电力设备在线监测与故障诊断Word格式.doc

电力设备在线监测与故障诊断Word格式.doc

《电力设备在线监测与故障诊断Word格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力设备在线监测与故障诊断Word格式.doc（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

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？

P34-35

1）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。

P36

1）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（因为样本均值的标准偏差为是样本的标准偏差的）。

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。

P68

1）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——CX

e）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。

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。

P71-72

1）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。

P77

1）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；

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；

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；

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ppt41

9、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。

P80

1）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PPT6

1）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。

PPT7

1）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。

PPT12

1）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边相下端的电流。

由于相间杂散电容的耦合，使两边相下端测得这两电流之间的相位差已不是120°

，而是120°

±

2α，可用软件求出α后将基准电压相位自动移相α。

9、阻性电流的数字化补偿检测法的原理。

PPT31

（图不用记）

Ix，U经放大、滤波和U移相900后，Uφ与Ic同相，对Ix和U进行A/D转换后，由软件计算。

令，K为计算系数，不断改变k值，使Δ达到最小，则

10、阻性电流的谐波分析法的特点。

PPT42

1）该方法在系统电压含谐波时，能较补偿法测得准确。

2）类似tanδ监测，需对Ix，U同步进行采样。

3）电网的频率变化对结果有影响，仍需锁相倍频跟踪电路。

4）“以软带硬”，使硬件大为减少，避免了硬件性能不良对监测带来的影响，提高系统的可靠性。

5）可与介质损耗测量共用一套微机及相应的软件，有利于实现多参数多功能的统一监测系统。

第五章：

1、电力电缆的种类。

PPT4-6

油浸纸绝缘电力电缆、橡皮绝缘电力电缆、聚氯乙烯绝缘电力电缆、交联聚乙烯绝缘电力电缆（简称XLPE电缆）

2、引起XLPE电缆劣化的主要因素。

P95-96.

热劣化、电气劣化、水树枝劣化、化学性劣化

3、电力电缆绝缘的主要监测项目。

PPT23

直流泄漏电流、交流电压下的tgδ和局部放电量

4、电力电缆绝缘在线监测主要有哪些方法。

直流法、电桥法、介质损耗角正切法、低频法、电缆局部放电监测

5、直流法的主要方法：

直流成分法和直流叠加法

6、直流成分法存在的主要问题及引起的主要原因。

P98

主要问题：

杂散电流会影响测量和诊断的可靠性

主要原因：

一般的直流成分法的测量分辨率为0.2nA，而当电缆护层的绝缘电阻下降时，由于护层与地之间存在化学作用电动势，使得测量装置中还会流过由化学作用电动势引起的杂散电流，会影响测量和诊断的可靠性。

7、综合诊断法的监测系统图，主要包含哪些测量单元。

P108

主要的测量单元：

电缆tgδ测量单元、直流分量的测量单元、水渗透测量单元、温度分布测量单元

8、电缆的故障定位方法的种类。

P111

按故障类型分为：

低压脉冲法：

开路、短路和低阻故障

闪络测试法：

高阻性故障

9、离线式电缆的故障定位的原理及定位计算公式。

测试仪向故障电缆的一端发送宽度脉冲。

测试仪上显示的脉冲从入射脉冲t1开始，当脉冲传播到故障点F时，会产生反射波并回到始端。

假设反射波到达始端的时间为t2，则s=0.5v（t2-t1）

第七章：

1、哪些电气设备属于充油式设备？

PPT3

变压器、电抗器、互感器、电容器和套管

2、变压器主要的绝缘材料及其它们的作用。

变压器油：

绝缘、散热

绝缘纸、绝缘纸板：

绝缘、增加机械强度

3、不同故障情况下产生的主要气体组分。

4、实现在线监测油中溶解气体的关键是什么？

P146

解决取油样和脱气两个环节

5、为何说油中溶解气体对发现突发性故障不灵敏的原因。

P139

突发性故障，产气量大、气泡大、上升快、与油接触时间短，使得气体的溶解和气泡的置换过程来不及充分进行，热分解的气体就以气泡形态进入气体继电器中，所以气体没有充分溶解，那么油中溶解气体就不能充分体现突发性故障产生气体的情况，所以说对发现突发性故障不灵敏。

