CN107209210B - 用于高压套管的主动监测系统及其相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于测量电气系统中的绝缘部件的完整性的系统和方法。在优选实施例中，主动传感器耦合到套管的测试抽头，主动传感器具有电耦合到测试抽头的电路，并且其中电路包括将电路分成高频总线和工频总线的高通滤波器。接地高频电压经由频率总线电路被注入测试抽头。可以测量所得到的电压和电流，并将其与参考电压进行比较，以确定套管的内部和外部部分的电容和功率因数。一旦已知套管的电容和功率因数，就可以注入接地和不接地的高频电压，以确定连接的变压器或电抗器的电容和功率因数。

Description

用于高压套管的主动监测系统及其相关方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年12月1日提交的美国临时申请No.62/123,860的优先权的权益，通过引用将该美国临时申请的全部内容并入本文。
技术领域
本专利文献涉及用于高压套管的主动监测系统及其相关方法。特别地，本专利文献涉及用于多个变压器、多个电抗器和多个电容器式套管的主动监测系统以及制造和使用该主动监测系统的方法。本文描述的实施例可以用于配备有测试抽头的任何套管。
背景技术
在电力领域中，套管是绝缘装置，其允许电导体安全地通过(通常)接地的导电屏障，诸如变压器、断路器或电抗器的外壁。电容器套管是其中金属或非金属导电层布置在绝缘材料内的套管，以用于通过电容分级在轴向和径向上控制套管的电场分布的目的。在许多情况下，套管可能以非常高的电压使用，使得套管中的故障可能导致电弧作用和附接的装置的灾难性故障。因此，套管的测试和监测是非常有利的。
在线变压器监测的当前解决方案是被动系统，其只能为通电套管的内部电容器部分提供套管电容和功率因数值。变压器和通电套管的外部电容器部分的电容和功率因数值不能被测量。本文描述的实施例是本领域中解决或至少改善现有技术的一些缺点的显著改进。
图1示出了包括电容器式套管10、被动传感器20和监测处理器30的套管监测系统的现有设计。高压电容器式套管10可以被设计成各种各样的构造，并且本文的描述不旨在描述所有可能的设计类型。然而，目前制造的大部分高压电容器式套管10被构造有被称为C1的内部电容式电容器部分12和被称为C2的外部电容式电容器部分14。这些套管部分C1和C2围绕套管的中心导体11径向缠绕。内部C1部分12包括总电容器13的大部分。电容器13的外部C2部分14通常仅包含完整电容器13中的总层数的5％至10％。该类型的套管10通常配备有外部抽头连接件16，其耦合到内部C1部分12和外部C2部分14之间的箔层。抽头16可以由几个不同的名称引用，诸如测试抽头、电容抽头、电压抽头、功率因数抽头或其它命名。为了本文的目的，我们将把抽头16称为测试抽头。
套管电容器13的内部C1部分12提供电容结构，其旨在从通电内部导体11到内部C1部分12的外层提供一致的电压应力梯度。当套管10在使用时，内部C1部分12的外层通常连接到地18。内部C1部分12的接地通常通过将盖部附接到测试抽头16来实现。盖部将测试抽头16电连接到套管的接地金属凸缘。
在许多电容器设计中，外部C2部分14的外层也是接地的。在这样的实施例中，套管10的外部C2部分14的外层可以包括连接到套管10的接地金属凸缘的导电箔。当该类型的套管10在使用中并且测试抽头盖部被安装时，C2电容器部分14在内层和外层上直接或有效地接地。然而，在一些套管中，通常在被设计用于较低电压的套管中，外层可以是不接地的，并且通过绝缘流体或电介质与套管10的接地金属凸缘分开。
通常，C1和C2套管电容器部分12和14具有皮法拉范围内的电容值，这导致通过电容器13的高阻抗和低泄漏电流。通常，由于电容器13中的低功率损耗，C1和C2电容器部分12和14也具有通常在0.2％至0.5％范围内的低功率因数值。
在正常制造过程期间，测试C1和C2套管部分12和14的电容和功率因数。这确保了套管部分12和14被制造得无缺陷。此外，可以在安装套管之后执行现场测试，以检测电容器10的恶化或损坏。如果电容器10充分恶化，则套管13能够灾难性地发生故障，这能够导致重大的设备损坏或该地区工人的不安全状况。通常，执行离线测试和在线监测，目的是在故障发生之前检测这种恶化。
套管通常用于变压器或电抗器。变压器或电抗器绕组具有表示每个绕组到变压器的接地部分、或变压器内部不同绕组之间的绝缘质量的自电容和互电容。每个绕组具有是绕组的物理尺寸和间隙以及绝缘条件的函数的对地电容。对于高电压(“HV”)绕组，其传统上被称为CH。对于低电压(“LV”)绕组，其传统上称为CL。并且HV和LV绕组之间的电容传统上被称为CHL。可以对具有HV、LV和三次电压(TV)绕组的三绕组变压器进行类似命名，以提供CH、CL、CT、CHL、CHT和CLT值。
当设备未被使用时，已经对变压器、电抗器和套管执行了几年离线测试。为了测试电容器式套管的内部C1部分12，套管的测试抽头盖部被移除，并将测试电压施加到中心导体11，并从测试抽头16测量所得到的电流大小和相对相位角。为了测试外部C2部分14，测试抽头16被通电，并且测量来自套管的接地金属凸缘的所得到的电流的大小和相对相位角。对较高电压套管的离线测试通常以显着降低的电压电平执行，因为使用便携式现场测试设备产生额定套管电压是不实际的。离线变压器测试以相同的降低的测试电压电平执行，并且电压施加到套管的顶部端子，并且测量所得到的电流大小和相位角偏移，以计算每个绕组的电容和功率因数值。
当设备通电并使用时，在线套管监测已经执行了较短的时间。当前技术将被动传感器20连接到测试抽头16，并且当套管10被电力系统通电时，测量所得到的测试抽头电流大小和相位角。如图1所示，典型的被动传感器20包括分流电阻器或电容器22(标记为“A”)和电压抑制器24(标记为“B”)。该方法仅测量通过电容器13的内部C1部分12的工频电流26(标记为“Ip”)，因此可以仅确定C1电容和功率因数。电容器13的外部C2部分14和变压器绕组电容都不能用当前方法来监测。
另外，具有Y形绕组连接的变压器可以具有直接或通过阻抗连接到接地的中性套管，以稳定三相电压并将相对地电压限制到安全电平。这些中性套管可以用离线测试设备进行测试，但是由于中心导体11被有效地接地并且在测试抽头16处没有产生电压和电流，所以可以利用现有技术在线监测套管10的内部C1部分12和外部C2部分14。
