(肖登明)變電站主要電力設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)分析

1、變電站主要電力設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)分析肖登明肖登明 上海交通大學(xué)上海交通大學(xué)電氣工程系電氣工程.在線監(jiān)測的誕生 測量、監(jiān)視、控制等多功能二次設(shè)備以及現(xiàn)場測試或?qū)崟r(shí)測量對電力設(shè)備運(yùn)行可靠性起了重要作用。 現(xiàn)場測試或?qū)崟r(shí)測量的發(fā)展而誕生了在線監(jiān)測。主要電力設(shè)備 耦合電容器、電容型套管、電容型電流互感器、電容型電壓互感器、避雷器、絕緣子、變壓器、GIS、電力電纜、發(fā)電機(jī)和高壓斷路器 q 在線檢測目前并不能完全取代常規(guī)預(yù)防性試驗(yàn)： 大多局限于測量工頻運(yùn)行電壓下的絕緣參量； 無法測量電力設(shè)備在高于運(yùn)行電壓下的參量； 迄今尚未形成統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)。電力設(shè)備試驗(yàn)和維修策略的發(fā)展歷程電力

2、設(shè)備試驗(yàn)和維修策略的發(fā)展歷程 事故維修（壞了再修，第二次世界大戰(zhàn)之前） （盲目、不科學(xué)） 定期維修（按固定時(shí)間周期維修，當(dāng)前多數(shù)情況） （維修過量、維修不足） 狀態(tài)維修（以運(yùn)行狀態(tài)決定維修周期，正在逐步開展） （以在線監(jiān)測為基礎(chǔ)，科學(xué)、可靠、經(jīng)濟(jì)、可預(yù)見）在線監(jiān)測的真實(shí)性 電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)是一種利用運(yùn)行電壓來對高壓設(shè)備絕緣狀況進(jìn)行試驗(yàn)的方法，它可以大大提高試驗(yàn)的真實(shí)性與靈敏度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷 在線監(jiān)測的實(shí)時(shí)性 采用在線監(jiān)測的方法可以根據(jù)設(shè)備絕緣狀況的好壞來選擇不同的監(jiān)測周期，使試驗(yàn)的有效程度明顯提高。在線監(jiān)測可以積累大量的數(shù)據(jù)。將被試設(shè)備的當(dāng)前試驗(yàn)數(shù)據(jù)（包括停電及帶電監(jiān)測）和以往的監(jiān)測數(shù)

3、據(jù)相結(jié)合，用各種數(shù)值分析方法進(jìn)行及時(shí)、全面地綜合分析判斷，就可以發(fā)現(xiàn)和捕捉早期缺陷、確保安全運(yùn)行，從而減小由于預(yù)防性試驗(yàn)間隔長所帶來的誤差。在線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成二.在線監(jiān)測目前存在的問題2.1在線監(jiān)測的重要性與困難度 離線的預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果的分析，已經(jīng)積累了大量經(jīng)驗(yàn)，據(jù)此可以制訂出相應(yīng)的規(guī)程推廣施行 在線診斷，現(xiàn)在仍還處于研究、試運(yùn)行、積累經(jīng)驗(yàn)的階段。發(fā)展絕緣在線監(jiān)測和診斷技術(shù)，即需對絕緣結(jié)構(gòu)及其老化機(jī)理有深入的了解，也需應(yīng)用傳感、微電子等高新技術(shù)。它是具有交叉學(xué)科性質(zhì)的一門新興技術(shù)，也是當(dāng)前智能電網(wǎng)發(fā)展的需要。q這幾種維修方法并不互相排斥，但在不同階段、不這幾種維修方法并不互相排斥，但在不同階段

4、、不同要求的情況下，共存的形式有差別。同要求的情況下，共存的形式有差別。q維修的目的在于獲取各種信息，基于此得到設(shè)備狀維修的目的在于獲取各種信息，基于此得到設(shè)備狀況的結(jié)論；況的結(jié)論；q迄今為止，尚不能完全建立測量數(shù)據(jù)與設(shè)備狀況之迄今為止，尚不能完全建立測量數(shù)據(jù)與設(shè)備狀況之間的直接關(guān)系：間的直接關(guān)系：Ub f (R, tan, PD, DGA, )?事故維修、定期維修、狀態(tài)維修三種策略2.2 抗干擾問題 例如變壓器、GIS的局部放電監(jiān)測的抗干擾問題，在線監(jiān)測信號很微弱，受通訊、諧波和電壓突變等因素以及高電壓設(shè)各區(qū)的電磁場干擾，測量信號的精度和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性會受到影響，有一些測量信號甚至完全淹沒在干

