中核四達建設(shè)監(jiān)理有限公司 荊 帥

電氣設(shè)備是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其運行狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)效。隨著信息技術(shù)的日益更迭發(fā)展，電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)與故障診斷技術(shù)也在日益優(yōu)化，為企業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展提供強有力的技術(shù)支撐。由于電氣設(shè)備的長期高負荷運轉(zhuǎn)，不可避免的存在諸多安全隱患，加之受外界因素的影響，電氣設(shè)備絕緣物體非常容易出現(xiàn)磨損和老化，若不及時采取措施檢修，必定會損傷電氣設(shè)備中各元件而致出現(xiàn)故障，埋下安全隱患，造成不可估量的經(jīng)濟損失，嚴重時還會威脅工作人員的生命安全。

1 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的重要性

當前的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)主要由五個單元組成：信息檢出單元。在電氣設(shè)備監(jiān)測過程中該單元由傳感器檢測設(shè)備的特征量，同時有效轉(zhuǎn)換為合適的電信號，依托信號來監(jiān)測故障信息；數(shù)據(jù)采集單元。預(yù)處理傳感器所傳輸過來的信息數(shù)據(jù)對信號進行抑制干擾，同時將其進行A/D 轉(zhuǎn)換，采集過程中還要做好相應(yīng)記錄；信息傳輸單元。發(fā)揮著將采集信息傳送到后續(xù)單元，如果是便捷式裝置，信息傳輸單元需對信號進行隔離和變換。若是固定式裝置，需配置專門的信息傳輸單元來彌補因數(shù)據(jù)處理單元遠離現(xiàn)象；數(shù)據(jù)處理單元。分析和精準處理所采集的數(shù)據(jù)信息，如提取特征值、抑制干擾等，這些數(shù)據(jù)故障監(jiān)測和診斷提供了強有力的參考；診斷單元。分析比較處理后數(shù)據(jù)、歷史規(guī)程、數(shù)據(jù)和運行經(jīng)驗等，進而精準判斷設(shè)備狀態(tài)和故障部位，為維護人員采取針對性地措施提供強有力的參考依據(jù)。

電氣系統(tǒng)中，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)能全方位地監(jiān)控電氣設(shè)備的運行狀態(tài)，第一時間獲取精準的資料，一旦設(shè)備暴露出潛在問題就能及時發(fā)現(xiàn)并采取措施解決問題，確保電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，最大化地保障電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定[1]。特別是隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，社會大眾對電力的要求日益提升，一旦發(fā)生重大故障則會出現(xiàn)電力供應(yīng)難題，影響社會大眾的生活和生產(chǎn)需求。因此要全面謀劃、整體設(shè)計，依托構(gòu)建電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和診斷體系、依托系統(tǒng)在線監(jiān)設(shè)備的運行狀態(tài)診斷設(shè)備隱藏的故障（圖1），以便及時采取有效地維修決策措施，最大化確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，助力電力企業(yè)的穩(wěn)健長遠發(fā)展。

圖1 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及診斷體系

2 狀態(tài)監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 信號采集

由于電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了不同電氣設(shè)備使用性能的差異，為確保其有效運行，需采用不同的監(jiān)測手段來實時動態(tài)監(jiān)測不同設(shè)備的運行狀態(tài)，如在監(jiān)測變壓器運行狀態(tài)時，為保障良好的監(jiān)測效果，工作人員在監(jiān)測過程中可結(jié)合變壓器的機械、電氣特征，使用局部放電、極化波譜等模式實時動態(tài)監(jiān)測變壓器。設(shè)備老化和內(nèi)部絕緣層脫落是引發(fā)電氣故障的主要因素，在電氣系統(tǒng)運行過程中交流旋轉(zhuǎn)電機也經(jīng)常發(fā)生故障，且每次發(fā)生的故障位置都不同[2]。對此，技術(shù)人員在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中可采取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方式來監(jiān)測交流旋轉(zhuǎn)電機的運行狀態(tài)，減少電機運行故障的發(fā)生概率。斷路器是電路保護的重要設(shè)備，可依托其對動態(tài)監(jiān)測線路電壓值、線路內(nèi)電流，據(jù)此可采用振動監(jiān)測法和跳閘輪廓法監(jiān)測斷路器的運行狀態(tài)。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸

