电容型设备在线故障诊断系统的研究毕业论文

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1、电容型设备在线故障诊断系统的研究毕业论文1绪论1.1选题背景与研究意义目前，国家社会经济高速发展，对电网容量和电压等级的要求也越来越高，电力设备容量逐年增大，电网的电压水平也越来越高。随之而来的是更加复杂和耗费时间的设备检修，检修过程严重影响了电力系统的供电可靠性。近些年，随着经济水平和人民生活水平的提高，加强电能质量和供电可靠性是电力公司目前面临的巨大挑战。电力设备不仅要能可靠的运行，而且要保证输出的电能质量并保证供电可靠性，因此，电力设备的检测和维修也面临着更加严峻的挑战[1-5]。当前，《电气设备预防性试验规程》中规定，供电公司需要对相关电力设备进行定期的检

2、修和维护。这种定期检修和维护模式虽然在检修效果和效率等方面有一定的局限性，但在预判设备故障，保证电力设备和电网安全运行等方面起到了积极作用[6-7]。随着用电需求的不断增加和国家电网的不断发展，我国各地变电站和电力设备也迅猛发展。据不完全统计，98年~06年，河北电力公司电力设备容量有超过10%的年平均增长率，但公司职工人数却只有不到1%的年均增长率。其他省份和地区的发展情况大同小异，个别地区增长不平衡的现象更加突出。电力公司亟需采取行之有效的办法利用和配置检修资源，解决如此尖锐的矛盾。当前大多数电力公司采取的电力设备定期检修方法普遍具有效率低、时效性差、劳动强度

3、高等缺点，严重制约着电力系统安全有效的运行。另外，定期检修时需要中止供电，影响电网运行经济性，且定期检修针对性差，容易造成某些电力设备过检修，形成资源浪费，并且相关检修人员职业水平的参差不齐也为电力设备的安全运行埋下了隐患。有相关文献[8]统计了某电力公司的电力设备出现的各种故障，并进行归类分析。结果表明，90%的电力设备故障出现在定期检修合格的情况，定期检修形同虚设，不能有效的防止故障发生。特别是某些在停电时进行的检修和带电运行的实际情况差别较大，不能真实有效的反映和发现一些潜伏性缺陷，因此，状态检修作为能够有效解决以上问题的方法正在展现出强大的生命力和发展潜力

4、，设备检修正在从原来的定期盲目的被动检修转向了以监测和及时发现缺陷为主的主动检修过程。此外有数据统计表明[9-11]，供电公司通过进行电力设备的状态检修，不仅使故障率降低了75%，且维修费用也降到23了之前的25%~50%，经济效益显著。因此，电力设备状态检修成了近些年国内外研究的热点及重点关注对象。变电站内电力设备多种多样，其中电容器、电压互感器（CVT）等电容型设备约占全部变电站设备的40%~50%[12]。采用电容屏作为绝缘结构的设备统称为电容型设备。其绝缘好坏对电力系统安全可靠的运行有重要影响，如果出现故障还会对人身安全和其他设备造成严重威胁。监测电容型设

5、备的绝缘介电特性不仅有助于提前发现设备的绝缘故障和缺陷，保证电网安全高效的运行，而且能有效的减小电网损失，其意义重大。此外，进行设备的绝缘状态监测还能获得容性设备绝缘参数的变化特点，及时掌握设备绝缘状态。因此，研究电容型电力设备绝缘机理，开发绝缘在线监测系统对电网的安全、经济的运行意义重大。1.2电容型设备在线监测现状电容型设备在线监测系统可分为硬件、软件两部分。硬件系统主要由传感器、前置处理电路、数字波形采集装置、现场通信控制电路等组成，负责信号的转换、采样、滤波、放大等功能。软件部分则是利用硬件系统现场采集过来的数据，建立相应的数学模型，并应用快速傅里叶变换等

6、算法来计算绝缘介质的损耗、电容等物理量，将其作为故障分析数据存档。电容型设备绝缘在线监测系统根据其功能特点又可以分成传感器系统、信号采集系统和分析诊断系统三部分。传感器系统主要用于信号采样及传输，由各种各样的传感器和信号传输线组成。传感器主要用于采集有用信号，并通过传输线传输给信号处理部分，并能够实现与一次设备的隔离。信号采集系统的主要用来采集容性设备末屏小电流信号，并对其进行滤波等信号处理。采样系统首先对传感器样数据进行模数转换，并利用滤波技术进行处理，滤除信号中的直流和高频干扰信号，最终提取和还原出真实信号。信号分析诊断系统负责把采集系统采集传输来的数字信号输

7、入计算机，然后进行分析和诊断处理，从而获得当前电容型设备的绝缘状态。此外，系统根据需求还可以对诊断数据和诊断结果进行显示、储存、打印，进行故障报警和向上一级控制中心传递数据等功能。电容型设备的绝缘介质的等效电路模型如图1.1所示[13-14]。绝缘介质等效为电阻、电容支路的并联，如图1.1中所示，绝缘介质中的总电流可分为电阻有功分量23和电容无功分量两部分，一般。无功电流和总电流的夹角叫做介质损耗角，简称介损角。介损角的正切值称为介质损耗因数（介损），是表征绝缘介质损耗特性的重要参量。介损因数与绝缘材料的尺寸形状无关，仅与其特性参数有关，所以，将作为介质绝缘特性的

8、有效参量能