1、電力系統 故障診斷與狀態監測自動化 一、故障診斷與狀態監測技術簡介 國家電網公司提出全面建設智能電網 建設電網設備在線監測與狀態檢修系統，不僅可實現電氣設備健康 狀況在線實時監測，并可根據對設備的狀態評估給出相應檢修策略， ，從而實現電網的智能化，實現設備檢修方式從“定期檢修”過渡 到“狀態檢修”的戰術轉變。 設備是什么 情況? 什么 時候該對設 備進行維修 設備維修的發展歷程 故障維修 50年代以前 設備出現故障或發生事故才維修 定期檢修 4070年代，前蘇聯 維修工作的內容與周期都是事先計劃和設定好的 狀態檢修 80-90年代起，美國開始研究通過對設備狀態進行監測， 然后按設備的健康狀態來

2、安排維修 我國電力系統從上世紀50年代起根據前蘇聯模式推行定期檢修 制度，這是一種以時間周期為基礎的設備定期檢修制度。 狀態檢修的 做法 狀態檢修是企業以安全、環境、成本為基礎，通過設備狀態評價、 風險評估、檢修決策等手段開展設備檢修工作，達到設備運行安全可 靠、檢修成本合理的一種檢修策略。 指由于各種原因可能 導致的人身傷害、設 備損壞、運行可靠性 下降、電網穩定破壞 等危及電網安全、可 靠運行的情況； 安 全 環 境成 本 指電網運行對社會、 國民經濟、環境保護 等產生的影響； 指企業成本、收益以 及事故情況下可能造 成的直接、間接經濟 損失等。 實現設備全壽命周期管理 數據整合 標準體系

3、 狀態評估和協同智能診斷 在線監測等系統數據 狀態檢修強調了對設備狀態的評價與診斷。以設備健康狀態決定維 修策略的狀態檢修打破了傳統周期維修中“一刀切”的思想，設備健康 狀態好，可適當延長檢修周期，反之則應縮短檢修周期。 三個階段三個階段 事后維修模式 1950年前 設 備 維 修 的 發 展 階 段 預防性維修模式 1950年1970年 計劃預修體 制（前蘇聯） 預防維修 制（美國） 現行維修模式 1970年至今 預預 知知 維維 修修 和和 狀狀 態態 維維 修修 以以 利利 用用 率率 為為 中中 心心 的的 維維 修修 可可 靠靠 性性 維維 修修 以以 可可 靠靠 性性 為為 中中

4、心心 的的 維維 修修 適適 應應 性性 維維 修修 全全 面面 計計 劃劃 質質 量量 維維 修修 費費 用用 有有 效效 維維 修修 1、事后維修 故障檢修，壞了就修，不壞不修。適合于事故比較隨機。元件多并且 在對生產影響小的非重點設備。 2、預防性定期檢修 以時間為基礎的計劃檢修，適合于已知設備磨損規律的設備以及難以 隨時停機進行檢修的流程工業、自動化生產設備計劃檢修，元件事故 概率相近。 3、狀態檢修 以設備狀態為基礎，以預測狀態發展為依據。根據對設備的日常檢查、 定期重點檢查和在線狀態監測和故障診斷所提供的信息，在設備發生 故障前安排檢修。適用范圍設備故障率低，地位重要的設備。提高設

5、 備的可用率節省檢修費用。 失 誤 有意識的 破壞 知識性錯誤 規則性錯誤 錯 誤 忘 記漏 掉 潛意識中的錯誤習慣 不正確 無意識滑 過沒注意 狀態監測的概念和任務狀態監測的概念和任務 故障預報根據故障征兆,對可能發生故障的時間、 位置和程度進行預測。 故障診斷根據故障特征,對已發生的故障進行定 位和對故障發展程度進行判斷。 狀態監測對設備的運行狀態進行記錄、分類和評 估,為設備維護、維修提供決策。 三者內容相近、采用的方法大多一樣、在線檢測數 據和分析、目標一致（防患于未然） 差別如圖： 設備狀態檢修的依據（1） 診斷預測（故障率） 設備運行壽命 危險水平 注意水平 初期階段穩定階段劣化階