5、擾信號中。 提高在線監(jiān)測系統(tǒng)的抗干擾能力，使測量數(shù)據(jù)靈敏、穩(wěn)定、可靠是對在線監(jiān)測技術(shù)和產(chǎn)品的一個(gè)基本要求。 應(yīng)該針對不同的變電站的強(qiáng)干擾信號采取不同的抗干擾措施主要是阻隔干擾傳播路徑，以及采用軟件進(jìn)行數(shù)字濾波等2.3現(xiàn)場設(shè)備受運(yùn)行條件影響和環(huán)境影響問題 例如，電容性設(shè)備介損在線監(jiān)測系統(tǒng)，當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行方式改變時(shí)介質(zhì)損耗數(shù)據(jù)發(fā)生較大的突變，還有很多設(shè)備的介損值隨溫度變化呈現(xiàn)較大的波動。這些現(xiàn)象對正確地分析判斷設(shè)備的狀態(tài)產(chǎn)生了一定的影響。 因此，現(xiàn)場測量設(shè)備的抗環(huán)境變化能力也是不容忽視的一個(gè)問題。2.4 在線監(jiān)測裝置的維護(hù)問題 有一些在線監(jiān)測裝置（比如色譜監(jiān)測）在運(yùn)行前需要進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置或標(biāo)定，在長時(shí)

6、間運(yùn)行后，內(nèi)部元件特性發(fā)生變化使得工作狀態(tài)改變，測量數(shù)據(jù)就會產(chǎn)生較大的偏差，需要定期地進(jìn)行重新設(shè)置或標(biāo)定，使得一些在線監(jiān)測裝置常規(guī)的維護(hù)工作量加大，也使得在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的可信度降低。2.5 在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析判斷及標(biāo)準(zhǔn)化問題 設(shè)備的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)是在運(yùn)行條件下取得的，由于設(shè)備運(yùn)行條件、環(huán)境條件以及電磁干擾的影響，各種在線監(jiān)測數(shù)據(jù)與離線試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間通常都有一定的差別，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化規(guī)律和波動范圍各有不同，在線監(jiān)測項(xiàng)目由于干擾問題測量靈敏度低于離線試驗(yàn)。 離線試驗(yàn)所用的預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程所定的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)生搬硬套到在線監(jiān)測中。 建議國網(wǎng)公司應(yīng)該對電力設(shè)備在線監(jiān)測采用標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)程。 盡快使電力設(shè)備在線監(jiān)測

7、系統(tǒng)形成統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范。三。容性負(fù)載電力設(shè)備的在線監(jiān)測表達(dá)介電性能的參數(shù)表達(dá)介電性能的參數(shù) 介電系數(shù)電容量C 電阻率 絕緣電阻Ri 介質(zhì)損耗角正切tan 介質(zhì)損耗P 擊穿場強(qiáng)Eb 擊穿電壓Ub各種測量參數(shù)靈敏度的比較 4.3 tg及C的在線監(jiān)測 圖4-8 tg在線監(jiān)測儀的原理框圖圖4-10 用過零轉(zhuǎn)換移相相與的原理測角的原理圖存在的問題 1. 數(shù)據(jù)變動較大，是由于諧波的影響，導(dǎo)致信號波形變形過零點(diǎn)變化，則產(chǎn)生測量誤差，應(yīng)采用硬件、軟件濾波提高測量準(zhǔn)確度。 2.測到的數(shù)據(jù)與縱向值、橫向值相比較，可用相對值來表達(dá)被測量設(shè)備的絕緣狀況。四。油浸電力設(shè)備色譜在線監(jiān)測的技術(shù)分析油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)原理色譜

