电力设备的状态检测与智能诊断

目录 绪论 1 0.1 电力设备试验与状态的关系 1 0.2 预防性试验 2 0.3 预防性试验的不足及在线检测技术的意义 14 **篇 电力设备状态参量的信号感知与调理 第1章 电力设备状态参量的传统感知 16 1.1 传感器概述 16 1.2 温度传感器 18 1.2.1 接触式温度传感器 18 1.2.2 非接触式温度传感器 20 1.3 振动传感器 21 1.3.1 位移传感器 22 1.3.2 压电式加速度传感器 23 1.3.3 磁电式速度传感器 23 1.4 电流传感器 25 1.4.1 分流器 25 1.4.2 霍尔电流传感器 26 1.4.3 磁通门电流传感器 27 1.4.4 罗氏线圈 28 1.5 电压传感器 29 1.5.1 电阻(电容)式电压传感器 29 1.5.2 电磁式电压传感器 30 1.6 气敏传感器 31 1.6.1 电化学式气敏传感器 31 1.6.2 催化燃烧式气敏传感器 32 1.6.3 半导体式气敏传感器 33 1.6.4 光学式气敏传感器 35 1.7 湿敏传感器 35 1.7.1 电阻型湿敏传感器 37 1.7.2 电容型湿敏传感器 38 1.7.3 光学湿敏传感器 38 1.7.4 质量负载式湿敏传感器 39 参考文献 39 第2章 新型传感器 41 2.1 光纤传感器 41 2.1.1 光纤传感器的概念及基本工作原理 41 2.1.2 光纤传感器的分类 41 2.2 MEMS 传感器 49 2.2.1 MEMS 传感器及其特性 49 2.2.2 微传感器的敏感原理 50 2.2.3 微传感器的应用 54 2.3 压电式传感器 59 2.3.1 压电式传感器的概念 59 2.3.2 压电材料 59 2.3.3 压电式传感器的工作原理 60 2.4 声表面波传感器 63 2.4.1 表面波的基本理论 63 2.4.2 声表面波叉指换能器 64 2.4.3 声表面波谐振器 66 2.4.4 声表面波气体传感器 67 2.4.5 声表面波温度传感器 68 参考文献 69 第3章 信号调理与传输 71 3.1 信号调理 71 3.1.1 信号放大 71 3.1.2 信号滤波 72 3.1.3 信号隔离 77 3.2 信号采集 78 3.2.1 电流-电压转换 78 3.2.2 模拟-数字转换 80 3.2.3 数字-模拟转换 81 3.3 信号有线传输 83 3.3.1 串行传输 83 3.3.2 并行传输 87 3.3.3 异步传输 87 3.3.4 同步传输 87 3.3.5 单工、半双工和全双工传输 3.4 信号无线传输 88 3.4.1 近距离无线通信技术 88 3.4.2 远距离无线通信技术 92 3.5 5G 传输基本原理及应用 94 3.5.1 5G 传输基本原理 94 3.5.2 5G 应用 95 参考文献 96 第二篇 电力设备状态的诊断方法 第4章 电力设备状态量数据处理方法 98 4.1 时域分析 98 4.2 频域分析 99 4.3 时频联合分析 100 4.3.1 短时傅里叶变换 101 4.3.2 小波变换 101 4.4 相关性分析 102 4.5 统计分析 103 4.5.1 PRPD 图谱 103 4.5.2 PRPS 图谱 104 参考文献 106 第5章 智能诊断方法 107 5.1 逻辑诊断 107 5.2 模糊诊断 107 5.2.1 模糊集合 107 5.2.2 模糊不精确推理 108 5.2.3 综合模糊诊断 108 5.3 智能算法 109 5.3.1 遗传算法 109 5.3.2 粒子群优化算法 111 5.3.3 模拟退火算法 113 5.3.4 禁忌搜索算法 114 5.4 机器学习 115 5.4.1 监督学习 115 5.4.2 无监督学习 116 5.4.3 半监督学习 118 5.4.4 集成学习 118 5.4.5 迁移学习 120 5.4.6 强化学习 121 5.5 神经网络与深度学习 123 5.5.1 人工神经网络 123 5.5.2 深度信念网络 124 5.5.3 卷积神经网络 125 5.5.4 循环神经网络 127 5.5.5 生成对抗网络 128 5.6 图神经网络 131 5.6.1 图的概念 131 5.6.2 图神经网络及应用 133 参考文献 135 第6章 基于状态的智能决策 138 6.1 决策分析与决策支持系统 138 6.1.1 决策的概念 138 6.1.2 决策的意义 138 6.1.3 决策的过程 138 6.1.4 决策的分类 138 6.1.5 决策支持系统的概念 139 6.1.6 决策支持系统的意义 139 6.1.7 决策支持系统的结构 140 6.2 决策树决策方法 140 6.2.1 