发明内容
鉴于上述情况，根据本专利文献的一方面的目的是提供一种包括多个电容器式套管的用于监测通电电力系统中的绝缘部件的系统，所述系统包括：
多个电容器式套管，其中各电容器式套管包括有测试抽头；以及
主动传感器，其耦合到各电容器式套管的所述测试抽头，所述主动传感器包括执行以下操作的电路：
将不接地高频电压注入所述主动传感器连接至的所述电容器式套管的所述测试抽头中；
接收来自所述电容器式套管测试抽头的工频电流，所述主动传感器和一分流器被连接至所述电容器式套管测试抽头以提供电压输出以确定所述主动传感器连接至的所述电容器式套管的电容器部分的电容和功率因数；
从所述主动传感器所连接的所述电容器式套管的所述测试抽头接收被注入到所述多个电容器式套管中的另一个的测试抽头的不接地高频电压的一部分，并计算所述通电电力系统的高电压绕组和次级绕组之间的电容；
其中所述系统被配置为使所述主动传感器执行所述注入不接地高频电压、所述接收工频电流和所述接收所述不接地高频电压的所述一部分，以顺序地测量所述系统的各不同的绝缘组件和/或绝缘系统的电容和功率因数值。
在优选实施例中，系统将测量并监测每个通电的中性套管的内部C1部分和外部C2部分电容以及每个变压器或电抗器绕组的自电容和互电容。优选地，方法和设备解决或至少改善上述一个或多个问题。为此，提供了一种用于监测包括套管的电力系统中的绝缘部件的系统。在一个实施例中，系统包括：与套管的测试抽头电连通的1kHz或更大的电压源；以及传感器，其电耦合到系统以测量由传输通过套管的电容器部分的1kHz或更大的电压所产生的高频电流的电流大小和相位角。系统可以用于监测多个相位套管或多个中性套管。
在优选实施例中，系统还包括耦合到测试抽头的主动传感器，主动传感器包括电耦合到测试抽头的电路，其中电路包括将电路分成高频总线和工频总线的高通滤波器。
在一些实施例中，电压源为20kHz或更大。在其它实施例中，电压源的频率为50kHz或更大。在其它实施例中，可以使用60kHz或更大、100kHz或更大或150kHz或更大的频率。在其它实施例中，可以使用高达1Mhz的频率。
在本文所述的本发明的另一方面中，提供了一种用于监测包括套管的通电系统中的绝缘部件的方法。在优选实施例中，该方法包括：将1kHz或更大的高频电压注入到套管的测试抽头中；测量套管的电容器部分中的由高频电压产生的高频电流的电流大小和相位角；以及根据所测量的电流大小和相位角确定套管的适当电容器部分的电容和功率因数。该方法可以用于多个相位套管或多个中性套管中。
在另一个实施例中，提供了一种用于监测包括套管的电力系统中的绝缘部件的系统。在一些实施例中，系统包括：耦合到套管的测试抽头的主动传感器，主动传感器包括电耦合到测试抽头的电路，其中电路包括将电路分成高频总线和工频总线的高通滤波器，工频总线包括分流器；经由高通滤波器与高频总线和测试抽头电连通的高频电压源；以及监测器，其电连接到主动传感器以允许跨分流器的电压测量和高频总线上的电流测量。
在一些实施例中，系统还包括耦合到套管的顶部的第一高频电流变压器和耦合到套管的底部的第二高频电流变压器。
在一些实施例中，工频总线电耦合到主动传感器的主体。在一些实施例中，主动传感器的电路还包括将测试抽头电连接到传感器主体的电阻器。在其中一些实施例中，电阻器具有大约100kΩ的电阻。
在其它实施例中，系统还包括与套管的电网侧上的中心导体电连通的电场测量装置。
在一些实施例中，系统还包括与监测器电连通的参考电压源。在一些实施例中，参考电压源是与套管的顶部电连通的电容耦合的电压变压器或电位变压器。
在一些实施例中，具有不同频率的不同高频电压可以被注入套管的测试抽头中。在一些实施例中，高频电压源被设计成在分开大约50kHz的两个分离的频率下提供电压。
在本专利文献的发明的另一方面中，提供了一种主动在线监测通电变压器或电抗器的方法，所述方法包括：
通过所述变压器或电抗器的第一电容器式套管上的第一测试抽头将不接地的高频电压注入到所述变压器或电抗器；
通过所述不接地的高频电压测量所述第一电容器式套管的电容器部分中产生的高频电流的电流大小和相位角，并根据测量的所述电流大小和相位角来确定所述第一电容器式套管的适当的电容器部分的电容和功率因数；
测量作为通过所述变压器或电抗器的被注入的所述不接地的高频电压的结果的、所述变压器或电抗器的第二电容器式套管的第二测试抽头的电压，并计算所述变压器或电抗器的高电压绕组和次级绕组之间的电容；
对于所述变压器或电抗器的各电容器式套管重复上述步骤以提供所述变压器或电抗器的各绕组之间和各绕组与所述变压器或电抗器的地之间的功率因数和电容值，以及所述各电容器式套管的内部电容式电容器部分和外部电容式电容器部分的功率因数和电容的测量。
在一些实施例中，该方法包括：将主动传感器附接到套管测试抽头，主动传感器包括电路，电路具有将电路分成电力总线电路和频率总线电路的高通滤波器；经由频率总线电路将高频电压注入测试抽头；测量传感器主体中的由高频电压产生的高频电流的电流大小和相位角；以及根据所测量的电流大小和相位角确定套管的外部电容器部分的电容和功率因数。
在该方法的一些实施例中，该方法还包括：测量电力总线电路中的跨分流器的电压；根据跨分流器的电压确定第一电流大小和第一相位角；以及根据所测量的第一电流大小和第一相位角确定套管的内部电容器部分的电容和功率因数。
在一些实施例中，该方法还包括从参考电压源测量电压大小和相位角，并将所测量的电压大小和相位角与第一电流大小和第一相位角进行比较，以确定套管的内部电容器部分的电容和功率因数。在不同的实施例中，参考电压源可以是不同的。在一些实施例中，参考电压源由电场测量和发射装置供应，该电场测量和发射装置与套管的电网侧上的中心导体电连通。在其它实施例中，参考电压源是从变压器硬布线的。在其它实施例中，参考电压源由与套管的电网侧的中心导体电连通的电容耦合的电压变压器供应。在另外的其它实施例中，参考电压源由与套管的电网侧的中心导体电连通的电位变压器供应。
在许多实施例中，该方法还包括从与套管的电网侧的中心导体电连通的高频电流变压器接收参考电流大小和相位角，并使用参考电流大小和相位角来确定套管的内部电容器部分的电容和功率因数。
在典型的实施例中，注入的高频电压具有在约1kHz和100kHz之间的频率。在其它实施例中，可以使用其它频率。
