電力設備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測技術(shù)

賀佳

摘 要：電力設備介質(zhì)損耗是反映電力設備絕緣性能的重要指標，通過對其進行時時監(jiān)測，可以對電力設備絕緣性能的強弱做出準確判斷，根據(jù)實際情況采取針對性改善措施，對保證電力設備的安全、穩(wěn)定運行具有重要意義。文章分析了電力設備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測原理及其重要性，指出了影響在線監(jiān)測的主要因素，并對當前常用在線監(jiān)測技術(shù)進行了詳細分析，希望可以對該項工作的科學開展起到指導和借鑒作用。

關(guān)鍵詞：電力設備 介質(zhì)損耗 絕緣性能 影響因素 在線監(jiān)測技術(shù)

中圖分類號：TM93 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（c）-0033-02

電力設備絕緣性能是否滿足工作要求，會直接影響到電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，要想提高供電質(zhì)量，為用戶提供更加可靠的用電，就需要時刻了解到電力設備工作狀態(tài)下絕緣性能的好壞，及時發(fā)現(xiàn)并科學處理絕緣隱患。所以就需要提高介質(zhì)損耗在線監(jiān)測的精準性，對電力設備的絕緣性能做出正確判定，確保絕緣性能的良好性。

1 電力設備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測原理及其重要性

電力設備在運行過程中，會有電場產(chǎn)生，作用在絕緣材料上發(fā)生電導和極化現(xiàn)象，此時便會損耗絕緣材料的內(nèi)部能量，使其絕緣性能逐漸降低。在對介質(zhì)損耗大小進行判斷時，主要是以介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ為重要依據(jù)的，一般情況下，在對交流電壓作用下的電氣設備絕緣性能進行分析時，可以視作并聯(lián)或串聯(lián)電路進行分析，通過對介質(zhì)損耗相量圖進行分析，則可以用公式來表示介質(zhì)損耗，其中U、C和ω分別表示電力設備電壓、介質(zhì)電容量和電源角頻率，根據(jù)公式可以知道介質(zhì)損耗與設備電壓平方成正比關(guān)系，與介質(zhì)電容量和電源角頻率成反比關(guān)系[1]。如果設備運行電壓、絕緣材料和電源角頻率保持不變，則介質(zhì)損耗情況可以根據(jù)介質(zhì)因數(shù)進行判斷。介質(zhì)損耗相量圖如圖1所示，其中δ、φ分別表示介質(zhì)損耗角和功率因數(shù)角。

2 電力設備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測主要影響因素

2.1 傳感器

在對電力設備介質(zhì)損耗進行在線檢測時，所用到的電力設備運行參數(shù)主要有電壓和電流，這些都需要借助電流傳感器得到的。但是，電流傳感器自身存在角差，并且當電流信號不同時，角差大小也是不一樣的，往往會處于動態(tài)變化狀態(tài)，無法將其進行有效消除。同時，電場和溫度等眾多因素會降低電流傳感器工作性能的良好性，在采集電流、電壓信號時出現(xiàn)誤差現(xiàn)象，難以保證電力設備介質(zhì)損耗監(jiān)測的準確性[2]。

2.2 電壓測量

在對基準電壓進行測量時，高壓端和低壓端之間會有一個相角誤差，并且，在電力設備持續(xù)工作過程中，相角誤差并不是固定不變的，會根據(jù)實際電壓大小做出相應改變，具有較強的不穩(wěn)定性，很難將其改變范圍控制在介質(zhì)損耗角以下，不能根據(jù)測量所得的低壓端電壓對高壓端電壓大小進行準確判斷，基準電壓測量存在較大的誤差。

2.3 周圍環(huán)境

電力設備介質(zhì)損耗并不是固定不變的，一般會呈現(xiàn)周期性變化趨勢，所以，要想獲取準確的監(jiān)測結(jié)果，就需要通過增多監(jiān)測次數(shù)來降低誤差，利用多次監(jiān)測結(jié)果對介質(zhì)損耗情況做出準確判斷。但是，電力設備在運行過程中，外界環(huán)境中的溫度、濕度等都是不斷發(fā)生變化的，無法保證介質(zhì)損耗在線監(jiān)測環(huán)境的一致性，多次監(jiān)測結(jié)果存在較大差異，難以對其損耗情況做出準確判斷。