8、在線監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)色譜在線監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)1 1 油氣分離快而全，縮短檢測周期油氣分離快而全，縮短檢測周期2 2 用一根柱高效分離用一根柱高效分離H H2 2、COCO、CHCH4 4、C C2 2H H2 2、C C2 2H H4 4、C C2 2H H6 6六種氣體，而且使用方便、易于維護(hù)六種氣體，而且使用方便、易于維護(hù)3 3 采用新型傳感器，以得到更好的靈敏度、精度、采用新型傳感器，以得到更好的靈敏度、精度、穩(wěn)定性穩(wěn)定性4 4 設(shè)計(jì)抗干擾能力強(qiáng)、自動化程度高的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)抗干擾能力強(qiáng)、自動化程度高的監(jiān)控系統(tǒng)5 5 研究基于研究基于ANNANN的色譜故障診斷技術(shù)，使判斷正確率的色譜故障診斷技術(shù)，

9、使判斷正確率有所一定提高。有所一定提高。1.1.油氣分離技術(shù)油氣分離技術(shù)1 能滲透能滲透H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6六種氣體，而且滲透飽和時(shí)間短的透氣膜六種氣體，而且滲透飽和時(shí)間短的透氣膜2振蕩脫氣法3超聲波脫氣法4.真空脫氣法 幾幾種種膜膜飽和時(shí)間比較飽和時(shí)間比較油氣分離用PTFE膜耐壓強(qiáng)度正常正常使用幾年后后，使用幾年后后，膜表面已膜表面已膨脹膨脹破裂破裂。* 振蕩脫氣就是在一個(gè)容器里，加入一定量的含有氣體油樣。在一定的溫度下，經(jīng)過充分振蕩，油中溶解的各種氣體必然會在氣油兩相間建立動態(tài)平衡。分析氣相組分的含量，根據(jù)道爾頓亨利定律就可計(jì)算出油中原來氣體的濃度。 *超聲脫氣

10、法是采用超聲波裝置，使氣液兩相迅速達(dá)到平衡。利用電聲換能器，對壓電晶體的逆壓電效應(yīng)，通過施加交變電壓，使之發(fā)生交替的壓縮和拉伸而引起振動，使所加頻率在超聲的頻率范圍內(nèi)（即大于20Hz），超聲波在介質(zhì)中所引起的介質(zhì)微粒振動，即使振幅極小，也足可使介質(zhì)微粒間產(chǎn)生很大的相互作用力，使氣體分子從油中逸出。2.2.混合氣體分離技混合氣體分離技術(shù)術(shù)1 氣相色譜分析原理氣相色譜分析原理2 柱結(jié)構(gòu)基本形式柱結(jié)構(gòu)基本形式3 色譜柱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵：復(fù)合固定相色譜柱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵：復(fù)合固定相（a）（b）圖 3-6 HAYESEP D 出峰圖Fig 3-6 The peak of HAYESEP DHAYESEP D, Po

11、rapakT兩種固定相兩種固定相比例比例2, 211 , 2112WWttRRR分離度：分離度：4 影響柱效的其它因素影響柱效的其它因素柱徑柱徑柱長柱長樣氣量樣氣量溫度溫度載氣流速（柱壓）載氣流速（柱壓）柱壓：0.25Mpa1 采用單根色譜柱和由HAYESEP D和Propark T組成的復(fù)合固定相，可在幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)對H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6六種氣體的高效分離2 無需溫控裝置也可在戶外使用。3 常規(guī)色譜儀所用的多根分離柱不同，單根柱只需1ml的樣氣，這樣保證了油氣分離的周期幾小時(shí)或一天。色譜柱的要求3. 傳感器技術(shù)1 幾種傳感器比較 熱線半導(dǎo)體傳感器的實(shí)驗(yàn)及研究靈敏度對

12、數(shù)線性度檢測范圍傳感器體積熱線傳感器電路圖熱線傳感器的靈敏度旁線傳感器出峰圖熱線傳感器出峰圖1 半導(dǎo)體傳感器適合多種可燃性氣體的監(jiān)測。2 熱線型半導(dǎo)體傳感器對H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6六種氣體靈敏度、線性度和反應(yīng)速度俱佳,優(yōu)于普通半導(dǎo)體傳感器。和其它傳感器相比，它體積很小，與內(nèi)徑2mm的色譜柱配合得到了更好的氣體分離效果，是用于在線色譜監(jiān)測理想的氣敏元件。小結(jié)4.4.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)終端機(jī)終端機(jī)主控機(jī)主控機(jī)多組分氣體監(jiān)測系統(tǒng)外形多組分氣體監(jiān)測系統(tǒng)外形主機(jī)實(shí)物圖主機(jī)實(shí)物圖5.在線色譜監(jiān)測存在的問題 1. 開始正常，運(yùn)行幾個(gè)月后或一年后，數(shù)據(jù)差別很大。 2.據(jù)悉，國網(wǎng)

