容性设备介质损耗在线监测
电容型设备介质损耗因数在线检测技术方法

电容型设备介质损耗因数在线检测技术方法现代社会对电力的依赖性极高,安全、可靠、优质地供电是对现代电力系统运行提出的基本要求。
电网事故和大面积停电造成的经济损失无法估量,因此,提高电力设备运行的可靠性是保证电力系统运行的关键。
对于高压电力设备而言,一方面,要求制造商使用优质绝缘材料,改善绝缘结构、改进制造工艺;另一方面,在设备运行中通过必要的检测手段来评估设备绝缘状态、及早且有效地发现绝缘缺陷,将会对减少事故的发生、提高设备的运行具有重要的意义。
介质损耗因数检测电容型设备的绝缘特性重要性及原理电力系统中,高压电容式套管、电容式电流互感器、耦合电容器等设备是由若干个电容器串联而成的,故将它们统称为电容型设备。
介质损耗因数tanδ是反映绝缘介质损耗大小的特征参量,实际经验表明,对于体积较小的电容型设备,测量其整体绝缘介质损耗因数可较灵敏地发现设备中发展性的局部缺陷、设备绝缘受潮和劣化变质等,因而,测量tanδ对于判断电容型设备的绝缘状态十分重要。
电容型设备在交流电压作用下的绝缘特性可以等效为并联电路或串联电路。
在相量图中,为电流电压间的相位角即功率因数角,δ为其余角,称为介质损耗角。
对于无损耗的理想介质,=90°,δ=0;对于有损耗介质,0。
介质损耗角的正切值很好地反映了设备绝缘介质损耗的大小。
流过绝缘介质的电流由两部分组成:有功电流分量IR、无功电流分量IC,通常IC>IR,介质中的有功损耗功率为:(式1)由上式可以看出,介质损耗P与外施电压U的平方成正比,与电源角频率、介质的电容量C成正比,所以在高压、高频及大容量的电气设备介质的损耗也大。
当绝缘介质、外加电压和频率一定时,介质损耗和介质损耗因数tanδ成正比,即可用介质损耗因数tanδ来表征介质损耗的大小。
因此对电容型设备进行在线检测就是要测量电气设备的介质损耗角正切。
影响介质损耗因数在线检测结果的主要因素(一)基准电压的测量误差。
对变电站容性设备介损在线监测系统设计的探讨

4 专家软件
专 家软件根 据使用 的部 分来划分可 以分为两个 版块: 专 家软件服 务器 和专家软件 客户端 。专家 软件在技术 上采
用 有效 的模糊控 制技术和灰 色系统技术 ,介 电损耗机制 的 建 议的基础上 的价值取决于 介质损耗 因素 确定绝缘状况 是 如 何变化 的,这 里必须考虑 到技术知识 的不完备性 的各 种 影 响因素 ,从 而分析定量介质损 耗因数序列变 异 以及密 切
比率甚 至高达9 8 % ,共计2 4 颗G P S 卫星星座 己根据设计 思路
图布设成功 。
3 现场监测分机 设计介绍
3 . 1 硬 件设 计
2 G P S 简介
G P S 是英文G l o b a l P o s i t i o n i n g S y s t e m( 全球定位系 统 )的简称 。G P S 这个项 目始于 1 9 5 8 年 ,美军在 1 9 6 4 年建成 并投入使 用 。2 O 世纪 7 0 年代 ,美国军队联合 开发 了新一代
1 系统工作原理及总体构造简介
1 . 1 基本原理概述
介 电损 耗的交变 电场,在 电介质 中 ,由于 电消耗一定
的能 量 ,而 使 热介 质本 身 出现 的现 象 。因此 ,电介 质包 括载 体可 以是 导电性的 ,所施加 的 电场 ,导 电性产生 的电 流 ,消耗 的一部分 能量 ,转换成热能 。
摘要 :为了提高电力 系统 高压 电气设备指数的安全性和可靠性,制定 了一个容性设备介电损耗变电站监控
系统 。 系统 采用全 球 定位 系统提 供 了高度 精 确 的时 间 同步采样 ,可 选 的现 场可编 程 门阵 列 芯片A D S 8 5 O 5 器件 E P 1 C 6 Q 2 4 0 C 8 完 整的 实时采样 ,利用Q u a r t t u s I I 软 件特 别具有 的逻 辑设 计 思路 。 关键 词 :变电站容性 ;设 备介损 ;在线监 测 系统
电容型设备的在线监测

