻特性的变化，导致流过阀片的泄漏电流增加；避雷器结构不良、密封不严使内部构件和阀片受潮也会导致运行中避雷器泄漏电流的增加。电流中阻性分量的急剧增加，会使阀片温度上升而发生热崩溃，严重时甚至引起爆炸，所以可以通过检测MOA的阻性电流来诊断它的绝缘故障。7、阻性电流的全硬件补偿监测法的工作原理。PPT22-23（这个图不用记）用钳形电流互感器(传感器)从MOA的引下线处取得电流信号I0，从分压器或电压互感器二次侧取得电压信号Us。电压信号Us经移相器前移90°相位后得Us0(以便与I0中的电容电流分量同相)，再经放大后与I0一起送入差分放大器。在放大器中，将GUs0与I0相减；并由乘法器等组成的自动反馈跟踪，以控制放大器的增益G使同相的（Ic－GUs0）的差值降为零，即I0中的容性分量全部被补偿去掉；剩下的仅为阻性分量IR，而且直接以数字显示。再根据Us及IR即可获得MOA的功率损耗P。8、补偿法监测阻性电流时主要存在的干扰，干扰产生的后果，及改进措施。PPT26-27、29-30主要存在的干扰：相间干扰，主要是由于相间杂散电容的耦合干扰产生的后果：A相：总泄漏电流的相位角移后，阻性电流的读数明显增大；C相：总泄漏电流的相位角移前，阻性电流的读数明显减小；B相：位置居中，A，C两边相对其的电容耦合基本对称，影响也就可忽略了。改进措施：1）硬件移相：在停电条件下，用外施电压分别测量各相避雷器的IX、IC、IR。而后在运行条件下再测，但在PT输出信号经光电隔离后，再加一移相器改变移相的角度使测量值与停电条件下测量值相同，记下移相值和IX、IC、IR值，并以此为基准，以后均在相同的移相条件下进行监测。2）软件移相：当测量处于边相位置的MOA时，不仅用一钳形电流互感器测取该相MOA下端的电流，且用另一钳形电流互感器测取与其对称位置的另一