高压电网过电压在线监测数据采集方法研究_兰海涛
输电线路铁塔应力分析及在线监测技术研究
输电线路铁塔应力分析及在线监测技术研究
【摘要】特高压输电线路在建设的过程中，必然要经过煤矿、软土、山坡、河床等特殊区域，并受到地形、线路结构、线路等因素与自然灾害的影响。且曾发生过高塔发生歪斜、变形甚至倒塌等安全事故。所以，如何分析输电线路塔架的安全运行就成为一个亟待解决的问题。本文输电线路铁塔应力分析及在线监测技术进行研究。
关键词：输电线路；铁塔应力分析；在线检测技术
0.引言
伴随着工业自动化的发展工业中对电力需求越来越大。输电线路既是电网的重要设施，又是电网安全可靠运行的主要动力。在这些措施中，输电塔是接地线的重要支撑，其安全性是保证电网安全稳定运行的基础。但随着电网规模的扩大和电压等级的提高，其运行条件也变得越来越复杂。一般情况下，输电塔都是在严酷的环境中运行，如冰块、风荷载、电力线路等，这样很容易损坏铁塔，导致塔身倾斜，塔身下沉，塔身材料变形。一般情况下，在常规手工检查中不能及时发现。在塔机发生故障时，电路已处于危险状态，对电路的可靠运行构成严重威胁。
1.输电铁塔安全状态分析技术的现状
当前，国内外许多学者都在输电塔的基本理论和实验方面做了大量的研究，取得了显著的成果。对输变电设施的安全状况进行评估，一般认为在其操作台上安装在线监控系统是可行的。对输变电塔进行安全监测，主要是对输变电塔的倾角、倾角传感器、变电塔的变形和对输变电塔的监测。它们能取代传统的监控技术与机器人监控，但它只能对塔力和负载平衡产生间接反应，不能进一步分析塔体。目前测量方法以电子传感器为主，敏感信号易受恶劣环境干扰。 杨福耀等研究了我国角钢在输电线路上的应用及低温性能，对角钢Q235和Q345北方输电线路的低温性能进行了深入研究。对我国输电线角钢的发展与应用具有一定的参考价值。刘艳等人对高分辨率 SAR的目标特性和目标识别技术进行了研究，并应用峰值检测算法对特高压输电塔及其变形进行了有效识别。
利用 SAR目标识别技术周克宏等人对高压塔变形进行监测是可行的。基于倾角传感器，他们设计了在线监测输电塔倾角的系统。该倾角模型通过收集塔架的垂直角度和横向倾角，可计算出塔架水平向上和向前的倾角，并可计算出塔架综合倾角。通过计算分析，得出了解塔的倾角，并对解塔过程中可能出现的故障进行了分析，预测了解塔的安全性。
变压器高压套管在线监测数据阐述
变压器高压套管在线监测数据阐述
电气设备在线监测技术是一种在运行状态下对电气设备的绝缘参数进行监测的方法，充分利用了传感器、计算机、数字信号处理等技术，连续或周期性地采集设备运行过程中的绝缘参数，能够准确地监测运行设备的绝缘状态，为电气设备的状态检修提供依据，为电力系统的安全可靠运行提供保障。目前，西双版纳供电局在线监测系统主要对变压器高压套管、电流互感器、电容式电压互感器、避雷器等容性设备进行绝缘监测，通过定期对绝缘监测数据进行收集分析来判断设备的运行状况。
1 变压器高压套管在线监测
高压套管作为电力变压器的重要设备，它能使变压器高压导线安全地穿过变压器箱盖，与其他电气设备连接，它的安全稳定运行对变压器来说具有重要意义。当高压套管内部绝缘发生劣化、受潮时都会导致介损值增加，所以根据介损值的变化可以较灵敏地反映出绝缘受潮和其他某些局部缺陷。
高压套管在线监测系统技术原理是通过高精度传感器，测出高压套管末屏电流的幅度和相位，通过系统电压测量单元测得系统电压的幅度和相位。由于损耗等效电阻的存在，流经末屏接地线的漏电流与系统电压间相位差并不是90°，而是存在δ的偏差。介损P与δ关系为：P=UIctanδ=U2ωCtanδ，因此一般用tanδ来表征介损值，并且电容C变化导致的Ic的改变也会在δ中表现出来。
2 故障发现
2014年9月25日，某110kV变电站容性设备在线监测系统进行检查维护，当调取在线监测数据进行查看时，发现110kV 1号主变110kV高压套管C相介损值有明显增加的趋势，而A相及B相套管却未见异常，通过调取2011～2014年同一月份时间节点的在线监测数据进行对比，如表1所示。
调取2014年近5个月在线监测数据进行对比，如表2所示：
分析以上数据及变化趋势，C相套管介损值在2014年较前三年发生明显突变，而且在2014年近5个月内有明显增长的趋势，通过检查C相套管在线监测系统的装置及接线情况，未发现任何异常，且C相在线监测系统与另外A、B两相套管在线监测系统运行于同样的外部环境中，可以排除系统受干扰造成的数据异常情况，初步判断C相套管介损值真实存在明显增长趋势，套管内部可能存在绝缘劣化或受潮情况。
