基于汇流环上成对耦合电容器的监测法，基于中线射频监测法，基于电机引出线上耦合器的监测法，基于定子槽耦合器的监测法，基于埋置在定子槽里的电阻式测温元件导线的监测法等。其中主要介绍耦合器或传感器的设置、噪声抑制方法以及它们的应用情况。
1 ．前言
定子绕组绝缘故障是高压旋转电机的主要故障之一。为了提高运行可靠性，应当加强对电机定子绝缘运行状态进行监测。电机在发生绝缘故障前往往会有征兆，其中局部放电 (PD) 与电机定子绕组绝缘状况有着密切地联系。由于电机绝缘介质长期承受热、电、机械应力及环境影响，导致绝缘发生劣化，使得电机在运行时绝缘产生局部放电。反过来，局部放电又加速了绝缘的劣化，若局部放电继续扩大与发展，最终将导致绝缘被破坏。因此，对局部放电作连续地监测，是诊断绝缘状况的有效方法。
2．局部放电监测的几种方法
2．1 基于汇流环上成对耦合电容器监测法
国外在 70 年代就已开发了高压电机绝缘在线监测装置。如 Kurtz M. 等开发了适合水轮发电机使用的局部放电分析仪 (PDA) ［ 1 ］，并已成功地应用于北美的 140 多台机组的局放监测试验上［ 2 ］，取得了重大经济效益。它的局放信号是通过安装在发电机定子绕组上的高压耦合电容器 ( 其额定值为 80pF,30kV) 获取的，每相各有一对耦合电容器，并将耦合器安装在各相汇流环 ( 过桥线 ) 的合适位置上，以便消除来自电机外部的干扰。假设一个来自电力系统的干扰脉冲，从某一相的端接线端进入，这时干扰脉冲将分成两路，分别沿该相的汇流环两边传送至两个耦合电容器，若汇流环两边等长，而且由这两个耦合电容器联接到电机外部供 PDA 分析仪监测用的固定测点的同轴电缆线也等长，这样干扰脉冲沿该相汇流环两边通过耦合电容器和同轴电缆传送至电机外部测点时的信号是相同的，这两路相同的脉冲信号送入 PDA 分析仪前级的高速差动放大器后，其结果是输出为零，即来自电机外部的干扰脉冲将不产生输出，如图 1(a) 所示。
另一方面，发生在电机内部的局放脉冲，例如靠近图 1(b) 中的 A 处局放脉冲将使差动放大器产生非零输出，因为靠近 A 处的局放脉冲很快被 A 处的耦合器监测到并先送到差动放大器的正输入端，而局放脉冲沿汇流环要经一定时间才被另一耦合器监测到并后送到差动放大器的负输入端，于是差动放大器会有输出电压。
(a) 来自电力系统的干扰脉冲同时到达差动放大器的两个输入端使输出为零； (b) 靠近 A 处的局放脉冲产生非零输出，因局放脉冲先到达差动放大器的正输入端，而后到达负输入端。
PDA 监测仪是便携式的，可以用于监测那些安装有耦合电容器的发电机。通常电机的每相有一对，或者每对并联支路有一对耦合器，一台电机至少三对耦合器，而各耦合器都通过同轴电缆线连接到电机外部的固定接线盒内。测试一台电机平均只需 5 ～ 10 分钟。这种监测法适用于水轮发电机，因水轮发电机相对体积大，便于耦合器安装，汇流环母线相对较长，使得有可能识别出局放脉冲传播时间的差别。此法是以成对耦合器上的两并联支路完全对称来消除干扰的，实际上使两支路参数完全对称是很难的，因此应尽可能减少这种不对称或采用延时线进行补偿，以提高抑制干扰的能力。
基于中线射频监测法
在大型电机的在线监测中，还有一种是从发电机定子绕组的中线监测射频 (Radio Frequency) 信号，其信号通常是用高频宽频带的电流传感器拾取的，如图 2 所示。 Emery F.T. 等利用射频 (RF) 监测仪来监测大型汽轮发电机的电弧放电［ 3 ］。
Gruenewald P. 等也用中线射频监测方法对70多个电厂进行局部放电在线测量［ 4 ］，其中有 21 台汽轮发电机组使用所研制的射频监测仪来进行连续地监测，这些发电机组运行时具有相当强的背景噪声，若不采用信号处理方法来消除或抑制噪声，很难发现内部局部放电现象。这种监测法的优点是中性线对地电位低，高频 CT 传感器制作与安装相对容易；缺点是对信号处理技术要求较高。必须采用较高精度的消除或抑制干扰信号技术和局放信号识别方法。
2.3 基于电机引出线上耦合器的监测法
这种方法是把每相两个耦合器 ( 每台电机装六个耦合器 ) 安装在电机接线端与电源引线上，如图 3 所示，靠近电机的耦合器记为 N ，远离电机的耦合器记为 F 。这种耦合器一般采用高压耦合电容器 (80pF,15kV) ，两个耦合器之间至少相距 两米 ［ 5 ］；而在电动机监测中有时是采用高频电流互感器。
当定子绕组产生局部放电脉冲时，耦合器 N 先检测到局部放电信号，经过一定延时后，耦合器 F 才检测到局放信号；反之，来自电机外部的噪声，则耦合器 F 比耦合器 N 先检测到。因此，根据装于同一相上的哪一个耦合器先检测到脉冲信号，就能区别是定子的局部放电还是外部噪声。这种方法已应用于大约 500 台电机上。
Stone G.C. 等研制了一种汽轮发电机分析仪 (TGA) ［ 6 ］，它能比较脉冲到达同一相上耦合器 N 和 F 的时间，自动地确定哪些是外部噪声，哪些脉冲是来自定子的局部放电脉冲，并进一步确定其大小、数量及相位。
在实际应用中耦合器 N 通常装在电机的出线端的接线盒内，耦合器 F 则装在开关柜内或 PT 箱内。而对于高压电动机耦合器 F 有时就不装了，即每相只装一个耦合器 N 于出线端盒内，因为多数电动机与开关柜之间的电缆线很长，长电缆线对电机外部噪声起到了滤波的作用。当然，如果外部噪声太强，对监测还是有影响
这种监测方法适用于高压电动机、水轮发电机、同步调相机和容量较小的汽轮发电机，也就是说适用于那些噪声源于外部的高压电机。此法优点是耦合器不用安装在电机内部，局放信号与外部噪声信号便于区别；缺点是不便识别源于电机内部的噪声，因此不适用于大型汽轮发电机的监测。