在現(xiàn)代技術(shù)的推動下電氣設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測方式出現(xiàn)新的變化，遠程監(jiān)測成為主要的實施手段，相較于傳統(tǒng)監(jiān)測方式，信號處理系統(tǒng)通常與監(jiān)測設(shè)備間存在較遠距離，而其信息反饋的過程易受外部因素干擾或影響，使信號傳輸質(zhì)量受到影響，使監(jiān)測系統(tǒng)難以獲取完整的數(shù)據(jù)，對后續(xù)的故障診斷帶來較大難度。為規(guī)避上述現(xiàn)象的發(fā)生，技術(shù)人員通過壓縮和轉(zhuǎn)換電信號從整體上提高信號傳遞的保密性和安全性，將信息數(shù)據(jù)進行打包，隨后及時將信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行模ㄟ^高效的數(shù)據(jù)傳輸提高信息的安全性。隨著信息技術(shù)的日益更迭發(fā)展，通信信息技術(shù)不斷發(fā)展，在數(shù)字信號處理中引入光纖技術(shù)一方面能促進信號傳輸抗干擾能力的增強，另一方面還能滿足遠距離的溝通要求，為社會大眾提供諸多便利[3]。

2.3 械特性在線監(jiān)測

在真空斷路器的監(jiān)測內(nèi)容上，主要以合閘與分閘的速度控制監(jiān)測為主，這也是其運行狀態(tài)監(jiān)測的關(guān)鍵。在真空斷路器的運行中，其分閘速度無論上升或下降均會對真空斷路器的效果產(chǎn)生顯著影響，不僅容易誘發(fā)各類故障問題，甚至還會嚴重縮短真空斷路器壽命，增加日常使用的安全風(fēng)險。而真空斷路器分閘速度下降時則難以有效發(fā)揮其實際的功能，導(dǎo)致燃弧時間顯著延長，如不加以關(guān)注或者處理勢必會使觸頭受到嚴重磨損，久而久之便會影響其實際性能和正常運行，且將大幅壓縮其使用壽命。

當分閘速度升高時真空斷路器的應(yīng)力將出現(xiàn)增加趨勢，對于機械設(shè)備產(chǎn)生顯著的沖擊，極易導(dǎo)致設(shè)備關(guān)鍵部件受損，使真空斷路器發(fā)生故障問題[4]。在電力系統(tǒng)中真空斷路器是不可或缺的重要部分，為從整體上促進電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，技術(shù)人員在檢測設(shè)備運行狀態(tài)的過程中需進一步明確真空斷路器的分閘、合閘斷開時間、運行參數(shù)和速度等，同時并采取針對性的措施全方位地進行監(jiān)控，真空斷路器的狀態(tài)監(jiān)測過程具體為：移位信號采集-控制芯片最小系統(tǒng)-液晶參數(shù)顯示-串口通信連接上位機。

3 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)方法及應(yīng)用中注意事項

發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)。任何設(shè)備長時間高負荷的運行都存在一定的安全隱患問題，發(fā)電機也不例外，不可避免的存在安全隱患。為及時發(fā)現(xiàn)問題、化解問題，防止故障的擴大化造成不可估量后果，要做好發(fā)電機運行狀態(tài)監(jiān)測工作，以便于及時采取措施處理故障?？v觀當前絕大多數(shù)發(fā)電機監(jiān)測主要是采用GCM 和FOVM 來完成的，上述設(shè)備能夠?qū)崟r動態(tài)監(jiān)測電機運行過程，一旦電機出現(xiàn)異常情況設(shè)備就會報警，技術(shù)人員則可及時根據(jù)警報的類型采取針對性措施化解危險[3]。另外，系統(tǒng)還能有效收集分析電機的信息數(shù)據(jù)，對于技術(shù)人員而言，則可根據(jù)信息數(shù)據(jù)庫判斷發(fā)電機的運行狀態(tài)，判斷和評估故障等級。

紅外診斷技術(shù)。紅外診斷屬于一種較主流的診斷技術(shù)，主要基于計算機技術(shù)、圖像處理技術(shù)及光電成像技術(shù)等融合，利用被測物體所呈現(xiàn)的輻射光譜在顯示設(shè)備上進行熱像顯示，以對物體表面溫度進行分析。一般紅外診斷技術(shù)可應(yīng)用于早期絕緣性能或故障進行分析監(jiān)測，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)優(yōu)勢實現(xiàn)預(yù)期狀態(tài)檢修，有助于電氣設(shè)備故障的全面分析。其主要優(yōu)勢在于可不與被測物體直接接觸，可展現(xiàn)出不解體、不取樣、無距離的優(yōu)勢，且可利用該技術(shù)提升監(jiān)測準確性、速度性和實時性，能大幅提升監(jiān)測質(zhì)量和效率，避免對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)生影響，實現(xiàn)監(jiān)測及診斷成本的控制[6]。由此可見，紅外診斷技術(shù)在實踐應(yīng)用中具有極其顯著的優(yōu)勢作用，可實現(xiàn)帶電監(jiān)測與處理，通過帶電設(shè)備的熱效應(yīng)實施直觀分析，全面有效地接收設(shè)備的紅外輻射信息，從而完成對電氣設(shè)備的監(jiān)測。從技術(shù)性能上看，紅外診斷技術(shù)適用于20～2000寬量程范圍的分辨率監(jiān)測電氣設(shè)備的熱致故障，及時診斷出故障的類型及部位。