深圳过电压在线监测系统研究及实测数据分析
西北水电・２０１１年・第１期 ５５
文章编号：１００６－－２６１０（２０１１）０１—００５５—０４
深圳过电压在线监测系统研究及实测数据分析
夏 利－ｔ４－ ，钟建灵 ，周 瑜 ，马航向 ，任战国 ，徐阳 ＇
（１．深圳供电局，深圳 ５１８０２０；２．西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，
西安７１００４９；３．西安交通大学科技园博源电气有限公司，西安７１０００１）
摘要：介绍了一种基于虚拟仪器的分布式过电压在线监测系统。采用虚拟仪器技术开发，系统软件将计算机与仪 器硬件结合起来，使操作人员通过友好的界面调用、分析和处理数据并进行图形化显示。实验室测试结果表明，监测 系统工作稳定，测量准确，可以连续进行过电压的监测，现场实测数据真实反映了电网的过电压波形，具有良好的应 用前景。 关键词：虚拟仪器；过电压；在线监测系统；分压器；数据分析 中图分类号：Ｆ８１０．４２；ＴＭ６１ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＯＮ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｄａｔａ ａｎａｌｙｓｉｓ
ＸＩＡ Ｙａｎ—ｌｉ’，ＺＨＯＮＧ Ｊｉａｎ—ｌｉｎｇ ，ＺＨＯＵ Ｙｕ ＇ ，ＭＡ Ｈａｎｇ—ｘｉａｎｇ。，ＲＥＮ Ｚｈａｎ—ｇｕｏ。，ＸＵ Ｙａｎｇ ＇ （１．Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８０２０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｉ ａｂ【Ｊｒ日ｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ，Ｘｉ，ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｘｉａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ；３，Ｂｏｙｕａｎ Ｅｌｅｃｍｃ Ｃｏ．Ｌｔｄ．ｏｆ Ｘｉｆｉｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ，Ｘｉｆｉｎ ７１１３００１，Ｃｈｉｎａ）
电气工程中电力设备的在线监测技术
电气工程中电力设备的在线监测技术
在当今社会，电力作为一种至关重要的能源形式，支撑着各个领域的正常运转。而电气工程中的电力设备能否稳定、高效运行，直接关系到电力系统的可靠性和安全性。为了确保电力设备的良好运行状态，在线监测技术应运而生，并在电力领域发挥着日益重要的作用。
电力设备在线监测技术，简单来说，就是在电力设备正常运行的情况下，对其各项参数和状态进行实时、连续的监测和分析。通过这种方式，能够及时发现设备可能存在的潜在问题，提前采取措施进行维护和修复，从而有效避免设备故障导致的停电事故和经济损失。
在众多电力设备中，变压器是电力系统中极为关键的设备之一。变压器的在线监测技术主要包括油中溶解气体分析、局部放电监测、绕组温度监测等。油中溶解气体分析通过检测变压器油中溶解的氢气、甲烷、乙烷等气体的含量和成分，来判断变压器内部是否存在过热、放电等故障。局部放电监测则可以及时发现变压器内部的绝缘缺陷，避免故障进一步扩大。绕组温度监测能够实时掌握变压器绕组的温度变化，防止过热损坏。
高压开关设备也是电力系统中的重要组成部分。对于高压开关设备的在线监测，主要涉及到机械特性监测、触头温度监测和绝缘状态监测等方面。机械特性监测可以了解开关的分合闸速度、行程等参数，判断其机械性能是否正常。触头温度监测能够预防因触头过热导致的故障。绝缘状态监测则有助于及时发现开关设备的绝缘老化和劣化情况。
电力电缆在电力传输中起着不可或缺的作用。电力电缆的在线监测技术包括局部放电监测、护套环流监测和温度监测等。局部放电监测能够发现电缆绝缘中的缺陷，提前预警故障。护套环流监测可以判断电缆护套的运行状况，防止护套损坏影响电缆的正常运行。温度监测则有助于避免电缆因过载或散热不良而引发故障。
在实际应用中，电力设备在线监测技术面临着一些挑战。首先是监测数据的准确性和可靠性。由于电力设备运行环境复杂，干扰因素众多，如何确保监测数据的真实有效是一个关键问题。其次是数据的传输和处理。大量的监测数据需要及时、准确地传输到监控中心，并进行快速有效的分析处理，这对通信技术和数据处理能力提出了很高的要求。此外，在线监测设备的安装和维护也存在一定的难度和成本，需要在技术和经济方面进行综合考虑。