6、段 注意 階段 危險 階段 實施修復 破壞點 簡易診斷 故障預報故障診斷狀態監測 建立故障物理、 化學模型和仿真 對故障物理、化學 過程的機理分析 信號處理 模式識別 設備故障發生的 物理、化學過程 設備故障的 外在表現 關鍵技術 （1）傳感器 （2）計算機網絡和數據庫 （3）數據分析 傳感器技術和數據分析技術是狀態監測系統所 特有的關鍵技術。 涉及學科涉及學科 傳感器技術、電子、機械、化學、物理、數學、 光學、計算機及通信等。 狀態檢修作為一種較定期檢修方式更能降低維修成本、縮短檢修停電 時間、延長設備壽命的檢修方式。狀態檢修是一種比較新的檢修體 制，但成功的實例并不多，鑒于此，作為狀態檢修

7、依據的設備健康狀 態評估系統的研究尚處于摸索階段。 以在線監測數據為基礎的設備健康狀態評估，既要按照設備巡視檢測、 定期檢測和帶電（在線）檢測的結果進行故障診斷，還要結合運用傳 感技術、光電子技術及計算機技術等先進的手段，適時反映設備狀態。 對不同的電力設備，表示設備整體狀態的參數可能是不同的，需視具 體情況確定。而以預防性試驗數據為基礎的設備狀態評估，則是根據 設備的歷次試驗數據（交接性、預防性），運行電壓下的各種參數變 化，承受負荷及經受短路的情況，并與同類設備比較，綜合分析設備 的健康狀況，作為判斷設備是否需要檢修的依據。 國外應用與研究 美國國家電力研究院所 英國 日本發電檢修協會 加

8、拿大 德國（斯蒂亞克電力公司、漢堡電力公司） 國內電力設備狀態維修的應用 傳感器裝置的生產和在線監測的應用情況還落后于國 外先進水平，基本上還是實施以離線的預防性試驗為基礎 的變壓器運行狀態評估比 主要原因： 在線監測的硬件缺乏 需運用傳感技術、光電子技術及計算機技術等先進的手段來實時 反映設備狀態，對相當一部分變電站來說，在經濟及硬件設施等方面 存在著或多或少的困難，在在線監測沒有成為必要成分的情況下，維 修管理仍沿用舊體制 現場專門人才的缺乏 在線監測系統已具備規模的變電站，在技術力量上也還不能適應 發展要求，其現場技術人員分析態監測數據的能力較差，因而不能合 理分析利用在線監測的數據 現

9、有基礎 預防性試驗的很多“判據” 是根據大量實踐的總結，多年電網運 行維修經驗的積累。基于離線的預防性試驗數據的變壓器運行狀態評 估，是目前分析和判斷變壓器健康水平的主要依據。 鑒于上述現狀，開展以離線的預防性試驗數 據為主、以帶電或在線監測數為輔的電力變壓器 運行狀態評估具有重要意義。關鍵在于如何將預 防性試驗與線監測兩者的測試數據有機地結合起 來，并通過嚴謹的、科學的評估過程，取得正確 的變壓器健康狀態評估結果。 應用現狀（34家電力公司情況統計） 目前檢修模式統計 檢 修 模 式 比 例/ 對主設備全采用定期檢測、定期維修的策略 26.0 對某些設備的檢測及維修周期已開始有所調整 37.

10、2 對主要設備正逐步按實際情況選擇檢測和維修 的內容及周期 27.0 對主要設備已全部按實際情況選擇相應的檢測 及維修內容及周期 9.8 已按實際情況選擇維修周期及方法的設備 設備類型比例/ 主變壓器 斷路器及GIS 互感器 電容型設備（電容式套管及TA、耦合電容器等） 金屬氧化物避雷器（MOA） 50.0 47.0 38.2 32.4 52.9 二、故障診斷與狀態監測系統 主要內容主要內容 油色譜油色譜( (主變、高抗等主變、高抗等) )：氣體和微水：氣體和微水 溫度（夾件、連接點、開關柜等）溫度（夾件、連接點、開關柜等） 斷路器和斷路器和SF6SF6氣體：密度和微水、振動波形、分合氣體：密