電容性設(shè)備監(jiān)測與診斷。電容性設(shè)備主要指互感器裝置，實施該類裝置的監(jiān)測時，通常選擇油色譜分析、紅外監(jiān)測、停電預(yù)試等方法。根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測的實際需求可將其過程劃分為四個環(huán)節(jié)，即信息檢出、數(shù)據(jù)采集、信息傳輸、數(shù)據(jù)處理等。經(jīng)過一系列的監(jiān)測后可全面反映數(shù)據(jù)信息，再由監(jiān)測技術(shù)人員實施專業(yè)判斷并生成相應(yīng)的評估報告，根據(jù)具體的故障表現(xiàn)開展設(shè)備檢修工作。需要注意的是，停電預(yù)試監(jiān)測時其應(yīng)與主設(shè)備實施有效配合，如在整體停電的情況下監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)電容性設(shè)備存在潛在故障，并確定該故障確實存在，則可依據(jù)其類型、表現(xiàn)及特點等科學(xué)制定停電檢修方案，以保證監(jiān)測及診斷維修的高效性。如果故障維修時涉及設(shè)備解體，則應(yīng)當在特定的空間內(nèi)實施。

高壓斷路設(shè)備監(jiān)測與診斷。高壓斷路設(shè)備是極為重要的電氣設(shè)備之一，在系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。在實施高壓斷路設(shè)備的監(jiān)測與診斷時，需綜合多個方面進行評價分析，如，操作機構(gòu)是否如何相關(guān)程序，載流回路有無符合規(guī)范、斷電器絕緣水平有無達標等，通常情況下需滿足各項技術(shù)指標和要求，才能夠保證設(shè)備的正常有效運行，同時要注重其維修周期的控制，避免超過規(guī)定的限值[7]。在設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷時，主要以電流數(shù)值和跳閘次數(shù)監(jiān)測為主，在相關(guān)數(shù)據(jù)的利用時需綜合記錄和分析，以確定監(jiān)測的時間及方案，規(guī)避設(shè)備存在的潛在故障，保證高壓斷路設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。高壓斷路器狀態(tài)評估內(nèi)容分類及具體項目如下：運行。噪音、短路、過負荷、油溫；檢修。開關(guān)、冷卻器、油泵等附件的運行，本體附件和套管的密封；試驗。油色譜、絕緣電阻、油質(zhì)試驗、套管介損、本體介損、直流電阻。

依托信息技術(shù)進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。紅外診斷技術(shù)是當前電氣設(shè)備監(jiān)測與診斷技術(shù)深受青睞的科技產(chǎn)物，為最大化的發(fā)揮紅外診斷技術(shù)在電子設(shè)備系統(tǒng)中的價值，要去除冗余，保留傳統(tǒng)有效的監(jiān)測方法和手段。同時要瞄準信息技術(shù)的優(yōu)勢，將其與經(jīng)典監(jiān)測方案契合起來，全方位的診斷和監(jiān)控設(shè)備故障，同時還能保障設(shè)備監(jiān)測結(jié)果的直觀性、精準性、有效性。

做好相關(guān)安排管理工作。由于電氣設(shè)備運行的特殊性，在開展監(jiān)測和故障診斷工作前需提前做好相關(guān)準備和管理工作。在實施監(jiān)測和故障診斷前，技術(shù)工作人員要立足于實際全面謀劃、整體設(shè)計，制定一個詳細的計劃，加強與其他技術(shù)人員的交流溝通，在具體檢修、配電工作中變電人員做好自己的本職工作，認真記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)，借助系統(tǒng)有效分析數(shù)據(jù)信息，及時得出診斷報告，所以在開展監(jiān)測和診斷前要科學(xué)安排布置工作，確保各項工作有條不紊的實施。

提高檢修人員的職業(yè)素養(yǎng)。隨著信息技術(shù)的日益發(fā)展，電氣設(shè)備技術(shù)水平也在日益提升，加大了監(jiān)測與診斷工作量。為更好地滿足監(jiān)測和故障診斷需求，企業(yè)要通過走出去、引進來加強對技術(shù)人員的培訓(xùn)，依托培養(yǎng)提升其職業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)，滿足設(shè)備監(jiān)測和故障診斷的需求。

總而言之，電氣設(shè)備故障診斷的及時性和精準性保障系統(tǒng)的安全運行。因此要從思想上正本清源、固本培元，認識到電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的重要性，在今后還要依托信息技術(shù)進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，做好相關(guān)安排管理工作，不斷提高檢修人員的職業(yè)素養(yǎng)，進而借助信息技術(shù)的“東風(fēng)”不斷優(yōu)化設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)，保障電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。