110kV及以上变电站暂态过电压在线监测方法的研究
ＫＥ ＪＩ ＣＨＥＮＧ ＧＵＯ ＺＨＵＡＮ Ｔｔ科技成果专题
１ １０ ｋＶ及以上变电站暂态过电压在线监测方法的研究
郭 磊，王 森，胡攀峰，吕 亮，黄国强，韩彦华
（陕西电力科学研究院．陕西西安７１００５４）
●摘要：研究了１１０ ｋＶ及以上变电站采用变压器套管末屏安装低压臂分压器、ＧＩＳ（断路器）装设手孔分压器的暂●
态过电压直接监测方法；采用电流传感器测量套管及避雷器等设备的接地回路暂态电流，采用光电集成电场传 感器测量设备周围的电场，进而还原过电压幅值及波形的间接监测方法。重点开展了测量装置设计与研制、测量 系统准确度校准、实验室与现场测量等工作，论证了各种监测方法的有效性和可行性，为今后变电站过电压监测
的工程实践提供理论依据及指导。 关键词：过电压；套管末屏；ＧＩＳ；分压器；避雷器；罗氏线圈；场强 中图分类号：ＴＭ８６６ 文献标志码：Ａ 文章编号：ｌ６７３—７５９８（２０１０）０８—ｏｏ２５—０５
０ 引言
电气设备可靠运行是实现坚强电网的基本保
证。运行经验表明，电网中发生的各种事故绝大部分
是由于系统中过电压引起的，过电压出现时间虽然
短暂，但由于其峰值高、波形陡、能量大，会对电气设
备绝缘造成严重威胁ｌｌ＿２ｌ。电力系统中常用的自动故
障录波仪是分析系统事故过程及原因的主要手段。
但是，目前故障录波器的电压信号通常取自电压互
感器，受电压互感器自身技术条件限制，故障录波仪
采样率较低，这使得准确分析判断过电压产生的原
因变得十分困难
近年来，电网设备容量和数量Ｅｔ益庞大，日常运
行维护工作量在不断加重，而且设备运行维护费用
也在不断攀升．已构成了电力企业最基本和最主要
的成本之一 随着资产全寿命周期管理和状态检修
工作的开展．输变电设备检修策略将逐渐由“计划维
修”过渡到以可靠性为中心的“状态检修”．迫切要求
对输变电设备绝缘状态等重要参数进行长期有效监
测。设备绝缘状态监测可以捕捉设备事故的先兆信
变电站电力设备声纹振动在线监测技术研究
变电站电力设备声纹振动在线监测技术研究
2.
3.
摘要：变电站电力设备的状态监测对于保障电网安全稳定运行至关重要。声纹振动技术作为一种在线监测手段，具有实时性和准确性的优势，可有效识别设备运行中的异常情况并预警潜在故障。本研究旨在探索将声音振动数据与智能算法相结合，实现对电力设备状态的实时监测与分析。通过运用先进的信号处理技术和机器学习算法，实现设备状态的精准诊断与预测，提高电力设备的运行效率和可靠性。
关键词：变电站电力设备；声纹振动；在线监测技术
引言
变电站作为电网的核心部分，其电力设备的运行状态直接影响电网的稳定性和可靠性。传统的设备监测方法主要依赖于定期巡检和离线测试，存在监测周期长、数据不连续、响应速度慢等问题。因此，研究一种实时、连续的在线监测技术，对于提高变电站电力设备的管理水平和运行效率具有重要意义。
1.声纹振动在线监测技术原理
声纹振动在线监测技术是一种通过对设备产生的声音和振动进行实时监测和分析的技术手段，用于判断设备是否正常运行，并及时发现可能存在的故障或问题。通过采集设备在运行过程中产生的声音信号，利用信号处理算法对声音特征进行提取和分析，从而实现设备的声纹识别。通过对比设备正常工作状态下的声音特征与异常状态下的声音特征，可以及时发现设备可能存在的故障。利用振动传感器等设备对设备产生的振动进行实时监测，通过分析振动信号的频谱、幅值等特征参数，可以判断设备的工作状态和性能情况。异常的振动特征可能意味着设备存在故障或异常情况。
2.变电站电力设备声纹振动在线监测技术系统架构
2.1智能感知层
智能层是利用传感器和智能硬件设备对变电站电力设备进行实时监测和数据采集的一种技术层级。通过在变电站关键位置布置传感器和智能设备，可实时获取电力设备的声纹振动信号，并将其转化为数字信号进行处理和分析。智能感知层的目的是提供高效、准确的数据采集和监测手段，为后续的数据处理和分析提供可靠的基础。文中声纹振动在线监测系统声纹振动传感器采用磁吸附方式沿变压器周身布置，通过振动信号的声纹分析可以发现变压器器身松动、绕组变形等缺陷。
基于电磁型电压互感器传输特性的过电压在线监测方法
第31卷 第22期 中 国 电 机 工 程 学 报 Vol.31 No.22 Aug.5, 2011 142 2011年8月5日 Proceedings of the CSEE ©2011 Chin.Soc.for Elec.Eng.
