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【摘 要】电网容量的快速发展对高压电气设备的绝缘监测提出了更高要求。本文介绍了高压电气设备绝缘在线监测系统的监测方法、主要绝缘信号采集处理以及监测系统功能，对变电站中主要设备（ 避雷器、电容型设备、变压器、GIS等）的监测要点进行了分析，这对电力企业提高设备的运行可靠性，减小设备的运行维护成本，延长设备绝缘寿命有其参照意义。
【关键词】在线监测；诊断；高压电气设备
高压电气设备绝缘在线监测技术的发展概况上世纪七十年代以来，随着电子技术、传感器技术以及计算机信息处理等技术的发展， 绝缘在线监测在国内外得到了迅猛发展。它能对被监测设备的绝缘参数随时进行测量，大大缩短了运行设备的检测时间及检测周期， 为电力系统的安全运行提供了可靠的保证。
1.高压电气设备绝缘在线监测技术的发展大体经历了两个阶段
1.1带电测试阶段
这一阶段起始于上世纪七十年代。当时仅仅是为了不停电而对电气设备的某些绝缘参数（如泄露电流）进行直接测量。各种专用的带电测试仪器出现，使监测技术从传统的模拟量测试走向数字化测量， 摆脱将仪器直接接入测试回路的传统测量模式，取而代之的是使用传感器将被测量的参数直接转换成电气信号。但设备简单，测试项目少，灵敏度较差。
1.2在线监测及智能诊断
从90年代开始，随着计算机技术的推广使用，出现以计算机处理技术为核心的微机多功能绝缘在线监测系统。所采用的主要技术有：油中溶解气体分析、超声波探测、局部放电监测、红外测温、介质损耗值和泄露电流等，实现了更多的绝缘参数在线监测。近几年来， 随着数字信息技术和智能技术的发展，模糊理论、神经网络、专家系统和小波分析等方法应用到监测数据的处理方面，通过分析判断能够实现对设备绝缘缺陷的监测诊断，并提出处理建议。这种在线监测信息量大、处理速度快，可以对监测参数实时显示、储存、打印、远传和越线报警，实现了绝缘在线监测的自动化。
2.高压电气设备在线绝缘监测系统
2.1绝缘监测方法基于高压电气设备在线监测系统智能诊断的信息需要，高压电气设备绝缘需进行综合监测。综合监测方法通常有离线的绝缘参数测量与试验和在线监测。离线试验及检测项目在检修规程中已有详细的规定，广泛应用的检测方法有直观检查法、测量绝缘电阻法、测量泄露电流法、高压试验法、测量损失角法和局部放电法等。
2.2在线绝缘监测系统功能高电压设备绝缘在线监测系统既能对带电设备的绝缘特性参数实时测量，又能对获取数据进行分析处理。一般具有以下功能：
（1）数据浏览。高压电气设备绝缘监测系统采用浏览器方式实现。用户可在任何一台联网机上查询设备相关数据和设备工作状态，可要求主机对设备数据进行分析、计算和判断，并将结论返回给用户。在基于信息融合及嵌入intenet技术，在线网络实现过程如图1。
（2）提供设备在线和离线检测参数信息。它包括变压器、互感器、绝缘子、高压开关柜和避雷器等设备的状态信息。
（3）智能诊断。将专家系统、神经网络等人工智能理论应用于设备的运行状态、故障的判断、诊断及状态检修建议的提出。
（4）智能预测和决策支持。可以根據设备的历史数据及工作状况，预测设备未来的运行状态。并由此调整设备的工作条件，保证其正常运行。当设备发生故障或灾害时，能帮助其分析发生的原因等。高压电气绝缘在线监测系统主要选择了氧化锌避雷器、套管、铁芯、电容式电压互感器、电流互感器、变压器、高压开关和GIS等主要被测设备，其中避雷器主要测量泄漏全电流及其容性和阻性分量；变压器套管、电容式电压互感器、电流互感器测量其泄漏电流和介质损耗相对变化量，铁心检测泄漏电流，同时监测和记录现场温度、湿度及瓷裙表面污秽电流等环境参数。
3.避雷器