6、造成气体在油中损失的主要因素。

内部固体材料对气体的吸附

变压器的呼吸作用

7、变压器内部故障模式主要有哪些？

P142

主要有：

机械故障、热故障、电故障

8、造成热性故障的主要原因。

PPT20

1）分接开关接触不良；

2）铁芯多点接地和局部短路或漏磁换流；

3）导线过热和接头不良或紧固件松动；

4）局部油道堵塞造成局部散热不良

9、电性故障按能量密度不同可以分为哪几种故障类型，它们主要的故障模式并对这些故障类型进行能量等级排列。

P143

1）电弧放电

故障模式：

以线圈匝、层间绝缘击穿为多见，其次为引线断裂或对地闪络和分接开关飞弧等故障

2）火花放电

故障模式：

引线或套管储油柜对电位未固定的套管导电管放电；

引线局部接触不良或铁芯接地片接触不良而引起的放电；

分接开关拨叉电位悬浮而引起的放电灯。

3）局部放电

常常发生在气隙和悬浮带电体的空间内。

常见于冲片棱角或冲片间、金属交端之间。

能量等级排列：

电弧放电、火花放电、局部放电

10、按照国家标准介绍，主要的脱气方法以及它们的原理。

P144

1）溶解平衡法：

经充分振荡，油中溶解的各种气体必然会在气、液两相间建立动态平衡，通过测试气相中各组分的浓度，根据亨利定律计算可得。

2）真空法：

借真空与搅拌作用，并连续补入少量氮气到脱气室，使油中溶解气体迅速析出。

11、气体组分在不同的状态下与标准大气压下体积的换算方法。

P144式7-2

12、固定相的作用，选择固定相的要求以及固定相的常用材料。

PPT38——PPT40

固定相对气体组分的分离起着决定性作用，不同性质的固定相适应不同的分离对象，应根据需分离的对象来选择固定相的材料。

选择固定相的要求：

要求待测气体的各组分在固定相上的分配系数有差别；

要求热稳定性和化学稳定性好，不与被测组分起化学反应。

常用的固定相材料有活性炭、硅胶、分子筛、高聚物等

13、气体鉴定器的要求、原理、分类以及它们的原理与特点。

PPT41-43

要求：

灵敏度高、线性度好、稳定性好、响应速度快

鉴定原理：

将气体各组分的浓度转化为电信号进行测量。

常用的鉴定器：

热导池鉴定器（TCD）、氢火焰离子化鉴定器（FID）

热导池鉴定器（TCD）：

利用不同气体的热导系数不同，当气体组分和载气从色谱柱流入池体的孔道内时，由于组分加载气的热导率与纯载气是不同的，从而引起孔道内热阻丝温度发生变化而使其阻值随之而变，使原来平衡的电桥桥路失去平衡而送出一信号电压。

信号电压在记录仪上显示出一个峰形——色谱峰，其峰面积是被分析气体中某一组分浓度的函数。

特点：

适用于所有组分的监测，但灵敏度低。

氢火焰离子化鉴定器（FID）：

当载气带入气体组分进入离子室时，在2100℃的高温氢火焰的激发下先生成元素碳，而后离子化称为碳正离子。

在电场作用下，碳离子做定向运动，形成离子流，产生微电流信号，再经放大后，在记录仪上便可得到被分析组分的浓度信号，即色谱峰。

灵敏度高，但只对有机物才能响应（用它检测CO和CO2时，色谱仪应设有转化装置将其转化为CH4再检测）。

14、离线式油中溶解气体色谱分析的特点。

优点：

选择性好、分离性能高、分离时间快、灵敏度高、使用范围广；

缺点：

检测装置精密而复杂，需熟练的实验人员检测装置体积庞大，只适于实验室检测；

现场所采油样需运送至实验室进行分析，不仅耗时，而且采样、运输、保存过程中还会引起气体组分的变化，更不能做到实时在线监测。

15、在线油中溶解气体监测中的油气分离的主要方法，及它们的测量方法及特点。

P147

1）直接注入法

测量方法：

运用氩作为载气，油样注入后能将溶于油中的气体从油中喷射出来。

效率较高、安全、简单、工作时间短（20Min）。

2）鼓泡脱气法

用定量的空气循环地重复吹入油中形成许多气泡，大大增加了气相和液相的接触面，油中溶解的气体被拉出气泡并随气泡排出油面，直到溶解于油中的气体在油中和油面上空间中的浓度达到平衡。