13、定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，國內(nèi)幾家大的色譜企業(yè)建議準(zhǔn)確度不應(yīng)小于30%. 3.維護(hù)工作量較大，更換載氣，定標(biāo)校核等（有些國產(chǎn)儀器無定標(biāo)功能）。6. 分析 1.油氣分離不是全脫氣，或部分脫氣沒有計(jì)算準(zhǔn)確。 2.混合氣分離的色譜柱沒有定期標(biāo)定、更換和老化處理。 3.氣敏傳感器壽命不長，沒有定期標(biāo)定和更換。7. 建議 1. 國網(wǎng)成立在線色譜儀器定標(biāo)中心，檢測國產(chǎn)儀器。 2. 國網(wǎng)應(yīng)針對在線色譜另外制定超標(biāo)注意值，如C2H2應(yīng)丁為1ppm,在線色譜不可能監(jiān)測到 1ppm的值。 3.準(zhǔn)確度不應(yīng)10%。 4.CO/CO2這一指標(biāo)需檢測，國外已認(rèn)為此值涉及固體絕緣的壽命。變壓器的另外的監(jiān)測方法光聲光譜法多組分監(jiān)測儀變壓器局

14、部放電的在線監(jiān)測B 電超聲聯(lián)合法 圖719 電超聲法原理圖4 個(gè)超聲通道, 1 個(gè)電測通道便攜式的設(shè)備50 300 kHz64 MB 內(nèi)存路由特性可進(jìn)行局放定位多用途，可用于變壓器，發(fā)電機(jī)，GIS等多種電力主設(shè)備超高頻法監(jiān)測變壓器的局放 采用內(nèi)置式超高頻傳感器放入變壓器的放油閥里，監(jiān)測信號通過光纖傳到監(jiān)測中心。 抗干擾能力大大增強(qiáng)，較好的解決了外置式傳感器的弱點(diǎn)。六。斷路器的在線監(jiān)測1、監(jiān)測原理 主要監(jiān)測絕緣特征、開關(guān)特性和溫度特性。開關(guān)特性監(jiān)測開、關(guān)時(shí)的控制電流和通電時(shí)間。2操作機(jī)構(gòu)機(jī)械特性和控制回路的在線監(jiān)測合分閘線圈電流、電壓測量測量合分閘線圈動作時(shí)回路中的電流、電壓，記錄波形，通過波形

15、分析，判斷電回路和機(jī)械回路的狀態(tài)。 將開關(guān)每次動作的圖譜記錄到數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行實(shí)時(shí)故障分析 。 軟件的客戶端運(yùn)行在變電站控制室的工控機(jī)上。所需要的數(shù)據(jù)（主要是分合閘動作的波形）由硬件部分傳輸?shù)皆摴た貦C(jī)。 軟件的服務(wù)端運(yùn)行在主控室或者調(diào)度運(yùn)行維護(hù)操作人員?？梢钥吹杰浖姆治鼋Y(jié)果。軟件最主要是兩個(gè)部分：信號處理(Signal Processing) 和專家系統(tǒng)(Expert System)。結(jié)構(gòu)如下圖：監(jiān)測觸頭的壽命 開關(guān)每次動作的燃弧時(shí)間和累計(jì)各相觸頭負(fù)荷能量也記錄到數(shù)據(jù)庫中，通過實(shí)時(shí)計(jì)算，越限報(bào)警 。 采用CBM和自動分析軟件，可以將新信息提供給若干通用組。 GPS同步攜帶的控制電路信號波形的精

