电气设备状态监测与故障诊断技术
电力设备的在线监测与故障诊断
超声一体化气室+膜渗透平衡脱气
气敏传感器
H2,CO,CH4,C2H6,C2H4,C2H2 单一色谱柱，单一传感器
空气做载气（部分型号）
TRANSFIX
英国Kelman 凯尔曼
动态顶空平衡
光声光谱技术（PAS）
H2,CO,CH4,C2H6,C2H4,C2H2,CO2,O2,八种气体加水分
机械振动监测
高压导体、触头温度监测
①母线电流 ②磁场 ③组件。a 温度传感器， b 感应线圈，c 电子线路 ④红外发光二极管 ⑤红外光接收器 ⑥温度信息接收器
主要问题：绝缘、供电 方法：无线（射频、红外）、光纤
高压开关柜局部放电的监测
暂态地电压（Transient Earth Voltages，TEV） 声发射（AE）
绕组变形
变压器的在线监测
在电场的作用下，绝缘系统中只有部分区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿。
在绝缘结构中局部场强集中的部位，出现局部缺陷时，将导致局部放电。
变压器局部放电监测
局部放电监测的意义
刷形树枝 丛林状树枝
局部放电是造成高压电气设备最终发生绝缘击穿的主要原因。这是一个“日积月累”的过程，可谓“冰冻三尺非一日之寒”。
宽带脉冲电流法局部放电监测
宽带脉冲电流法局部放电监测
常规局放测量的相位谱图不能分离噪声与信号，不能分离不同种类的信号，从而不能准确识别放电类型。
宽带脉冲电流法局部放电监测
b
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局放A
基于脉冲信号分离分类技术的局放检测则可根据信号特征将每一类局放的相位谱图分离出来
《电气设备状态监测与故障诊断技术》复习提纲(附答案)
《电气设备状态监测与故障诊断技术》复习提纲1预防性试验的缺乏之处〔P4〕答：1、需停电进展试验，而不少重要电力设备，轻易不能停顿运行。
2、停电后设备状态〔如作用电压、温度等〕与运行中不符，影响推断准确度。
3、由于是周期性定期检查，而不是连续的随时监测，绝缘仍可能在试验间隔期内发生故障。
4、由于是定期检查和修理，设备状态即使良好时，按打算也需进展试验和修理，造成人力物力铺张，甚至可能因拆卸组装过多而造成损坏，即造成所谓过度修理。
2状态修理的原理〔P4〕答：绝缘的劣化、缺陷的进展虽然具有统计性，进展的速度也有快慢，但大多具有肯定的发展期。
在这期间，会有各种前期征兆，表现为其电气、物理、化学等特性有少量渐进的变化。
随着电子、计算机、光电、信号处理和各种传感技术的进展，可以对电力设备进展在线状态监测，准时取得各种即使是很微弱的信息。
对这些信息进展处理和综合分析，依据其数值的大小及变化趋势，可对绝缘的牢靠性随似乎做出推断并对绝缘的剩余寿命做出推测，从而能早期觉察埋伏的故障，必要时可供给预警或规定的操作。
3老化的定义〔P12〕答：电气设备的绝缘在运行中会受到各种因素〔如电场、热、机械应力、环境因素等〕的作用，内部将发生简单的化学、物理变化，会导致性能渐渐劣化，这种现象称为老化。
4电气设备的绝缘在运行中通常会受到哪些类型的老化作用?(P12)答：有热老化、电老化、机械老化、环境老化、多应力老化等。
5热老化的定义〔P12〕答：由于在热的长期作用下发生的老化称为热老化。
6 什么是8℃规章?〔P13〕答：依据 V.M.Montsinger 提出的绝缘寿命与温度间的阅历关系式可知，lnL 和 t 呈线性关系，并且温度每上升 8℃，绝缘寿命大约削减一半，此即所谓8℃规章。
7在弱电场和强电场的作用下，设备绝缘的电气特性有哪些？答：〔1〕在强电场〔外施场强大于该介质的击穿强度〕下，将消灭放电、闪络、击穿等现象，这在气体中表现最为明显。
电力系统设备状态监测与故障诊断技术分析
电力系统设备状态监测与故障诊断技术分析一、概述随着电力工业的快速发展，电力系统设备的安全稳定运行对于保障社会经济的持续发展和人民生活的正常进行具有至关重要的意义。
由于设备老化、运行环境恶劣以及人为操作失误等多种因素的影响，电力系统设备在运行过程中难免会出现各种故障。
