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芻議電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術應用

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電氣設備的安全運行是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎，保證電氣設備的安全性和穩(wěn)定性需要對電氣設備的運行情況進行嚴密的監(jiān)測。重視對發(fā)電機、變壓器的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的研究，可以預測電氣設備可能發(fā)生的故障，對電力設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備狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術的現(xiàn)狀和診斷方法，對未來發(fā)展情況進行了展望。

電氣設備 狀態(tài)監(jiān)測 故障診斷

電氣設備實際上就是電力系統(tǒng)中電力線路、變壓器、發(fā)電機、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)濟損失和社會影響。設備的狀態(tài)監(jiān)測是利用各種傳感器的測量手段對反映設備運行狀態(tài)的物理、化學量進行監(jiān)測，目的是預測設備可能發(fā)生的故障，以期做到預知維修和有效維修，確保電力設備安全運行。隨著科技的發(fā)展和進步，傳感技術、計算機網(wǎng)絡、電子技術、廣電技術、干擾抑制技術、信號處理技術、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘技術被廣泛應用和發(fā)展，電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術也在快速發(fā)展和進步。

1　電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的現(xiàn)狀

1.1狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的概念

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

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

故障預報：根據(jù)故障征兆，對可能發(fā)生故障的時間、位置和成都進行預測。

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

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

1.2電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的現(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)生之后的相關信息。在斷電器維護技術取得進步的基礎上，在線監(jiān)測應用而生，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，達到及時狀態(tài)維護的目標。電氣設備維修正在以狀態(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，增強自學習和自適應水平；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　電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的技術方法

2.1發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術

目前，國內(nèi)外發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測，主要是通過發(fā)電機光纖測漏儀（FOVM）、發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)視器（GCM）、發(fā)電機射頻監(jiān)視儀（RFM）進行。發(fā)電機狀態(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)早期征兆進行故障預報，采用計算機故障模糊專家系統(tǒng)進行診斷和趨勢分析，并提出檢修方案。發(fā)電器的故障診斷系統(tǒng)，通過對發(fā)電機運行過程與狀態(tài)參數(shù)分析及檢修、實驗的結果，無損探傷、電氣絕緣檢查結果的分析，綜合進行故障診斷。

2.2變壓器的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術

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、局部放電監(jiān)測以及紅外監(jiān)測技術等。針對充油式變壓器最為主要的應用方向是在線油中溶解氣體以及微水分析技術。針對故障比較多的有載調(diào)壓的開關，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、負載電流以及電壓、風扇的運行等方面。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、機械故障以及進水受潮等。

2.3壓斷路器的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術

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、操作機構的特性是否保持等。高壓斷路器的檢測和診斷結果如果現(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

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

3　電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術展望

電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的發(fā)展是進一步加強識別診斷、信號處理、人工智能等新技術的應用。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)絡識別放電類型、嚴重程度等。模糊理論是處理電氣設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)則推理進行故障診斷。

綜上所述，科技的進步，新技術層出不窮，在線實時故障檢測算法、多傳感器數(shù)據(jù)融合技術、基于因特網(wǎng)的遠程協(xié)作診斷技術、混合智能故障診斷技術、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備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中得到廣泛應用。

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

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

［3］高運興.電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術應用［J］.價值工程，2015.06.

［4］孫林.電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術應用［D］.儀表技術，2015.06.

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

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

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