16、確記錄。這將為維護(hù)人員提供斷路器運(yùn)行狀態(tài)的詳細(xì)動作，可對一個(gè)或多個(gè)斷路器修復(fù)或執(zhí)行日常維護(hù)做出更可靠的決策。七。GIS在線檢測與診斷項(xiàng)目注：“”表示在線監(jiān)測，“”表示停電試驗(yàn)，“”表示取樣試驗(yàn)，“”表示現(xiàn)場監(jiān)測。 局部放電在線檢測1. 外部電極法局部放電在線檢測2. 接地線電磁耦合法局部放電在線檢測3. 絕緣子中預(yù)埋電極法局部放電在線檢測4. 超高頻檢測法局部放電非在線檢測1. 機(jī)械振動檢測法雙探頭超聲監(jiān)測原理圖A、B-電壓探頭；C-信號鑒別回路；V-發(fā)光二極管 局部放電非在線檢測2. 氣體檢測法局部放電非在線檢測3. 光學(xué)檢測法 4個(gè)超聲通道，1個(gè)電通道輸入便攜裝置50 300 kHz可用于

17、局放定位AR 70012 個(gè)局放通道0.5 10 MHz 帶寬48 相位窗口32 幅值窗口所有通道同時(shí)測量R 2100 專家級局放分析儀便攜式GIS局放測試 采用相對較低的1-20MHz的測量頻段，在這個(gè)頻段內(nèi)可以取得更高的信號強(qiáng)度和較低的噪聲，某些廠家所采用的40MHz以上的高頻段測量方法雖然可以降低噪聲，但是相應(yīng)的局放信號強(qiáng)度也降得很低，對于發(fā)生在主設(shè)備內(nèi)部離傳感器稍遠(yuǎn)的地方的局放活動無法進(jìn)行檢測，使靈敏度和監(jiān)測范圍都受到了很大的局限。在1-20MHz頻率范圍內(nèi)進(jìn)行的測量，可以取得最大限度的信噪比，并且由于相對低頻范圍內(nèi)的信號衰減要比高頻信號小得多，從而大大提高了靈敏度和監(jiān)測范圍。測量頻段

18、 實(shí)踐證明：由于靈敏度低和現(xiàn)場抗干擾能力差的原因，脈沖電流檢測法主要用于GIS制造廠家的實(shí)驗(yàn)室局放試驗(yàn)和現(xiàn)場的驗(yàn)收試驗(yàn)，不適用于GIS 在線局放的監(jiān)測。 由于超聲波在GIS中的傳播復(fù)雜，故在故障監(jiān)測上很難做到定量判斷，可作為一種輔助的測量方法。超聲波監(jiān)測法主要用于定位監(jiān)測。超高頻法 采用超高頻（Ultra High-Frequency，UHF）法檢測GIS 中的局部放電是20世紀(jì)80年代初期由英國中央電力局（Central Electricity Generating Board，CEGB）提出，并應(yīng)用于英國Torness 420kV GIS 的檢測。Torness 電站的多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證了該

19、方法的可行性，使超高頻法得到了行業(yè)的認(rèn)可。在2000年修訂的IEC60270及IEC50517標(biāo)準(zhǔn)中，均將這一方法作為GIS局放檢測的主要方法之一。 超高頻法的基本原理是使用UHF天線而不是脈沖電流法的耦合電容來檢測GIS 局部放電產(chǎn)生的電磁波。超高頻最主要的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高，并能夠通過放電源到不同傳感器的時(shí)間差對放電源進(jìn)行定位。它對傳感器的設(shè)計(jì)、阻抗匹配、放大器的帶寬和噪聲要求很高，同時(shí)又要求有多通道寬帶數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所以，相比于脈沖電流法，它的技術(shù)難度較大。局部放電源故障類型識別與定位 GIS 中有可能出現(xiàn)的主要絕緣缺陷包括：固定缺陷、GIS 腔體內(nèi)可以移動的自由金屬微粒、傳導(dǎo)

