开关柜在线监测与诊断PPT课件

电力开关柜在线监测技术研究

«电力开关柜在线监测技术研究》

调研报告

华南理工大学电力学院

2010年4月目录

1 概述 .................................................. 3

2 电力开关柜故障类型及在线监测的特征量 .................. 4

2.1 高压开关柜的故障分类及特点 ...................... 4

2.1.1 高压开关柜的故障主要特点 ..................... 4

2.1.2 高压开关柜的故障主要类型 ..................... 4

2.2 高压开关柜在线监测的特征量及实现方法 ............ 5

2.2.1 机械特性在线检测 ............................. 5

2.2.2 电气性能在线监测包括断路器开断电流加权值、灭弧室

真空度等的监测 .................................... 6

2.2.3 温度在线监测包括母线连接处的温度及断路器触头温度

在线监测 .......................................... 6

2.2.4 绝缘性能在线监测 ............................. 6

3 电力开关柜在线监测方法过程分析 ........................ 7

3.1 机械特性在线检测 ................................. 7

3.2 电气性能在线监测包括断路器开断电流加权值、灭弧室真空度等的监测 ........................................ 8

3.3 温度在线监测包括母线连接处的温度及断路器触头温度在线

监测 ................................................ 11

电气设备在线监测与故障诊断概要

介绍

随着现代化的发展，人们对电力系统中电气设备的故障诊断以及日常运行状态的监测要求越来越高。同时，设备的失效不仅会造成生产线停机等严重后果，而且会直接危及员工的生命安全。为了及时发现设备的故障并采取相应的措施，现代化的电气设备在线监测与故障诊断技术得到了广泛的应用。

在线监测的原理

电气设备在线监测的原理是通过传感器实时采集设备运行时的各种参数，如电流、电压、温度、振动等。通过对这些参数进行分析，可以判断设备是否处于故障状态或者预测设备即将发生故障的可能性，并及时通过警报或者其他方式通知维修人员采取相应的措施。

在电力系统中，主要采用的在线监测传感器包括以下几种：

1. 电流传感器：用于实时监测电气设备中的电流变化。

2. 电压传感器：用于实时监测电气设备中的电压变化。

3. 温度传感器：用于实时监测电气设备的温度变化。

4. 加速度传感器：用于实时监测电气设备的振动情况。

故障诊断的方法

电气设备在长期使用中，由于各种因素的影响，会出现各种各样的故障。通过在线监测技术，可以及时发现设备的故障，并及时进行修复，以免严重的后果。电气设备故障诊断主要有以下几种方法。

1. 经验法：通过运维人员的经验判断设备是否出现故障。

2. 相关性分析法：通过对设备参数的相关性进行分析，诊断出可能存在的故障原因。

3. 基于模型的分析法：根据设备的数学模型，通过对设备参数的分析，诊断出可能存在的故障原因。

维护管理

电气设备在线监测的维护管理包括以下几个方面：

1. 对设备进行定期检查，并及时进行故障诊断。 2. 对设备进行定期的维护保养，使其保持良好的运行状态。

3. 对设备所处的环境进行管理，保证设备的正常运行。

电气设备在线监测技术在电力系统中的应用愈加普遍和重要。通过在线监测技术，可以及时诊断出设备的故障，避免设备带来的不必要的损失和安全隐患。因此，对于电力系统运维人员和设备管理人员，掌握这方面的技术和知识至关重要。

智能化中压开关柜的在线监测和传感器技术

中压开关柜作为输配电系统中的重要设备，其可靠性和安全性是影响整个电力系统正常运行的关键。为了确保中压开关柜的稳定可靠运行，需要通过在线监测和传感器技术来实现对中压开关柜的全时段监控和智能化管理。

在线监测技术

在线监测技术是指利用传感器和监测设备对中压开关柜运行状态进行实时监测和数据采集的一种技术手段。通过在线监测技术可以实现中压开关柜的远程实时监控、故障预警和异常处理，为中压开关柜的安全运行提供有力保障。以下是常用的在线监测技术：

SF6密度监测技术

SF6气体是中压开关柜中的绝缘介质，其密度变化是反映设备运行状态的重要指标。利用SF6密度监测器对中压开关柜中的SF6气体密度进行实时监测，可以实现对中压开关柜的远程实时监控和故障预警。

温度监测技术

中压开关柜内部的高温环境容易导致设备的老化和劣化，从而影响中压开关柜的运行可靠性。利用温度传感器对中压开关柜内部的温度进行实时监测，可以及时发现设备的异常情况，并采取相应的措施进行处理，保障设备的正常运行。

湿度监测技术

中压开关柜内部的潮湿环境容易导致设备故障和漏电等问题。利用湿度传感器对中压开关柜的湿度进行实时监测，可以及时发现设备的潮湿情况，并采取相应的措施进行处理，保障设备的正常运行。

