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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Ik161

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