对电力系统设备进行状态监测与故障诊断技术的研究与应用，成为了确保电力系统安全稳定运行的关键环节。
状态监测技术是指通过实时采集设备运行状态信息，对设备的健康状况进行实时监测和评估的技术。
该技术能够及时发现设备的异常状态，为故障诊断提供有力的数据支持。
而故障诊断技术则是根据状态监测所获得的数据，结合设备的结构特点、工作原理以及运行环境等因素，对设备故障进行准确判断和定位的技术。
通过故障诊断，可以确定故障的原因、程度和范围，为后续的维修和更换工作提供指导。
近年来，随着传感器技术、信号处理技术和人工智能技术的不断发展，电力系统设备状态监测与故障诊断技术也取得了显著的进步。
各种新型传感器和监测设备的出现，使得状态信息的获取更加准确和全面信号处理技术的发展，使得对监测数据的分析和处理更加高效和精确而人工智能技术的应用，则为故障诊断提供了更加智能和自动化的方法。
尽管取得了这些进展，但电力系统设备状态监测与故障诊断技术仍面临着一些挑战和问题。
例如，对于复杂设备和系统的监测与诊断，需要更加深入的理论研究和更加完善的技术体系同时，还需要解决在实际应用过程中可能出现的误报、漏报等问题，提高监测与诊断的准确性和可靠性。
本文旨在对电力系统设备状态监测与故障诊断技术进行深入的分析和研究，探讨其在实际应用中的优势和不足，并提出相应的改进和发展方向。
通过对该技术的深入研究和应用推广，有望为电力系统设备的安全稳定运行提供更加坚实的技术保障。
1. 电力系统设备状态监测与故障诊断的重要性在电力系统中，设备状态监测与故障诊断技术的应用具有极其重要的意义。
这一技术能够确保电力系统的稳定运行。
浅析电气设备状态监测与故障诊断技术
包括， 实时诊断、 定时诊断、 在线诊断、 离线诊断、 直接诊断、 简介诊断 的设备标准。实行 自动化和科学化设备管理， 是保障电力设备安全经 等等， 把这些方法有机的结合起来全面诊断电气设备。对电气设备进 济运行的有力措施， 应大力推广。 然而 ， 该技术毕竟为新兴的多学科高 行状态监测是指检测并获取电气设备的状态信息 ， 分析这些信息． 以找 新技术， 其发展和实施还存在许多困难 ， 距离替代预防性定期检修还 所以， 既要积极开发 、 推广这—技术， 也要客观对待 ， 避免 到那些能反映设备状态特征的信 息。从而获知在运设备的健康状况 ， 有较长历程。 在使用过程中， 要不断总结经验 ， 完善系统 ， 使该技术为电力生 识别设备即将 出现的缺陷 ， 并预测检修时间， 减 曼 备损坏。 电力系统 盲从 ， 电气设备状态在线监测与故障诊断技术的最大优点在意 的重要电气设备 ， 如变压器 、 发电机、 高压断路器等是状态监测 的重要 产安全服务。 根据大量的数据和经验分析 ， 判断电气设备健康 对象 。状态监测的原理就是利用传感器获得反映设备状态的参量， 以 设备在正常情况下 ，
一
以往变压器的运行经验， 除对其重 项 目进行监’ 坝 ０ 并根据监测结果进
行维修外 ， 日常监测维修的重点包括处于频繁操作状态的有载调压开 关和连续运转 的风机。对于某些变压器 ， 每ｌ Ｏ 一 １ ３年大修时进行一次 吊铣 检查 ， 着重检查绕组形变现象 。运行正常的变压器可以填写状 态评估卡， 经综合诊断分析 ， 确认变压器无 问题 ， 可酣 隋延长大修周 期。 ‘ 时间发现设备的异常 ， 及时的消除隐患 ， 确保电气设备运行的可靠 性 。随着我国对于电力供应的依赖 ｌ 生 的增大 ， 对于电力系统的稳定 陛 ３ 电气设 备故 障诊断 技术应 用 时注意 的 问题 和可靠性的要求也越来越高 ， 一旦出现大面积的供电事故势必会给社 以往经验来看 ，要由从停电之后对电气设备状态进行诊断与维 会生产乃至人们的日常生活都带来巨大的影响。 作为电力系统 中重要 修过渡到不停电对电气设备进行诊断、 评估 ， 对剩余寿命的判断给出 组成部分的电气设备的运行 隋况对于整个系统的安全 『 生 和稳定性都 维修方案 ， 这是—个重大的技术变革 ， 它需要大量的技术支持 ， 引进先 有直接的影响， 这就要求做好 电气设备的检查和维护工作 ， 对其工作 进技术根据我国自身条件 ， 进行长时间的实践工作和经验 ， 总结出以 状态进行相应 的监测 ， 发现故 障要在第一时间解决 ， 从而防止故 障扩 预防为主的技术流程。 