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第1章 概论 1

1.1 电气设备的绝缘故障及其危害性 1

1.2 在线监测与状态维修的必要性和意义 2

1.2.1 预防性维修和试验 2

1.2.2 状态维修和在线监测 3

1.3 在线监测技术的国内外发展概况及趋势 4

1.4 在线监测系统的技术要求 6

思考题和讨论题 7

参考文献 7

第2章 监测系统的组成 9

2.1 系统的组成和分类 9

2.1.1 系统的组成 9

2.1.2 系统的分类 10

2.2 传感器 11

2.2.1 概述 11

2.2.2 温度传感器 11

2.2.3 红外线传感器 13

2.2.4 振动传感器 17

2.2.5 电流传感器 19

2.2.6 电压（电场）传感器 27

2.2.7 气敏传感器 28

2.2.8 湿敏传感器 32

2.3 数据采集系统 33

2.3.1 数据的采集 33

2.3.2 信号的传输和传输过程中的干扰抑制 34

2.3.3 光电信号传输通道 36

2.4 抗干扰技术 39

2.4.1 硬件措施 40

2.4.2 软件措施 42

2.5 数据处理 48

2.5.1 时域分析 48

2.5.2 频域分析 48

2.5.3 相关分析 49

2.5.4 统计分析 50

2.6 诊断 50

2.6.1 概述 50

2.6.2 阈值诊断 50

2.6.3 糊模诊断 53

2.6.4 时域波形诊断 58

2.6.5 频率特性诊断 59

2.6.6 指纹诊断 59

2.6.7 基于人工神经网络的诊断 60

2.6.8 专家系统在故障诊断中的应用 61

2.7 小结 65

思考和讨论题 65

参考文献 66

第3章 电力变压器的在线监测与诊断 69

3.1 变压器绝缘的劣化 69

3.1.1 局部放电对绝缘劣化的影响 69

3.1.2 水分对绝缘劣化的影响 70

3.1.3 热对绝缘劣化的影响 71

3.1.4 机械应力造成的劣化 73

3.2 变压器油中溶解气体的监测与诊断 73

3.2.1 油中气体的产生和溶解 73

3.2.2 不同状态下油中气体的含量 76

3.2.3 油中溶解气体的色谱分析 79

3.2.4 油中溶解气体的现场分析与在线监测 82

3.2.5 油中溶解气体分析与故障诊断 93

3.3 变压器局部放电的在线监测 103

3.3.1 局部放电信号的监测 103

3.3.2 监测灵敏度和抗干抗技术 113

3.3.3 放电量的在线标定 118

3.3.4 放电源的定位 120

3.3.5 放电模式识别 126

3.3.6 局部放电在线监测系统 127

3.4 温度的测量与监测 135

3.4.1 红外测温 135

3.4.2 变压器绕组热点温度监测 138

3.5 含水量的监测 140

3.6 变压器绕组变形的监测 142

3.6.1 变压器绕组变形产生的原因及危害 142

3.6.2 离线监测方法 143

3.6.3 在线监测方法 143

3.7 变压器有载分接开关的监测 147

3.7.1 转动力矩 147

3.7.2 驱动电动机旋转角度 148

3.7.3 电动机驱动电流 148

3.7.4 振动信号 149

3.8 变压器寿命的预测 149

3.9 电抗器和互感器的在线监测 151

思考和讨论题 152

参考文献 153

第4章 电容型设备的在线监测 158

4.1 概述 158

4.2 测量三相不平衡电流Ik 161

4.2.1 工作原理 161

4.2.2 监测线路 162

4.3 介质损耗角正切的监测 164

4.3.1 基于平衡原理的监测方法 164

4.3.2 相位差法 167

4.3.3 谐波分析法 168

4.4 电力电容器的在线监测与故障诊断 171

4.4.1 电力电容器绝缘劣化的诊断 171

4.4.2 局部放电的监测 171

思考和讨论题 173

参考文献 173

第5章 避雷器的在线监测与故障诊断 175

5.1 避雷器的故障特点与诊断内容 175

5.2 补偿法测量阻性电流 176

5.2.1 基本原理 176

5.2.2 相间干扰的抑制 177

5.2.3 自然向量补偿法 178

5.3 零序电流法和三次谐波法 178

5.3.1 零序电流法 178

5.3.2 三次谐波法 179

5.4 谐波分析法监测阻性电流 179

5.4.1 基本原理 179

5.4.2 监测系统 180