11、度和微水、振動波形、分合閘閘線圈電流等線圈電流等 局部放電（主變、局部放電（主變、GISGIS等）：超聲、超高頻等）：超聲、超高頻 容性設備（套管、容性設備（套管、CVT CVT 、CTCT等）：等）：tg tg 等值電容等值電容 避避雷雷器：全電流、阻性電流、動作次數器：全電流、阻性電流、動作次數 變變 電電 設設 備備 在在 線線 監監 測測 技技 術術 的的 主主 要要 內內 容容 主要內容主要內容 主要內容主要內容 1.任何電氣設備狀態情況是通過特征參 數反映出來。 2.狀態發生變化是有一個漸變過程 來病如山倒-對信息的遲鈍 好病如抽絲-對信息的重視 3.及時發現狀態變化的參數，綜合多

12、種 信息，準確判斷出狀態。 主要設備狀態特征參數 變壓器類：油色譜 CH4 C2H6 C2H4 C2H2 絕緣電阻 介損 直流電阻 鐵芯 絕緣電阻 套管介損 局放量 。 斷路器： 絕緣狀態（SF6氣體特性） 機械性能 動作穩定性 合分閘時 間、速度、同期、操作功和動作過 程。 互感器- 絕緣電阻 介損 避雷器- 絕緣電阻 泄漏電流 阻性電流 電纜 - 泄漏電流 介損 GIS - 局部放電 線路- 污穢監測 接頭發熱 耦合電容器- 絕緣電阻 介損 隔離開關- 動作特性 1.傳統常規檢測方法 絕緣試驗（絕緣電阻測量、介損、直流泄漏 高 電壓試驗、局放試驗） 導電性試驗 （直流電阻測試） 特性試驗

13、絕緣介質試驗 2.試驗周期 新設備交接試驗（投運時） 運行設備大修試驗（1-3年左右） 運行設備小修予試（1年必要時） 根據檢修和試驗結果判斷狀態 方法的特點 ： 在停電情況進行影響因素 少可以準確判斷。 檢測方法完善，規程標準完整行之有效。 診斷方式的存在的問題-不能及時發現隱患。 （試驗周期、試驗條件限制） 監測目的:為了及時發現缺陷、有針對性的開展檢修 予試工作，提高供電可靠性，開展設備在 線監測的工作 監測對象:所有電氣設備 監測內容：運行中狀態參數 技術關鍵： 方法得當、精確的傳感器、抗干擾能力強 數據 處理正確、告警及時。 傳感器技術 電流型傳感器 天線傳感器 振動傳感器 光纖性傳

14、感器 化學傳感器（滲透性、熱導性） 數字信號處理技術 1、數字采集系統 2、濾波、鎖相技術 3、時頻分析 4、小波分析 網絡傳輸技術 1、485總線 2、CAN總線 3、以太網 后臺軟件 診斷技術 1、模式識別 2、專家系統 監測技術的發展階段（隨著電子技術發展而 發展） 1、 單片機8031為核心 便攜式監測技術 2、與8031兼容高檔單片機為核心分散式監測技術 3、采用上位工控機通過總線進行監測技術 現階段的監測技術 高精度傳感器 高速采集回路 CAN現場總線 組態編程技術 遠程網絡技術 診斷技術 由專業人員首先根據監測系統的告警信息，進一步對 設備進行檢查試驗，通過專家系統確定設備的準確

15、 狀態，指導檢修。 現在存在的問題： 1.監測技術的穩定性問題和規約統一性 2.管理上職責明確，統一歸口問題 下一步工作 a、開發 b、集成 c、形成規模 d、建立管理體系 三、電力變壓器故障診斷與 狀態監測 變壓器故障診斷與狀態監測的現狀 變壓器故障診斷與狀態監測的主要方法 變壓器故障診斷與狀態監測的主要技術 變壓器狀態評估體系 國外現狀與研究動態 瑞士現狀與研究動態 美國現狀與研究動態 英國現狀與研究動態 比利時現狀與研究動態 德國現狀與研究動態 國內現狀與研究動態 開始關注變壓器狀態監測的研究和應用開始關注變壓器狀態監測的研究和應用 開展狀態維修的層次及內容: (l)在線監測是狀態維修的