电力设备的计划检修制度及方法一般都是通过 条例得以体现的。而实施状态检修首先在剖析现行各专业 大化而造成的严重后果。 建立监测与诊断综合系统有利于及时发现故 相关规程 、 障隐患 ， 避免突发事故 ， 还可使设备 从计划检修过渡到状态检修 ， 有 巨 规程 的基础上 ， 结合设备现状制定出—个可靠、 有效、 客观的指导 陛文 大的经济效益和社会效益， 也是当前国内外都十分重视并努力推广的 件。如对专业规程规定的技术条件、 标准、 工艺等原则上要执行 ， 而对 周期规定” 要逐步改革 ， 并对检修内容及方法进行改进 ， 检修方式。 因此不断切合实际的开发与研究电气设备状态在线监测及 设备检修的“ 故障诊断技术逐步完善其功能，把它作为电力供应的第一道防火墙。 电气设 备状态 的故障诊断与电气 在线诊断不同。 电气设备故 障睑测主要依据某时间段在线监测特征量和前面监测的结果进行 比 较， 在同以监测数据与运行经验进行分析 ， 合理判断故障原 因、 类型、 对事故责任的追究亦作相应客观而合理的改变 ， 使之有利于状态检修 的试行和逐步发展 ， 并在实践中积累经验 ， 完善制度 。 要发展电气设备 状态在线监测与故障诊断技术 ， 就必须建立标准产品型号和信息管理 系统， 采用标准的现场总线技术和数据管理系统 ， 各厂商相互借鉴学 达到可以通过不 同厂商更换其任意部分设备， 不 同厂商 程度等原因， 做出相应 的维修方案及方法。电气设备由于在运行中受 习统一标准 ， 生、 互换ｌ 生、 扩展陛等， 降低维修制约性和依 到各种因素的影响 ， 例如电、 热、 机械等。 导致设备的运行状态不稳定， 不同产品具有一定的开发 Ｉ 甚至出现故障 ， 造成巨大的经济损失和社会影响。状态监测与故障诊 靠性 ， 减少维修成本和人员 ， 以便用户及时抢修维护 电气监测设备。 电 断技术应用现代分析、 电子和计算机等技术 ， 早期并且连续的监测设 气设备监测电磁兼容陛， 防止电磁干扰问题一直是阻碍电气设备状态 与故障诊断技术发展的重要原因， 生产厂茬 蹁 这一问题不断 备的潜伏性故障 ， 并综合分析这些故障 ， 以此来预测设备可能发生的 在线 则 的进行研究探索， 就现在的技术来看 ， 在线监测主要 以软硬件相结合 ， 故障， 实现预知和有效的维修 ， 能大大提高电气设备运行的安全 ｌ 生。
电力系统设备状态监测与故障诊断技术分析
一、电力系统设备状态监测的概述在实际应用中，有故障预报、故障诊断和状态监测等几个在内容上相近但存在差别的概念。
故障预报———根据故障征兆，对可能发生故障的时间、位置和程度进行预测。
故障诊断———根据故障特征，对已发生的故障进行定位和对故障发展程度进行判断。
状态监测———对设备的运行状态进行记录、分类和评估，为设备维护、维修提供决策。
以上几个概念的关系它们是按故障发展的时间进程进行分类的。
如果不能对未发生的故障时间、位置进行预测和不能对已发生故障的位置、程度进行准确判断，则不能称为故障预报和故障诊断，其结论应该属于状态监测范围。
对故障的预测或预报必须建模和仿真，而故障诊断也需要对故障的机理进行分析和研究，不能仅仅依靠信号处理的方法，只分析故障的外在表现，因而存在较大的难度。
状态监测主要依据信号处理和模式识别对设备进行评估和判断，相对容易实现。
但是，也不能认为预测或预报是最好的方法，而状态监测只是一种初级的手段。
每一种方法必须适合具体的对象，关键在于准确，要得到准确的结论都是不容易的。
状态监测适合电力系统主设备的现状。
主设备的主要故障，例如绝缘故障、机械故障等的一些故障机理还不清楚，全系统的故障建模和仿真更难，而作为一个产品，其生存期有限，也没有必要进行大量的研究工作。
如果强调对主设备故障的“预报”和“定位”，不仅现有条件下很难达到预期效果，而且容易产生过分的期望和误解，并将影响监测技术的推广和发展。
另外，有些情况需要具体对待，例如对于输电线和电缆的接地故障，用户首先要对故障点定位，这就需要采用故障诊断的方法，而不是状态监测的方法。