目前变电站使用的氧化锌避雷器绝大部分不再有串联间隙。MOA运行期间总有一定的泄漏电流通过阀片，加速阀片老化；而受潮和老化是MOA阀片劣化的主要原因。正常情况下泄露电流中容性电流占主要成分，阻性电流约为10%-20%左右。阻性分量主要包括：瓷套内、外表面的沿面泄漏，阀片沿面泄漏及其本身的非线性电阻分量和绝缘支撑件的泄漏等。当避雷器出现故障时，阻性电流逐步增大，而成为全电流中的主要成分，全电流也会增大。避雷器绝缘事故主要原因是阻性电流增大后，损耗增加，引起热击穿。因此，只要对运行中避雷器的全电流或阻性电流进行监测，并将所得数据与出厂及历史数据相比较，即可发现避雷器的绝缘缺陷。
3.1CVT、耦合电容器、电流互感器、套管等容性设备
现在，测量CVT、耦合电容器、电流互感器、套管等容性设备的在线监测技术已日渐成熟，也取得了很多的应用效果。对于高压容性设备来说，介质损失角正切值是一项灵敏度很高的试验项目，它可以发现电气设备绝缘整体受潮、绝缘劣化以及局部缺陷。绝缘受潮缺陷占用电容型设备缺陷的85.14%，这是由于电容型结构是通过电容分布强制均压的，其绝缘利用系数较高，一旦绝缘受潮往往会引起绝缘介质损耗增加，导致击穿。对于具有电容式绝缘的设备，通过其介电特性的检测可以发现尚处于比较早期发展阶段的缺陷。
3.2变压器
变压器的绝缘状态通常用以下几个电气特征量来表示：油中溶解气体、局部放电量及放电位置、介质损耗值、泄露电流和设备电容值等。在线氢气浓度和在线局部放电量可分别用来评估变压器的即时绝缘状态，在线局部放电定位信息为放电点的三维坐标，对故障元件的确定起着十分重要的作用。变压器油中气体浓度需要检测浓度的气体包括H2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6、CO、CO2等七种气体。根据这些气体浓度， 可评估变压器的绝缘状态。
4.结束语
高压电气设备长期处于高度负荷的运行中，受外界多种因素的影响，目前绝缘老化规律和故障机理还有待继续深入和完善。在线监测中采用各种新技术和理论对其进行准确的评估十分重要。如将粗糙集理论与模糊集合理论的结合、粗糙集理论与概率统计方法的结合、信息理论方法应用于绝缘监测的诊断中，可以更加准确实现设备绝缘的监测、诊断、寿命预测及设备状态检修的动态形成。
【关键词】在线监测；诊断；高压电气设备
高压电气设备绝缘在线监测技术的发展概况上世纪七十年代以来，随着电子技术、传感器技术以及计算机信息处理等技术的发展， 绝缘在线监测在国内外得到了迅猛发展。它能对被监测设备的绝缘参数随时进行测量，大大缩短了运行设备的检测时间及检测周期， 为电力系统的安全运行提供了可靠的保证。
1.高压电气设备绝缘在线监测技术的发展大体经历了两个阶段
1.1带电测试阶段
这一阶段起始于上世纪七十年代。当时仅仅是为了不停电而对电气设备的某些绝缘参数（如泄露电流）进行直接测量。各种专用的带电测试仪器出现，使监测技术从传统的模拟量测试走向数字化测量， 摆脱将仪器直接接入测试回路的传统测量模式，取而代之的是使用传感器将被测量的参数直接转换成电气信号。但设备简单，测试项目少，灵敏度较差。
1.2在线监测及智能诊断
从90年代开始，随着计算机技术的推广使用，出现以计算机处理技术为核心的微机多功能绝缘在线监测系统。所采用的主要技术有：油中溶解气体分析、超声波探测、局部放电监测、红外测温、介质损耗值和泄露电流等，实现了更多的绝缘参数在线监测。近几年来， 随着数字信息技术和智能技术的发展，模糊理论、神经网络、专家系统和小波分析等方法应用到监测数据的处理方面，通过分析判断能够实现对设备绝缘缺陷的监测诊断，并提出处理建议。这种在线监测信息量大、处理速度快，可以对监测参数实时显示、储存、打印、远传和越线报警，实现了绝缘在线监测的自动化。
2.高压电气设备在线绝缘监测系统
