張曉峰

（合肥科建建筑工程施工圖審查有限公司，安徽 合肥 230000）

1 電氣設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用方案

系統(tǒng)設(shè)計：本系統(tǒng)設(shè)計大體可分為三個步驟，分別為信息采集層、信息處理層、應(yīng)用終端層設(shè)計，各步驟具體內(nèi)容如下。

（1）信息采集層設(shè)計。信息采集層主要采用傳感器來實現(xiàn)，傳感器設(shè)備能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備的運作狀態(tài)進行全面檢測，且傳感器本身也能長時間運作，滿足在線監(jiān)測需求。但在設(shè)計中，為了保障采集信息完整、準確，必須注重傳感器選型工作，該項工作有兩大要點：①傳感器性能必須滿足要求，尤其是信息采集速率及精度；②全面分析電氣設(shè)備異常狀態(tài)、常見故障特征，根據(jù)特征來選擇傳感器類型，如當電氣設(shè)備處于異常狀態(tài)時，可能會發(fā)生異常振動，其振頻、振幅都異于以往，這時就要選擇振動傳感器來采集設(shè)備振動信息，或者當電氣設(shè)備內(nèi)部電阻過大可能導致電路燒毀時，其內(nèi)部溫度會大幅增長，這時就要選擇溫度傳感器來采集相關(guān)信息。總體而言，傳感器類型應(yīng)當覆蓋所有異常狀態(tài)、常見故障的特征，如有缺陷需要及時彌補。

（2）信息處理層設(shè)計。首先，為了保障信息采集層能與信息處理層進行信息交流，需要在兩者之間安裝換能器，這樣能夠?qū)⑿畔⒉杉瘜硬杉碾娦盘栃畔⑥D(zhuǎn)化為數(shù)字信號格式，只有這種格式才能被信息處理層接受、讀取、分析。其次，在信息處理層設(shè)計中，該層由推理機與知識庫組成，因此設(shè)計主要側(cè)重于兩者：①推理機設(shè)計，主采用自動推理機程序設(shè)計方法，在其中設(shè)置混合推理邏輯，該邏輯會先根據(jù)原始信息進行正向推理，隨后提出假設(shè)，再通過反向推理，在原始信息中找到可支撐假設(shè)信息的證據(jù)，如果沒有支撐假設(shè)的證據(jù)則更換一個假設(shè)，只要某假設(shè)有足夠的正確支撐，則說明假設(shè)成立，電氣設(shè)備存在假設(shè)中的異常狀態(tài)或故障。②知識庫設(shè)計，知識庫實際上就是數(shù)據(jù)信息儲存庫，但其不單純是用來保存數(shù)據(jù)信息，需要人工對電氣設(shè)備異常狀態(tài)、常見故障的特征進行統(tǒng)計，隨后將其深入知識庫中，這樣推理機才能通過知識庫內(nèi)保存的數(shù)據(jù)信息去提出假設(shè)，如電氣設(shè)備正常振動頻率為30 次/s，隨后推理機會提出電氣設(shè)備振動頻率異常的假設(shè)，再通過反向推理確認當前設(shè)備振動頻率是否符合30 次/s，如果不符合則假設(shè)成立，判斷電氣設(shè)備存在振動異常現(xiàn)象，反之，則設(shè)備振動正常。

（3）應(yīng)用終端層設(shè)計。應(yīng)用終端層由人工端與系統(tǒng)終端組成，設(shè)計主要就側(cè)重于兩者：①人工端設(shè)計，人工端由常規(guī)計算機或移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如智能手機、iPad 等具有計算機功能，且能夠聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備）實現(xiàn)，此類設(shè)備可以接受信息處理層處理后的信息，使人工能通過這些設(shè)備掌握電氣設(shè)備當前狀態(tài)，同時也接受推理機通過知識庫提出的解決方案，人工可以對方案可行性進行判斷，若可行性不好，則不通過，反之則通過。②系統(tǒng)終端設(shè)計，系統(tǒng)終端由高配置計算機實現(xiàn)，負責執(zhí)行人工端通過的解決方案，同時也通過推理機獲取信息采集層了解電氣設(shè)備在解決方案下的狀態(tài)，若解決方案沒有生效，則會向人工端發(fā)送干預(yù)請求，人工可在人工端切換至人工控制模式，通過人工端在系統(tǒng)終端上設(shè)計解決方案，再由系統(tǒng)終端執(zhí)行。