状态监测应该包括以下任务：（1）为设备的运行情况积累资料和数据，建立设备运行的历史档案。
（2）对设备运行状态处于正常还是异常做出判断，根据历史档案、运行状态等级和已出现的故障特征或征兆，判断故障的性质和程度。
（3）对设备的运行状态进行评估，并对这种评估进行分类。
当一定的标准形成后，为状态检修的实施提供依据。
电气设备在线监测与故障诊断技术综述
电气设备在线监测与故障诊断技术综述周远超摘㊀要:随着经济的发展ꎬ国内电量需求日益加大ꎬ电网超负荷运转ꎬ再加上电网设备自身存在一些故障ꎬ导致国内电网大面积停电的事故时有发生ꎮ文章在阐述电气设备状态监测及诊断相关概念的基础上ꎬ分析电气设备状态监测与故障诊断系统的组成及相应功能ꎬ总结并提出了目前常用的在线监测与故障诊断技术存在的问题及解决办法ꎮ关键词:电气设备ꎻ在线监测ꎻ故障诊断一㊁电气设备在线监测与故障诊断的定义与实现(一)电气设备在线监测与故障诊断的定义１.在线监测在线监测是在电气设备正常运行的前提下ꎬ利用传感技术㊁计算机技术和光电技术对电气设备状态进行连续㊁自动的监测方法ꎮ为防止产品质量问题对电气设备运行可靠性造成不利影响ꎬ采用在线监测技术ꎬ对电气设备的运行状态进行实时监测ꎬ及时发现隐患ꎮ２.故障诊断故障诊断主要是对电气设备的在线实时监测数据进行比较分析ꎬ给出设备的故障点㊁故障类型和故障发展趋势ꎬ提出有效的维修策略ꎬ以保证设备安全稳定运行ꎬ减少电气设备故障造成的不利影响ꎮ(二)电气设备在线监测与故障诊断的实现一般来说ꎬ电气设备的在线监测和故障诊断过程可分为运行信号检测㊁信号特征提取㊁运行状态识别和故障诊断结果ꎮ运行信号检测:根据对电气设备的监测和监测目的ꎬ选择相应的不同传感器ꎬ对电气设备的运行信号进行监测ꎬ将模拟信号同声传译为数字信号ꎮ信号特征提取:保留或增加信号中有用的部分ꎬ提取一些与电气设备故障有关的信号ꎬ便于后续故障诊断ꎮ二㊁制约电气设备状态在线监测与故障诊断技术的问题根据以往的经验ꎬ从停电后电气设备的诊断和维护过渡到电气设备的诊断和评估ꎬ确定电气设备的剩余寿命ꎬ并提供维修计划ꎬ是一项重大的技术变革ꎮ它需要大量的技术支持ꎮ根据我国国情ꎬ引进先进技术ꎬ开展长期的实践工作和经验ꎬ总结了防治的技术流程ꎮ电气设备的在线监测与故障诊断技术是实现无停电检修的基本和必要条件ꎮ因此ꎬ要发展电气设备在线监测与故障诊断技术ꎬ必须解决运行中存在的问题ꎮ(一)在线监测设备稳定性在线监测设备的稳定性是电气设备在线监测与故障诊断技术广泛应用的基础和必要条件ꎮ电气设备监测元件老化㊁电气设备状态在线监测和故障诊断设备中使用的元器件种类繁多ꎬ而电子元器件在恶劣的环境条件下ꎬ经受住电网电压㊁短路等正常故障的考验ꎬ很容易损坏ꎮ对于温度变化范围大㊁工作环境恶劣的电器元件ꎬ也要求其工作温度和稳定性要求较高ꎮ但是ꎬ如果后台工控机的质量不能得到保证ꎬ很容易受到负载的冲击ꎬ导致主板㊁控制器等元器件损坏ꎬ导致频繁的死机ꎮ监测电气设备的电磁兼容性和防止电磁干扰一直是阻碍电气设备在线监测与故障诊断技术发展的重要原因ꎮ制造商一直在不断地研究和探索这个问题ꎮ从现有技术来看ꎬ在线监测主要是软硬件结合ꎬ软件是电气设备在线监测的主导因素ꎬ但在强电磁场干扰下ꎬ监测信号的提取非常困难ꎮ虽然已经取得了一流的进展ꎬ但在实际运行过程中ꎬ不同变电站的干扰是不同的ꎬ需要具体分析才能得到在线监测结果ꎮ因此ꎬ有必要在积累大量经验的基础上ꎬ根据不同的工作环境定制相应的设备标准ꎮ电气设备的现场维护监测ꎬ由于电气设备的在线监测设备长期工作在复杂的环境中ꎬ受多种因素的影响ꎮ电子元器件的老化速度和灵敏度下降很快ꎬ导致采集的数据存在一定的误差ꎬ需要定期更换和维修ꎮ这就要求生产厂家对电气设备进行在线监测ꎬ给出准确的设备维护和更换时间ꎮ电力监控不仅可以对这些设备进行归档ꎬ建立信息ꎬ以便及时更换和维护以及相应的维修队伍ꎬ并增设专职岗位负责ꎮ(二)实行电气设备状态在线监测与故障诊断系统标准化电气设备在线监测与故障诊断技术尚处于起步阶段ꎮ相关软件和技术还不成熟ꎬ软件有待开发和完善ꎮ而且ꎬ互相交流是不现实的ꎮ电气设备在线监测与故障诊断技术的标