在许多实施例中，监测系统可以监测除套管之外的变压器和/或电抗器的方面。在这些实施例中的一些实施例中，高频电压是不接地的，并且该方法还包括测量第二套管的第二测试抽头处的电压，其是传输通过变压器或电抗器的所注入的不接地的高频电压的结果，并且该方法还包括计算变压器或电抗器的CHL。在监测变压器和/或电抗器的方法中，该方法还可以包括计算CHL电容和功率因数值。
通过下面的以示例的方式示出各种实施例的具体实施方式和附图，将更好地理解本文公开的设备和方法的其它方面、目的、期望特征和优点。然而，应当明确地理解，附图仅仅是为了例示的目的，并不旨在作为所要求保护的发明的限制的定义。
附图说明
图1示出了包括电容器式套管、被动传感器和监测处理器的套管监测系统的当前设计；
图2示出了用于主动监测相位套管的系统的一个实施例；
图3示出了用于主动监测中性套管的系统的一个实施例；
图4示出了用于在系统中主动监测套管、变压器或电抗器的主动传感器的一个实施例；
图5示出了与用于主动监测套管的系统一起使用的监测器/处理器108的功能操作的一个实施例；
图6示出了电场测量和发射装置的一个实施例的功能剖视图；
图7示出了三相双绕组变压器，其具有被布线用于主动监测系统中的六个电容器式套管；
图8A示出了被分开并耦合到套管的螺栓型顶部端子的HFCT；
图8B示出了被分开并耦合到套管的螺柱型顶部端子的HFCT；
图9示出了将高压套管C1信号的信号路径突出显示为虚线的单相变压器模型；
图10示出了使用电容耦合的电压变压器或电位变压器作为参考的套管C1电容和功率因数的测量电路；
图11示出了显示用于测量HV套管C2和变压器CH、CHL和CL的注入的信号路径的单相变压器模型；
图12示出了显示XV套管C1信号的信号路径的单相变压器模型；
图13示出了显示用于测量XV套管C2和变压器CH、CHL和CL的注入的信号路径的单相变压器模型；
图14示出了显示用于测量变压器402的CHL的注入的路径的单相变压器模型；
图15示出了显示用于测量中性套管C1和C2性质的信号路径的单相变压器模型；
图16示出了电抗器、双绕组变压器和三绕组变压器的模型，其显示了从每个绕组到地以及到每个其它绕组的电容；
图17示出了使用利用线路连接到监测器的现有的变电站电流和电压变压器的一个实施例的示意图；以及
图18示出了使用场传感器和HFCT的系统600的一个实施例的示意图。
具体实施方式
本文描述的发明的实施例使得能够对多个通电套管、多个变压器和多个电抗器执行在线测试。这些测试可以准确测量多个相位套管和多个中性套管上的电容器的C1和C2部分的套管阻抗，其被表示为电容和功率因数。此外，本文所述的实施例优选地还提供测量每个绕组的自电容和互电容的能力。
本文描述的实施例通过将高频电压注入套管的测试抽头来进行操作。然后可以测量所得到的高频电流以确定和/或计算关于系统中各种绝缘部件的完整性的信息。使用高频电压，因为高频电压可以与变压器、电抗器或其它系统的典型频率区分开，该典型频率通常为60Hz左右。使用高频信号也是期望的，因为高频电压将以低电压电平穿透系统。使用低电压电平更安全，不会影响系统的操作，并且因此可以在系统通电时使用，并且容易从系统的正常功率中被过滤。如本文使用的，高频表示1kHz或更大。取决于其附接的套管和系统，可以使用不同的频率。一般来说，系统越大，频率越高。因此，在其它系统中，可以使用100kHz或更大或甚至150kHz或更大。在其它实施例中，可以使用高达1MHz的系统。
在优选实施例中，提供改进的套管传感器设计并与主动测试装置和附加传感器组合。在一些实施例中，系统可以包括高频电流变压器。在其它实施例中，系统可以使用电场测量装置。另外的实施例可以利用连接到高电压总线的实用型电流变压器和/或电位变压器以利用通往监测系统的线路连接提供所需输入。改进的套管传感器设计可以测量由施加到套管的系统电压产生的工频漏电流，并且还可以测量由施加到套管测试抽头和套管传感器主体的高频电压产生的高频漏电流。测试装置包含用于将高频电压施加到传感器并测量所得到的高频电压和漏电流的高频电源以及控制和测量电路。在优选实施例中，新的套管传感器设计还消除了在线套管监测系统的不安全电压的风险。
图2示出了用于主动监测相位套管10的系统100的一个实施例。从图2可以看出，系统100包括主动传感器106、电场传感器102和监测器/处理器108。在替代实施例中，可以使用参考电压源104而不是电场传感器102来供应参考电压。即使在套管10被通电时，图2所示的实施例能够监测套管10的内部C1部分12和套管10的外部C2部分14。
在操作中，系统100不仅测量内部C1部分12的电流大小和相位角，系统100还跨套管电容器10的C2部分14施加高频电压Vx，并测量通过电容器13的C2部分14的所得到的电流大小和相位角。可以经由主动传感器106和测试抽头16之间的连接来测量内部C1部分12的电流大小和相位角。为了测量电容器13的外部C2部分14，高频电压Vx在测试抽头16处被注入。在优选实施例中，高频电压Vx产生具有在10伏特范围内的电压的5-50mA范围内的电流大小。高频电压Vx是优选的，因为外部C2部分电容的阻抗随着频率更高而降低。例如，对于具有大约500微微法拉的外部C2部分电容的套管10，跨电容器13的外部C2部分14的100kHz的10伏将产生5.4mA的电流。
图3示出了用于主动监测中性套管10的系统200的一个实施例。在图3的实施例中，系统200还向测试抽头16施加高频电压。然而，由于中性套管10的中心导体11直接或通过阻抗连接到地201，通过测试抽头16输入的高频电流传输通过套管10的内部C1部分12和外部C2部分14。因此，所测量的电流是C1+C2的指示。为了将内部C1部分12和外部C2部分14的测量分开，可以在第二频率(诸如50kHz)下施加高频电压，以容许针对内部C1部分12和外部C2部分14计算出单独的电容和功率因数值，只要C1和C2电容值不相等。
C1高频电流IC1和C2高频电流IC2用于计算C1和C2套管电容和功率因数值。当监测相位套管时，两个电流值与C1的参考电压结合使用。除了计算套管的C1和C2部分的电容和功率因数值之外，也可以通过使用传感器和测试装置的高频电路的系统来测量在变压器或电抗器或任何套管中由于过电压应力而产生的高达1.5GHz的局部放电信号。
