簡述電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及其發(fā)展情況

王圣江

摘 要：從電廠的狀態(tài)監(jiān)測、斷路器的狀態(tài)監(jiān)測、交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測、電力變壓器的狀態(tài)監(jiān)測和狀態(tài)監(jiān)測的一般方法研究五方面進(jìn)行了分析，對電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測進(jìn)行了分析，并論述了電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展情況，以期為電力系統(tǒng)的完善貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；狀態(tài)監(jiān)測；電力設(shè)備；斷路器

中圖分類號：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.070

電力系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測能保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，主要方法是記錄設(shè)備在運(yùn)行中的數(shù)據(jù)和資料，相關(guān)人員能在設(shè)備的監(jiān)測過程中及時(shí)維修，并了解電力系統(tǒng)中主要的故障類型，從而分析其處理方法。在日常系統(tǒng)運(yùn)作中，應(yīng)認(rèn)真評估，通過監(jiān)測水平的不斷提升使電力系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定。

1 電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

電力系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測可使相關(guān)單位更加精準(zhǔn)地控制維護(hù)時(shí)間，在一定程度上延長了維護(hù)的間隔時(shí)間。通過這種方式，降低了意外停電的可能性。因此，狀態(tài)監(jiān)測在電力系統(tǒng)的設(shè)備使用中具有重要意義。設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測中主要有3個(gè)步驟，即數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和處理、狀態(tài)評估和故障診斷，相關(guān)人員可以根據(jù)實(shí)際情況，選取不同的監(jiān)測方法，從而達(dá)到維護(hù)電力系統(tǒng)的效果。

1.1 電廠的狀態(tài)監(jiān)測

電廠的狀態(tài)監(jiān)測主要有2個(gè)方面，即電力設(shè)備的監(jiān)測情況和其他監(jiān)測數(shù)據(jù)，這些內(nèi)容共同構(gòu)成電廠的運(yùn)行狀態(tài)。從這方面的內(nèi)容可以看出，對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測的方法也適用于電廠狀態(tài)的監(jiān)測。隨著我國電廠的不斷發(fā)展，其控制和數(shù)據(jù)采集能力在不斷進(jìn)步，數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

1.2 斷路器的狀態(tài)監(jiān)測

斷路器的狀態(tài)監(jiān)測能評估其運(yùn)作是否正常，主要采用跳閘線圈輪廓和振動(dòng)監(jiān)測兩種方法。其中，跳閘線圈是通過對斷路器動(dòng)作的考察，獲取閉合線圈中的電流波形，從而得出斷路器的狀態(tài)信息；振動(dòng)監(jiān)測屬于辨認(rèn)波形的方法，如果斷路器處于不同的狀態(tài)，則波形也是不同的。

1.3 交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測

在電力系統(tǒng)的運(yùn)作中，定子匝間短路是最具潛在破壞力的一種故障。交流電氣機(jī)械會(huì)因污穢或其他電氣和環(huán)境的原因出現(xiàn)絕緣老化等情況。如果相關(guān)人員沒有及時(shí)排除這些故障，則很容易導(dǎo)致更嚴(yán)重的故障發(fā)生，因此，相關(guān)人員要準(zhǔn)確測量中性點(diǎn)的電壓，判斷是否出現(xiàn)匝間故障。

1.4 電力變壓器的狀態(tài)監(jiān)測

目前，有很多方法可對變壓器的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，比如局部放電、直流電阻和低壓脈沖等方法。相關(guān)人員能通過變壓器的機(jī)械和電氣特性選取合適的監(jiān)測方式，對油紙條件下變壓器的絕緣壽命進(jìn)行評估。相關(guān)人員可利用聲學(xué)的方式，對變壓器內(nèi)部進(jìn)行診斷和定位。變壓器的溫度變化很重要，相關(guān)單位要采取有效的方式對其絕緣強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測。

1.5 狀態(tài)監(jiān)測的一般方法研究

針對狀態(tài)監(jiān)測一般方式的研究，重點(diǎn)是提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行速度和自動(dòng)化水平。在以往的幾種方式分析中，人工智能方法具有比較明顯的作用，比如知識系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都能較好地進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能對比較突出的特征進(jìn)行提取，對不同的模式進(jìn)行識別，并有效分析。在此情況下，相關(guān)人員要合理規(guī)劃狀態(tài)識別和故障診斷的具體方式，使其可推理并判別知識系統(tǒng)，從而發(fā)揮良好的作用。