准化在短期内是不可能建立的ꎮ为了发展电气设备在线监测和故障诊断技术ꎬ必须建立标准的产品模型和信息管理系统ꎬ采用标准的现场总线技术和数据管理系统ꎬ相互借鉴ꎬ统一标准ꎬ使设备的任何一部分都可以由不同的厂家更换ꎬ不同厂家的不同产品具有一定的可开发性㊁互换性和可扩展性ꎬ减少维修的制约性和依赖性ꎬ降低维修成本和人员ꎬ以便用户及时维修和维护电气监控设备ꎮ(三)电气设备剩余寿命的精确预测电气设备在线监测与故障诊断技术的最大优点是根据大量的数据和实证分析来判断电气设备在正常情况下的使用寿命ꎮ在电气设备正常运行的情况下ꎬ故障主要分为初次安装调试一年左右暴露的故障ꎬ在稳定期为５~１０年期间ꎬ定期检查主要是为了延长电气监控设备的使用寿命ꎻ在劣化期从１０年开始到２０年ꎬ根据实际情况逐步增加定期检查的频率ꎬ根据大量监测数据判断电气设备的剩余寿命ꎻ主要采用２０年以上的风险期ꎬ要持续监测ꎬ准确预测剩余寿命ꎬ制订更换和维护计划ꎮ三㊁结束语随着电力设备状态检修策略的全面推广和智能电网的加速发展ꎬ状态监测与故障诊断技术将得到广泛应用ꎮ电气设备状态监测系统和诊断结果的准确性将直接影响状态检修策略的有效实施ꎮ因此ꎬ电力系统状态监测应与前沿技术成果紧密结合ꎬ创新开发智能化㊁系统化的信息诊断专家应用系统ꎬ提高电气设备运行的可靠性ꎬ优化设备状态检修策略ꎮ参考文献:[１]钟连宏ꎬ梁异先.智能变电站技术应用[Ｍ].北京:北京出版社ꎬ２０１９.[２]王波ꎬ陆承宇.数字化变电站继电保护的ＧＯＯＳＥ网络方案[Ｊ].电力系统自动化ꎬ２０１９(３７).作者简介:周远超ꎬ男ꎬ山东省青岛市ꎬ研究方向:电气方向ꎮ２２２。
电气设备设施管理“三三二五制”规定与监测、检测、故障诊断及技术评估方法
电气管理“三三二五制”规定与监测、检测、故障诊断及技术评估方法一、电气管理“三三二五制”的规定：（一）、认真执行三图、三票、三定、五规程、五记录制度：1、“三图”指一次系统图、二次回路图、电缆走向图。
2、“三票”指工作票、操作票、临时用电票。
3、“三定”指定期检修、定期清扫、定期试验。
4、“五规程”是指检修规程、试验规程、运行规程、安全规程、事故处理规程。
5、“五记录”指检修记录、试验记录、运行记录、事故记录、设备缺陷记录。
6、各单位电气一次系统图、二次原理图、电缆走向图应是完整的竣工图纸，必须与现场实际相吻合，并绘制电子版以便及时修改。
7、6KV及以上等级的变电所必须健全模拟图，电气设备运行及维护部门必须有各系统完整的二次接线图，图纸要与实际完全相符。
8、二次系统的改接以及保护连锁的摘除与恢复必须经由单位主管电气的经理审核批准后方可进行。
电气设备运行及维护部门必须有完整的电缆走向图。
9、电气作业要严格执行工作票制度、工作许可制度、工作监护制度、工作间断、转移和终结恢复送电制度，“三票”（《第一种工作票》、《第二种工作票》、《变电站（所）倒闸操作票》、《临时用电作业许可证》）的填写内容要依据《电业安全工作规程》（发电厂和变电所电气部分）等要求进行规范填写，内容准确、字迹清晰、工整，严禁有任何涂改。
10、签名处要由相关人员亲笔填写，不得代笔。
11、“三票”的保存时间为一年。
（二）、工作票规定：1、工作票是允许在电气设备上从事作业的书面命令，工作票制度是保证工作人员人身和设备安全的具体组织措施。
2、公司电气工作人员及在公司各单位（场所）进行施工作业的外来施工人员必须遵照《电业安全工作规程》的规定严格执行，严禁不使用工作票在电气设备上工作。
3、工作票的签发必须由符合资格的车间专责技术工程师或车间主任完成，不得由他人代签。
4、工作票中地线的封拆要严格按照《电业安全工作规程》的规定执行，坚决杜绝带地线分合刀闸或带电封地线等恶性事故发生。
最新《电气设备状态监测与故障诊断技术》复习提纲(附答案)
《电气设备状态监测与故障诊断技术》复习提纲1 预防性试验的不足之处（P4）答：1、需停电进行试验，而不少重要电力设备，轻易不能停止运行。
2、停电后设备状态（如作用电压、温度等）与运行中不符，影响判断准确度。
3、由于是周期性定期检查，而不是连续的随时监测，绝缘仍可能在试验间隔期内发生故障。