图4示出了用于在系统中主动监测套管、变压器或电抗器的主动传感器的一个实施例。如在图4所示的实施例中可以看到的，主动传感器106可以包括由高通滤波器120分开的工频总线121和高频总线123。另外，主动传感器106可以包括一个或多个保护电阻器124、高频电压输入端子126和工频分流器122。
可以理解，与当前系统上使用的被动传感器相反，主动传感器106是主动的。主动的意思是传感器可以将电压输入到套管中。因此，如图4中可以看到的，提供高频电压输入端子126。尽管在图4所示的实施例中，主动传感器106仅具有输入端子126，并且电压源在主动传感器106外部，但在其它实施例中，电压源可以位于主动传感器106内部或为主动传感器106的一部分。
主动传感器106包括测试抽头连接器128。在优选实施例中，主动传感器106使用与现有系统相同类型的连接器附接到测试抽头16。从图4可以看出，可以使用标准螺纹连接器。然而，在其它实施例中，主动传感器106可以以其它方式或以定制的方式电耦合到测试抽头16。优选地，测试抽头16和主动传感器106之间的连接由连接器128固定。
在优选实施例中，带通滤波器120将测试抽头电流分开到工频路径121和高频路径123中。在优选实施例中，带通滤波器120是高通滤波器。工频电路总线121包含串联分流器122，并且然后直接连接到传感器主体。将工频总线121连接到传感器主体将测试抽头的工频部分121牢固地连接到地面。串联分流器122是非感应电阻，其优选地在1-10欧姆范围内。串联分流器122被设计成跨其端部产生代表测试抽头电流大小和相位角的电压输出。因为测试抽头被用线连接到内部C1部分12中，这对应于套管10的内部C1部分12的电流大小和相位角。如图4中可以看到的，引线可以附接在串联分流器122的两侧，以使得监测器可以访问这些值。
具有分流器122的主动传感器的工频总线121和通往传感器主体的直接连接130的设计提供了固有安全设计，其消除了输出电路上的高电压风险；不同于当前的被动传感器的设计，其可以在输出电路上允许这样的高电压。通过图4所示的设计，如果电路断开，跨分流器122测量的电压将不会升高到正常5-50mV范围以上。
在高通滤波器120的相对侧上，主动传感器106包括高频总线123。高频总线123断开以提供用于施加高频电压的两个端子126。
虽然在优选实施例中，主动传感器106包括带通滤波器，但在其它实施例中，不需要测量工频信号。通过检查图3可以看到，当系统监测中性套管时，不测量主动传感器106的工频总线121。因此，专门用于与中性套管一起工作而设计的解决方案可能不包括用于工频信号的测量电路。相反，可以使用仅包括高频输入测量电路并且不包括测量跨分流器的电压的主动传感器106。
在比较用于中性套管的系统与用于多个相位套管的系统时，主要区别在于，在用于多个中性套管的系统中，跨分流器的电压不需要被测量，因为它应始终为零或接近零。在用于多个中性套管的系统中，套管接地，并且如果套管通过接地电阻器或电抗器接地，并且系统电压变得不平衡(诸如在电力系统故障期间)，则分流器将仅具有施加于其上的电压，其只能持续很短的时间。因此，用于多个相位套管和中性套管的传感器仍然可以包括高通滤波器、分流器和其它部件。
返回到图2，在主动传感器连接到相位套管的应用中，跨套管电容器10的外部C2部分14施加高频电压。对于多个相位套管，施加的高频电压产生相同频率的电流IC2，其传输通过：电压端子126、测试抽头16、电容器13的外部C2部分14、金属套管凸缘和金属传感器主体到达第二电压端子。在优选实施例中，第二电压端子被接地至传感器主体。替代地，第二电压端子可以被接地至连接到同一接地设备的另一点，但优选的连接是将地内部连接到传感器主体。这由图2中的路径105示出。
返回到图3，在主动传感器106连接到中性套管的应用中，跨内部C1部分12和外部C2部分14两者施加高频电压。对于多个中性套管，施加的高频电压产生相同频率的电流IC1+IC2，该电流传输通过电压端子126和测试抽头16，然后通过电容器13的C1和C2部分12和14。C2电流IC2然后传输通过金属套管凸缘并且C1电流IC1传输通过套管导体和接地总线以及槽。然后，C1和C2电流IC1+IC2组合并传输通过金属传感器主体到达第二电压端子。图3示出了C1和C2电流路径。
返回到图4，无论与主动传感器106连接的套管的类型如何，保护电阻器124在测试抽头16和接地传感器主体之间提供次级高电阻连接，这将测试抽头16上的电压限制到安全电平。在优选实施例中，测试抽头16上的电压被限制到约100V或更小，以使得在带通滤波器120失效的情况下不会发生套管损坏。优选地，保护电阻器124具有100kΩ范围内的高电阻，这对C1或C2的测量的电流IC1和IC2没有显著影响。尽管图4所示的主动传感器106的实施例仅包括一个保护电阻器124，但是其它实施例可以包括多于一个的保护电阻器124。
图5示出了与用于主动监测套管的系统一起使用的监测器/处理器108的功能操作的一个实施例。图5示出了包括高频电源304和12通道电压参考接收器302的12通道装置。因此，监测器/处理器108可以在12个单独的通道上接收输入。理想地，监测器/处理器108监测设备上的所有电容器式套管。在优选实施例中，监测器/处理器108具有8个主要功能。
在优选实施例中，监测器/处理器108的一个功能是接收参考电压并确定其大小和相位角。在包括电场测量装置102的实施例中，参考电压信号可以由电场测量装置102供应。在其它实施例中，可以从电压变压器或替代的参考电压源104接收参考电压信号。无论在各种不同的实施例中是从何处供应参考电压，监测器/处理器108优选地确定参考电压大小和相位角。
在优选实施例中，来自CCVT、电位变压器或其它参考源的参考电压应向监测系统提供正弦电压。正弦电压应该表示与系统高电压成比例的电压大小和处于与系统高电压有关的恒定相位角的相位角。这使得监测系统能够将所测量的参考电压的大小和相位角与所测量的跨分流器的电压的大小和相位角进行比较，并且确定在系统被首次安装和调试时建立的初始关系是否存在任何变化。
在优选实施例中，监测器/处理器108接收来自主动传感器106的工频电压信号，并确定内部C1部分12测试抽头电流IC1的大小和相位角。
虽然高频电压源可以位于系统中的任何位置，但是它优选地位于监测器/处理器108内或为监测器/处理器108的一部分，并且监测器/处理器108将高频电压供应到主动传感器106中的高电压总线。
