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

郭銳 程校 劉華龍

【摘 ?要】電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行能夠促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定快速發(fā)展?，F(xiàn)階段，電力設(shè)備故障檢測診斷是將狀態(tài)作為監(jiān)測和診斷的基準(zhǔn)方式。技術(shù)人員主要通過分析故障的特征符號(hào)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，對故障原因進(jìn)行判斷進(jìn)而對電力設(shè)備進(jìn)行檢修。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);狀態(tài)監(jiān)測;故障診斷技術(shù)

一、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)對電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)對其進(jìn)行記錄并分類，并根據(jù)記錄對其進(jìn)行評估，為了對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，對已經(jīng)發(fā)生的故障進(jìn)行精準(zhǔn)的定位以及對故障的程度進(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;對已經(jīng)處理過的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，并記錄，對以后的電力系統(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)。

二、電力系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中的問題

2.1瞬變故障問題

瞬變故障發(fā)生速度比較快，一般情況下，繼電保護(hù)器應(yīng)該在故障發(fā)生的10ms至20ms之間將故障進(jìn)行處理，為了有效避免電力系統(tǒng)設(shè)備故障的發(fā)生而造成的嚴(yán)重的電力事故，在瞬變故障發(fā)生的第一時(shí)間，就應(yīng)該做好電力系統(tǒng)設(shè)備的故障處理工作。

2.2緩變故障問題

緩變故障的發(fā)生，會(huì)在電力系統(tǒng)設(shè)備發(fā)展和電力設(shè)備的運(yùn)行過程中，出現(xiàn)一定的征兆，這種征兆會(huì)一直延續(xù)到故障的發(fā)生階段，所以這是比較緩慢的故障類型。當(dāng)出現(xiàn)故障征兆時(shí)，應(yīng)該對出現(xiàn)故障的問題進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，并對故障的發(fā)展過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的應(yīng)對策略。

2.3絕緣故障問題

作為電力系統(tǒng)設(shè)備的主要故障之一，絕緣故障會(huì)引起其他類型的故障，因此，對絕緣故障的監(jiān)測是非常重要的。電力設(shè)備的多點(diǎn)參數(shù)和力、熱、光等因素變化都會(huì)引起絕緣故障。電力設(shè)備的絕緣故障的診斷存在一定的難度，目前對其診斷主要采用超聲監(jiān)測等手段。

三、在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

3.1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。

3.2數(shù)據(jù)傳送

現(xiàn)階段，通信設(shè)備已經(jīng)被我國電力系統(tǒng)廣泛使用。因?yàn)橥ㄐ旁O(shè)備中有光纖傳輸數(shù)字信號(hào)可以使數(shù)據(jù)傳輸過程不受到干擾，從而使信號(hào)的質(zhì)量能夠保證。以及能夠保持相移的一致，從而保證信號(hào)的質(zhì)量。

3.3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。

四、故障診斷的關(guān)鍵技術(shù)

4.1選取故障信號(hào)特征量

在對眾多數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理的過程中，首先需要將可以使用的信息進(jìn)行提取，這就是信號(hào)處理技術(shù)的首要任務(wù)，如果在電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行過程中就提取監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，相應(yīng)的電力設(shè)備在進(jìn)行故障診斷的過程都具有非常好的靈敏度。在對電力系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行故障診斷的過程中，需要加強(qiáng)對正確故障特征量的提取。因?yàn)樵O(shè)備故障特征量選擇不正確，就無法識(shí)別電力設(shè)備運(yùn)行過程當(dāng)中存在的真正故障，因?yàn)殡娏υO(shè)備正常狀態(tài)與設(shè)備故障狀態(tài)在容量上具有一定的相同部分，這樣就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷的情況，設(shè)備故障特征量具有一定的模糊性，所以必須結(jié)合實(shí)際情況加強(qiáng)對特種量的合理分析，選擇正確的方法進(jìn)行處理。

4.2故障診斷分析技術(shù)