5.5 光电技术在避雷器泄漏电流在线监测中的应用 182

思考和讨论题 183

参考文献 184

第6章 GIS和高压开关设备的在线监测与故障诊断 185

6.1 概述 185

6.2 高压断路器的监测内容 187

6.3 高压断路器机械故障的监测与诊断 189

6.3.1 断路器合闸、分闸线圈电流监测 189

6.3.2 断路器操动机构行程及速度的监测 191

6.3.3 断路器振动信号的监测 192

6.4 GIS绝缘故障的监测与诊断 196

6.4.1 电气法监测局部放电 196

6.4.2 机械振动法监测局部放电 207

6.4.3 绝缘故障诊断 209

6.5 SF6气体特性的监测 212

6.5.1 SF6气体密度的监测 212

6.5.2 SF6微水的监测 213

6.5.3 SF6泄漏的监测 214

6.5.4 SF6分解组分监测 215

6.6 高压开关柜的在线监测 218

6.6.1 高压开关柜温度的监测 218

6.6.2 开关柜局部放电监测 219

6.7 GIL局部放电的监测 220

思考和讨论题 222

参考文献 223

第7章 电力电缆的在线监测 226

7.1 电缆绝缘的劣化和诊断内容 226

7.2 水树枝的在线监测 227

7.2.1 直流法 227

7.2.2 电桥法 231

7.2.3 介质损耗角正切法 232

7.2.4 低频法 232

7.3 电力电缆局部放电的监测 233

7.3.1 电缆局部放电的监测方法 233

7.3.2 干扰的抑制方法 240

7.4 电力电缆的故障诊断 243

7.5 电缆的故障定位 245

思考和讨论题 247

参考文献 247

第8章 输电线路的监测 250

8.1 输电线路绝缘子污秽在线监测系统 250

8.1.1 泄漏电流监测与分析 250

8.1.2 绝缘子电晕放电的检测 256

8.1.3 等值附盐密度在线监测技术 257

8.2 导线温度在线监测 258

8.3 输电线路覆冰雪在线监测 259

8.3.1 图像监测法 259

8.3.2 称重法 259

8.3.3 倾角法 260

8.4 输电线路导线舞动监测 260

8.4.1 图像处理技术 261

8.4.2 加速度传感技术 261

8.4.3 光纤传感技术 262

思考题和讨论题 262

参考文献 262

第9章 电机的在线监测与诊断 264

9.1 电机的故障特点与诊断内容 264

9.2 放电的监测 265

9.2.1 放电类型 265

9.2.2 监测灵敏度 266

9.2.3 传感器和监测方法概述 267

9.2.4 监测系统的组成和抗干扰措施 272

9.2.5 放电源的定位和放电模式识别 276

9.2.6 放电量的标定 278

9.2.7 GenGuard监测系统特点 279

9.3 微粒的监测 283

9.3.1 烟雾监测器 283

9.3.2 微粒的化学分析 284

9.3.3 气体成分的在线监测 284

9.4 振动的监测 284

9.5 温度的监测 285

9.5.1 局部温度的监测 285

9.5.2 最热点温度的测量 286

9.6 发电机气隙磁通密度监测 286

9.6.1 磁通密度传感器 286

9.6.2 气隙磁通密度分析方法 287

9.6.3 水轮发电机气隙磁通密度在线监测与故障诊断 287

9.7 发电机气隙间距的在线监测 288

9.8 发电机励磁碳刷火花监测 289

9.8.1 火花评定和监测的各种方法 290

9.8.2 紫外光辐射强度监测法原理 290

9.9 发电机轴电压监测 291

9.9.1 轴电压监测和诊断的意义 291

9.9.2 轴电压产生的机理 292

9.9.3 轴电压的监测和诊断 292

9.9.4 轴电压和电磁数据采集装置的连接 293

9.10 转子绕组的绝缘电阻和平均温度监测 294

9.10.1 转子绕组的绝缘电阻 294

9.10.2 转子绕组的平均温度 295

9.11 电机寿命的预测 296

思考和讨论题 298

参考文献 299

第10章 物联网技术和云计算的应用 301

10.1 物联网技术 301

10.1.1 智能感知层 301

10.1.2 数据通信层 304

10.1.3 信息整合层 306

10.1.4 智能应用层 306

10.2 云平台 306

10.2.1 开源平台 307

10.2.2 商业化平台 308

思考题和讨论题 309

参考文献 309