监测器/处理器108的另一功能是在多个中性套管的情况下测量通过套管电容器10的主动传感器106和外部C2部分14、或者通过C1和C2部分12、14的高频总线电流。
监测器处理器108的另一功能是通过传感器中的高频总线电路来测量局部放电信号，并分析数据以确定套管和/或变压器状况。
监测器处理器108的另一功能是基于来自上述四个功能的数据来计算套管C1和C2电容和功率因数值。最后，在许多实施例中，监测器/处理器108还可以发出用于异常状况的警报并将套管数据传送到网络系统。
在多个中性套管中，不使用参考电压，并且监测器/处理器不会为内部C1部分12接收单独的电流。相反，对于多个中性套管，监测器/处理器108施加标准高频电压，然后施加第二频率电压(例如半频)，以提供两个测量值，然后可以用这些测量值来计算各自的C1和C2电容和功率因数值。
监测器/处理器108可以位于变压器、电抗器或其它设备的顶部，以使从装置到该多个套管的电缆长度最小化，或者替代地，监测器/处理器108可以位于设备附近的地面。在其它实施例中，监测器/处理器108可以位于其它区域中。
图5示出了监测器/处理器108的功能操作。监测器/处理器108可以配备有双频电源304，其向主动传感器106供应电压，以测量多个相位套管中的套管电容器13的外部C2部分14的阻抗以及多个中性套管中的套管电容器13的C1和C2部分12、14的阻抗。电源电压频率在50kHz到100kHz范围内，并且电压大小在10V范围内。多个相位套管可以仅用较高的频率进行测试，但是多个中性套管需要在两个频率上进行测试，因此可以单独计算C1和C2电容和功率因数。调度器控制每个套管何时被测试，并在每个通道上对测试进行循环，因此只需要一个高频电源。调度器还控制多个中性套管的高频输入，并为多个中性套管施加两个不同频率的测试电流，以实现单独的C1和C2电容和功率因数值的计算。
图5所示的监测器/处理器108的实施例可以从多达12个电场测量和发射装置以及高频电流变压器(HFCT)组中接收多达12个无线信号。每个装置都有专用频率，以通过总线电压和相位来识别每个信号。对于多个相位套管，参考电压信号302用于提供施加的电压大小和相位角，其与所得到的C1测试抽头电流IC1的大小和相位角进行比较，以计算C1电容和功率因数。
在优选实施例中，监测器/处理器108的每个通道可以被编程或设置为用于其将监测的套管的类型。可以输入监测器/处理器108设置，以通过输入套管是相位套管还是中性套管来分配12个通道中的每一个的正确功能。此外，每个通道可以将套管的基准电容和功率因数值编程到其中。同样，每个通道可以被编程以区分参考电压信号是否来自电场测量和发射装置，还是与装置的直接电缆连接，或者是否没有参考电压可用。
套管是相位套管还是中性套管的设置确定了高频电压是以单频施加还是双频施加，以及对测试数据进行计算来确定仅C2电容和功率因数，还是确定C1和C2电容和功率因数。对于多个相位套管，与参考电压相比，系统可以首先使用对跨分流器的电压的被动测量来测量和确定C1阻抗值。接下来，可以使用该C1值来计算来自所测量的电流的C2值。作为仅具有套管的系统的示例，可以测量C1电流和阻抗，然后可以测量C1+C2高频电流和阻抗。为了确定C2电流和阻抗，可以使用C1阻抗来计算等效高频电流，然后可以从C1+C2电流中减去C1电流以给出C2值。
对于多个中性套管，注入的高频电流分成三个电路路径。一个传输通过电容器的C1部分到外部接地端子(或接地电阻器)，另一个传输通过电容器的C2部分到地。第三条路径进入变压器，尽管这应该是总信号的非常小的部分。注入的电流的C1部分可以由上高频电流变压器(HFCT)或其它装置测量，下面将更详细地解释HFCT的使用。传输到变压器中的所注入的高频电流的小部分可以由下HFCT或其它感测装置来测量。C2部分可以计算为总注入电流减去通过上HFCT的电流和通过下HFCT的电流。
基准电容和功率因数值是在安装在线测试装置之前的最后测试值。这些值用作比较，以在检测到恶化时确定适当的警报水平。
如果将特定通道设置为用于从电场测量和发射装置之一接收参考电压信号，则接收模块被激活，并且通道利用用于多个相位套管的C1电容和功率因数计算模块的特定通道信号。由于来自高频电源的电压充当参考，C2测量或多个中性套管不需要外部参考电压。如果通道被设置为用于从电压变压器或其它源接收有线电路作为参考电压，则该通道利用用于多个相位套管的C1电容和功率因数计算模块的有线信号输入。如果通道设置为无参考电压，则该系统将C1输入电压(跨分流器测量的电压)用于其它通道作为相对参考。然而，将C1输入电压用于其它通道作为相对参考不是优选的，因为它不太准确。
监测器/处理器108计算每个所利用的通道的C1和C2电容值，并通过传统模拟和数字传输系统向本地和远程监测网络发出该数据。监测器/处理器108还可以基于每个通道的设置的警报水平向本地和远程监测网络或系统发出警报。监测器/处理器108还可以检测信号的损失以检测任何电路或信号问题，并且识别该多个套管何时停止工作。在一些实施例中，监测器/处理器108还可以测量来自套管传感器的高频局部放电信号，并利用算法来确定放电的严重性和原因。
在优选实施例中，根据需要通过建立的通信协议输出所有数据。
在监测多个相位套管的实施例中，优选使用参考电压。在这些实施例的一些中，参考电压由电场测量和发射装置(EFMTD)102供应。图6示出了电场测量和发射装置(EFMTD)102的一个实施例的功能剖面图。图6示出了EFMTD的基本构造、部件和电路。在设备的内部和外部示出了内部电路线路和连接以实现功能清晰，并且内部电路线路和连接不意味着必须显示任何线路的物理位置。
在优选实施例中，EFMTD 102附接到套管顶部附近的通电导体或总线。EFMTD的附接可以以各种方式实现，但是优选地利用螺栓电缆或管夹式配件来实现。理想地，在附近的高电压导体或总线所产生的电场内，EFMTD应悬挂在通电导体或总线的下方并且在处于地电位的设备箱上方。
在图6所示的EFMTD的实施例中，EFMTD由如下各项组成：附接夹或配件330；由电介质材料制成的球形、圆柱形或其它形状的主体332；电容集电器334；内部屏障336；整流器340；电压调节器338；放大器342；发射器344和天线345。在其它实施例中，可以包括或去除其它部件。