常用介电特性参数:介质损耗角正切,电容值和电流值
常用介电特性参数:介质损耗角正切,电容值和电流值
发现绝缘整体劣化 较为灵敏
给出极化过程介 质结构变化信息
根据介质损耗角正切随电压而变化的曲线可判断绝缘是否受潮, 含有气泡及老化的程度
1表示绝缘良好 2表示绝缘中存在气隙 3表示受潮绝缘
绝缘受潮, 油或浸渍物脏污或劣化变质, 绝缘中有气隙发生放电 等。这些都会使流过绝缘的电流中有功电流分量增大, 从而导致 tan 值增大
C X C0U 0 / 0
二、相位差法 1、硬件实现:系统先通过采样电路捕捉电流和电压信号,进入 相位鉴别单元,求出电流电压相位差,进而得出损耗角正切 2、软件实现:过零时差比较法 系统先通过采样电路捕捉电流和电压信号的过零点,然后通过 一系列的逻辑转换电路形成一定宽度的方波信号,方波的宽度 反映了电流和电压信号的相位差。
(1)电压电流两路信号采集的同时性
(2)保证在一个周期内均匀采集到整数个点数,以防止出现 频谱泄漏,而导致采样误差
5.3 测量三相不平衡电流
可通过监测三相的三个同类型设备的电流之和来发现某相设 备的绝缘缺陷 认为三相设备绝缘同时劣化的概率小,因此某相设备绝缘劣 化,流经三相的电流将不平衡,则三相电流之和将相应会改 变。
监测其变化就可以发 现故障
一、三相不平衡的原因 1、因三相设备绝缘的等效导纳的差别和电源电压不对称而引 起的
I y YA U A YB U B YC U C I u U 0 (YA YB YC )
2、感应电流 各相设备对母线、相邻电器及配电装置其他元件间导纳差异 所引起的
用软件剔除,可引入校正系数
容性设备在线监测课件

根据不同场景的需求,定制化的 解决方案,满足各种复杂场景的 监测需求。
05
容性设备在线监测的挑 战与解决方案
数据处理与干扰消除
总结词
在容性设备在线监测中,数据处理和干扰消除是关键的挑战。
详细描述
由于监测系统通常会接收到大量数据,因此需要有效地处理这些数据,以提取有 用的信息。此外,由于电力系统的运行环境复杂多变,各种干扰可能会对监测系 统造成影响,因此需要进行干扰消除以获得准确的结果。
02
预测性维护
通过在线监测技术对容性设备的运行状态进行实时监控,能够实现预测
性维护,提前发现设备故障隐患,减少设备损坏和维修成本。
03
优化运行管理
在线监测技术将帮助电力企业实现对容性设备的优化运行管理,通过对
数据的分析和挖掘,制定更加科学合理的运行方案,提高设备运行效率
和安全性。
THANKS
感谢观看
背景:随着电力系统规模的不断扩大和运行复杂性的增加, 容性设备的故障对电力系统稳定性和可靠性的影响日益突出 。因此,开展容性设备在线监测对于保障电力系统安全运行 具有重要意义。
监测的重要性
实时监测容性设备的运行状态, 及时发现并处理故障,有助于降 低设备故障率,提高设备使用寿
命。
在线监测能够为电力系统的稳定 运行提供重要数据支持,为运维
在线监测技术的应用领域将进一步 扩大,不仅局限于电力行业,还将 拓展到石油、化工、钢铁等领域, 实现多元化应用。源自人工智能与大数据的应用前景
深度学习
人工智能将应用于在线监测数据的处理中,通过深度学习 算法对大量数据进行学习,提取出更准确的特征和规律, 提高监测准确度。
数据挖掘
大数据技术将应用于在线监测数据的挖掘中,通过对大量 数据的分析和挖掘,提取出有价值的信息,为决策提供支 持。
电容型设备介质损耗因数在线检测技术方法