类似于溶解平衡法，工作时间短

3）渗透膜脱气法

利用只渗透气体不渗油的高分子聚合物薄膜进行油气分离，气体在浓度差的推动下在膜内渗透，到达膜的另一面并从膜表面释出。

气室中组分浓度随渗透时间增加而增大，最后达到平衡。

平衡时间对各种气体不一致，分子量越大渗透时间越长，全部气体达到平衡的时间在2~3天。

16、渗透膜脱气法中单一气体监测的原理，以P152图7-10为例进行阐述原理。

P151-152

装置由气体分离和气体检测两部分构成。

油中气体透过渗透膜进入气室，气室储存气体，气室和气敏室平常处于隔断状态，气敏室和大气相通。

传感器保持通电，使之处于稳定工作状态。

当气敏室中的气体传感器检测到气室中气体浓度时，电磁阀动作，气敏室与大气隔断与气室相通。

计时器则使电磁阀每个一定时间开闭，并定时监测、报警和记录。

17、当气体分离柱为复合分离柱时，描述图7-11多组分气体监测系统原理图。

P152-153

以空气作为载气，用节流阀保持气流的速度不变。

从PFA膜透入的气体积聚在气室和测量管1内，监测时，通过操作阀1，气体随载气通过阀2进入复合分离柱进行气体分离，并由气体传感器检测，检测出气体的顺序与气体成分有关。

18、六组分气体在线监测系统中的复合色谱柱的工作原理，气体分离的发展趋势。

首先通过柱2和柱1，按H2、CO和CH4的顺序分离，并为气体传感器所检测。

当CH4被检测后，电磁阀自动切换位置，使气体通过柱2和柱3，按C2H4，C2H6,C2H2的顺序分离，并为气体传感器所检测。

气体分析的发展趋势：

不采用复合色谱柱，直接用分布式气体传感器阵列。

19、主要的油中溶解气体故障诊断方法。

PPT68

比值编码诊断方法、先进的模糊综合评判法、人工神经网络诊断法、专家系统诊断法

20、三比值法的具体意义。

P155

CH4/H2：

区分是热故障还是放电故障；

（P155，图7-15）（0,2为热故障，1为放电故障）

C2H4/C2H6：

区分热故障温度的高低；

（P155，图7-16，式7-11）T=320lg（C2H4/C2H6）+530

C2H2/C2H4：

区分放电故障的类型。

（0为局部放电，1为火花放电，2为电弧放电）

第八章：

1、变压器的绝缘分类。

变压器的绝缘分为内绝缘和外绝缘，内绝缘指变压器油箱以内的绝缘，外绝缘指油箱意外的空气绝缘。

内绝缘包括套管绝缘、绕组绝缘、引线及分接开关绝缘。

外绝缘包括同一绕组不同相套管间的空气绝缘、套管之间或对地的空气绝缘。

内绝缘中的绕组绝缘和引线及分接开关绝缘从结构上又分为纵绝缘和主绝缘。

纵绝缘指同一绕组的不同匝间、层间、段间、引线间、分接开关各部分的绝缘。

主绝缘：

高压和低压之间、相间及对地绝缘；

引线或分接开关对地或对其他绕组的绝缘。

2、局部放电对绝缘劣化的影响。

局部放电发生在绝缘内部的气隙或气泡中，因为在很小的空间内即使电场强度很大，它的放电能量仍然非常小，所以它的存在并不影响电气设备的短时绝缘强度。

但如果一个电气设备在运行电压下长期存在局部放电现象，这些微弱的放电能量和由此产生的一些不良效应，慢慢损耗绝缘，最后导致整个绝缘击穿，发生电气设备的突发性故障。

3、水分对绝缘劣化的影响。

PPT24

油的绝缘强度随着油中含水量的增加而下降，导致击穿电压下降；

纸、纸板受潮后，耐电强