張博紅塔遼寧煙草有限責(zé)任公司沈陽卷煙廠

芻議電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)應(yīng)用

張博紅塔遼寧煙草有限責(zé)任公司沈陽卷煙廠

電氣設(shè)備的安全運行是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，保證電氣設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性需要對電氣設(shè)備的運行情況進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測。重視對發(fā)電機(jī)、變壓器的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的研究，可以預(yù)測電氣設(shè)備可能發(fā)生的故障，對電力設(shè)備的運行起到重要的安全保障作用。本文主要介紹了電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術(shù)的現(xiàn)狀和診斷方法，對未來發(fā)展情況進(jìn)行了展望。

電氣設(shè)備 狀態(tài)監(jiān)測 故障診斷

電氣設(shè)備實際上就是電力系統(tǒng)中電力線路、變壓器、發(fā)電機(jī)、斷電器等的統(tǒng)稱，它是電力系統(tǒng)的基本單元，一旦時效將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測是利用各種傳感器的測量手段對反映設(shè)備運行狀態(tài)的物理、化學(xué)量進(jìn)行監(jiān)測，目的是預(yù)測設(shè)備可能發(fā)生的故障，以期做到預(yù)知維修和有效維修，確保電力設(shè)備安全運行。隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，傳感技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電子技術(shù)、廣電技術(shù)、干擾抑制技術(shù)、信號處理技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)被廣泛應(yīng)用和發(fā)展，電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)也在快速發(fā)展和進(jìn)步。

1　電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的概念

狀態(tài)監(jiān)測、故障預(yù)報和故障診斷在內(nèi)容上相近，采用的方法上都要進(jìn)行在線檢測和數(shù)據(jù)分析，目標(biāo)都是防患于未然。但是，它們的任務(wù)卻不盡相同。

狀態(tài)監(jiān)測：對設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行記錄、分類和評估，為設(shè)備維護(hù)、維修提供決策。

故障預(yù)報：根據(jù)故障征兆，對可能發(fā)生故障的時間、位置和成都進(jìn)行預(yù)測。

故障診斷：根據(jù)故障特診，對已發(fā)生的故障進(jìn)行定位和對故障發(fā)展程度進(jìn)行判斷。

它們?nèi)呤前凑展收习l(fā)生的時間進(jìn)程進(jìn)行分類的。如果不能對已發(fā)生故障的位置、程度進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，不能對未發(fā)生故障時間、位置進(jìn)行預(yù)測、則不能成為故障預(yù)報和故障診斷，其結(jié)論應(yīng)該屬于狀態(tài)監(jiān)測范圍。

1.2電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀

在我國，電力部門對電氣裝置的檢修主要采取計劃檢修方式和故障檢修方式。這兩種檢修方案都是常規(guī)行的實驗與監(jiān)測，所能提供的也只是在故障或者事故產(chǎn)生之后的相關(guān)信息。在斷電器維護(hù)技術(shù)取得進(jìn)步的基礎(chǔ)上，在線監(jiān)測應(yīng)用而生，能夠及時地記錄對斷路器使用壽命造成影響的相關(guān)因素和數(shù)據(jù)，并且完成數(shù)據(jù)的分析和自動化處理，在第一時間內(nèi)知道故障隱患，達(dá)到及時狀態(tài)維護(hù)的目標(biāo)。電氣設(shè)備維修正在以狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷為發(fā)展方向。但是發(fā)展至今，電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測在可靠性和完善行上仍有待于提高，其存在以下問題：①需要完善并行診斷能力，提升大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和管理能力，增強(qiáng)自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)水平；②在信號采集中容易受到傳感器可靠性影響，電磁干擾和裝置的靈敏度也是重要的影響因素。

2　電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的技術(shù)方法

2.1發(fā)電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

目前，國內(nèi)外發(fā)電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測，主要是通過發(fā)電機(jī)光纖測漏儀（FOVM）、發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)視器（GCM）、發(fā)電機(jī)射頻監(jiān)視儀（RFM）進(jìn)行。發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)需要觀測和采集運行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)與特性，建立正確的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，給出運行異常和存在缺陷的信息，根據(jù)早期征兆進(jìn)行故障預(yù)報，采用計算機(jī)故障模糊專家系統(tǒng)進(jìn)行診斷和趨勢分析，并提出檢修方案。發(fā)電器的故障診斷系統(tǒng)，通過對發(fā)電機(jī)運行過程與狀態(tài)參數(shù)分析及檢修、實驗的結(jié)果，無損探傷、電氣絕緣檢查結(jié)果的分析，綜合進(jìn)行故障診斷。

