内容发布更新时间 : 2024/11/8 0:35:18星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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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

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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

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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。

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2.3电容量监测

在对流经绝缘的电流I(t)和绝缘两端电压u(t)采样后，可分别求得电流、电压的有效值I、U。监测装置同时测量工频电压的频率f。设备的电容量C可由下面公式求得：

实际上，当tgδ小于0.1时，按近似式算得的电容值的误差可以忽略。

2.4 三相不平衡电流监测

理论分析表明，与监测介质损耗因数或电容量的变化相比，监测流经绝缘电流的变化对发现绝缘缺陷更为灵敏。然而，电流监测装置经常流过正常电流，当此电流发生微弱变化时，装置很难及时发现。但若电流监测装置同时监测三相设备的绝缘，则设备状态正常时，三相电流平衡，流经装置的电流为零。这种情况下，若某相绝缘出现缺陷，流经该相绝缘的电流发生微弱变化，因而出现三相不平衡电流，监测装置能很灵敏地发现此电流，从而及时发现故障。

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图3为监测三相不平衡电流的原理线路图。电容型设备ZA、ZB、ZC分别处于三相电压 A、 B、 C的作用下，其绝缘中流通电流 A、B、 C。为了检测这些电流，在每相设备的接线处分别接入检测单元（电阻、电容或电流传感器）Za、Zb、Zc，由于其阻抗值比ZA、ZB、ZC小得多，它们的接入对流经三相绝缘的电流值几乎没有影响。检测单元的输出电压 a、 b、 c反映了电流 A、 B、 C，正常情况下，这三个电压的相量和为零，即加法器无输出信号。但当某相绝缘出现故障时，电压 a、 b、 c的相量和不再为零，加法器有信号输出，经放大器K0放大后给出故障信息。

通常，三相设备的阻抗不会完全相同，三相电压不一定完全平衡，三相检测单元的阻抗也不会完全相同，因此在绝缘状况正常时，电压 a、 b、 c的相量和也不一定为零。为此，引入对称化单元一幅值调节装置KA、KB、KC，以使绝缘状况正常时加法器的输出为零。当某相绝缘出现故障时，流经该相绝缘的电流发生变化，此时加法器的输出即为故障信息。

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