2.1绝缘监测方法基于高压电气设备在线监测系统智能诊断的信息需要，高压电气设备绝缘需进行综合监测。综合监测方法通常有离线的绝缘参数测量与试验和在线监测。离线试验及检测项目在检修规程中已有详细的规定，广泛应用的检测方法有直观检查法、测量绝缘电阻法、测量泄露电流法、高压试验法、测量损失角法和局部放电法等。
2.2在线绝缘监测系统功能高电压设备绝缘在线监测系统既能对带电设备的绝缘特性参数实时测量，又能对获取数据进行分析处理。一般具有以下功能：
（1）数据浏览。高压电气设备绝缘监测系统采用浏览器方式实现。用户可在任何一台联网机上查询设备相关数据和设备工作状态，可要求主机对设备数据进行分析、计算和判断，并将结论返回给用户。在基于信息融合及嵌入intenet技术，在线网络实现过程如图1。
（2）提供设备在线和离线检测参数信息。它包括变压器、互感器、绝缘子、高压开关柜和避雷器等设备的状态信息。
（3）智能诊断。将专家系统、神经网络等人工智能理论应用于设备的运行状态、故障的判断、诊断及状态检修建议的提出。
（4）智能预测和决策支持。可以根據设备的历史数据及工作状况，预测设备未来的运行状态。并由此调整设备的工作条件，保证其正常运行。当设备发生故障或灾害时，能帮助其分析发生的原因等。高压电气绝缘在线监测系统主要选择了氧化锌避雷器、套管、铁芯、电容式电压互感器、电流互感器、变压器、高压开关和GIS等主要被测设备，其中避雷器主要测量泄漏全电流及其容性和阻性分量；变压器套管、电容式电压互感器、电流互感器测量其泄漏电流和介质损耗相对变化量，铁心检测泄漏电流，同时监测和记录现场温度、湿度及瓷裙表面污秽电流等环境参数。
3.避雷器
目前变电站使用的氧化锌避雷器绝大部分不再有串联间隙。MOA运行期间总有一定的泄漏电流通过阀片，加速阀片老化；而受潮和老化是MOA阀片劣化的主要原因。正常情况下泄露电流中容性电流占主要成分，阻性电流约为10%-20%左右。阻性分量主要包括：瓷套内、外表面的沿面泄漏，阀片沿面泄漏及其本身的非线性电阻分量和绝缘支撑件的泄漏等。当避雷器出现故障时，阻性电流逐步增大，而成为全电流中的主要成分，全电流也会增大。避雷器绝缘事故主要原因是阻性电流增大后，损耗增加，引起热击穿。因此，只要对运行中避雷器的全电流或阻性电流进行监测，并将所得数据与出厂及历史数据相比较，即可发现避雷器的绝缘缺陷。
3.1CVT、耦合电容器、电流互感器、套管等容性设备
现在，测量CVT、耦合电容器、电流互感器、套管等容性设备的在线监测技术已日渐成熟，也取得了很多的应用效果。对于高压容性设备来说，介质损失角正切值是一项灵敏度很高的试验项目，它可以发现电气设备绝缘整体受潮、绝缘劣化以及局部缺陷。绝缘受潮缺陷占用电容型设备缺陷的85.14%，这是由于电容型结构是通过电容分布强制均压的，其绝缘利用系数较高，一旦绝缘受潮往往会引起绝缘介质损耗增加，导致击穿。对于具有电容式绝缘的设备，通过其介电特性的检测可以发现尚处于比较早期发展阶段的缺陷。
3.2变压器
变压器的绝缘状态通常用以下几个电气特征量来表示：油中溶解气体、局部放电量及放电位置、介质损耗值、泄露电流和设备电容值等。在线氢气浓度和在线局部放电量可分别用来评估变压器的即时绝缘状态，在线局部放电定位信息为放电点的三维坐标，对故障元件的确定起着十分重要的作用。变压器油中气体浓度需要检测浓度的气体包括H2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6、CO、CO2等七种气体。根据这些气体浓度， 可评估变压器的绝缘状态。
4.结束语
高压电气设备长期处于高度负荷的运行中，受外界多种因素的影响，目前绝缘老化规律和故障机理还有待继续深入和完善。在线监测中采用各种新技术和理论对其进行准确的评估十分重要。如将粗糙集理论与模糊集合理论的结合、粗糙集理论与概率统计方法的结合、信息理论方法应用于绝缘监测的诊断中，可以更加准确实现设备绝缘的监测、诊断、寿命预测及设备状态检修的动态形成。