2 電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展情況

2.1 狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展現(xiàn)狀

從我國電力系統(tǒng)的發(fā)展情況看，存在很多狀態(tài)監(jiān)測方式，其中，部分為通用方法，比如振動(dòng)分析法、油中氣體分析法、局部放電檢測法和絕緣恢復(fù)電壓法等。

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，系統(tǒng)設(shè)備有固有的振動(dòng)水平，如果緊固螺釘出現(xiàn)變化或變松，則可能導(dǎo)致不良后果。如果線路老化嚴(yán)重、引線結(jié)構(gòu)改變，則可能導(dǎo)致設(shè)備振動(dòng)加劇、擾動(dòng)偏移。振動(dòng)分析法在狀態(tài)監(jiān)測中能有效監(jiān)測故障。為了更好地提升監(jiān)測水平，應(yīng)采用聲學(xué)傳感器和加速計(jì)分辨振動(dòng)信號，判別信號的強(qiáng)度和振動(dòng)模式，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測。

如果電力設(shè)備屬于含油設(shè)備，則在絕緣監(jiān)測中最常使用的方法是油中氣體分析法。這種方法的原理為：辨別故障產(chǎn)生的不同氣體，通過分析其成分和含量進(jìn)行設(shè)備的絕緣診斷。局部放電檢測方法在狀態(tài)監(jiān)測中使用廣泛，主要方式有聲學(xué)檢測、光學(xué)檢測、化學(xué)檢測和電氣測量等。其中，最常用的為聲學(xué)檢測法，主要在變壓器箱外部設(shè)置高頻聲學(xué)傳感器陣列。聲學(xué)傳感器對局部放電或電弧放電均比較敏感，且能發(fā)現(xiàn)電弧放電產(chǎn)生的暫態(tài)聲音信號，相關(guān)人員可通過時(shí)間間隔定位法確定放電的具體位置。

針對總的絕緣系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測，要使用恢復(fù)電壓法，這樣能對設(shè)備壽命進(jìn)行評估。這種方法的原理為：利用1個(gè)直流電壓對絕緣器或絕緣系統(tǒng)進(jìn)行充電，直至預(yù)先規(guī)定好的充電時(shí)間，然后開始局部放電。在此情況下，短路時(shí)間為充電時(shí)間的50%，之后重新開路。這種電力系統(tǒng)兩級建立的單個(gè)恢復(fù)電源，恢復(fù)電壓的最大值與絕緣材料極化能力成正比，因此，材料的使用時(shí)間越長，則會(huì)導(dǎo)致退化更加嚴(yán)重。

2.2 狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展趨勢

隨著電力系統(tǒng)的不斷完善，狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)得到了優(yōu)化，其發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下5個(gè)方面：①很多電力設(shè)備逐漸歸入狀態(tài)監(jiān)測中。②我國傳感器技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)化，針對狀態(tài)監(jiān)測的方法越來越多。在這個(gè)過程中，需要監(jiān)測的狀態(tài)不斷增多，允許處理的數(shù)據(jù)量逐漸增大，因此，多功能、多狀態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)得到了有效發(fā)展。③電力系統(tǒng)可獲得的數(shù)據(jù)量不斷增加，在處理常規(guī)方法時(shí)會(huì)遇到一定的困難，因此，相關(guān)人員應(yīng)對智能監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步研究和分析。④一些新的數(shù)學(xué)工具逐漸融入狀態(tài)監(jiān)測中，比如小波變換。⑤相關(guān)單位要對檢測得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行妥善判斷，采用合理的檢測項(xiàng)目和檢測方案，并加強(qiáng)基礎(chǔ)的研究。此外，還應(yīng)對狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)和集成進(jìn)行研究，將狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與繼電保護(hù)有機(jī)地結(jié)合起來，尤其是在分布式監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)掌握這種聯(lián)合關(guān)系，比如分布式的變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；相關(guān)單位還應(yīng)重視系統(tǒng)

的標(biāo)準(zhǔn)化問題，采取合理的方式促進(jìn)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展，為狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)制訂合理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃更加完善。

3 結(jié)束語

綜上所述，電力系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)測是一項(xiàng)非常重要的工程，相關(guān)人員要參考狀態(tài)監(jiān)測的方式，結(jié)合電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的具體情況，從而選取合適的檢測方法。狀態(tài)監(jiān)測是工程技術(shù)人員越來越重視的一個(gè)方面，也是電力系統(tǒng)發(fā)展中的研究重點(diǎn)。狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展和實(shí)施情況都會(huì)影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，進(jìn)而影響電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，從而為人們提供更好的電力服務(wù)。

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〔編輯：張思楠〕