2 電氣設(shè)備在線狀態(tài)檢修技術(shù)應(yīng)用

（1）超聲波檢修技術(shù)應(yīng)用。超聲波檢修技術(shù)主要是通過傳感器發(fā)出頻率超過20000Hz 的超聲波，隨后當聲波從某個角度射入電氣設(shè)備內(nèi)，會使得聲波接觸到設(shè)備內(nèi)的固體結(jié)構(gòu)，這時超聲波會反射，生成有縱波或橫波特征的反射波、折射波，這時對反射波、折射波的波型進行監(jiān)測，即可對電氣設(shè)備內(nèi)部相關(guān)故障等作出判斷，至少也能讓系統(tǒng)或人工知道當前電氣設(shè)備是否處于異常狀態(tài)。以電氣設(shè)備局部放電現(xiàn)象為例，當電氣設(shè)備出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象后，其內(nèi)部會產(chǎn)生電荷中和作用，使得放電局部分子運動異常劇烈，由此產(chǎn)生較高的熱量，電氣設(shè)備受熱脹冷縮效應(yīng)影響會出現(xiàn)局部膨脹。隨后當膨脹結(jié)束，表面上膨脹部位會逐漸恢復原狀，但內(nèi)里介質(zhì)結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，這時采用超聲波檢測技術(shù)可以了解電氣設(shè)備介質(zhì)結(jié)構(gòu)的疏密情況，應(yīng)用中以電氣設(shè)備放電區(qū)域為中心，因為放電效應(yīng)，所以其內(nèi)部會自動生成超聲波，超聲波會呈球形擴散，采用聲電傳感器即可采集其中波型，并將波型轉(zhuǎn)換為電信號，再用儀器進行步驟，將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號即可被本系統(tǒng)接收。接收后人工或系統(tǒng)可知具體故障或異常，隨之擬定維修方案。

（2）射頻檢修技術(shù)應(yīng)用。射頻檢修技術(shù)主要以無線電接收器為基礎(chǔ)，利用該接收器獲取電氣設(shè)備內(nèi)空間的電磁波信號，其原理在于無線電接收器會通過掃頻、選頻等方式采集電磁波，并確認電磁波信號的大小，能夠?qū)Ψ秶鷥?nèi)的電氣設(shè)備進行狀態(tài)檢查，并用于維修。同樣以局部放電為例，使用射頻檢修技術(shù)可獲取設(shè)備局部放電信號，并獲悉信號大小，隨后可得電信號頻率波型圖，根據(jù)圖形可作出判斷。值得注意的是，射頻檢修技術(shù)目前有兩種應(yīng)用形式，分別為頻譜分析、時間處理，其中前者具有操作簡便、靈敏度高、負面影響不大的優(yōu)勢，而后者主要是效率快，但存在信號分析能力不足的缺陷，因此除非是一些應(yīng)急的檢修工作要使用時間處理形式，否則，一般建議使用頻譜分析形式。此外，在本系統(tǒng)中射頻檢修技術(shù)主要與氣象色譜傳感器、絕緣性能傳感器配套使用。