文章编号：0258-8013 (2011) 22-0142-07 中图分类号：TM 85 文献标志码：A 学科分类号：470⋅40
基于电磁型电压互感器传输特性的
过电压在线监测方法
张重远1，唐帅1，梁贵书1，孙海峰1，王涛1，黄涛2，任寅寅2
(1．河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学)，河北省 保定市 071003；
2．广电集团佛山供电分公司，广东省 佛山市 528000)
Online Over-voltage Monitoring Method Based on Transmission Parameters of
Voltage Transformer
ZHANG Zhongyuan1, TANG Shuai1, LIANG Guishu1, SUN Haifeng1, WANG Tao1, HUANG Tao2, REN Yinyin2
(1. Key Labpratory of Power Equipments Defence of Hebei Province (North China Electric Power University),
Baoding 071003, Hebei Province, China; 2. Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Group,
Foshan 528000, Guangdong Province, China)
ABSTRACT: The online monitoring and analysis of the
over-voltage is of great significance for the protection, control
高压设备预防性测试中的数据采集和监测技术
高压设备预防性测试中的数据采集和监测技术
摘要：高压设备检测在出现异常后，需要对结果进行分析，才可提出具有针对性的解决措施，保证电力系统可以有效运行。在分析过程中，首先需要进行试验操作，结合操作工艺进行有效检查，后续对试验设备出现的问题进行分析，才可有效解决高压设备异常问题。
关键词：高压设备；预防性测试；数据采集；监测技术；
引言
电气设备高压试验是考核电气设备健康状况的重要手段，用于对设备绝缘参数、性能的试验判断，通过及时发现和提前解决设备潜在隐患故障，保障设备可靠运行。然而，高压试验现场环境复杂、干扰因素众多，易造成各类异常问题发生，导致试验结果与实际情况不相符，甚至导致意外事故的发生，影响电网安全稳定运行。
1研究背景
高压电气设备状态分析。高压电器设备状态可以被划分为三种：正常状态、异常状态和故障状态。正常状态代表设备无任何缺陷，异常状态缺陷会随着设备运转而发生运转，如果是故障状态，设备的相关指标和性能运转逐步下降，并且设备也不能维持正常运转。因此为了保证高压电器正常运转需要保证设备处于正常状态下，并且还需杜绝故障状态。
2电气设备预防性试验
电气设备预防性试验是指对已经投入运行的设备按照规定的试验条件（如规定的试验设备、环境条件、试验方法和试验电压等）、试验项目和试验周期所进行的检查、试验或监测。电气设备预防性试验执行标准DL/T596-2021《电力设备预防性试验规程》。电气设备预防性试验的目的是将试验结果与该设备历次试验结果相比较，与同类设备试验结果相比较，参照相关的试验结果，根据变化规律和趋势，进行全面分析后，判断设备能否继续投入运行。它是预防发生事故和设备损坏以及保障设备安全运行的重要措施。
3电气设备高压试验常见异常问题分析
3.1试验设备接地不良问题
试验设备接地不良易造成严重损耗，尤其是对容性设备的正常运行造成较大阻碍和破坏。（1）线路和电压互感器通常直线连接，在接触不良时相当于串入等值电阻。当接地不良时，介质损耗将随着电容量的增加而增加，如果电容量较大，则会引起介质损耗超标。（2）当在高压试验中，电压电流互感器二次绕组出现接地不良时，二次绕组和地面之间形成杂散电流，造成测量值出现偏差。（3）局部放电试验中，高电压下变压器接地不良部位会产生悬浮放电，严重影响局放试验结果的准确。
一种用于配电网的新型过电压在线监测系统