决策树概念 140 6.2.2 决策树原理 141 6.2.3 决策树特点 141 6.2.4 决策树决策步骤 141 6.2.5 决策树决策算例 144 6.3 粗糙集决策方法 146 6.3.1 粗糙集概念 146 6.3.2 粗糙集诊断原理 146 6.3.3 粗糙集诊断特点 147 6.3.4 粗糙集诊断步骤 148 6.3.5 粗糙集诊断算例 149 6.4 贝叶斯决策方法 152 6.4.1 贝叶斯决策概念 152 6.4.2 贝叶斯决策原理 152 6.4.3 贝叶斯决策特点 153 6.4.4 常见的贝叶斯模型 153 6.4.5 贝叶斯决策算例 156 6.5 马尔可夫决策方法 158 6.5.1 马尔可夫决策概念 158 6.5.2 马尔可夫决策原理 159 6.5.3 马尔可夫决策特点 159 6.5.4 马尔可夫决策步骤 160 6.5.5 马尔可夫决策算例 161 6.6 灰色关联决策方法 164 6.6.1 灰色关联概念 164 6.6.2 灰色关联决策原理 164 6.6.3 灰色关联决策特点 164 6.6.4 灰色关联决策步骤 164 6.6.5 灰色关联决策算例 165 参考文献 167 第7章 多传感器组网与信息融合 169 7.1 多传感器组网 169 7.1.1 组网技术的拓扑结构设计 170 7.1.2 网络通信协议 171 7.1.3 组网技术的实现方式 175 7.2 信息融合 176 7.2.1 信息融合层次 176 7.2.2 信息融合模型 178 7.2.3 信息融合方法 180 参考文献 183 第三篇 电力设备的状态检测与监测 第8章 容性设备 185 8.1 容性设备概述 185 8.1.1 电力电容器 185 8.1.2 高压套管 187 8.1.3 电容式电压或电流互感器 188 8.2 容性设备的预防性试验 190 8.2.1 绝缘电阻测量 190 8.2.2 介质损耗tanδ 测量(电桥法) 192 8.2.3 电容值测量 194 8.2.4 交流耐压试验 195 8.3 容性设备状态的在线监测 196 8.3.1 三相不平衡电流的测量 196 8.3.2 介质损耗角正切的测量 199 参考文献 201 第9章 避雷器 202 9.1 避雷器概述 202 9.1.1 金属氧化物避雷器的结构 和功能 202 9.1.2 避雷器性能参数 203 9.1.3 避雷器的常见故障类型 204 9.2 避雷器的预防性试验 204 9.2.1 绝缘电阻 204 9.2.2 工频放电电压 204 9.2.3 电导电流 205 9.2.4 直流试验 206 9.3 避雷器状态的在线监测 206 9.3.1 全电流在线监测技术 206 9.3.2 基于阻性电流的在线监测 207 参考文献 209 第10章 绝缘子与架空线 210 10.1 绝缘子与架空线概述 210 10.1.1 绝缘子 210 10.1.2 架空线 212 10.2 绝缘子与架空线的预防性试验 212 10.2.1 零值绝缘子检测 213 10.2.2 绝缘电阻检测 213 10.2.3 交流耐压试验 213 10.2.4 等值盐密测量 213 10.3 绝缘子状态的在线监测 214 10.3.1 泄漏电流 214 10.3.2 电晕放电 216 10.3.3 等值附盐密度 218 10.4 架空线状态的在线监测 218 10.4.1 导线温度 218 10.4.2 导线覆冰 220 10.4.3 导线舞动 220 10.5 新型传感技术在架空线监测中的应用 221 10.5.1 加速度传感技术 221 10.5.2 光纤传感技术 221 参考文献 221 第11章 电力变压器 223 11.1 变压器概述 223 11.2 变压器的预防性试验 225 11.2.1 绝缘电阻和吸收比试验 225 11.2.2 直流耐压及泄漏电流试验 226 11.2.3 介质损耗角正切值试验 226 11.2.4 感应耐压试验 227 11.3 变压器状态的在线监测 228 11.3.1 油中溶解气体 228 11.3.2 局部放电 233 11.3.3 温度 238 11.3.4 含水量 241 11.3.5 绕组变形 243 11.3.6 有载分接开关 246 参考文献 248 第12章 电力电缆 250 12.1 电力电缆概述 250 12.1.1 按电流制划分 250 12.1.2 按绝缘材料划分 250 12.1.3 按电压等级划分 252 12.2 电力电缆的预防性试验 253 12.3 电力电缆状态的在线监测 258 12.3.1 水树枝的测量 258 12.3.2 局部放电的测量 263 12.3.3 故障定位 265 参考文献 269 第13章 旋转电机 271 13