传感器技术

传感器技术作为实现中压开关柜在线监测的重要手段，在中压开关柜的智能化管理中具有十分重要的作用。以下是常用的传感器技术：

压力传感器技术

利用压力传感器对中压开关柜内部的气体压力进行实时监测，可以发现设备的异常情况并进行故障诊断，避免可能的设备损坏和事故发生。振动传感器技术

利用振动传感器对中压开关柜内部的振动情况进行实时监测，可以发现设备的异常情况并进行故障诊断，避免可能的设备损坏和事故发生。

电流传感器技术

利用电流传感器对中压开关柜的电流进行实时监测，可以帮助工作人员了解设备运行情况，及时发现设备的异常情况并进行故障诊断。

电气设备状态监测与故障诊断

1 / 81 / 8 电气设备状态监测与故障诊断

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。

利用暂态地电压传感器(TEV)在线实时监测开关柜的局部放电

GDPD-HVS/OL 开关柜局放在线监测系统

开关柜在供配电系统中占据着十分重要的地位，其运行可靠性直接影响供电系统的安全性。开关柜在运行中，由于不可避免地受到电、热、机械和环境等各种因素的影响，其绝缘介质不断劣化，使运行状态不佳，甚至发生各种故障，引起局部乃至大面积停电，造成巨大的直接和间接经济损失和社会影响。

导致绝缘介质劣化的原因较多，如长时间的强电场产生的电离腐蚀，机械高频振动造成的绝缘磨损，热效应引起的介质老化分解以及绝缘受潮等。绝缘介质劣化，性能降低以至于绝缘击穿有一个发展过程，这就使绝缘在线监测具有现实有效意义。国电西高研发的开关柜局放在线监测系统采用速慧（smart quick）智能化电力测试系统（软著登字第1010215号、商标注册号14684781），HVHIPOT公司引进国际先进的高速DSP数字处理技术及软件处理技术使我们的监测系统采集速度快准确，是电力系统开关柜局放在线监测最经济可靠的解决方案。

二、局放监测单元

局放监测单元采用的密封箱，监测单元内布置有高速数据采集模块、电源模块、信号滤波模块、嵌入式计算机模块及相关辅助单元和接口。

1、采集单元性能指标，如下：

输入通道：2路同步（可以扩展至16通道），单端接地方式

带宽限制：100k--100MHz的模拟输入带宽可选

采样速率：100MS/s单次采样

GDPD-HVS/OL 开关柜局放在线监测系统

触发方式：外触发或电源触发

供电电源：220VAC

额定功率：10W

工作温度：-20℃~75℃

通信协议：TCP/IP网络协议

2、传感器类型： TEV

信号采集：电容耦合

频率范围：3M~60MHz

测量范围：0~60dB/mV;

三、硬件使用说明

局部放电在线监测系统硬件的具体操作步骤：

a．在使用前应确保系统各个模块连线正确。

具体连线：

分别从每一相的接地传感器防水接头用同轴电缆线引出信号线分别连接在采集单元侧面板上的对应各个口。

开关柜温度在线监测方案V2.0

开关柜温度在线监测技术方案

珠海一多监测科技有限公司

二〇一七年十二月

1 概述 ................................................................................................................................................................ 1

2 监测范围 ........................................................................................................................................................ 1

3 总体方案 ........................................................................................................................................................ 1

3.1 系统拓扑图 ......................................................................................................................................... 2

3.2 监控中心 ............................................................................................................................................. 2