１６ 第２８卷第５期 ２０１２年５月 电力科学与工程 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｙ．，２０１２
一种用于配电网的新型过电压在线监测系统
杨海生，刘 玲
（晋中供电公司，山西晋中０３０６００）
摘要：过电压的监测和分析对现代电力供电系统有极其重要的意义。详细介绍了发明专利“一种过电压 在线监测方法及其装置”中提出的用于配电网的过电压在线监测方法和基于该专利开发的新型过电压在 线监测系统（简称ＦＲＯＭＳ１．０）。其原理是将电压互感器、二次电缆和分压器等设备（器件）等效为相 互级联的二端口频域网络函数模型，基于二次设备输出端口的电压信号，应用傅里叶变换反演计算得到 电压互感器高压端口的过电压信号。在实验室搭建了该过电压监测系统并建立了该系统的整体计算模型， 计算结果与实测数据的比较验证了该监测方法和监测系统的可行性和有效性。最后介绍了该监测系统在 山西晋中供电公司的现场应用情况。
关键词：过电压；在线监测；频域网络函数；反演计算
中图分类号：ＴＭ８６ 文献标识码：Ａ
０ 引言
现代电力供电系统中，过电压现象时有发生。
由于雷击、故障、谐振、操作等原因均可能引起
电网过电压，而运行中的电气设备一旦遇到过电 压可能发生击穿、放电、闪络、爆炸等事故 。 ，
因此电力系统中对过电压的监测和分析有极其重
要的意义。过电压在线监测系统的关键是过电压
信号的获取。目前，应用于电网过电压信号获取
的装置主要有：电容分压器或阻容分压器 、光
纤电压传感器 、电压互感器 （简称ＰＴ）、基 于静电耦合原理的非接触式电压传感器 和基于
电容式套管的末屏电压传感器 等，但均各自存
在局限性 “ 。
鉴于此，本文介绍了一种基于电站设备宽频
传输参数的过电压在线监测方法 ，该监测方法
利用电站原有ＰＴ和二次电缆获取和传递过电压信
号，这不仅避免了改动电站一次接线，且节省了
电站一次侧与控制室之间的通讯设备，因此该监
过电压在线监测系统研究及设计
第３６卷 ２ｏ０８年ｌ２月 云南电力技术 ＹＵＮＮＡＮ ＥＩ正ＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ＶｏＩ．３６ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０Ｏ８
过电压在线监测系统研究及设计
孙国芳 虞 泽 梁红军２
（１．云南电网公司普洱供电局，云南普洱６６５０Ｏ０： ２．西安交大电力设备电气绝缘实验室，陕西西安７１００４５）
摘要：电力设备对过电压的耐受能力是其绝缘结构强度的重要指标。过电压在线监测技术是电网的重要 研究课题之一。结合电网内外过电压的特点，设计阻容分压器作为信号获取装置，开发了一套过电压在
线监测系统。基于虚拟仪器技术，配合高速采集板卡，可方便调用、分析处理数据并进行图形化显示． 提高系统稳定性。 关键词：过电压在线监测虚拟仪器分压器
中图分类号：ＴＭ７６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０Ｏ６—７３４５（２００８）０６—０００８—０３
１ 前言
电网发生频繁的过电压对电力设备的绝缘结 构是一大威胁。通常过电压录波仪采样频率不高，
采样长度低，只能监测过电压的幅值和次数而不 能对波形进行分析。如果没有有效的监测手段以
获得有关的可靠信息，很难做出正确的分析判断。 因此，在电力系统中，对过电压的监测有重要 意义。
２过电压监测技术现状
２．１ 技术现状 目前过电压主要的研究方式分为：
１）根据过电压产生机理及实际的电路情况 对其进行实验室模拟。 ２）根据实际情况来建造一个数学模型，用 计算机对此模型进行试验，对真实过电压进行模
拟研究的。 ３）采用电压监测仪器进行现场监测，一旦
系统出现过电压，就触发电路、记录实时波形。 目前国内外过电压自动记录装置主要采用分
散式见图１、集中式见图２。两种结构：分散式结
构即前置智能化过电压采集装置，采用完全模块
化设计，完成故障记录、事件记录、电气量的计 算等功能，此任务主要由单片机或ＤＳＰ芯片来完
成。此种方式采用模块化设计，通道便于扩展、 采集的信号稳定性和抗干扰性能好，但结构较负