20、部分的接觸不良、絕緣子制造時(shí)造成的內(nèi)部空隙、實(shí)驗(yàn)閃絡(luò)引起的表面痕跡和因電極的表面粗糙或是來自制造時(shí)嵌入的金屬微粒等局部放電源故障類型識別與定位 。 局部放電模式識別的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是特征提取和模式分類與識別。局部放電信號的特征有很多，常用的特征主要有：譜圖特征、頻譜和波形特征，模式分類與識別方法主要有：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、模糊專家系統(tǒng)、小波分析方法等及其上述各種方法相聯(lián)合的方法。監(jiān)測方法耦合電容法高頻法甚高頻法超高頻法超聲波法化學(xué)法光學(xué)法優(yōu)點(diǎn)簡單；靈敏度較高，可對放電量進(jìn)行校準(zhǔn)易于實(shí)現(xiàn)；靈敏度較高靈敏度較高靈敏度高；可用于運(yùn)行中設(shè)備靈敏度高；抗電磁干擾能力強(qiáng)不受電磁干擾不受電磁干擾缺點(diǎn)運(yùn)行設(shè)備不能

21、使用；信噪比低信噪比低，如用內(nèi)電極需事先埋設(shè)造價(jià)較高，如用外電極則靈敏度低造價(jià)高結(jié)構(gòu)復(fù)雜；要求豐富經(jīng)驗(yàn)的人操作靈敏度差；不能長期監(jiān)測靈敏度差；需多個(gè)傳感器可達(dá)精度很高很高很高很高較高很差差適用監(jiān)測的放電源固定微粒；懸浮物；氣隙和裂紋各種缺陷類型都適用各種缺陷類型都適用各種缺陷類型都適用自由移動的微粒；懸浮物放電情況嚴(yán)重時(shí)的缺陷固定微粒；針狀突出物能否故障定位不能不能能精確度較高：0.1m適用，但條件苛刻，需多個(gè)傳感器僅能判斷哪個(gè)氣室發(fā)生放電不能能否判別故障類型能能能能能不能不能是否已應(yīng)用早期應(yīng)用早期應(yīng)用早期應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用極少應(yīng)用極少應(yīng)用 通過對以上7種GIS 局部放電檢測方法特點(diǎn)的分析比較可以得

22、出以下結(jié)論：在GIS局部放電信號的檢（監(jiān)）測方法中，超高頻法和超聲波法是比較實(shí)用可行的方法 。 國內(nèi)外對UHF的研究主要集中在超高頻傳感器研制、超高頻信號傳輸特性分析與建模、超高頻檢測系統(tǒng)研制、局放源類型識別和定位等幾個(gè)方面。 用超高頻法對GIS局部放電進(jìn)行在線監(jiān)測在國外已有多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，充分證明了超高頻法的有效性，而在國內(nèi)還處于研究探索階段，是一重點(diǎn)發(fā)展方向。SF6絕緣氣體放電分解研究 針對氣體絕緣設(shè)備絕緣缺陷產(chǎn)生局部放電引起SF6氣體分解問題進(jìn)行研究，尋找有效表征突發(fā)性故障的特征氣體組分，建立氣體組分濃度、產(chǎn)氣率、體積分?jǐn)?shù)比與絕緣缺陷性質(zhì)、程度及發(fā)展趨勢等的定量關(guān)系 研制對SF6主要分解

23、氣體檢測靈敏度高、選擇性強(qiáng)的碳納米管氣敏傳感器；通過傳感器陣列和數(shù)據(jù)融合算法研究，解決傳感器對各組分交叉敏感及定量問題。為氣體絕緣設(shè)備的在線監(jiān)測和安全評估提供技術(shù)依據(jù)。 對SF6放電分解氣體的常用檢測方法有以下幾種：氣相色譜法氣相色譜法，可以對SOF2、SO2F2、SO2和CF4進(jìn)行檢測，但不能檢測HF和 SOF4，并且色譜進(jìn)樣的特性決定了檢測時(shí)間較長，不能做到連續(xù)在線監(jiān)測，不適于現(xiàn)場在線監(jiān)測應(yīng)用。 檢測管法，檢測管法，目前國內(nèi)外實(shí)用的僅有HF，SO2檢測管，檢測精度可達(dá)1ppm，但其易受溫度、濕度、存放時(shí)間影響，存在交叉敏感問題，且不適合作為放電的在線監(jiān)測。 化學(xué)分析法，化學(xué)分析法，僅能測定