高压开关柜温度在线监测研究

３２　《电气开关》（２０１２．Ｎｏ．３）　文章编号：１００４—２８９Ｘ（２０１２）０３—００３２—０３　高压开关柜温度在线监测研究　宋梁，温秀峰　（杭州市电力局，浙江杭州　３１００００）　摘要：高压开关设备是电力系统的重要组成部分，首先介绍了高压开关柜触头发热原因和高压开关柜故障与触　头温度的关系，然后对现有温度在线监测技术进行了总结。最后对比分析了不同监测方法的优缺点，建议推广使　用光纤光栅传感系统进行开关柜温度在线监测。　关键词：开关柜；温度；在线监测；光纤光栅　中图分类号：ＴＭ５９１　文献标识码：Ｂ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ－Ｌｉｎｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｓｗｉｔｃｈ　Ｃａｂｉｎｅｔ　ＳＯＮＧ　Ｌｉａｎｇ，ＷＥＮ　Ｘｉｕ－ｆｅｎｇ　（Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３　１００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎ—　ｔａｃｔ　ｈｅａｔ・・ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｒｅａｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｗｉｔｃｈ　ｃａｂｉｎｅｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｓｗｉｔｃｈ　ｃａｂｉｎｅｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ—ｌｉｎｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｃｏｎｔｒａｓｔ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅ　ｓ￣ｏｎｇ　ａｎｄ　ｗｅａｋ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｏｓｅ　ｔｏ　ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｅ　ａｎｄ　ａｐｐｌｙ　ｆｉｂｒｅ－－ｏｐｔｉｃａｌ　ｒａｓｔｅｒ　ｓｅｎｓ－－　ｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｏ　ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｓｗｉｔｃｈ　ｃａｂｉｎｅｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ—ｌｉｎｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｗｉｔｃｈ　ｃａｂｉｎｅｔ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｏｎ—ｌｉｎｅ　ｍｏｎｔｒｏｉｎｇ；ｆｉｂｒｅ—ｏｐｔｉｃａｌ　ｒａｓｔｅｒ　１　引言　高压开关设备主要用于关合及开断电力线，以输　送及倒换电力负荷，以及从电力系统退出故障设备和　线段，是保证系统安全运行的重要设备　Ｊ。实际电力　系统运行中，高压开关设备数量多，检修量大，大修费　用高。实现预测维修、科学化管理是实现最佳经济效　益和社会效益的最好途径。　高压开关柜作为发电厂、变电站中的重要设备，在　长期运行过程中，开关柜中的触点和母线排连接处等　部位因老化或接触电阻过大而发热，而这些发热部位　的温度监测困难，无法实现实时在线监测，由此最终导　致火灾事故。近年来，在电厂和变电站已经发生多起　开关柜过热事故，造成火灾和大面积的停电，因此解决　开关柜过热问题是杜绝此类事故发生的关键。　通过监测开关柜内接点的温度运行情况，可有效　防止开关柜的火灾发生，但由于开关柜内高压狭小的　结构，无法进行人工巡查测温，因此实现温度在线监测　是保证高压开关安全运行的重要手段。　２高压开关柜触头发热原因　电气设备的发热是指电气设备本身以及它们与母　线或电缆之间的电气相关部位运行时产生的热量大于　它的散热量。电气设备的发热已经是电力系统的一个　老问题，但随着设备负荷的增加，用户对供电可靠性要　求的提高，在设备缺陷管理中成为一个越来越突出的问　［２］　王钮，徐大可，等．检测变压器绕组变形的低压脉冲测试系统研究　（６）：２８－２９．　［Ｊ］．高电压技术，２００６，３２（５）：１３—１５．　［３］　武剑利．频响分析法检测变压器绕组变形的理论研究［Ｄ］．武汉　收稿日期：２０ｌ２一Ｏ１—１３　大学，２００４．　作者简介：陈文峰（１９７６～），男，广东广州人・本科学历，技师・毕业于西南交通大　Ｅ４］　何文林．变压器绕组变形测试方法探讨［Ｊ］．浙江电力，１９９６，１５　学，现主要在深＝ＩＩｌＩ

开关柜过热故障在线监测与处理

黎晓亮　

（设计院）　杨春　

（总经办）　申世武　

（设计院）　■　

摘要：以ＫＹＮ２８Ａ型户内铠装型移开式手车柜为例，探讨开关柜高压开关触头接点温升在线　

监测技术及其过热故障的处理措施。　关键词：开关柜；温度监测；供电可靠性；过热故障　

Ｏｎ．－・ｌｉｎｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒ　ａｎｄ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｆｏｒ　Ｏｖｅｒｈｅａｔｉｎｇ　Ｆａｕｌｔ　ｏｆ　

Ｃｕｂｉｃｌｅ　Ｓｗｉｔｃｈｂｏａｒｄ　

ＬＩ　Ｘｉａｏ－ｌｉａｎｇ　ＹＡＮＧ　Ｃｈｕｎ　ＳＨＥＮ　Ｓｈｉ——ＷＵ　

（Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）　（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｍａｎａｇｅｒ　Ｏｆｆｉｃｅ）（Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｏｎ－ｌｉｎｅ　ｔｅｃｈｎ　ｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｓｗｉｔｃｈ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｏｆ　ｃｕｂｉｃｌｅ　

ｓｗｉｔｃｈｂｏａｒｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｉｔｓ　ｏｖｅｒｈｅａｔｉｎｇ　ｆａｕｌｔｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｂｙ　ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ＫＹＮ２８Ａ　ｉｎ－　

ｄｏｏｒ　ｓｔｅｅｌ－ｃｌａｄ　ｒｅｍｏｖａｂｌｅ　ｈａｎｄｃａｒｔ　ｓｗｉｔｃｈｂｏａｒｄ　ａｓ　ｅｘａｍｐｌｅ．　

Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｃｕｂｉｃｌｅ　Ｓｗｉｔｃｈｂｏａｒｄ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒ；Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｅ　Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；Ｏｖｅｒｈｅａｔｉｎｇ　