在操作中，电容电场检测器/集电器334用于感测和测量在导体或总线附近和正下方的区域中的交流工频场，并从放大器和发射器的场中收集电力。交流电场中的变化的大小与高电压导体或总线上的电压变化的大小成正比。
在优选实施例中，针对电缆或总线的电压来调整电容电场检测器/集电器的尺寸。上电容板和下电容板之间的间隙应设置为提供稳态交流电压大小的尺寸，其在整流之后将处于电压调节器的操作范围内。
传输的正弦信号的相位角应精确到不小于0.01度，以提供可以用于以不超过0.01％精确度误差计算功率因数值的参考信号。
在变电站或发电厂中使用的每个电场测量和发射装置102必须具有处于经批准的频带内的单独的传输频率，因此可以发射和接收每个套管的个体总线电压并将其用作计算每个所监测的套管的C1电容和功率因数的参考。低功率发射器只需要提供大约25米的可靠传输范围，以将来自设备顶部的电场测量和发射装置的信号发射到设备覆盖或与设备相邻的位置上的测试装置中的接收器。每个变压器、电抗器、断路器或相关设备可以配备有多达12个电场测量和发射装置。
电场测量和发射装置102还可以与接收器和信号输出装置一起使用，以提供正弦电压信号，其具有表示用于保护继电器、计量装置、同步继电器和其它需要总线电压输入的相关设备的高电压导体上的正弦电压的大小和相位角信号。输出装置可以被缩放以提供所需的功率或负载负担。
在其它实施例中，提供了一种不仅监测套管及套管电容器C1和C2绕组的健康状况、还监测套管附接到的变压器、电抗器或其它装置的系统。监测套管附接到的装置的实施例使用类似的附接到测试抽头的主动传感器，并且类似地经由主动传感器与测试抽头的连接将高频电压注入套管。然而，在这些实施例中，使用一个或多个高频电流变压器(HFCT)测量和发射装置。在优选实施例中，两个HFCT连接到每个套管，一个在电网侧(通常为顶部)上并且另一个在变压器侧(通常为底部)上。如本文中所用的，当提及套管时，“顶部”、“底部”、“电网侧”和“变压器侧”纯粹是用于定向的目的。如果提及“变压器侧”，这并不意味着套管必须附接到变压器，而只是提及套管的那一侧。这同样适用于术语“顶部”、“底部”和“电网侧”。HFCT测量从套管的电网侧流出传输到电网中以及从套管的变压器侧流出传输到变压器中的高频注入电流。
图7示出了三相双绕组变压器402，其具有被布线用于主动监测系统中的六个电容器式套管10。如图7所示，每个套管10包括电网侧404和变压器侧406上的HFCT。虽然在优选实施例中，变压器402中的每个套管10都连接到监测系统并具有相应的HFCT，但在其它实施例中，只有多个变压器套管的子组被布线用于监测。如在第一套管10上可以看到的，主动传感器106附接到套管10的测试抽头。尽管未示出，但优选地，每个套管还具有附接到其测试抽头的单独的主动传感器106。同样未示出的是作为系统的一部分的接收信号的监测器/处理器108。
在利用HFCT的实施例中，监测系统利用每种类型的变压器的每个相位的电路模型。该系统的目的是针对绝缘中的可能导致放电/故障的任何崩溃来监测每个绝缘部件或绝缘系统。该系统顺序地测量每个不同绝缘部件和/或绝缘系统的电容和功率因数值，本文中被称为“电容”。在优选实施例中，系统使用模型中的测量和计算的值来开发具有用于每个电容的值的完整模型。监测系统随时间推移而比较电路模型部件值，以检测由于恶化引起的值变化。在优选实施例中，监测系统发出包含每个模型部件的电容、功率因数和电流值的遥测以及在检测到任何部件的恶化时发出警报。电容和功率因数值的模型和计算是根据电气工程领域人员熟知的公式和数学模型而建立的。
在较高频率下测量的绝缘系统通常会表现出频率依赖响应，这将影响计算的电容或功率因数。为此，从高频注入获得的测量的电容和功率因数必须报告为高频值或转换为60Hz等效值。
在一些实施例中，下HFCT 406是新的完整套管HFCT。在其它实施例中，下HFCT 406可以连接到现有套管CT的次级输出。图8A示出了被分开并耦合到套管10的螺栓型顶部端子的HFCT 404。图8B示出了被分开并耦合到套管10的螺柱型顶部端子的HFCT 404。如图8A和8B所示，HFCT可以容易地在套管的电网侧和变压器侧上添加到系统中并且可以直接安装到套管的内部导体的界面。
在一些实施例中，上HFCT 404安装在每个套管10的电网侧上，并将信号无线地发射到监测器/处理器108(未示出)的接收器部件。在其它实施例中，来自HFCT 404的信号可以硬布线到监测器/处理器108。信号可以由监测器/处理器108接收并且用作准确计算套管C1功率因数和电容值的参考。在其它实施例中，如果可用，上HFCT 404可以被连接到现有总线电流变压器的次级输出。
在设置系统以与变压器一起工作时，注入的信号电压/电流的频率可以在1kHz至100kHz的范围内进行调整和设置。优选地，选择该值以将变压器和套管模型电容的阻抗降低到电源负载低并且频率远远超出局部放电的范围之外的范围。另外，电压大小可以被调整并设置在可信任的低电平，以不超过该多个套管或绕组中的任何电应力绝缘值。频率可能需要被偏移，以在变压器和/或主动监控系统调试期间避免可以通过频率响应分析测试确定的任何谐振频率。
利用注入的高频信号获得的测量电容和功率因数值通常与利用工频测试获得的相同数据不一致。这主要是由于该多个套管和变压器中使用的绝缘系统类型的频率依赖阻抗。固体和液体绝缘系统的频率依赖性也会影响套管和绕组电容值。在调试期间，监测系统可以使用离线测试数据进行编程。此外，监测系统可以计算校正因数，以将所有计算的电容和功率因数调整为等效工频值，以便与传统的离线和出厂测试值进行比较。随着这种类型的系统的使用变得越来越普遍，用户可以选择在高频下执行出厂测试，并且可以选择查看高频数据而不是校正值。
在优选实施例中，用于每种类型的套管和变压器或电抗器的基本模型被编程到系统中并且在调试期间被选择。一旦变压器被通电并且监测系统在使用中，则系统顺序地执行测试以确定每个模型部件值。下面讨论用于监测变压器和对应套管并将这些值与模型值进行比较的顺序过程的一个实施例。然而，可以开发替代的顺序以类似地确定模型部件值。
为了监测套管，需要测量工频电流大小和相位角。如其它实施例先前所讨论的，其可以从HV套管的测试抽头被测量。图9示出了将HV套管C1信号的信号路径突出显示为虚线的单相变压器模型。