4、由于是定期检查和维修，设备状态即使良好时，按计划也需进行试验和维修，造成人力物力浪费，甚至可能因拆卸组装过多而造成损坏，即造成所谓过度维修。
2 状态维修的原理（P4）答：绝缘的劣化、缺陷的发展虽然具有统计性，发展的速度也有快慢，但大多具有一定的发展期。
在这期间，会有各种前期征兆，表现为其电气、物理、化学等特性有少量渐进的变化。
随着电子、计算机、光电、信号处理和各种传感技术的发展，可以对电力设备进行在线状态监测，及时取得各种即使是很微弱的信息。
对这些信息进行处理和综合分析，根据其数值的大小及变化趋势，可对绝缘的可靠性随似乎做出判断并对绝缘的剩余寿命做出预测，从而能早期发现潜伏的故障，必要时可提供预警或规定的操作。
3 老化的定义（P12）答：电气设备的绝缘在运行中会受到各种因素（如电场、热、机械应力、环境因素等）的作用，内部将发生复杂的化学、物理变化，会导致性能逐渐劣化，这种现象称为老化。
4 电气设备的绝缘在运行中通常会受到哪些类型的老化作用?(P12)答：有热老化、电老化、机械老化、环境老化、多应力老化等。
5 热老化的定义（P12）答：由于在热的长期作用下发生的老化称为热老化。
6 什么是8℃规则?（P13）答：根据V.M.Montsinger提出的绝缘寿命与温度间的经验关系式可知，lnL和t呈线性关系，并且温度每升高8℃，绝缘寿命大约减少一半，此即所谓8℃规则。
7在弱电场和强电场的作用下，设备绝缘的电气特性有哪些？答：（1）在强电场（外施场强大于该介质的击穿强度）下，将出现放电、闪络、击穿等现象，这在气体中表现最为明显。
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电气设备状态监测与故障诊断技术1 前言1.1 状态监测与故障诊断技术的含义电气设备在运行中受到电、热、机械、环境等各种因素的作用，其性能逐渐劣化，最终导致故障。
特别是电气设备中的绝缘介质，大多为有机材料，如矿物油、绝缘纸、各种有机合成材料等，容易在外界因素作用下发生老化。
电气设备是组成电力系统的基本元件，一旦失效，必将引起局部甚至广大地区的停电，造成巨大的经济损失和社会影响。
“监测”一词的含义是为了特殊的目的而进行的注视、观察与校核。
设备的状态监测是利用各种传感器和测量手段对反映设备运行状态的物理、化学量进行检测，其目的是为了判明设备是否处于正常状态。
“诊断”一词原是一医学名词，指医生对收集到的病人症状（包括医生的感观所感觉到的、病人自身主观陈述以及各种化验检测所得到的结果）进行分析处理、寻求患者的病因、了解疾病的严重程度及制订治疗措施与方案的过程。
设备的“故障诊断”借用了上述概念，其含义是指这样的过程：专家根据状态监测所得到的各测量值及其运算处理结果所提供的信息，采用所掌握的关于设备的知识和经验，进行推理判断，找出设备故障的类型、部位及严重程度，从而提出对设备的维修处理建议。
简言之，“状态监测”是特征量的收集过程，而“故障诊断”是特征量收集后的分析判断过程。
广义而言，“诊断”的含义概括了“状态监测”和“故障诊断”：前者是“诊”；后者是“断”。
1.2 状态监测与故障诊断技术的意义电气设备特别是大型高压设备发生突发性停电事故，会造成巨大的经济损失和不良的社会影响。
提高电气设备的可靠性，一种办法是提高设备的质量，选用优质材料及先进工艺，优化设计，合理选择设计裕度，力求在工作寿命内不发生故障。
但这样会导致制造成本增加。
此外，设备在运行中，总会逐渐老化，而大型设备不可能象一次性工具那“用过即丢”。
因此，另一方面，必须对设备进行必要的检查和维修，这构成了电力运行部门的重要工作内容。
早期是对设备使用直到发生故障，然后维修，称为事故维修。
但是，如前所述，对于大型设备，突发性事故将造成巨大损失。
其后，发展成定期试验和维修，即预防性维修。
现在，定期预防性试验和维修已在电力部门形成制度，对减少和防止事故的发生起到了很好的作用。
但预防性试验是离线进行的，有很多不足之处：1) 离线试验需停电进行，而不少重要电力设备轻易不能停止运行。
2) 停电后设备状态（如作用电压、温度等）和运行中不符，影响判断准确度。
