李丞

【摘 要】在電力工業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，很重要的一項(xiàng)工作是保證電氣設(shè)備的高效正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障診斷備技術(shù)備受人們關(guān)注。為了將電氣設(shè)備故障監(jiān)測(cè)診斷的水平提高到新的階段，不僅需要應(yīng)用正確的處理方法，還應(yīng)該對(duì)各影響因素有深入的了解。長(zhǎng)期的理論實(shí)踐研究，我國(guó)已出現(xiàn)了多種方法，該技術(shù)也在不斷成熟，本文對(duì)該領(lǐng)域出現(xiàn)的幾種主要技術(shù)進(jìn)行研究，包括：在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)、紅外診斷技術(shù)、多傳感器技術(shù)以及信息融合處理技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】電氣設(shè)備 狀態(tài)監(jiān)測(cè) 故障診斷

【中圖分類號(hào)】S972.7+4【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0098-01

1 在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)

電氣設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的主要步驟為：設(shè)備的各狀態(tài)信號(hào)，如：光信號(hào)、電信號(hào)、溫度信號(hào)等，通過(guò)傳感器被檢測(cè)出來(lái)，通過(guò)轉(zhuǎn)換器的作用成為可以被采集和處理的信號(hào)，之后存入到存儲(chǔ)器中。在傳送過(guò)程中，一般是采用電纜作為載體。為了提高信號(hào)的抗干擾能力，有些場(chǎng)合也會(huì)采用光纜。在數(shù)據(jù)的采集上，有三種方式可供選擇：信號(hào)波形采集、峰值采集以及脈沖采集。根據(jù)得到的信號(hào)通過(guò)不同的診斷方法得出診斷結(jié)果，指導(dǎo)實(shí)踐。目前，常用的在線檢測(cè)技術(shù)有：局部放電監(jiān)測(cè)、油色譜監(jiān)測(cè)以及介損監(jiān)測(cè)[1]。油色譜監(jiān)測(cè)是通過(guò)對(duì)油中氣體進(jìn)行分析的一種監(jiān)測(cè)方法。正常狀態(tài)下，電氣設(shè)備中的絕緣油在電熱作用下會(huì)發(fā)生分解和老化作用，產(chǎn)生諸如：一氧化碳、氫氣以及烴類氣體，在設(shè)備故障情況下，這種分解和老化現(xiàn)象的速度會(huì)明顯加快，通過(guò)產(chǎn)生的氣體組成分析可以對(duì)設(shè)備的故障類型進(jìn)行判別。介損監(jiān)測(cè)在電容型設(shè)備上應(yīng)用較多，這些設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)都是采用電容式結(jié)構(gòu)。這種監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)設(shè)備的介電特性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)比較，找出變化較大的容性設(shè)備。

2 紅外診斷技術(shù)

