电力设备的在线监测与故障诊断（第2版）

　　电力设备的在线监测与故障诊断是当前电力行业具活力的技术领域之一。本书介绍相关的带电检测、状态监测及故障诊断技术，内容包括传感器技术、监测系统的基本组成和数据处理等基础知识，以及局部放电、介质损耗角正切值和油中溶解气体的气相色谱分析等测量方法。着重介绍在线监测技术在发电机、变压器、断路器、互感器和电缆等输变电设备带电检测或在线监测中的应用。同时还介绍了国内外该领域的新进展。本书可作为高等学校电气工程一级学科的专业基础课教材，也可作为电力行业绝缘监督部门技术人员的参考用书。

　　高胜友，工学博士，现任清华大学高电压实验室主任。主要从事高电压实验及电力设备的在线监测与故障诊断方面的教学与科研工作。获教育部科技进步二等奖1项、湖北省科技进步二等奖1项、山东省科技进步三等奖1项。发表论文50余篇。合作编写教材《电力设备的在线监测与故障诊断》和专著《输变电设备风险评价与检修策略优化》，参编《中国电力百科全书》（第3版）和《高电压绝缘技术》（第3版）。王昌长，清华大学教授。1954年毕业于清华大学电机系。长期从事高电压技术、电力设备在线监测、可靠性评估的教学和科研工作。发表论文50余篇。主编教材《电力设备的在线监测与故障诊断》，参编专著《电气设备状态监测与故障诊断技术》和《电绝缘诊断技术》等4本。两次访问美国南加州大学并参加合作研究。李福祺，清华大学研究员。中国电机工程学会测试技术及仪表专业委员会委员，中国电工技术学会输变电设备专业委员会委员。早年从事发电厂的技术管理工作和高压分压器的研制工作，1989年以后主要研究电力设备的在线监测和故障诊断。累计完成科研项目20余项。曾获省、部级和电力局的科技进步奖共7个奖项。在国内外核心期刊和会议上发表论文30余篇。