在一些实施例中，可以使用电容耦合电压变压器(CCVT)或电位变压器(PT)来向系统提供参考电压。图10示出了使用CCVT或PT 410作为参考来测量套管10C1电容和功率因数的测量电路412。在使用CCVT或PT 410的实施例中，可以从CCVT或PT 410的输出测量用于HV总线的工频电压大小和相位角VREF。一旦进行了测量，可以使用算法将VREF(如图10所示)的电压和电流大小与I60(图9所示)进行比较，以确定套管C1电容并比较电压和电流相位角以确定套管C1功率因数。
如上所述，如果没有向套管注入信号，可能无法确定套管电容器的外部C2部分的性质。图11示出了显示用于测量HV套管C2和变压器CH、CHL和CL的注入信号路径的单相变压器模型。为此，可以通过主动传感器参考地面将高频信号注入HV套管测试抽头。一旦信号被注入，可以测量所施加的电压VIH和所得到的总电流IIH。通过套管电容器的C2部分的电流大小和相位角可以计算为：IC2＝IIH-(IOUTH+IINH)。可以根据VIH和IC2的相对大小和相位角来计算C2电容和功率因数。可以根据VIH减去通过C1的电压降IC1来计算套管中心导体的高频电压VIH。CH与CHL+CL并联的总阻抗可以由VIH和IINH计算。
接下来，应测量来自次级绕组(也称为XV或LV套管)的测试抽头的工频电流大小和相位角。图12示出了显示XV套管C1信号的信号路径的单相变压器模型。类似于HV套管，可以从CCVT或PT的输出测量XV总线的工频电压大小和相位角VREF，如图11所示。再次，可以使用算法将VREF(图10所示)的电压和电流大小与I60(图12所示)进行比较，以确定XV套管C1电容，并比较电压和电流相位角以确定XV套管C1功率因数。
同样类似于HV套管，为了监测XV套管的外部C2部分的性质，必须注入信号。图13示出了显示用于测量XV套管C2以及变压器CH、CHL和CL的注入的信号路径的单相变压器模型。通过主动传感器参考地面将高频信号注入到XV套管测试抽头中。测量施加的电压VIL和所得到的总电流IIL。通过套管电容器的C2部分的电流大小和相位角可以计算为：IC2＝IIL-(IOUTL+IINL)。可以从VIL和IC2的相对大小和相位角计算C2电容和功率因数。可以根据VIL减去通过C1的IC1的电压降来计算套管中心导体处的高频电压VIL。可以根据VIL和IINL来计算CL与CHL+CH并联的总阻抗。
为了计算变压器的CHL，可以将不接地的高频信号注入HV套管测试抽头，并从XV套管测试抽头中排出。图14示出了显示用于测量变压器402的CHL的注入路径的单相变压器模型。使用已知的HV和XV套管电容和功率因数以及电路模型，可以计算CHL电容和功率因数值。
一旦已知变压器的CHL，则可以利用使用所计算的CHL值和从该多个HV和XV套管测量的CH、CHL和CL的总阻抗的模型来计算CH和CL电容。
上述步骤及其参考的附图涵盖单相变压器。对于三相变压器，上述顺序重复3次，第一次针对A相，第二次针对B相，最后针对C相。如果变压器具有连接在具有中性套管的Y形配置中的一个或多个绕组，则每个中性套管都包括以下附加步骤。
通过主动传感器参考地面将高频信号注入中性套管测试抽头中。图15示出了显示用于测量中性套管C1和C2性质的信号路径的单相变压器模型。总注入电流IIN是通过套管C1和C2电容器部分电容的电流之和。通过C1电容器部分的电流是iOUTN+iINN的总和。施加的电压VIN与任何中性接地阻抗(诸如接地电阻器或电抗器)(如果配备了的话)串联地施加在C2电容器部分两端和C1电容器部分两端。
图16示出了电抗器、双绕组变压器和三绕组变压器的模型，其显示从每个绕组到地和到每个其它绕组的电容。如在图16中可以看到的，电抗器可以等同于单绕组变压器。三绕组变压器具有额外的绕组和绕组间电容。使用以下一般步骤，可以使用与双绕组模型类似的过程(尽管更复杂)来确定3绕组模型部件：1.)计算所有C1套管电容；2.)参考地面按顺序将高频电流注入到每个套管，以计算每个套管的C2电容和来自每个套管的绕组电容的总阻抗；3.)参考地面将高频电流注入到每个中性套管，以计算C1和C2电容和功率因数；4.)针对每个相位从HV到XV套管、从XV到TV套管以及从HV到TV套管注入不接地的高频电流，以计算CHL、CLT和CHT；以及5.)使用模型计算CH、CL和CT电容和功率因数。
类似于本文所述的其它实施例，并入HFCT的实施例还包括监测器/处理器108。下面的元件可以位于单个监测器/处理器108内，或者可以位于系统内的其它区域中。优选地，监测和测试系统是模块化的，并且可以被扩展或减小以容纳具有不同绕组配置和不同数量套管的变压器或电抗器。
系统配备有足够功率的正弦波信号发生器，以在每种配置下将电流注入变压器。系统配备有控制器，以采用电子方式切换信号，并根据需要将电流发送通过每个模块以执行所需测试。优选地，每个模块包含电压测量装置，以测量跨套管传感器分流器的工频电压大小和相位角。每个模块还可以包含电压和电流测量装置以测量注入的高频信号的大小和相位角。每个模块还可以配备有用于参考电压输入的2个输入端和测量参考电压大小和相位角的电压测量装置。每个模块还可以配备有两组HFCT输入，一组用于上HFCT，一组用于下HFCT。理想地，系统配备有用于每个套管的一个模块，尽管不需要监测每个套管或使用独立的模块监测每个套管。
如果用于任何一组套管的上HFCT都附接到该多个套管，并且无线地发射高频电流大小和相位角数据，则监测系统优选地配备有不少于每个无线HFCT所需通道数量的接收器。如果用于任何一组套管的上HFCT是连接到现有总线电流变压器的辅助高频电流变压器，则高频电流大小和相位角数据可以通过电线或光纤电缆的物理电路被发射到监测系统。
图17示出了使用利用线路108连接到监测器的现有变电站电流和电压变压器502、504、510、512、506和508的一个实施例500的示意图。图17所示的系统500包括HV电压变压器502、HV电流变压器504、HV套管501、连接到套管501测试抽头的HV套管主动传感器106、HV套管电流变压器510、XV电压变压器508、XV电流变压器506、XV套管503、连接到套管503测试抽头的XV套管主动传感器106、XV套管电流变压器512、变压器520和监测器/处理器108。图17的系统500的工作方式类似于上述其它系统。然而，如在图17中可以看到的，在并入多个套管的一些系统中，系统已经包括作为系统一部分的现有电流和电压变压器502、504、510、512、506和508。为此，可能不需要附加的HFCT或其它附加变压器，并且现有的电流和电压变压器可以直接布线到监测器108。