16、前提和基礎，通過在線監測，在不影響設 備運行的前提下提取各種狀態參數信息; (2)故障診斷是狀態維修的核心，根據在線監測數據診斷其絕緣狀 況，識別故障種類和程度; (3)維修策略的制訂是狀態維修的目標。隨著電力系統自動化水平的 提高，越來越多的變電站引入了變壓器在線監測裝置。 采取的方法 綜合在線的、離線的多種檢測手段進行電力變壓器故障診斷，研究變壓 器故障現象與故障原因之間 密切的、復雜的模糊聯系，判斷變壓器狀態。引 用模糊邏輯和多參數、多層逐步推理方法評估。研究結合模糊數學工具構成 模糊專家系統對變壓器運行狀況進行綜合分析，判斷變壓器的運行狀況、故 障類型、故障可能部位并向運行人員作出合適

17、的建議。 理論基礎 現代控制理論 信號處理 模式識別 最優化方法 決策論 統計數學 參數估計方法 基于解析模型的方法 狀態估計方法 等價空間方法 譜分析方法 基于信號處理的方法 概率密度法 小波分析法 專家系統的方法 基于案例的方法 基于知識處理的方法 基于人工神經網絡的方法 基于模糊數學的方法 基于故障樹的方法 故障 診斷 方法 基于解析模型的方法最早發展，需要建立被診斷對象的較 為準確的數學模型 參數估計方法、狀態估計方法和等價空間方法之間存在著 一定的聯系，證明了基于觀測器的狀態估計方法與等價空 間方法是等價的 解析模型的方法的缺點 非線性系統的故障診斷的難點在于數學模型很難建立， 相比

18、之下，參數估計方法比狀態估計方法更適應非線性系 統，因為非線性系統的狀態觀測器的設計有很大的困難。 信號處理的方法 回避了抽取被診對象的數學模型的難點，當難于建立 診斷對象的解析數學模型時，這種方法而直接利用信號模 型，如相關函數、高階統計量、頻錯和自回歸滑動平均過 程，以及現在的小波分析技術，對于線性系統和非線性系 統都是適應的。但是避開對象數學模型，既是優點，也是 它的缺點。 基于知識處理的方法 與基于信號處理的方法類似，也不需要系統的定量數學模型，但 它克服了后者的缺點，引入了診斷對象的許多信息，特別是可以充分 地利用專家診斷知識等，所以是一種很有前途的方法，尤其是在非線 性系統領域 基

19、于知識的方法還可以分為基于癥狀的方法和基于定性模型的方 法。基于癥狀的方法包括專家系統方法、模糊推理方法、模式識別方 法和神經網絡方法等;基于定性模型的方法包括定性觀測器、定性仿真 和知識觀測器等，其中每類又包含若干具體的診斷方法， 信息融合技術（多傳感器融合技術） 基于系統不確定性因素基礎上提出的一整套理論，在理論的形成 與實現技術的提出的主要偏重于不確定方法 信息融合診斷技術具有以下優點: (l)容錯性: 在單個診斷方法出現誤差或失效的情況下，系統仍 能正常可靠工作 (2)互補性: 各診斷方法除提供故障征兆信息的共性反映外，還 提供與各診斷方法本身有關的特性反映，因而利用信息融合就能實現

20、不同診斷方法信息的互補，從而提高信息的利用率，減少系統診斷的 不確定性 (3)實時性:能以較小的時間獲得更多的信息，大大提高系統的識 別效率。 信息融合技術（多傳感器融合技術） 對于故障監測、報警與診斷系統，數據融合的級別按照數據抽象 的三個層次可分為三級:數據層、特征層和決策層。 數 據 庫 系 統 決策層融合 特征層融合 數據層融合 多 傳 感 器 信 息 1.數據層信息融合與故障檢測傳感器系統(或分布式傳感器系統) 獲得的信息存入數據庫，進行數據采掘，并進行檢測層的數據融合， 實現故障監測、報警等初級診斷功能。 2.特征層信息融合與故障診斷特征層融合需要檢測層的融合結果 及變壓器診斷知識

