江蘇潤和智融科技有限公司 姚 剛

通過對電力設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和科學(xué)合理的診斷，可以降低相關(guān)設(shè)備的運行與維護(hù)成本，使整個系統(tǒng)的運行更加安全。本文對電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和相關(guān)的故障診斷的實際應(yīng)用情況進(jìn)行了闡述。

在對整個電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和故障診斷的過程中，對于具體設(shè)備和系統(tǒng)的綜合分析與常規(guī)測試都十分重要，有效保障這兩點就可以及時的消除相關(guān)的安全隱患，使電力系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行。另外，可以通過引入計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與人工智能技術(shù)，以便更好地對檢測到的故障進(jìn)行具體判斷，分析其影響因素和可能造成的事故結(jié)果，尋找故障原因之間的內(nèi)在規(guī)律，探索更加有效的故障診斷技術(shù)與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

1 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的必要性

為了保證電力系統(tǒng)安全運行，需要對整個系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測并需要擁有良好的故障診斷技術(shù)。在電力設(shè)備的具體運行過程中，難以避免的會由于各種外部因素和內(nèi)部因素的影響出現(xiàn)相關(guān)故障；同時，由于電力系統(tǒng)的長期運行，建設(shè)材料難以避免的會由于電熱氣候等原因出現(xiàn)老化，一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障，有可能造成的后果就是區(qū)域性的停電，嚴(yán)重時甚至有可能引起大規(guī)模停電，造成非常重大的損失。為了避免相關(guān)故障的發(fā)生，電力企業(yè)必須能夠有效地對整體設(shè)備和相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，同時對可能發(fā)生的故障進(jìn)行正確診斷。

按照傳統(tǒng)的檢測方式，相關(guān)工作人員需要對整個電力系統(tǒng)的裝置及運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制，分析采集得到的數(shù)據(jù)與狀態(tài)進(jìn)行評估，最后得到檢驗結(jié)果。整個狀態(tài)監(jiān)測與故障分析的基本步驟都是首先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析，根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行設(shè)備的特征提取，完成對整體狀態(tài)的評估。通過這些步驟，可以有效地對整個系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和資料積累；通過詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄，建立起科學(xué)的分析模板，可以及時發(fā)現(xiàn)并處理可能存在的問題，確保整個系統(tǒng)的安全運行，防止故障發(fā)生；最后，通過相關(guān)的監(jiān)測與控制，完成對設(shè)備的測評和結(jié)果的有效分析，達(dá)到預(yù)測系統(tǒng)出現(xiàn)工作異常的目的。

2 狀態(tài)監(jiān)測

2.1 狀態(tài)檢測具體應(yīng)用

狀態(tài)監(jiān)測主要適用于對電力系統(tǒng)主設(shè)備運行狀況的檢測，眾多絕緣故障、機(jī)械故障等一系列故障的發(fā)生機(jī)理還未能研究明確，要保證對主設(shè)備故障的有效監(jiān)測是有一定技術(shù)難度的。相比較在線監(jiān)測而言，通過人工打開主設(shè)備機(jī)蓋進(jìn)行檢修是具有更好的定位性，更容易明確故障發(fā)生的位置與原因。

根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測獲得和積累到的原始數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行分類管理。運用新技術(shù)改變原有的管理方式，對存在故障隱患的設(shè)備進(jìn)行及時的檢修，同時還可以減少人力物力的浪費，降低了管理維修成本，也保證了設(shè)備運行的安全性。

2.2 在線狀態(tài)監(jiān)測核心技術(shù)

在進(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)測的過程中，主要包括三個方面的技術(shù)即信號收集、數(shù)據(jù)傳輸和信息處理，通過對這三項技術(shù)不斷的革新，達(dá)到有效監(jiān)測整個電力系統(tǒng)的最終目的。

進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測的第一步，就是對整個系統(tǒng)運行過程中的各類信號和數(shù)據(jù)進(jìn)行有效完善的收集。在整個電力系統(tǒng)的監(jiān)測過程中，主要收集的數(shù)據(jù)包括電流電壓頻率、局部放電量、磁感線密度信號等方面。目前來說，常用的收集方法包括定時抽樣和一次性采樣。

當(dāng)前信息化技術(shù)發(fā)展飛速，并且在電力系統(tǒng)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，通過光纜和數(shù)字信號可以排除其他干擾，可以迅捷的獲得到真實的信息。

在有效采集數(shù)據(jù)之后，還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，但實際上在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中極易受到周圍環(huán)境的干擾。由于具體的傳輸時間和距離要求不同，可以通過對相關(guān)信號進(jìn)行壓縮處理再進(jìn)行傳輸，提高傳輸速率，增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。由于無線信息傳輸技術(shù)的發(fā)展，其已經(jīng)可以進(jìn)行大數(shù)據(jù)的迅速傳遞，通過不斷優(yōu)化相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，縮短了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間，提高了檢測系統(tǒng)工作的可靠性。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)傳輸之后，還需要保證數(shù)據(jù)得到正確的處理。在數(shù)據(jù)處理中心接收到相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)后，運用合理的數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行狀態(tài)量分析和數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換，采集而來的數(shù)字信號可以轉(zhuǎn)化為多種形式，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可讀性，也增加了設(shè)備監(jiān)測的精確性。運用相關(guān)智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以達(dá)到自動對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理和比對，優(yōu)化了整個監(jiān)測數(shù)據(jù)處理流程，使得數(shù)據(jù)處理過程更加的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。