3) 由于是周期性定期检查，而不是连续地随时监测，设备仍可能在试验间隔期间发生故障，即造成维修不足。
4) 由于是定期检查和维修，设备状态即使良好时，按计划仍需进行试验和维修，造成人力物力浪费，甚至可能因拆卸组装过多而造成损坏，即造成所谓维修过度。
因此，目前正在发展以状态监测（通常是在线监测）和故障诊断为基础的状态维修。
其基本原理可简述如下。
设备的劣化、缺陷的发展虽然具有统计性，发展的速度也有快慢，但大多具有一定的发展期。
在这期间，会产生各种前期征兆，表现为其电气、物理、化学等特性发生少量渐进的变化。
随着电子技术、计算机技术、光电技术、信号处理技术和各种传感技术的发展，可以对电气设备进行在线的状态监测，及时取得各种即使是微弱的信息。
对这些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和对设备的剩余寿命作出预测，从而能早期发现潜伏的故障，必要时可提供预警或规定的操作。
状态监测（在线监测）与故障诊断技术的特点是可以对电气设备在运行状态下进行连续或随时的监测与判断，故可避免上述预防性试验的缺点。
在线监测和离线试验也不是对立的，而是相辅相成的。
如在线监测中发现事故隐患后，必要时在离线状态下进行更为彻底的全面检查。
采用状态监测与故障诊断技术后，可以使预防性维修向预知性维修即状态维修过渡，从“到期必修”过渡到“该修则修”。
状态监测与故障诊断技术有很大的难度。
潜伏性故障前期征兆的信号通常极为微弱，而运行条件下现场又存在强烈的电磁干扰。
因此，抑制各种干扰，提高信噪比是在线监测中首先必须解决的难题。
此外，监测到的各种特征量和设备的状态通常也不是一一对应的，而具有错综复杂的关系。
如果说离线的预防性试验结果的分析，已经积累了大量经验，据此可以制订出相应的规程推广施行（当然也需要根据科学技术的发展，不断加以修订补充）；那么对于在线诊断现在则仍处于研究试行、积累经验的阶段。
发展在线诊断技术，既需对设备结构及其老化机理有深入的了解，也需应用传感、微电子等高新技术。
它是具有交叉学科性质的一门新兴技术，有重大的学术意义，也有显著的经济价值。
1.3 状态监测与故障诊断技术的发展概况国外对电气设备状态监测与故障诊断技术的研究，始于60年代。
各发达国家都很重视。
但直到70~80年代，随着传感、计算机、光纤等高新技术的发展与应用，设备在线诊断技术才真正得到迅速发展。
加拿大、日本、前苏联等国陆续研制了油中溶解气体，变压器、发电机、气体绝缘封闭组合电器（GIS）等的局部放电，电容型设备的介质损耗因数（tgδ）等特性，交链聚乙烯电缆的泄漏电流等等的在线监测系统。
其中少数已发展成为正式产品。
国际大电网会议于1990年发表了关于电气绝缘诊断技术的综述性报告，对这一领域截止80年代未的研究成果作了系统的总结。
我国对电气设备状态监测与故障诊断技术的重要性也早已认识。
60年代就提出过不少带电试验的方法，但由于操作复杂，测量结果分散性大，没有得到推广。
80年代以来，随着高新技术的发展与应用，我国的电气设备在线诊断技术也得到了迅猛发展。
由于我国工业发展迅速，用电一直紧张，加之部分设备故障率较高，因此，对于推行在线诊断技术以提高电力系统的运行可靠性更为迫切。
我国高等院校和电力部门科研院所的不少有关专业都相继开展了这方面的研究。
自1985年以来，由电力部主持，先后三次（分别在安徽、湖北、广东三省）召开了全国电力设备绝缘带电测试、诊断技术交流会，不仅进行了学术交流，而且就如何发展和推广在线诊断技术开展了讨论。
可以认为，我国电气设备状态监测与故障诊断技术的研究和国际上是同步发展的，处于几乎相同的水平。
由于状态监测与故障诊断技术的难度，不论是国内，还是国外，除个别项目以外，大多还不很成熟，仍处于研究发展阶段。
由于客观的需要，相信这门技术一定能迅速发展成长，从而对提高电力系统的运行水平发挥巨大的作用。
1.4 状态监测与故障诊断系统的组成1.4.1 系统分类监测与诊断系统可分成以下几种类型:1) 简易式：功能简单。
如模拟量监测装置，机械式或荧光屏显示。
又如便携式数据采集器，由数码管显示或将采得数据带回，输入计算机处理。