紅外線診斷技術(shù)是對(duì)診斷物體發(fā)出的紅外線通過(guò)熱像方式顯示在熒光屏上，對(duì)物體表面的溫度分布進(jìn)行分析，判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。在早期故障診斷以及設(shè)備的絕緣性能分析上，紅外線診斷技術(shù)具有可靠的預(yù)測(cè)效果[2]。其主要特點(diǎn)是：能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)和診斷，無(wú)需與被測(cè)設(shè)備直接接觸，不用取樣和對(duì)設(shè)備的解體，診斷結(jié)果更加快速準(zhǔn)確。紅外線診斷技術(shù)是一門新興的學(xué)科，已經(jīng)成為當(dāng)前電氣設(shè)備故障診斷的發(fā)展方向。相比與傳統(tǒng)的測(cè)溫方法，紅外線熱像儀可以實(shí)現(xiàn)在線的發(fā)熱點(diǎn)溫度測(cè)量，通過(guò)實(shí)時(shí)掃描的方式繪制出設(shè)備的溫度熱像圖。目前的紅外診斷儀器有三類：紅外熱像儀、紅外熱電視以及紅外測(cè)溫儀[3]。第一臺(tái)紅外測(cè)溫儀出現(xiàn)于上世紀(jì)60年代，之后開(kāi)始有小目標(biāo)測(cè)溫儀器被應(yīng)用于電力生產(chǎn)中。目前，應(yīng)用于電氣設(shè)備故障監(jiān)測(cè)和診斷的紅外技術(shù)有以下幾個(gè)方面：1）影響測(cè)溫準(zhǔn)確性因素的處理方法。獲取被測(cè)設(shè)備的溫度分布以及關(guān)鍵部位的溫升值要求獲取的數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)是判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障以及故障位置和嚴(yán)重程度的依據(jù)。對(duì)此，需要選擇良好的檢測(cè)條件，還應(yīng)對(duì)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行必要的修正；2）運(yùn)行狀態(tài)對(duì)紅外檢測(cè)的影響及其對(duì)策。電氣設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)的發(fā)熱故障，無(wú)論是由電流效應(yīng)還是電壓效應(yīng)引起的，電流和電壓都將對(duì)紅外監(jiān)測(cè)產(chǎn)生影響。因此，為了盡量減小這種影響，應(yīng)該保證設(shè)備運(yùn)行于額定電壓下，并讓設(shè)備帶負(fù)荷運(yùn)行一定時(shí)間；3）設(shè)備表面的發(fā)射率影響。由于紅外測(cè)量?jī)x器是依據(jù)設(shè)備表面的輻射功率得到溫度信息的，由于不同設(shè)備表面的發(fā)射率各不相同，最終的檢測(cè)結(jié)果也會(huì)受到影響，換句話說(shuō)，即使設(shè)備具有相同的輻射功率，設(shè)備的發(fā)射率低的話，得到溫度結(jié)果會(huì)更高一些；4）大氣衰減。大氣是紅外輻射能量的傳遞介質(zhì)，其中含有各類氣體分子，這些氣體分子的吸收作用會(huì)造成紅外輻射能量的衰減，對(duì)最終的溫度結(jié)果產(chǎn)生較大影響。對(duì)此，應(yīng)該盡量在干燥清潔的環(huán)境情況下進(jìn)行紅外監(jiān)測(cè)并盡可能的縮短監(jiān)測(cè)距離。

3 多傳感器技術(shù)

與單個(gè)傳感器相比，多個(gè)傳感器同時(shí)使用能夠?qū)崿F(xiàn)多側(cè)面和多角度的對(duì)象觀測(cè)?？梢詮母鞣N不同的層次和角度研究被測(cè)對(duì)象，達(dá)到更加全面和清晰的了解被測(cè)設(shè)備的效果。變電站中設(shè)備出現(xiàn)的故障通常具有如下特點(diǎn)：一種故障的產(chǎn)生往往會(huì)表現(xiàn)出各種不同的故障結(jié)果；相同的故障結(jié)果可能是由不同的故障狀態(tài)造成的。如：在電壓器中，出現(xiàn)局部放電故障，其表現(xiàn)的結(jié)果可能是電磁輻射，也可能是振動(dòng)，會(huì)造成氣體的逸出；而當(dāng)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，有可能是因?yàn)殡妷浩鞯木植糠烹姡部赡苁且驗(yàn)殍F芯的振動(dòng)等。對(duì)此，將多傳感器技術(shù)進(jìn)入其中，它能夠根據(jù)設(shè)備故障的不同反映，選擇幾個(gè)高靈敏度的狀態(tài)量監(jiān)測(cè)。如在本節(jié)中提高的局部放電監(jiān)測(cè)，可以將耦合電容、感應(yīng)天線、振動(dòng)傳感器以及氣相色譜分析儀等進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)[3]。在時(shí)間和空間上得到設(shè)備的狀態(tài)特征。

4 信息融合處理技術(shù)