和频 率的波 动等 。
经验表 明,对 于体 积较 小 的 电容 型
影 响介 质损 耗 因数 在线 检测 结
( 环境 因素 的影响 。不 同的 四) 温 度 、湿度 等外 界环境 因素 的变化
设备 ,测量 其整 体绝 缘介 质 损耗 因 果 的主要 因素
( ) 场 各 种 干 扰 的影 响 。 三 现
的运 行具 有 重要 的意 义。
比,所 以在高 压 、高频及 大容 量 的 在 线检 测过 程 中,干扰信 号 多种 多 样 。1 、连 续 的周 期性 干 扰信 号 ,
介 质损 耗 因数检 测 电容型 设 备 电气 设备 介质 的损耗也 大 。 的 绝缘特 性重 要性及 原理 电 力 系 统 中 , 高 压 电 容 式 套
由 上 式 可 以看 出 ,介 质 损 耗 误差 是介损 在线 检测 的基本误 差源
P 外 施 电压 U 平 方 成 正 比 ,与 之 一 。 与 的
态 、及 早且 有 效地发 现 绝缘缺 陷 ,
成 将会 对 减 少事故 的发 生 、提 高设备 电源 角频 率 、介
电容 型 设备 介质 损耗 因数
在 线检测技术方法
◎万 微
现 代 社 会 对 电 力 的 依 赖 性 极
在相 量 图 中, 为 电流 电压 问 压 信 号并不 能完全真 实地 反映 高压
高,安全 、可靠 。优质地供电是对 的相 位角 即功 率 因数角 , 6为其余 侧 的相位 。 现 代 电 力 系统 运 行 提 出 的基 本 要 角 ,称 为 介质损 耗 角 。对 于无损 耗
数 可较 灵敏地 发现 设 备 中发展 性 的
容性设备介质损耗在线检测及误差

云
南
电
力
技
术
V o 1 . 4 2 N o .增刊
Fe b . 2 0பைடு நூலகம் 4
YUNNAN EL ECTRI C POW ER
容 性 设 备 介 质 损 耗 在 线 检 测 及 误 差
穆亚 明
( 云 南电网公 司玉溪供 电局 ,云南 玉溪 6 5 3 1 0 0 )
P=w C p U 2 t a n &
3 6
测容性设备的泄漏电流,通过有源积分电路将 电
第4 2卷 流信号重构成电压信号 。
容性设备介质损耗在线检测及误差
2 0 1 4年增刊
数测 量 的影 响 相 同 ,可 以通 过 同一 相 位 基 准设 备 间介 质 损耗 因数 值相 对变 化情 况进 行 区分 _ 2 ] 。 4 ) 电网频 率 波 动 的影 响 :电 网 频 率 的波 动 影 响信 号整 周期 采样 ,用 离散 傅立 叶变 换 ( D F T) 时会 出现栅栏 效 应 和泄 漏 效 应 ,使 相 位 产 生较 大 的误 差 ,影 响测 量 的精 度 。 5 ) 环境 温 度 和 湿 度 的影 响 :环 境 湿 度 会 改 变设 备 表面 的 电 场分 布 ,影 响介 质 损 耗 因 数测 量 值 。 同时 ,绝 缘 材 料 的介 质 损 耗 因数 与 本 身 的温
角 6也就 不可能 零 。 2 . 2 介质 损耗在 线检 测方 法
2 介质 损 耗 在 线 检 测 的原 理
2 . 1 在 线检 测的基本 原 理
由于介 质损耗 角 6就是 流 经 容 性设 备 的 电 流 电介质 在 电压 作 用 下都 是 有 能 量损 耗 ,包 括 电导 引起 的损 耗 和极 化 过 程 引起 的损 耗 。在 交 流
容性设备在线监测