2.4 信號干擾

信號干擾也是影響電力設備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測結(jié)果的一種常見因素。常見的干擾信號主要有連續(xù)的周期性干擾信號、非周期性干擾信號以及脈沖性干擾信號燈幾種，其中載波通信信號、高次諧波分量、高頻保護等，都屬于連續(xù)的周期性干擾信號；電力設備電壓變化和頻率變化，會以非周期信號形式，對電力設備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測造成干擾；而脈沖干擾信號最主要的表現(xiàn)形式為電暈放電信號。這些都會影響介質(zhì)損耗在線監(jiān)測的精準性。

3 電力設備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測常用技術(shù)

根據(jù)電力設備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測實現(xiàn)途徑的不同，可以將其分為硬件監(jiān)測技術(shù)和軟件監(jiān)測技術(shù)兩種類型。

3.1 硬件監(jiān)測技術(shù)

電力設備介質(zhì)損耗硬件監(jiān)測技術(shù)主要有過零點電壓比較法和過零點時差比較法兩種。過零點電壓比較法的應用原理，是以電壓子在一個變化周期內(nèi)，兩次位于零點位置時之間的差值為依據(jù)，對介質(zhì)損耗進行推算的。過零點時差比較法是以相位比較法為基礎發(fā)展而來的，其基本原理是對電力設備電壓、電流波形正負值一個變化周期內(nèi)，兩次過零點時之間的時間間隔進行測定，將其轉(zhuǎn)化為電壓和電流之間的功率因數(shù)角，以此來推算出介質(zhì)損耗角大小，再對介質(zhì)損耗情況進行判斷[3]。

過零點電壓比較法法只需測量電壓差即可，操作方便，難度較低，并且測量點選在零點附近位置即可，可以有效排除多種因素的干擾，但是波形出現(xiàn)不正規(guī)變化時，會對測量結(jié)果的準確性造成較大影響。過零點時差比較法有測量分辨率高，線性好，易數(shù)學化的優(yōu)點，但是需要對零點位置進行精準選擇，并且測量結(jié)果也會受波形變化較大影響。

3.2 軟件監(jiān)測技術(shù)

諧波分析法和正弦波參數(shù)法，都是電力設備介質(zhì)損耗常用的軟件監(jiān)測技術(shù)。諧波分析法是以離散傅里葉變換原理為理論依據(jù)，采用諧波分析法對電力設備的電壓、電流信號進行處理，依據(jù)分析結(jié)果得到基波，以此作為依據(jù)，推算介質(zhì)損耗因數(shù)大小，進而得到介質(zhì)損耗具體情況。正弦波參數(shù)法將電力設備的電壓、電流信號波形理想化為正弦變化趨勢，利用三角函數(shù)理論知識，結(jié)合數(shù)學方程，對多個信號點之間的角度關(guān)系進行計算，得到介質(zhì)損耗角的正切值，完成介質(zhì)損耗在線監(jiān)測。

諧波分析法精準度較高，但是測量結(jié)果會因為頻率波動發(fā)生較大變化，并且需要借助高分辨率轉(zhuǎn)換器，經(jīng)常會因為電壓變化趨勢線不夠一個周期，而出現(xiàn)頻譜泄露現(xiàn)象。正弦波參數(shù)法在進行假設時，會因為高頻諧波分量的存在而受到限制，假設結(jié)果與實際結(jié)果之間存在較大偏差。

4 結(jié)語

在電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大、用電需求不斷提高的背景下，人們對電力系統(tǒng)運行性能提出了更高要求，確保電力設備絕緣性能的良好性也變得更加重要。所以就應該不斷加大對電力設備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測技術(shù)的研究力度，改善其中的不足與缺陷，實現(xiàn)電力設備絕緣性能的精準判斷，為減低用電安全事故的發(fā)生概率提供可靠依據(jù)。

參考文獻

[1] 李飛舟.關(guān)于電力設備在線監(jiān)測對安全生產(chǎn)的影響[J].供電企業(yè)管理，2012（3）：43-45.

[2] 劉勝軍，段志國，馮正軍，等.基于虛擬儀器技術(shù)的容性設備介質(zhì)損耗檢測裝置設計[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（5）：57.

[3] 張帥.電容型電力設備介質(zhì)損耗在線測量技術(shù)的研究[D].吉林大學，2012.