電力設(shè)備故障診斷分析技術(shù)主要指的是在電力系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障的過程以及對故障的來源進(jìn)行分析的過程。首先需要將電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)特征量以及設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)情況進(jìn)行合理的分析以及總結(jié)，之后再通過使用模糊識(shí)別以及專家系統(tǒng)識(shí)別等故障識(shí)別技術(shù)準(zhǔn)確的推斷出電力設(shè)備運(yùn)行過程中存在的故障，最后分析出故障產(chǎn)生的原因以及性質(zhì)等等。因?yàn)楝F(xiàn)階段電力設(shè)備具有一定的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，在電力設(shè)備運(yùn)行的過程當(dāng)中可以采用局域網(wǎng)傳輸信息的方式對故障進(jìn)行診斷，在必要的時(shí)候也可以通過使用遠(yuǎn)程協(xié)助的方式對設(shè)備故障進(jìn)行診斷。這樣就可以對電力系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行更準(zhǔn)確的監(jiān)測，有效實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)設(shè)備故障診斷的異地處理。

4.3故障診斷方法

在電力系統(tǒng)具體運(yùn)行的過程當(dāng)中包含著各種各樣的電力設(shè)備，這些電力設(shè)備產(chǎn)生的故障類型也比較多，在對電力系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行故障診斷的過程當(dāng)中可以采取以下診斷方法：①結(jié)合電力系統(tǒng)設(shè)備的具體情況，在對電力系統(tǒng)設(shè)備故障進(jìn)行整頓的過程當(dāng)中按照最大隸屬度模糊理論原則，對電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測，科學(xué)合理的判斷電力設(shè)備運(yùn)行過程當(dāng)中存在的故障類型，同時(shí)結(jié)合模糊數(shù)學(xué)方法，有效地處理電力設(shè)備運(yùn)行過程當(dāng)中故障的模糊性以及隨機(jī)性。②基于電力設(shè)備特征空間矢量，對電力設(shè)備運(yùn)行故障的特征量進(jìn)行采集，結(jié)合實(shí)際情況不斷修正電力設(shè)備運(yùn)行過程當(dāng)中故障的誤差，為了能夠有效提升電力設(shè)備運(yùn)行過程當(dāng)中不確定的診斷以及電力設(shè)備的故障診斷率，在電力設(shè)備具體運(yùn)行的過程當(dāng)中，這樣的故障診斷技術(shù)具有非常強(qiáng)的適應(yīng)能力，可以將電力設(shè)備故障征兆矢量作為電力系統(tǒng)設(shè)備故障診斷驗(yàn)證矢量，并且結(jié)合相應(yīng)的運(yùn)算方法對電力設(shè)備運(yùn)行過程當(dāng)中故障的特征量進(jìn)行合理的修正。③在對電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行故障診斷的過程當(dāng)中還需要根據(jù)不同的電力設(shè)備故障情況，科學(xué)合理地采用信息融合技術(shù)、傳感技術(shù)等方法對故障進(jìn)行合理的診斷。信息融合技術(shù)主要指的是在相關(guān)要求下對電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行故障進(jìn)行科學(xué)合理的分析以及處理，通常情況下電力設(shè)備在運(yùn)行過程當(dāng)中不同的故障之間會(huì)存在著某種特殊的聯(lián)系，信息融合技術(shù)可以尋找故障之間的共同點(diǎn)，科學(xué)合理地對電力系統(tǒng)運(yùn)行故障進(jìn)行分析，有效提升監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行過程當(dāng)中故障診斷以及狀態(tài)監(jiān)測的效率。多傳感技術(shù)主要指的是采用多個(gè)傳感器對同一電力設(shè)備進(jìn)行故障診斷檢測，結(jié)合電力系統(tǒng)設(shè)備的故障特征，選擇出具有高靈敏度的信息量，科學(xué)合理的對電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行故障進(jìn)行診斷。

結(jié)語

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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（作者單位：1、南陽供電公司;2、南陽飛龍電力集團(tuán)有限公司）