2) 以单片机为核心的监测装置：以单片机为核心，结合传感器、多路开关、模/数转换器、微型打印机和固化在可编程序存储器中的软件，可组成最简单的连续监测系统。
3) 以计算机为核心的监测系统：采用单台计算机代替单片机，可以提高系统的数据处理能力，增加分析诊断功能。
可发展为分级管理的分布式监测诊断系统（见7.3）。
1.4.2 基本单元监测与诊断系统包括以下基本单元。
1) 信息的检出及适配单元：由相应的传感器从待测设备上检出反映设备状态的物理量（特征量）并将其转换为合适的电信号，向后续单元传送。
2) 数据采集及前置单元：对传感器变送来的信号进行预处理，主要是对混杂在信号中的干扰进行抑制以提高信噪比。
对经过预处理的信号进行A/D转换及采集记录。
3) 信息的传输单元：将采集到的信息传送到后续单元。
对于固定式监测系统，因数据处理单元远离现场，故需配置专门的信息传输单元；对便携式检测装置，只需对信号进行适当的变换和隔离。
4) 数据处理单元：对所采集到的数据进行处理和分析，例如读取特征值，作时域频域分析、平均处理等，为诊断提供有效的数据。
5) 诊断单元: 对处理后数据及历史数据、判据、规程以及运行经验等进行分析比较，对设备的状态及故障部位作出判断，为采取进一步措施（如需否退出运行、安排维修计划等）提供依据，必要时提供预警。
由于特征量和状态不是一一对应, 需作综合性的分析与判断,专家的经验会发挥重要作用。
人工智能的重要分支C专家系统在诊断技术中的应用已得到重视。
2 电容型设备的监测与诊断2.1 概述电介质的耐电强度通常随其厚度的增加而下降，因此电力电容器常由一些极间介质厚度较小的电容元件串联组成。
电容型套管、电容型电流互感器的绝缘中也设有一些均压电极，将较厚的绝缘分隔为若干份较薄的绝缘，也形成了电容串联结构。
由于结构上的这一共同特点，电力电容器、耦合电容器、电容型套管、电容型电流互感器以及电容型电压互感器等统称为电容型设备。
设电容型设备的绝缘完好时，流经绝缘的电流超前电压U的相位φ为π/2弧度（见图1）。
相对于其他电气设备，电容型设备的工作电场强度较高，长期工作后设备绝缘可能发生局部损坏，即绝缘老化，此时流经绝缘的电流变化为。
由图1可看出，监测电流值的变化ΔI/I、绝缘的介质损耗因数tgδ（相应于电流相量Δ的实部）以及电容量的变化ΔC/C（相应于电流相量Δ的虚部），可判断电容型设备是否已有绝缘缺陷。
2.2 介质损耗因数监测介质损耗因数是衡量电力设备绝缘性能的重要指标之一，长期以来大多用西林电桥测量。
在线监测要求测量过程自动化，不宜采用电桥，改为采用数字化测量技术。
对电力设备绝缘，流经绝缘的电流i的相位超前绝缘两端电压u的相位小于π/2弧度，介质损耗角δ=（π/2）- 。
使用数字化测量技术就是通过先测量，然后按公式计算来求得介质损耗角δ。
以下将介绍两种介质损耗角的数字化测量方法：过零点时差法和正弦波参数法。
2.2.1 过零点时差法流经绝缘的电流i和绝缘两端的电压u是频率f为约50Hz的正弦波。
过零点时差法是在时域中，通过脉冲计数来测量正弦电流、电压由负变正过零点的时差ΔT，再换算为i超前u 的相位差，并进而算得介质损耗角δ的一种方法。
已知正弦波的周期T=1/f，在测得过零点时差ΔT后，易知φ=2π（ΔT/T），而δ=（π/2）- =（π/2）-2π（ΔT/T）。
为采用脉冲计数流来测量过零点时差，要将正弦波形的电流i(t)、电压u(t)整形为相应的方波A、B，如图2所示。
应用方波A·B来控制脉冲计数器对时基脉冲的计数，若计数器计得的脉冲数为n，而时基脉冲的重复周期为τ，则ΔT≈nτ.。
当τ以微秒计时，测量装置对、也即对δ的分辨为πτ×10-4。
可知为使装置具有必需的分辨率，时期脉冲的重复周期τ应足够短。
2.2.2 正弦波参数法设流经绝缘的电流i=Imsin(ωt+ i),绝缘两端的电压u=Umsin(ωt+ u)。
正弦波参数法是通过模/数转换，将电流、电压信号离散化后，应用一定的算法，求得正弦波参数Im、i、Um、u，再计算出i超前u的相伴差，并进而算得介质损耗角δ的一种方法。