Ｆａｕｌｔ　

１前言　

ＫＹＮ２８Ａ型户内铠装移开式手车柜因具有　

结构紧凑、体积较小、布置简单、安装方便等　

特点，在柳钢１０ｋＶ和６ｋＶ供配电系统中得到了　

广泛的应用。由于ＫＹＮ２８Ａ型开关柜的设计制　

造、产品质量以及运行维护等方面的诸多原因，　

其投运后易发生动静触头严重发热甚至烧坏的　

情况，导致供电可靠性下降。２００９—１１—３０Ｔ１５：　

高压开关柜综合在线监测与故障诊断系统

龙源期刊网

高压开关柜综合在线监测与故障诊断系统

作者：尤力湘

来源：《城市建设理论研究》2013年第34期

摘要：高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备。现代电力系统对电能质量的要求越来越高，相应地对高压开关柜的可靠性也提出了更高的要求。同时，随着传感器技术、信号处理技术、计算机技术、人工智能技术的发展，使得对开关柜的运行状态进行在线监测，及时发现故障隐患并对累计性故障做出预测成为可能。它对于保证开关柜的正常运行，减少维修次数，提高电力系统的运行可靠性和自动化程度具有重要意义。

关键词：高压开关柜；在线监测；故障诊断

中图分类号： TM564 文献标识码： A

高压开关柜分为户内式和户外式两种，10 kV及以下多采用户内式，根据一次线路方案的不同，可分为进出线开关柜、联络开关柜、母线分段柜等。10 kV进出线开关柜内多安装少油断路器或真空断路器，断路器所配的操动机构多数是弹簧操动机构或电磁操动机构，也有配手动操动机构或永磁操动机构的。不同的开关柜在结构上有很大的差别，这将影响到传感器的安装和选择。

一、高压开关柜的故障表现及其原因

调查统计表明，高压开关柜的故障主要有以下几类：

（1）拒动、误动故障：

这种故障是高压开关柜最主要的故障，其原因可分为两类：一类是因操动机构及传动系统的机械故障造成；另一类是因电气控制和辅助回路造成。

（2）开断与关合故障：

这类故障是由断路器本体造成的，对少油断路器而言，主要表现为喷油短路、灭弧室烧损、开断能力不足、关合时爆炸等。对于真空断路器而言，表现为灭弧室及波纹管漏气、真空度降低、切电容器组重燃、陶瓷管破裂等。

（3）绝缘故障：

表现为外绝缘对地闪络击穿,内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，ＣＴ闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等. 龙源期刊网

高压开关柜在线监测与故障诊断分析

糍　毒设备管理与改造◆Ｓｈｅｂｅｉｇｕａｎｌｉ　ｙｕ　Ｇａｉｚａｏ　．．　；　．．．．．．．．．．．．．．。．。．．．．．．．。．。．．．。。。一　

高压开关柜在线监测与故障诊断分析　

刘伟华　

（中煤国际一ｒ：程集团北京华宇＿Ｔ＝程有限公司，北京１０００００）　

摘要：分析＿ｒ高压开关柜故障的基本特征、主要表现及其原　，在此基础上介绍了高压开关柜的在线监测，并探讨ｌｒ不同类型故障　

的诊断和处理方法。　关键词：高压开关柜；在线监测；故障分析　

Ｏ引言　

作为电力系统中比较重要的电气设备之一，高压开关柜在　

实际运行中常会因为一些原凶而出现运行状况恶化的状况，从　而导致电力系统的整体故障。凶此，要不断加强对高压开关柜　

运行状态的检测，及时发现隐藏的故障并及早处理，不断减少　

高压开关柜的维修次数，从而提高整个电力系统的可靠性与稳　

定性。　

１　高压开关柜故障的基本特征　

１．１故障的模糊性和随机・ｌ生　

电气设备的故障不仅取决于设备的当前状态，还跟它的历　

史状态有关。即便是同类故障其诱发原因也存在一定的差异，　

且同种原因也会造成不同类型的设备故障。对于状态参数相　

同的高压开关柜，其有可能发生相应的故障问题，但故障的发　

生程度存在一定的差异。由此可见，高压开关柜的故障特征变　

量和状态变量之间具有一定时变非线性映射关系，而这一关系　

在一定程度反映了故障的模糊性和随机性特征口　。　

１．２运行状态的多样性　当高压开关柜在不同场合运行时，其工作状态也会存在一　

定的差异。根据断路器动触头的运行趋势，能够对断路器操动　

机构的使用状态进行准确判断，然而，若断路器运行过程中，长　

时间不进行分断关合操作，则不能获得其运行曲线。对于高压　

开关柜断路器来说，部分断路器在使用过程中需要重复开断电　

流，而另一部分则无需进行电流开断；部分断路器在设备运行　

过程中无需动作，而另一部分则需要反复分断和接通。因为高　

压歼关柜断路器Ｔ作状态不同，其故障诊断和在线监测Ｔ作的　