输配电及用电工程中电气设备在线监测技术的发展与应用

一、引言

随着社会经济的快速发展，电力需求持续增长，输配电及用电工程的规模不断扩大，电气设备的数量和种类也日益增多。电气设备在长期运行过程中，受环境、负荷、老化等因素影响，容易出现故障，不仅会导致电力供应中断，还可能引发安全事故，造成巨大的经济损失。因此，对电气设备进行有效的状态监测和故障诊断至关重要。

在线监测技术能够实时采集电气设备的运行参数，及时发现设备潜在的故障隐患，为设备的维护和检修提供科学依据，从而提高电力系统的可靠性和经济性。近年来，随着传感器技术、通信技术、数据处理技术的不断进步，电气设备在线监测技术得到了快速发展，在输配电及用电工程中发挥着越来越重要的作用。

二、电气设备在线监测技术的发展历程

2.1 起步阶段（20 世纪 70-80 年代）

这一阶段，在线监测技术处于探索阶段，主要采用简单的传感器和监测装置，对电气设备的少数关键参数进行监测，如变压器的油温、绕组温度等。监测数据的传输主要依靠有线方式，数据处理以人工分析为主，监测精度和效率较低，应用范围有限。

2.2 发展阶段（20 世纪 90 年代 - 21 世纪初）

随着电子技术和计算机技术的发展，在线监测技术逐渐成熟。传感器的种类增多，能够监测的参数更加丰富，如设备的局部放电、绝缘电阻、介损等。数据传输开始采用无线通信技术，提高了监测的灵活性和便捷性。同时，数据处理软件的出现使得数据的分析和诊断更加自动化，但此时的诊断算法较为简单，主要依靠经验判断。

2.3 成熟阶段（21 世纪初至今）

在这一阶段，在线监测技术进入了智能化、网络化发展的新时期。传感器技术向高精度、微型化、集成化方向发展，能够实现对设备多参数的同步监测。通信技术采用物联网、5G 等先进技术，实现了监测数据的实时、高速传输。数据处理方面，引入了人工智能、大数据分析等技术，能够对海量的监测数据进行深度挖掘和分析，实现设备故障的精准诊断和预测，大大提高了监测的智能化水平。

三、主流电气设备在线监测技术及特点

3.1 局部放电在线监测技术

局部放电是电气设备绝缘老化的重要征兆，局部放电在线监测技术通过检测设备内部的局部放电信号，判断设备的绝缘状态。该技术采用超高频、超声波、特高频等传感器，能够灵敏地捕捉局部放电信号，并通过数据处理技术识别放电类型和位置。其特点是监测灵敏度高，能够在设备绝缘故障早期发现问题，但易受外界干扰，需要采取有效的抗干扰措施。

3.2 温度在线监测技术

温度是反映电气设备运行状态的重要参数，温度在线监测技术主要用于监测设备的绕组温度、油温、接点温度等。目前常用的温度传感器有热电偶、热电阻、光纤传感器等。其中，光纤传感器具有抗电磁干扰、测量精度高、适用于恶劣环境等优点，在高压设备温度监测中得到广泛应用。该技术能够实时监测设备的温度变化，及时发现过热故障，保障设备的安全运行。

3.3 绝缘在线监测技术

绝缘在线监测技术用于评估电气设备的绝缘性能，主要监测参数包括绝缘电阻、介损因数、泄漏电流等。通过对这些参数的监测和分析，能够判断设备绝缘的老化程度和受潮情况。该技术采用的传感器和监测装置具有较高的抗干扰能力，能够在设备带电运行的情况下进行监测，不影响设备的正常运行。

3.4 机械特性在线监测技术

机械特性在线监测技术主要用于断路器、隔离开关等开关设备，监测其分合闸时间、速度、行程等机械参数。通过对这些参数的监测，能够评估开关设备的机械性能，预测设备的故障风险。该技术采用位移传感器、速度传感器等，结合数据采集和分析系统，实现对设备机械特性的实时监测和诊断。