3 案例應(yīng)用測試

（1）案例概況。某變電站為高壓變電站，地處工業(yè)園區(qū)，關(guān)系到整個工業(yè)園區(qū)的電力供給，因此當該變電站出現(xiàn)任意故障，則工業(yè)園區(qū)的電力供給就有可能中斷，影響工廠生產(chǎn)。但因為該變電站成立已久，所以其中變壓器當前經(jīng)常出現(xiàn)故障，這是一種典型的電氣設(shè)備故障現(xiàn)象，對此該變電站需要對變壓器進行檢修。該變電站中變壓器運作時間比較長，因此初步判斷認為，受這種運作特征影響，變壓器出現(xiàn)了絕緣性能不斷下降的現(xiàn)象，使得故障反復發(fā)作。對此在本系統(tǒng)進行檢測檢修之前，對該變電站變壓器故障現(xiàn)象進行了特征分析，發(fā)現(xiàn)故障在光、電、熱等方面會顯現(xiàn)出一系列的化學反應(yīng)，故系統(tǒng)應(yīng)用將針對這些特征來進行檢測與檢修。

（2）監(jiān)測方案。根據(jù)變壓器異常狀態(tài)及故障特征，先進行傳感器選型，在確保傳感器性能達標的條件下，選擇了氣象色譜傳感器、電化學及聲學傳感器、絕緣性能傳感器，三者分別能對變壓器的油中氣體、局部放電、絕緣性能進行在線監(jiān)測。方案中，將各傳感器安裝在變壓器對應(yīng)位置，隨后打開開關(guān)，使變壓器與推理機連接，這時傳感器構(gòu)成的信息采集層就介入了整個系統(tǒng)，由此統(tǒng)計系統(tǒng)在連續(xù)三日內(nèi)的監(jiān)測工作表現(xiàn)，根據(jù)結(jié)果綜合判定本系統(tǒng)是否應(yīng)用有效。

（3）檢修方案。檢修主采用超聲波檢修技術(shù)，用聲電傳感器去采集該變壓器故障時的超聲波反射波、折射波，隨后導入計算機系統(tǒng)。根據(jù)計算機顯示可知，該變壓器超聲波反射波、折射波波型不佳，其中反射波角度比較大，說明變壓器介質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了異常變化，而折射波線路密集，說明異常變化現(xiàn)象嚴重，對超聲波傳遞造成了多重阻礙。同時，依照結(jié)果可知，該變壓器故障主要處于絕緣線路，因此檢修方案為更換絕緣材料與相關(guān)線路。表2 為檢修方案中超聲波檢修技術(shù)的應(yīng)用效果。

（4）系統(tǒng)應(yīng)用效果。本系統(tǒng)測試方案中的測試指標與應(yīng)用效果見表1、表2。

表1 本系統(tǒng)檢測方案中的測試指標與應(yīng)用效果

表2 檢修方案中超聲波檢修技術(shù)的應(yīng)用效果

根據(jù)表1 可見，本系統(tǒng)在三大測試指標中均有良好表現(xiàn)，3 日內(nèi)發(fā)現(xiàn)了所有故障或異常狀態(tài)，且全部判斷準確，同時每次判斷的運作速率都不超過1min，因此具有一定應(yīng)用價值，可投入實際使用。

4 結(jié)語

綜上，本文對電氣設(shè)備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修技術(shù)進行了分析，闡述了在線監(jiān)測的基本概念，設(shè)計了電氣設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)，同時對系統(tǒng)應(yīng)用效果進行了測試，最后提出了相關(guān)檢修技術(shù)。通過分析可知，在線監(jiān)測可以幫助人工實時掌握電氣設(shè)備是否存在異常或故障，隨后便于維修，能夠防范于未然，因此文中設(shè)計了電氣設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)，經(jīng)過測試確認系統(tǒng)應(yīng)用有效。而為了保障本系統(tǒng)能夠準確獲取電氣設(shè)備異?；蚬收闲畔?，在系統(tǒng)信息采集層融入了相關(guān)檢修技術(shù)，各項技術(shù)是本系統(tǒng)運作的支撐，希望研究成果對管理者能帶來參考幫助。