電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)分析

殷勝明

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430068）

電力系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是近幾年才逐漸發(fā)展起來的一項(xiàng)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)在為我國的電力系統(tǒng)安全順利運(yùn)行，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定快速發(fā)展提供了有利的保證。電力設(shè)備故障監(jiān)測診斷由傳統(tǒng)的以時(shí)間作為基準(zhǔn)的形式轉(zhuǎn)化為目前以狀態(tài)作為其基準(zhǔn)方式，轉(zhuǎn)變的內(nèi)容主要是包括狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。電力系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測主要是通過對(duì)故障特征信號(hào)進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行檢修；而故障診斷則是分析和處理已經(jīng)收集到的檢測信息。目前，在我國，電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)已經(jīng)有了十幾年的發(fā)展史，而且一些廠家可以自主進(jìn)行各種檢測裝置的生產(chǎn)。但是，目前在國內(nèi)對(duì)于電力系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測與故障分析診斷的應(yīng)用還沒有完全普及，而且還存在著很多的問題。本文將從電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)概念開始，對(duì)目前我國電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測以及故障診斷技術(shù)的重要性以及常用的故障診斷方法進(jìn)行了論述。

1 電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的概念

電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測是指根據(jù)對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)其進(jìn)行記錄并分類，并根據(jù)記錄對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，為了對(duì)其維修提供可靠的數(shù)據(jù)保證。而電力系統(tǒng)設(shè)備的故障診斷是指依據(jù)故障發(fā)生的特征信息，對(duì)已經(jīng)發(fā)生的故障進(jìn)行精準(zhǔn)的定位以及對(duì)故障的程度進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐袛?。根?jù)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的概念，可以把監(jiān)測與診斷系統(tǒng)概況為以下幾個(gè)部分：首先，信息檢出單元；其作用是將電力設(shè)備的物理量轉(zhuǎn)化為合適的電信號(hào)。第二，數(shù)據(jù)收集單元；對(duì)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要是采集數(shù)據(jù)記錄。第三，信息傳輸單元；將收集到的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行傳輸。第四，處理數(shù)據(jù)的單元；對(duì)收集的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治鲇?jì)算，為故障的診斷提供有效的數(shù)據(jù)信息。第五，診斷單元；對(duì)已經(jīng)處理過的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，并記錄，對(duì)以后的電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)以及故障部位做出正確的判斷，為下一步的工作提供數(shù)據(jù)。

2 在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 信號(hào)采集

所謂的電力設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)是在電力設(shè)備的使用過程中，對(duì)其進(jìn)行連續(xù)不斷的監(jiān)測和診斷，并及時(shí)的分析和判斷設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并在其基礎(chǔ)對(duì)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測。設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)可以通過對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)量的分析而獲得，目前獲得電力系統(tǒng)設(shè)備的信息的方法主要包括：第一，定時(shí)采樣，根據(jù)電力設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)周期進(jìn)行采樣；第二，根據(jù)故障診斷的特殊性對(duì)其進(jìn)行跟蹤采樣；第三，一次性采樣，根據(jù)實(shí)際需求每次只采集一個(gè)足夠的信息數(shù)據(jù)；第四，利用發(fā)生隨機(jī)故障時(shí)的信號(hào)突變自動(dòng)采樣。

2.2 數(shù)據(jù)傳送

目前，我國的電力系統(tǒng)已經(jīng)開始廣泛的使用通信設(shè)備，這主要是因?yàn)槔猛ㄐ旁O(shè)備中的光纖傳輸數(shù)字信號(hào)可以避免數(shù)據(jù)傳輸過程中受到的干擾，以及能夠保持相移的一致，從而保證信號(hào)的質(zhì)量。

2.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理中心在接收到信息數(shù)據(jù)后，主要是通過不同的數(shù)學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行分析處理，例如在進(jìn)行頻譜分析時(shí)，可以將時(shí)域連續(xù)時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域不同頻率信號(hào)進(jìn)行分析；除此之外，常用的數(shù)據(jù)分析還包括：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析等。在實(shí)際的數(shù)據(jù)處理過程中，通常使用數(shù)字信息技術(shù)和智能技術(shù)結(jié)合來處理電力系統(tǒng)設(shè)備中涉及的數(shù)據(jù)問題，使得數(shù)據(jù)處理更加準(zhǔn)確。