24、分解氣體中可水解氟化物及酸度，對分解物的類型和濃度無法判斷。 紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法，它能檢測SOF2、SO2F2、SO2、SF4、SOF4、H2O和CF4，但SF6會影響其它氣體的吸收峰，有交叉干擾現(xiàn)象；紅外光源強(qiáng)度低，檢測器靈敏度低，定量精度不足。 采用碳納米管制作氣體傳感器檢測采用碳納米管制作氣體傳感器檢測SF6放放電分解氣體組分。電分解氣體組分。碳納米管(CNT，Carbon Nanotube)作為一種新的材料自從1991年被發(fā)現(xiàn)以來，其物理化學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用得到了廣泛的研究。 CNTs可作為微型氣體傳感器，具有常規(guī)傳感器不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：一是靈敏度高，一是靈敏度高，其靈敏度可高達(dá)10

25、ppb；二是大大降低了二是大大降低了傳感器的工作溫度；三是大大縮小了傳傳感器的工作溫度；三是大大縮小了傳感器的尺寸；四是氣敏選擇性強(qiáng)。感器的尺寸；四是氣敏選擇性強(qiáng)。因此，它在生物、化學(xué)、機(jī)械、航空、軍事等方面具有廣泛的發(fā)展前途。 在實(shí)驗(yàn)室氣體分解模擬試驗(yàn)裝置、真實(shí)GIS試驗(yàn)研究平臺的不同部位，設(shè)置人工絕緣缺陷，并由此獲取大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對于實(shí)驗(yàn)獲取的氣體樣本用紅外光譜分析儀和氣相色譜儀綜合分析，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠。 ，研究GIS設(shè)備絕緣缺陷產(chǎn)生局部放電程度和發(fā)展變化趨勢以及影響因素，揭示導(dǎo)致突發(fā)性故障的機(jī)理和條件，根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果，用統(tǒng)計(jì)、擬合和數(shù)據(jù)挖掘等方法，總結(jié)出有實(shí)用價(jià)值的經(jīng)

26、驗(yàn)計(jì)算公式或曲線，揭示局部放電量、固體絕緣狀態(tài)與分解氣體組分濃度、產(chǎn)氣率、各組分間體積分?jǐn)?shù)比的定量關(guān)系。可行性分析 SF6放電分解組分與絕緣缺陷關(guān)系研究的可行性 研究氣體設(shè)備內(nèi)部各種缺陷產(chǎn)生的局部放電對SF6氣體分解組分的關(guān)系，通過分子仿真軟件計(jì)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理，構(gòu)建氣體絕緣設(shè)備絕緣缺陷產(chǎn)生局部放電引起SF6氣體分解組分的數(shù)據(jù)庫， 通過研究GIS設(shè)備絕緣缺陷產(chǎn)生局部放電程度和發(fā)展變化趨勢以及影響因素，揭示導(dǎo)致突發(fā)性故障的機(jī)理和條件，根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果，采用統(tǒng)計(jì)、擬合和數(shù)據(jù)挖掘等方法，總結(jié)出有實(shí)用價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式或曲線是可能的。特色與創(chuàng)新特色與創(chuàng)新 研究SF6氣體分解組分及濃度與

27、不同絕緣缺陷類型產(chǎn)生的局部放電水平及發(fā)展趨勢的內(nèi)在聯(lián)系，通過分解氣體組分測定與分析，解決氣體絕緣設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷產(chǎn)生局部放電的故障診斷和狀態(tài)評估的難題。 針對SF6分解組分氣體分子特性，進(jìn)行碳納米管多細(xì)微氣敏傳感器響應(yīng)機(jī)理的研究，可研制功能性強(qiáng)的碳納米管氣敏傳感器。 綜上所述， SF6放電分解組分與絕緣缺陷關(guān)系的監(jiān)測和研究，也是GIS故障在線監(jiān)測的另一個(gè)重要的發(fā)展方向。八.電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展8.1 在線監(jiān)測裝置的智能化 。智能傳感器將傳感測量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能一起實(shí)現(xiàn)。 智能傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)化總線接口進(jìn)行通訊，能與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)直接進(jìn)行信息交換，使傳感器由孤立的元件向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。 智能傳感器有自診斷和自校推功能，并可隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，可以提高在線監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。8.2在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化 在線監(jiān)測領(lǐng)域應(yīng)該盡早確定一個(gè)通用的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，編制一個(gè)通用的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)通訊規(guī)約，開發(fā)帶通訊接口的智