21、的融合結果。診斷知識包括各種先驗知識及數據采 掘系統得到的有關對象運行的新知識。結合診斷知識融合結果和檢測 層的數據融合結果，進行特征層數據融合，實現故障診斷系統中的診 斷功能。 3.決策層信息融合與故障隔離決策層融合的信息來源是特征層的 數據融合結果和對策知識融合的結果，根據決策層數據融合的結果， 采取相應的故障隔離策略，實現故障檢測、故障診斷等。故障診斷系 統的最終目的就是故障狀態下的對策。 主要監測技術 頻率響應分析法 繞組溫度指示 恢復電壓法 其它狀態檢測法 油中溶解性氣體分析技術 局部放電在線監測技術 振動分析法 紅外測溫技術 油中溶解性氣體分析技術 (Dissolved gas-i

22、n-oil analysis , DGA) 變壓器內部不同故障產生不同的氣體，分析油中氣體 成分、含量、產氣率、相對百分比，實現對變壓器絕緣的 診斷，典型油中溶解氣體氫氣（H2 2）,一氧化碳（ CO）, 甲烷（CH4 4） ,乙炔（C2 2H2 2）, , 乙烯（C2 2H4 4）, , 甲烷 （C2 2H6 6） , 二氧化碳（CO2 2）作為分析用的特征氣體，通 過檢測各氣體成分及含量后，用特征氣體法或比值法來判 斷變壓器內部故障 局部放電在線監測技術（Partial Discharge，PD） 變壓器在內部出現故障或運行條件惡化時，局部場強過高而產生 局部放電，局放水平及其增長速率的明

23、顯變化，表明變壓器內部正在 發生變化或反映絕緣中由于某些缺陷狀態而產生的固體絕緣的空洞， 金屬粒子和氣泡等，此時局放產生電氣信息，同時還伴隨有聲信號以 及其它非電量信息。局部放電監測通常采用電氣測量方法和非電量測 量方法，如超聲波法，光學法以及測分解物法等 振動分析法 短路、絕緣老化等造成變壓器繞組變形或引線結構的 偏移、擾動，出現機械缺陷，導致災難性的后果-變壓 器內部絕緣失效。振動分析法可用于監測此類變壓器故障， 即通過監測和分析變壓器的振動信號，進行變壓器狀態監 測 紅外測溫技術 紅外熱成像技術借助于紅外傳感器接受被測對象輻射 的紅外信號，經信號調理并轉換成標準的視頻信號有監視 器顯示紅

24、外熱像圖，監測變壓器引線接觸不良、過負荷等 引起的導電回路局部過熱以及鐵芯多點接地引起的鐵芯過 熱 頻率響應分析法 (Frequency Response Analysis, FRA ) 頻率響應分析法用于檢測由于短路或其它原因引起的 變壓器繞組偏移、機械變形，通過比測正常變壓器與故障 變壓器的頻響特性曲線判斷變壓器繞組的變形情況，實現 變壓器繞組狀態的監測 繞組溫度指示 (Winding Temperature Indicator, WTI) 用于監測變壓器繞組溫度，變壓器繞組溫度超限時， 發溫度越限報警或必要時啟動保護跳閘 將光纖嵌入大型電力變壓器繞組直接實時地測量繞組 溫度，對變壓器繞組

25、的溫度狀態進行監測 恢復電壓法 (Recovery Voltage Method） 基于總的絕緣系統狀態評估變壓器壽命的監測方法， 即利用一個直流電壓絕緣系統（變壓器）進行充電，到預 定的充電時間后將電路短路，進行部分放電，短路時間為 充電時間的一半，然后再開路，在電極兩端會建立一個恢 復電壓，該恢復電壓的最大值直接正比于絕緣材料的極化 能力，而初始斜率則正比于絕緣材料的傳導率，即材料使 用時間越長，退化越嚴重，其響應的初始斜率就越高 其它狀態檢測法 低壓脈沖響應測試（用于確定變壓器是否能通過短路 試驗的方法） 變壓器調壓開關監測 繞組間的漏感測試 油的相對濕度測試 絕緣電阻測試 主要檢測裝置