2.2變壓器的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

針對變壓器的狀態(tài)監(jiān)測方法，目前國內(nèi)外大多數(shù)都使用的是超聲定位監(jiān)測技術(shù)、局部放電監(jiān)測以及紅外監(jiān)測技術(shù)等。針對充油式變壓器最為主要的應(yīng)用方向是在線油中溶解氣體以及微水分析技術(shù)。針對故障比較多的有載調(diào)壓的開關(guān)，多使用有載故障診斷在線裝置，用以監(jiān)測診斷觸點的磨損情況以及機(jī)械或者電氣回路中的故障等。像變壓器中的高壓套管，多采用介質(zhì)損耗因數(shù)的數(shù)字化在線監(jiān)測手段。變壓器的狀態(tài)監(jiān)測除以上幾個方面外，還可以用以監(jiān)測油溫、線匝線組的溫度、負(fù)載電流以及電壓、風(fēng)扇的運行等方面。對于變壓器的狀態(tài)監(jiān)測，需診斷的故障類型主要有過熱性的故障類型、過熱且放電的故障類型、放電性的故障類型、機(jī)械故障以及進(jìn)水受潮等。

2.3壓斷路器的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

高壓斷路器的檢測內(nèi)容包括載流回路是否完好、絕緣度是否合格、斷路器是否有開斷的能力、操作機(jī)構(gòu)的特性是否保持等。高壓斷路器的檢測和診斷結(jié)果如果現(xiàn)實運行穩(wěn)定、無潛在故障或存在故障，那么則可以根據(jù)監(jiān)測程序填寫評估卡并列入狀態(tài)檢修范圍。在高壓斷路設(shè)備工作時，對其監(jiān)測主要是對每次發(fā)生故障時電流的大小和發(fā)生故障時跳閘的次數(shù)分別進(jìn)行統(tǒng)計，并根據(jù)發(fā)生故障時電流的人總和和閘刀開斷的次數(shù)來安排維修的先后順序。

2.4在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

電氣設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)主要包括：采集數(shù)據(jù)源、監(jiān)測信號、數(shù)據(jù)處理、故障診斷。電氣設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)包括以下幾個方面：第一，油色譜監(jiān)測技術(shù)?，F(xiàn)階段比較常用的UI中設(shè)備絕緣監(jiān)測方式就是油中氣體分析法。第二，局部放電監(jiān)測技術(shù)。常用到的有局部放電監(jiān)測技術(shù)、電容器禍合監(jiān)測法、超聲波監(jiān)測法及電容器禍合監(jiān)測法。第三，介損監(jiān)測技術(shù)。這種技術(shù)主要應(yīng)用在電容型設(shè)備中，電容型設(shè)備實際上就是部分或者全部絕緣，依據(jù)電容式設(shè)計設(shè)備絕緣架構(gòu)，主要目的就是用來監(jiān)測設(shè)備介電特性。

3　電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)展望

電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的發(fā)展是進(jìn)一步加強(qiáng)識別診斷、信號處理、人工智能等新技術(shù)的應(yīng)用。信號處理的診斷方法有閾值診斷、頻率特性診斷、時域波形診斷、指紋診斷等。信號處理能抑制干擾，保留或增強(qiáng)有用信號，能夠提取信號特征。對局部放電指紋，可使用人工網(wǎng)絡(luò)識別放電類型、嚴(yán)重程度等。模糊理論是處理電氣設(shè)備故障診斷的最好工具。與一般的優(yōu)化方法相比只需要較少的信息就可以實現(xiàn)最優(yōu)化控制。設(shè)備故障診斷的專家系統(tǒng)是根據(jù)被診斷系統(tǒng)的專家根據(jù)經(jīng)驗利用經(jīng)驗規(guī)則通過規(guī)則推理進(jìn)行故障診斷。

綜上所述，科技的進(jìn)步，新技術(shù)層出不窮，在線實時故障檢測算法、多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)、基于因特網(wǎng)的遠(yuǎn)程協(xié)作診斷技術(shù)、混合智能故障診斷技術(shù)、以故障檢測及分離為核心的容錯控制、監(jiān)控系統(tǒng)和可信性系統(tǒng)研究等都將在電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中得到廣泛應(yīng)用。

［1］梁華蘭.電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷［N］.伊犁師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2008.04.

［2］郭海娟.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀與展望［J］.才智，2015.16.

［3］高運興.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)應(yīng)用［J］.價值工程，2015.06.

［4］孫林.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)應(yīng)用［D］.儀表技術(shù)，2015.06.

［5］郭瑾.淺談電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016.11.

［6］薛紅衛(wèi).淺談電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)應(yīng)用［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011.01.

［7］趙中華.基于保護(hù)的電氣設(shè)備故障監(jiān)測和診斷研究［D］.山東大學(xué)，2014.