3 故障診斷

狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷在內(nèi)容上是十分相近的，都需要對設(shè)備工作數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的收集與分析，尋找其可能存在的故障問題。但是狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷仍存在一定區(qū)別，故障診斷要求能夠?qū)σ呀?jīng)發(fā)生的故障進(jìn)行有效的定位分析和判斷，分析故障發(fā)生的程度和可能帶來的后果；狀態(tài)監(jiān)測則是對設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，建立數(shù)據(jù)庫，對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和評估，運用這些數(shù)據(jù)為設(shè)備日常維護(hù)和故障檢修工作提供經(jīng)驗和資料。

4 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的工業(yè)實際應(yīng)用

4.1 設(shè)備故障及特點

在整個電力系統(tǒng)中，設(shè)備中的故障類型十分多樣，因此需要采取的狀態(tài)監(jiān)測方法存在一定的差異。

根據(jù)具體故障發(fā)展速度的快慢，可以將故障分為瞬變故障和緩變故障。

緩變故障的發(fā)生發(fā)展相對較為緩慢，絕緣故障、冷卻系統(tǒng)故障和機(jī)械故障等都屬于緩變故障類型。對于這類故障，可以通過監(jiān)測和診斷對故障征兆進(jìn)行有效的發(fā)現(xiàn)和定位，了解故障發(fā)展的速度和當(dāng)前的故障程度，采取相關(guān)有效措施，防止故障繼續(xù)擴(kuò)大。廣電故障是監(jiān)測和診斷系統(tǒng)最主要的監(jiān)控對象。瞬變故障的發(fā)展時間很短，要求繼電保護(hù)裝置必須在10ms～20ms之間的時間段內(nèi)，對這類故障進(jìn)行迅速處理，防止損失繼續(xù)擴(kuò)大和發(fā)展。這類故障主要依靠繼電保護(hù)減少危害，其有可能是由緩變故障發(fā)展而來，但單純依靠監(jiān)測和診斷技術(shù)，并不能完全避免這類故障帶來的損失及影響。

4.2 絕緣故障

絕緣故障是電力系統(tǒng)中最常見的故障之一，眾多的故障產(chǎn)生都是與絕緣有著直接或間接的關(guān)系，絕緣的壽命對于設(shè)備的使用情況是非常關(guān)鍵的，表現(xiàn)在多個用電參數(shù)上，包括受力、受熱、噪聲等眾多方面。該種故障發(fā)生與原有絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計布置、周圍環(huán)境氣候變化情況都有重要關(guān)系，具體的形成原因十分復(fù)雜多樣。由于電力系統(tǒng)線路的復(fù)雜性，要對設(shè)備出現(xiàn)的絕緣故障進(jìn)行有效快速的定位，本身就存在較大困難，運用局部發(fā)油由色譜分析和超聲檢測等重要技術(shù)，可以達(dá)到對絕緣故障進(jìn)行監(jiān)測的目的，但相關(guān)技術(shù)仍需不斷改進(jìn)。

5 計算機(jī)技術(shù)與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)合

目前來說傳感技術(shù)、信息技術(shù)和數(shù)據(jù)庫分析技術(shù)已經(jīng)成為了狀態(tài)監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)支撐。

將傳感器通過局域網(wǎng)進(jìn)行有效連接，建立線上數(shù)據(jù)庫和分析系統(tǒng)，可以達(dá)到對整個電力系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，協(xié)助故障診斷的進(jìn)行。不斷發(fā)展的傳感器技術(shù)，可以對電信號溫度變化、聲音信號和振動等具體情況進(jìn)行收集，并將其轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行更好的傳輸，傳感器的靈敏度和精度對整個監(jiān)測工作而言是非常重要的。傳感器的主要設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 傳感器的主要設(shè)備結(jié)構(gòu)

運用數(shù)據(jù)庫可以達(dá)到對數(shù)據(jù)的有效分析和提取的目的，其包括的幾個主要環(huán)節(jié)如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)庫分析主要環(huán)節(jié)

結(jié)束語：對電力系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測，本身技術(shù)要求較高，操作內(nèi)容繁雜，而其診斷與監(jiān)測結(jié)果對于電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的工作是非常關(guān)鍵的。同時，對電力系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)也需要不斷的提升。目前而言，傳感器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和數(shù)據(jù)庫分析技術(shù)都得到了較大的發(fā)展，國內(nèi)的變電站和發(fā)電廠已經(jīng)能夠進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，同時擁有了較為完善的故障診斷體系。