在上文中已經(jīng)提高，多傳感器技術(shù)的引入大大拓展了獲取的設(shè)備信息量。對(duì)于這些信息量的處理也應(yīng)該采用科學(xué)合理的方法，保證信息的有序性。否則，大量雜亂信息的混雜反而會(huì)造成結(jié)果的失真。不同的傳感器具有不同的特征，但對(duì)于相同的設(shè)備故障來(lái)說(shuō)，這些傳感器獲取的信息之間會(huì)存在關(guān)聯(lián)，不是獨(dú)立的。通過(guò)一定的準(zhǔn)則對(duì)傳感器獲取的同一故障信息進(jìn)行合理融合，可以強(qiáng)化這些傳感器對(duì)該故障的共同認(rèn)識(shí)，將其中相互矛盾的部分剔除掉。這樣可以多大大提高監(jiān)測(cè)的精度和準(zhǔn)確性。這就是所謂的信息融合技術(shù)?；诙鄠鞲衅鞯男畔⑷诤咸幚砑夹g(shù)在當(dāng)下已經(jīng)具備運(yùn)用條件。目前，變電站的在線監(jiān)測(cè)裝置都引入了多個(gè)特征量，它們能夠全面的表征出設(shè)備的狀態(tài)信息。對(duì)信息融合技術(shù)進(jìn)行分析，其最初被應(yīng)用于圖像處理，具有較高的穩(wěn)定性，能夠覆蓋較寬的區(qū)域，在目標(biāo)空間的分辨能力上也較高。另外，信息融合技術(shù)還具有一定的故障容錯(cuò)技術(shù)。類似于人的大腦，信息融合技術(shù)能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行綜合處理，實(shí)現(xiàn)被測(cè)設(shè)備的詳細(xì)描述。

信息融合技術(shù)可以被分為三個(gè)等級(jí)，即：象素級(jí)融合、特征級(jí)融合以及決策級(jí)融合。在對(duì)電氣設(shè)備的信息融合中，根據(jù)不同的信息特點(diǎn)，通常都是采用特征級(jí)融合進(jìn)行設(shè)備故障的診斷。一般的，信息融合有嵌入約束和證據(jù)組合之分。對(duì)于前者而言，將多源信息視為客觀環(huán)境所成的象，通過(guò)這種象找出原象，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)客觀環(huán)境的認(rèn)識(shí)。在數(shù)學(xué)上，我們稱這一原理為求映射的逆映射。但值得注意的是，即使運(yùn)用的是多傳感器技術(shù)，也只能實(shí)現(xiàn)環(huán)境中某部分特征的描述，這就意味著上述映射是多到一的映射。為了實(shí)現(xiàn)一一映射，需要添加更多的約束條件，從而得到唯一解。對(duì)于后者而言，是根據(jù)環(huán)境信息得出可能的決策，然后對(duì)每一次數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)做出決策的支持程度進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)證據(jù)組合。最終得出支持程度最大的決策，并將其作為信息融合的最終結(jié)果。各個(gè)傳感器得到的信息有可能是實(shí)時(shí)信息，也有可能是非實(shí)時(shí)信息，可能是穩(wěn)定的，也可能是不斷變化的。對(duì)此，需要采用不同的策略進(jìn)行信息的融合。實(shí)踐表明，信息融合處理技術(shù)能夠有效降低虛警率，提高識(shí)別能力和對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)的跟蹤精度，將其應(yīng)用于設(shè)備的故障診斷非常適宜。

5 結(jié)束語(yǔ)

在電力工業(yè)中，電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷是非常重要的，它關(guān)乎整個(gè)電力系統(tǒng)的安全。采用先進(jìn)的技術(shù)和有效的監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)迅速的反映出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，將設(shè)備的潛在故障找出來(lái)，防患于未然，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也大大降低了維修的工作量。實(shí)現(xiàn)科學(xué)化的設(shè)備管理應(yīng)該被大力推廣。

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