四、电气设备在线监测技术的应用场景

4.1 变压器在线监测

变压器是输配电核心设备，其运行影响电力系统安全。采用在线监测技术实时监测油中溶解气体、局部放电等参数，可及时发现潜在故障。如监测油中溶解气体能判断内部故障，局部放电监测可发现绝缘早期缺陷。基于监测数据，工作人员可制定维护计划，避免突发故障。

4.2 断路器在线监测

断路器在电力系统起控制和保护作用，其机械特性和绝缘性能很重要。在线监测技术可监测分合闸时间等参数。当出现机械卡涩等问题，监测系统会预警，提醒检修。如监测分合闸时间和速度变化，可判断机械传动故障，及时维护确保可靠动作。

4.3 电缆在线监测

电缆是输配电重要部分，运行环境复杂，易绝缘故障。在线监测技术可监测局部放电等参数，分析参数能评估绝缘状态、预测剩余寿命。如监测到局部放电信号增强，说明绝缘可能有缺陷，需及时处理，避免击穿故障。

4.4 开关柜在线监测

开关柜是配电关键设备，内部元件多、空间小、环境差，易故障。在线监测技术可监测温度等参数。监测温度能发现接点过热，局部放电监测可发现绝缘老化损坏。监测数据传至后台，工作人员可远程实时掌握运行状态，提高维护效率。

五、电气设备在线监测技术的未来发展趋势

5.1 智能化水平不断提高

随着人工智能、机器学习等技术的不断发展，在线监测系统将具备更强的数据分析和故障诊断能力。通过对海量监测数据的学习和训练，系统能够自动识别设备的故障模式，实现故障的精准预测和诊断，减少对人工经验的依赖。同时，智能化的监测系统还能够根据设备的运行状态和故障风险，自动生成维护建议，提高设备的维护效率和经济性。

5.2 网络化和集成化进一步加强

未来的在线监测系统将实现更大范围的网络化连接，形成覆盖整个输配电及用电网络的监测体系。通过物联网技术，将不同设备、不同区域的监测数据进行整合和共享，实现对电力系统整体运行状态的实时监控。同时，在线监测技术将与电力调度、资产管理等系统进行集成，形成一体化的管理平台，提高电力系统的智能化管理水平。

5.3 传感器技术持续创新

传感器是在线监测技术的核心部件，未来传感器将向更高精度、更低功耗、更微型化、更集成化的方向发展。新型传感器如光纤传感器、无线传感器、智能传感器等将得到广泛应用，能够适应更复杂的运行环境，实现对更多参数的精确监测。同时，传感器的自诊断和自校准功能将不断完善，提高监测数据的可靠性。

5.4 数据安全更加重视

随着在线监测系统的网络化和信息化发展，数据安全问题日益凸显。未来将加强对监测数据的加密、传输和存储安全管理，采用先进的网络安全技术，防止数据泄露、篡改和攻击。同时，建立健全数据安全管理制度，确保监测数据的安全可靠，保障电力系统的稳定运行。

六、结论

电气设备在线监测技术在输配电及用电工程中发挥着重要作用，其发展经历了起步、发展和成熟三个阶段，目前已进入智能化、网络化的新时期。主流的在线监测技术如局部放电监测、温度监测、绝缘监测、机械特性监测等，在变压器、断路器、电缆、开关柜等设备中得到了广泛应用，有效提高了电力系统的可靠性和经济性。

参考文献：

[1] 霍磊 . 自动化技术在输配电及用电工程中应用研究 [C]//《中国招标》期刊有限公司 . 新质生产力驱动第二产业发展与招标采购创新论坛论文集（一）. 北京惠通盛电力工程有限责任公司 ;,2025:207-208.DOI:10.26914/c.cnkihy.2025.005368.

[2] 李伟 . 输配电及用电工程的自动化运行维护技术的研究 [J]. 家电维修 ,2024,(09):83-85.