图18示出了使用场传感器和HFCT的系统600的一个实施例的示意图。图18包括HV电压场测量和发射装置602、HV电网端HFCT 606、HV套管601、耦合到HV套管601的测试抽头的HV套管主动传感器106、HV变压器端HFCT 610、XV电压场测量和发射装置604、XV电网端HFCT 608、XV套管603、耦合到XV套管603的测试抽头的XV套管主动传感器106、XV变压器端HFCT 612、变压器620和监测器/处理器108。图18所示的系统600的工作方式类似于上述实施例。然而，该系统具有HFCT以及电压场测量和发射装置602和604二者。
在操作中，电压场测量和发射装置无线地提供由系统以与参考电压大小和相位角相同的方式使用的系统电压大小和相位角测量，以在使用有线连接时确定C1套管电容器值。HFCT为系统提供注入的高频信号的大小和相位角测量，所述注入的高频信号传输通过套管并采用与从电力系统总线或套管电流变压器上的现有外部高电压电流变压器测量时相同的方式进入电力系统或进入变压器。
在优选实施例中，系统利用非易失性存储器和中央处理单元来存储设置、变压器模型和计算的数据。在一些实施例中，系统配备有可以根据需要利用各种已建立的通信协议输出数据的通信系统。
系统可以评估基准测试值，并建议高频测试频率，其可以在设置期间被接受或被调整。当系统检测到任何部件的恶化时，可能会发出警报消息，并且可能会降低测试周期频率。例如，如果测试周期设置为每天两次，则测试周期可以被减少到每小时一次。
在各种不同的实施例中，可以输入许多不同的设置。在优选实施例中，在调试期间输入以下设置：1.)变压器类型(变压器、自耦变压器)；2.)变压器配置(单相、三相)；3.)变压器绕组(电抗器、双绕组、三绕组)；基准测试值(每个套管的C1电容和功率因数、每个套管的C2电容和功率因数、每个绕组到地以及每个绕组之间的电容和功率因数)；4.)默认测试周期频率(连续、15分钟、30分钟、每小时、3小时、6小时、12小时、每天、每周、30天)。
虽然已经参照优选的配置和具体示例描述了实施例，但是本领域技术人员将很容易理解，套管、变压器和/或电抗器监测系统的许多修改和调适都是可能的，而不偏离此后主张保护的实施例的精神和范围。因此，可以清楚地理解，本描述仅是通过示例的方式做出的，而不是作为对下面主张保护的实施例的范围的限制。

Claims (7)

1.一种主动在线监测通电变压器或电抗器的方法，所述方法包括以下步骤：
通过所述变压器或电抗器的第一电容器式套管上的第一测试抽头将不接地的高频电压注入到所述变压器或电抗器；
通过所述不接地的高频电压测量所述第一电容器式套管的电容器部分中产生的高频电流的电流大小和相位角，并根据测量的所述电流大小和相位角来确定所述第一电容器式套管的适当的电容器部分的电容和功率因数；
测量作为通过所述变压器或电抗器的被注入的所述不接地的高频电压的结果的、所述变压器或电抗器的第二电容器式套管的第二测试抽头的电压，并计算所述变压器或电抗器的高电压绕组和次级绕组之间的电容；
对于所述变压器或电抗器的各电容器式套管重复上述步骤以提供所述变压器或电抗器的各绕组之间和各绕组与所述变压器或电抗器的地之间的功率因数和电容值，以及所述各电容器式套管的内部电容式电容器部分和外部电容式电容器部分的功率因数和电容的测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变压器或电抗器是单相或三相型，并且其中，所述第一电容器式套管和第二电容器式套管是连接至总线相电压的主型套管或中性套管，所述中性套管可被有效接地或通过电抗器或电阻器被接地。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：针对单相或三相两绕组变压器或电抗器，报告等效的60Hz电容和功率因数值，在高电压绕组与接地之间被称为CH，在次级绕组与接地之间被称为CL，并且在所述高电压绕组与所述次级绕组之间被称为CHL；以及
针对所述变压器或电抗器上各电容器式套管，报告等效的60Hz内部电容式电容器部分和外部电容式电容器部分的电容和功率因数值。
4.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
针对单相或三相三绕组变压器或电抗器，报告等效的60Hz电容和功率因数值，在高电压绕组与接地之间被称为CH，在次级绕组与接地之间被称为CL，并且在所述高电压绕组与所述次级绕组之间被称为CHL；以及
报告电容和功率因数值，在所述高电压绕组与三次绕组之间被称为CHT，在所述次级绕组和所述三次绕组之间被称为CLT，并且在所述三次绕组和接地之间被称为CT；以及
针对所述变压器或电抗器上各电容器式套管，报告等效的60Hz内部电容式电容器部分和外部电容式电容器部分的电容和功率因数值。
5.一种包括多个电容器式套管的用于监测通电电力系统中的绝缘部件的监测系统，所述监测系统包括：
多个电容器式套管，其中各电容器式套管包括有测试抽头；以及
主动传感器，其耦合到各电容器式套管的所述测试抽头，所述主动传感器包括执行以下操作的电路：
将不接地高频电压注入所述主动传感器连接至的所述电容器式套管的所述测试抽头中；
接收来自所述电容器式套管测试抽头的工频电流，所述主动传感器和一分流器被连接至所述电容器式套管测试抽头以提供电压输出以确定所述主动传感器连接至的所述电容器式套管的电容器部分的电容和功率因数；
从所述主动传感器所连接的所述电容器式套管的所述测试抽头接收被注入到所述多个电容器式套管中的另一个的测试抽头的不接地高频电压的一部分，并计算所述通电电力系统的高电压绕组和次级绕组之间的电容；
其中所述监测系统被配置为使所述主动传感器执行所述注入不接地高频电压、所述接收工频电流和所述接收所述不接地高频电压的所述一部分，以顺序地测量所述通电电力系统的各不同的绝缘组件和/或绝缘系统的电容和功率因数值。
6.如权利要求5所述的监测系统，还包括与所述监测系统电连通的参考电压源。
7.如权利要求6所述的监测系统，其中，所述参考电压源是与各电容器式套管电连通的电容耦合电压变压器或电位变压器。
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