26、簡介 * 變壓器油色譜在線監測系統 * 變壓器局部放電監測系統 * 變壓器繞組變形超聲檢測系統（在研） * 其它變壓器監/檢測系統（略） 電氣試 驗參量 絕緣油試 驗參量 運行工況 其他信息 歷史狀況 變 壓 器 綜 合 狀 態 信 息 變壓器故障預測 變壓器故障征兆、 故障前期發展過程 變壓器狀態評估 可能發生故障的 位置、時間、程度 變壓器故障發生（故障特征） 變壓器故障診斷 故障定位和程度 形成變壓器 維修決策 四、斷路器故障診斷與狀態監測 國外的開關設備制造廠商將狀態在線監測技術應用于 產品中 德國西門子公司在高壓斷路器和GSI中采用了在線檢 測子系統 ABB公司在其開發的新型中壓開關

27、柜中，采用了溫度 傳感器和感應式位移傳感器來實現對斷路器狀態的檢測。 新技術和方法還在不斷的引入，在信號傳感方面新的 技術，如光學技術已被用在斷路器的狀態監測上。 20世紀 90年代出現了微機型高壓開關機械特性測 試儀 斷路器的檢測技術大體上經歷了從離線測試、周期性 在線檢測、長期在線監測的發展過程。 國內一些科研單位和廠家也在斷路器機械特性監測和故障診斷方面進行了 有益的探索，但尚沒有成熟的斷路器狀態監測產品。 基于單片機的高壓開關柜狀態監測系統，能夠檢測斷路器的行程和速度以 及分合閘彈簧的狀態等參數。 采用霍爾器件監測分合閘線圈電壓特性，利用光電編碼器監測分合閘速度 特性的高壓斷路器機械特

28、性在線監測系統也是實現方法之一。 斷路器在線監測的實質性進展緩慢，其原因為： 斷路器結構復雜 如最重要的一個部件滅弧室，由于其封閉性強，電弧燃 燒的不確定性，測量方式很難確定，測量效果不能證; 傳感技術 限制了監測的發展;最后，斷路器部件繁多，如操動機構，很難 判斷哪些部件容易發生故障，以便對其進行監測，造成了監測的盲目性，缺乏 監測經驗。斷路器在正常運行時很少發生動作，造成關鍵數據的缺乏，不利于 經驗的累計。 國際大電網會議第13研究委員會對高壓斷路器的可靠性作過兩次 世界范圍的調查： 第一次調查（1974一1977年） 調查對象：63kV及以上電壓等級的高壓斷路器； 第二次調查（19881

29、991年） 調查對象為72.5kV及以上電壓等級的現代單壓式SF6斷路器； 調查結果顯示： 操動機構機械故障和電氣控制、輔助回路故障在主要故障中比重 占到78%以上，在次要故障中也超過了59%，斷路器的主要故障為機 械性故障 我國對1989年至1997年間高壓斷路器發生的4632次故障進行統 計： 操動機構引起的故障：66.4%（占全部故障），其中機構故障： 55% （占全部故障）；二次部分故障占全部故障的11.4 % 。 我國對電力系統配電電壓等級高壓開關設備1990一1999年事故情 況的統計分析表明全部故障中的大部分是機械故障。 斷路器狀態監測的主要技術難點斷路器狀態監測的主要技術難點

30、工作狀態的多樣性 產品結構的差異性 故障發生的隨機性 (1)現有的在線測系統尚須對其設計和功能進行完善，缺乏數據 積累，只能簡單參照歷史數據記錄。應該使監測系統實現數據庫建立 功能； (2)以往人們所關心的是機械參數的計算結果，而對機械運動過 程細節關心不多； (3) 系統的設計者將狀態監測和故障診斷割裂來看，設計的系統 只是采集數據，雖然得到了大量的狀態參數但基本上沒有數據分析功 能，數據的整理、狀態特征量的提取、分析仍然要靠人工完成； (4)現場運行人員普遍反映，監測儀器壽命過短(通常不超過10年)， 精度不夠高； (5) 設備由正常狀態到故障的發生都是有一個過程的。但是現有 系統對故障機