3 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的方法

3.1 發(fā)電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

對(duì)發(fā)電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，其主要的目的是為了能夠在故障發(fā)生的最初監(jiān)測到是否是由于發(fā)電機(jī)的故障而引起的，做到有計(jì)劃的進(jìn)行維修，減少不必要的損失以及避免事故發(fā)生。目前，在我國采用的發(fā)電機(jī)監(jiān)測以及故障分析主要是通過發(fā)電機(jī)光纖測漏儀、發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)視器等進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)以及故障的跟蹤分析。

3.2 變壓器的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

不同的電力系統(tǒng)采用的變壓器可能會(huì)有所差異，但是目前我國的電力工業(yè)主要使用的是充油式變壓器，而在某些特定的工作環(huán)境中也會(huì)使用干式變壓器或六氟化硫變壓器。當(dāng)前，在我國對(duì)于變壓器的監(jiān)測最常使用的是局部放電監(jiān)測、超聲定位技術(shù)及紅外技術(shù)等。在實(shí)際中通常使用介質(zhì)損耗因數(shù)的數(shù)字化在線測量技術(shù)對(duì)變壓器的高壓套管進(jìn)行故障分析。除此之外，還需要對(duì)變壓器的油溫、線匝繞組溫度以及冷卻泵、風(fēng)扇運(yùn)行等參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)測。及時(shí)的找出變壓器出現(xiàn)的故障，避免事故的發(fā)生。

3.3 紅外診斷技術(shù)

紅外診斷技術(shù)是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的新型技術(shù)，主要是綜合了光電成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)以及圖像處理技術(shù)的技術(shù)。通過接受物體發(fā)出的紅外線，使其在計(jì)算機(jī)上呈現(xiàn)出熱成像圖，來分析判斷物體表面的溫度變化。利用該技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測以及故障分析以及診斷，存在著精準(zhǔn)、快速和直觀等特點(diǎn)。這對(duì)于有效地提高經(jīng)濟(jì)效益，以及降低設(shè)備的維修成本有著十分重要的意義。

4 電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的重要性

電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷對(duì)于設(shè)備的正常以及穩(wěn)定的運(yùn)行有著極其重要的作用。對(duì)于設(shè)備狀態(tài)的檢修主要是根據(jù)在最近的運(yùn)行過程中，根據(jù)其監(jiān)測結(jié)果和數(shù)據(jù)來判定的。對(duì)于需要進(jìn)行及時(shí)檢修的設(shè)備，要保質(zhì)保量的完成，以保證其在運(yùn)行過程中的安全性和可靠性。而對(duì)于不需要檢修的設(shè)備，則可以適當(dāng)延長監(jiān)測時(shí)間。目前，在我國的實(shí)際電力系統(tǒng)中存在著很多的隱患，其中作為主要的是電力設(shè)備內(nèi)部存在的安全隱患，例如在設(shè)備的生產(chǎn)過程中，出廠時(shí)的檢驗(yàn)不嚴(yán)格，設(shè)備的設(shè)計(jì)不夠合理，以及運(yùn)輸過程中存在的不當(dāng)操作都可能對(duì)設(shè)備造成不利的影響。這些隱患往往是很難在測試過程中發(fā)現(xiàn)的，在隨著設(shè)備的不斷使用過程中，這些安全隱患會(huì)慢慢的轉(zhuǎn)換為故障，導(dǎo)致電力系統(tǒng)隨時(shí)出現(xiàn)故障，而影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行。所以，在目前我國存在的這種情況下，加強(qiáng)和合理使用電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷分析是十分有必要的。

綜上所述，目前我國的電力系統(tǒng)的監(jiān)測還并未達(dá)到完善以及十分可靠的程度，還存在一些問題。而當(dāng)前，我國的發(fā)電機(jī)、變壓器類電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測以及故障診斷技術(shù)，已經(jīng)可以快速的反應(yīng)出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并能夠處理潛在的故障，提出有效地修復(fù)措施，為我國電力系統(tǒng)的快速發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的保證。

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