第1章概论

1.1电气设备的绝缘故障及其危害性

1.2在线监测与状态维修的必要性和意义

1.2.1预防性维修和试验

1.2.2状态维修和在线监测

1.3在线监测技术的国内外发展概况及趋势

1.4在线监测系统的技术要求

思考题和讨论题

参考文献

第2章监测系统的组成

2.1系统的组成和分类

2.1.1系统的组成

2.1.2系统的分类

2.2传感器

2.2.1概述

2.2.2温度传感器

2.2.3红外线传感器

2.2.4振动传感器

2.2.5电流传感器

2.2.6电压(电场)传感器

2.2.7气敏传感器

2.2.8湿敏传感器

2.3数据采集系统

2.3.1数据的采集

2.3.2信号的传输和传输过程中的干扰抑制

2.3.3光电信号传输通道

2.4抗干扰技术

2.4.1硬件措施

2.4.2软件措施

2.5数据处理

2.5.1时域分析

2.5.2频域分析

2.5.3相关分析

2.5.4统计分析

2.6诊断

2.6.1概述

2.6.2阈值诊断

2.6.3糊模诊断

2.6.4时域波形诊断

2.6.5频率特性诊断

2.6.6指纹诊断

2.6.7基于人工神经网络的诊断

2.6.8专家系统在故障诊断中的应用

2.7小结

思考和讨论题

参考文献

第3章电力变压器的在线监测与诊断

3.1变压器绝缘的劣化

3.1.1局部放电对绝缘劣化的影响

3.1.2水分对绝缘劣化的影响

3.1.3热对绝缘劣化的影响

3.1.4机械应力造成的劣化

3.2变压器油中溶解气体的监测与诊断

3.2.1油中气体的产生和溶解

3.2.2不同状态下油中气体的含量

3.2.3油中溶解气体的色谱分析

3.2.4油中溶解气体的现场分析与在线监测

3.2.5油中溶解气体分析与故障诊断

3.3变压器局部放电的在线监测

3.3.1局部放电信号的监测

3.3.2监测灵敏度和抗干抗技术

3.3.3放电量的在线标定

3.3.4放电源的定位

3.3.5放电模式识别

3.3.6局部放电在线监测系统

3.4温度的测量与监测

3.4.1红外测温

3.4.2变压器绕组热点温度监测

3.5含水量的监测

3.6变压器绕组变形的监测

3.6.1变压器绕组变形产生的原因及危害

3.6.2离线监测方法

3.6.3在线监测方法

3.7变压器有载分接开关的监测

3.7.1转动力矩

3.7.2驱动电动机旋转角度

3.7.3电动机驱动电流

3.7.4振动信号

3.8变压器寿命的预测

3.9电抗器和互感器的在线监测

思考和讨论题

参考文献

第4章电容型设备的在线监测

4.1概述

4.2测量三相不平衡电流Ik

4.2.1工作原理

4.2.2监测线路

4.3介质损耗角正切的监测

4.3.1基于平衡原理的监测方法

4.3.2相位差法

4.3.3谐波分析法

4.4电力电容器的在线监测与故障诊断

4.4.1电力电容器绝缘劣化的诊断

4.4.2局部放电的监测

思考和讨论题

参考文献

第5章避雷器的在线监测与故障诊断

5.1避雷器的故障特点与诊断内容

5.2补偿法测量阻性电流

5.2.1基本原理

5.2.2相间干扰的抑制

5.2.3自然向量补偿法

5.3零序电流法和三次谐波法

5.3.1零序电流法

5.3.2三次谐波法

5.4谐波分析法监测阻性电流

5.4.1基本原理

5.4.2监测系统

5.5光电技术在避雷器泄漏电流在线监测中的应用

思考和讨论题

参考文献

第6章GIS和高压开关设备的在线监测与故障诊断

6.1概述

6.2高压断路器的监测内容

6.3高压断路器机械故障的监测与诊断

6.3.1断路器合闸、分闸线圈电流监测

6.3.2断路器操动机构行程及速度的监测

6.3.3断路器振动信号的监测

6.4GIS绝缘故障的监测与诊断

6.4.1电气法监测局部放电

6.4.2机械振动法监测局部放电

6.4.3绝缘故障诊断

6.5SF6气体特性的监测

6.5.1SF6气体密度的监测

6.5.2SF6微水的监测

6.5.3SF6泄漏的监测

6.5.4SF6分解组分监测

6.6高压开关柜的在线监测

6.6.1高压开关柜温度的监测

6.6.2开关柜局部放电监测

6.7GIL局部放电的监测

思考和讨论题

参考文献

第7章电力电缆的在线监测

7.1电缆绝缘的劣化和诊断内容

7.2水树枝的在线监测

7.2.1直流法

7.2.2电桥法

7.2.3介质损耗角正切法

7.2.4低频法

7.3电力电缆局部放电的监测

7.3.1电缆局部放电的监测方法

7.3.2干扰的抑制方法

7.4电力电缆的故障诊断

7.5电缆的故障定位

思考和讨论题

参考文献

第8章输电线路的监测

8.1输电线路绝缘子污秽在线监测系统

8.1.1泄漏电流监测与分析

8.1.2绝缘子电晕放电的检测

8.1.3等值附盐密度在线监测技术

8.2导线温度在线监测

8.3输电线路覆冰雪在线监测

8.3.1图像监测法

8.3.2称重法

8.3.3倾角法

8.4输电线路导线舞动监测

8.4.1图像处理技术

8.4.2加速度传感技术

8.4.3光纤传感技术

思考题和讨论题

参考文献

第9章电机的在线监测与诊断

9.1电机的故障特点与诊断内容

9.2放电的监测

9.2.1放电类型

9.2.2监测灵敏度

9.2.3传感器和监测方法概述

9.2.4监测系统的组成和抗干扰措施

9.2.5放电源的定位和放电模式识别

9.2.6放电量的标定

9.2.7GenGuard监测系统特点

9.3微粒的监测

9.3.1烟雾监测器

9.3.2微粒的化学分析

9.3.3气体成分的在线监测

9.4振动的监测

9.5温度的监测

9.5.1局部温度的监测

9.5.2最热点温度的测量

9.6发电机气隙磁通密度监测

9.6.1磁通密度传感器

9.6.2气隙磁通密度分析方法

9.6.3水轮发电机气隙磁通密度在线监测与故障诊断

9.7发电机气隙间距的在线监测

9.8发电机励磁碳刷火花监测

9.8.1火花评定和监测的各种方法

9.8.2紫外光辐射强度监测法原理

9.9发电机轴电压监测

9.9.1轴电压监测和诊断的意义

9.9.2轴电压产生的机理

9.9.3轴电压的监测和诊断

9.9.4轴电压和电磁数据采集装置的连接

9.10转子绕组的绝缘电阻和平均温度监测

9.10.1转子绕组的绝缘电阻

9.10.2转子绕组的平均温度

9.11电机寿命的预测

思考和讨论题

参考文献

第10章物联网技术和云计算的应用

10.1物联网技术

10.1.1智能感知层

10.1.2数据通信层

10.1.3信息整合层

10.1.4智能应用层

10.2云平台

10.2.1开源平台

10.2.2商业化平台

思考题和讨论题

参考文献