31、理研究尚不夠透徹，監測與診斷的手段不多，獲取的信 息不夠全面，在故障的診斷率和診斷的正確率、系統的穩定性等方面 還存在問題。 各 類 傳 感 器 單 片 機 模 數 轉 換 采 樣 保 持 測 量 放 大 器 多 路 模 擬 開 關 信 號 調 理 通 信 模 塊 485總線 或其它 在線數據采集裝置在線數據采集裝置 系統結構 在線數據 采集裝置1 在線數據 采集裝置2 在線數據 采集裝置N 485總線 故障診斷信號主要有： (1)采用語音識別的方法對斷路器動作過程中產生的聲學信號進行 信號抽取、比較和表達，以發現早期的故障征兆。 (2)選取斷路器動作時間、三相分合閘同期性及歷史數據進行分析

32、比較來診斷操動系統的故障。 (3)對脫扣線圈電流波形進行分析，與正常狀態下的“指紋”電流 波形進行比較。 (4)根據振動信號分析來確定斷路器的機械故障，采用離線測量接 觸電阻的方法評估斷路器活動接觸處的劣化狀態及其載流狀態。 (5)通過測量斷路器動作時觸頭兩端的電壓，以及分/合閘線圈的 的電流，從這些信號中獲取分/合閘時間、燃弧時間、電弧電壓、電弧 能量等信息，從而判斷斷路器的狀態及壽命期限。 統計過程控制方法 振動信號判斷機械故障法 核心：傳感器 關鍵：信號處理方法 方法：事件時刻提取及幅值分析法、 時頻域復合分析法、動態時間 歸整法、短時譜法、人工神經 網絡法、小波分析法 GIS設備故障診

33、斷與狀態監測 SF6氣體絕緣的全封閉式組合電器特點： （1）占地面積小占地面積小 GIS結構非常緊湊整個裝置的占地空間大為縮小其占地面積可小到戶 外變電站的30，且隨電壓升高占地顯著減小 （2）運行可靠性高運行可靠性高 不受外界環境的影響 （3）檢修周期長檢修周期長 國際大電網會議資料：GIS的故障率為0.010.02/站 年約為常規設備 故障的十分之一，GIS的停電檢修周期一般定為1020年，有工廠提 出免檢修 （4）安裝方便安裝方便 GIS一般都在工廠裝配后以整體形式或分成若干部分運往現場，縮短 現場安裝工作量和工程建設周期 GIS設備的絕緣故障 GIS各類故障中絕緣故障占有較大比例，根據

34、 CIGRE 23.10工作組國際調查報告的統計數據： 1985年以前日本投運的GIS 562次故障中絕緣 故障占60； 1985年以后投入的GIS的247次故障中絕緣故障占 51，而且絕緣故障又較多發生在較高電壓的設 備中GIS GIS設備的絕緣故障 國內GIS運行情況 GIS出現絕緣故障的原因出現絕緣故障的原因 GIS設備的絕緣故障 GIS內部可能出現的缺陷類型 絕緣子內部缺陷 交接面缺陷 導電微粒 毛刺 支撐絕緣子 外殼 導電桿 毛刺 GIS設備的絕緣故障 GIS內不同缺陷類型引發的絕緣故障率 高壓導體上的突出物5 隔離開關的絕緣配合10 與絕緣無關的缺陷8 潮濕7 支持絕緣子缺陷10 載流接觸11 屏蔽和靜電接觸18 微粒和外部物體20 未知11 GIS設備的局部放電檢測方法 GIS設備局部放電的現象 光現象、聲輻射現象以及化學現象 GIS設備局部放電的檢測方法 局 放 檢 測 方 法 非電氣測試法 電氣測試法 聲 測 法 化學方法 光學方法 常規測量方法 超高頻法 IEC60270 標 準推薦的方 法 外被電極法 測量通過地 線的電流 在絕緣子內 預埋電極 GIS設備的局部放電檢測技術 超高頻法GIS局放檢測原理（內置傳感器） 內導體 圓板感應電極 圓板型傳感 器耦合輸出 圓環感應電極 圓環型傳感 器耦合輸出 外殼 研制優良性能、高可靠性的智能傳感器研制優良