户外环境,运行电压较高,易受到温度、湿度、外绝缘污秽的影响,造 成表面泄露,使损耗增大,造成在线监测数据不稳定。
? 5.其它运行项的电场及磁场耦合干扰
变电站内的运行电气设备除了要承受工作电压的作用,还会受相邻的其 它电气设备产生的电场影响,会影响传感器的灵敏度与可靠性。
? 6.其它实际操作中的因素
采用软件法计算出信号基波的真实频率,
利用真实频率确定最佳采样频率和采样点数;
再利用傅里叶分解求取tan??。
参考文献[1] :邹艳平. 电气设备介质损耗在线测量的谐波分析法研究
黑龙江电力,2008,01:13-15.
13
? 3.相关函数法的改进
相关函数法的基本原理:假设电压、电流经过滤波后的角频率均为
容性设备在线监测有效 性分析及算法改进
主要内容
2
? 一、容性设备在线监测的概述 ? 二、信号采集影响因素的分析 ? 三、信号分析方法的改进 ? 四、实例分析
一、容性设备在线监测的概述
3
? 1. 容性设备
容性设备是重要的容性设备要的输变电设备,占变电站总设备的 40%~ 50%,主要包括:
电流互感器
23
22
? 3.图1(a)、(b)、(c)中,对于1号A相套管,当电压较高时,介损较 低,而当电压较低时,介损则较高;2号波动较小,也无明显与电压曲线 的关联性,验证了上面的分析。
? 现场实际情况:
1号变是在1986年投运的,2号变是在1997年投运的,两台主变套管的运 行时间差异大,制造工艺有区别,1号变由于运行时间长,绝缘老化、受 损的程度应大于2号变。
灰色系统理论,是对系统变化发展态势的定量描述和比较的方法,利用 已知信息去揭示未知信息,即系统的“ 白化”问题。变化发展态势的比较,
容性设备在线监测方法综述

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测量精度 ±0.5%
±2% ±0.01Hz
±1% ±0.1%
±1% ±1% ±1% ±1%
电力变压器 (TZX-I) 现场环境 (TZX-E)
断路器状态 监测单元(TZX-B)
铁芯接地电流
1mA~10A
±2%
污秽电流
1μA~50mA
±1%
环境温度
-50℃~+80℃
±0.5%
环境湿度
0~98%RH
±2%
容性设备绝缘在线监测系统主要由以下几部分组成: TXZ 系列就地智能监测单元 TZX-U 系统电压监测单元 TZX-C 容性设备监测单元 TZX-E 环境监测单元 ·站端控制层 TXJ-A 站端中心管理单元 ·全局监控与数据采集中心-TA5000 系统
一次电流
0.1In~30In
正常工作电流 短路开断电流测
量
±1% ±6%
断路器动作录波最大 时间
170ms
±100μs
储能电机储能计量精 度
±1s
功能特点:
电容型设备数量很多约占变电站电气设备的 40%,电容型设备在日常运行中可能会因绝 缘整体受潮、劣化变质、局部缺陷、层间短路等原因导致设备绝缘水平下降,影响设备正常 运行,甚至产生故障。通过监测设备的介质损耗角和电容量可以发现这些绝缘缺陷,对系统 的安全运行有十分明显的意义。
产品图片:
容性设备介质损耗在线监测
产品概述:
电容型高压设备主要包括电容型变压器套管、电流互感器、电容式电压互感器以及耦合 电容器等设备,它们的主绝缘为高压电缆纸和铝箔均压电极组成的油纸电容芯子,这些电容 型设备尺寸小,系统针对容性设备监测其泄漏电流、介损以及电容量等,电容性设备测量介 损和电容量对判断绝X-U) 电容型设备 (TZX-C) MOA 避雷器 (TZX-M)
监测参数 母线电压 谐波电压 系统频率 末屏电流 介质损耗 等值电容 泄漏电流 阻性电流 容性电流
测量范围 35kV~550kV 3、5、7、9 次
45~55HZ 2mA~500mA -10%~+10% 100PF~25000pF 100μA~10mA 10μA~10mA 100μA~10mA