淺談電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷

摘 要：發(fā)電和輸電的心臟是變壓器以及發(fā)電機(jī)一類電氣設(shè)備，是否能夠可靠運(yùn)行會(huì)嚴(yán)重影響電氣設(shè)備日常運(yùn)行，為了能夠保障安全穩(wěn)定高效運(yùn)行電氣設(shè)備以及提高人民生活和國(guó)家生產(chǎn)的整體水平，相關(guān)部門和專家開始不斷關(guān)注和重視電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)，充分分析以及研究變壓器、發(fā)電機(jī)故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，并且對(duì)未來發(fā)展情況進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障診斷

電氣設(shè)備實(shí)際上就是電力系統(tǒng)中電力線路、變壓器、發(fā)電機(jī)、斷路器等的統(tǒng)稱。依據(jù)不同測(cè)量方式和傳感器來反映設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的化學(xué)量和物理量的一種方式就是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，主要就是為了能夠檢測(cè)是否具備正常運(yùn)行的設(shè)備狀態(tài)。這種電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)屬于新型的交叉科學(xué)，實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候還是處于初級(jí)研究階段，由于不斷發(fā)展科學(xué)技術(shù)，逐漸運(yùn)用信號(hào)技術(shù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)等，從而一定程度上提高了電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的整體水平。

1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)基本概念

狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷主要包括以下幾方面：第一，信息檢出單元。傳感器能夠及時(shí)體現(xiàn)需要檢測(cè)設(shè)備的物理量實(shí)際狀態(tài)，并且變?yōu)橄鄳?yīng)電信號(hào)。第二，數(shù)據(jù)采集單元。預(yù)處理傳感器輸送的相關(guān)信號(hào)，主要作用就是抑制干擾，及時(shí)采集記錄和A/D轉(zhuǎn)換。第三，信息輸出單元。給后續(xù)單元輸送采集的信息，應(yīng)用固定裝置的時(shí)候，由于存在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)處理單元，需要適當(dāng)安裝一定的合理傳輸信息單元。應(yīng)用便攜式設(shè)備的過程中，僅僅只是需要隔離以及變換信息就可以。第四，處理數(shù)據(jù)單元。分析和處理數(shù)據(jù)信息的過程中，如，提取特征值、抑制干擾，為進(jìn)一步分析和判斷提供依據(jù)。第五，診斷單元。分析比較處理歷史數(shù)據(jù)、規(guī)程、判據(jù)等，為以后研究設(shè)備提供基礎(chǔ)[1]。

2 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的方法

2.1 發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷

發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候主要作用就是檢測(cè)設(shè)備初始階段的問題和缺陷，以便于能夠有計(jì)劃的對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，最大限度降低設(shè)備停機(jī)概率。在設(shè)備運(yùn)行使用的過程中盡可能縮短發(fā)電機(jī)維修時(shí)間以及延長(zhǎng)無故障時(shí)間，可以在一定程度上降低維修發(fā)電機(jī)的費(fèi)用，從而增加設(shè)備可用性?，F(xiàn)階段發(fā)電機(jī)就是在運(yùn)行中利用發(fā)電機(jī)射頻監(jiān)視儀、發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)視器以及發(fā)電機(jī)光纖測(cè)漏儀進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，上述系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)和報(bào)警發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障，引導(dǎo)相關(guān)操作人員能夠及時(shí)了解以及重視設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，為操作人員進(jìn)一步調(diào)整負(fù)荷進(jìn)行指導(dǎo)以及檢測(cè)是否出現(xiàn)停機(jī)問題。國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段也開始研究氫冷發(fā)電機(jī)，依據(jù)化學(xué)量分析方式來診斷氫氣中雜質(zhì)成分，以此來判斷設(shè)備故障。發(fā)電機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)以及系統(tǒng)故障診斷的時(shí)候需要采集和觀測(cè)很多機(jī)械、電氣、物理、化學(xué)特征和數(shù)據(jù)，形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，為監(jiān)測(cè)提供正確的缺陷和異常數(shù)據(jù)信息。利用早期故障預(yù)報(bào)來判斷和分析計(jì)算機(jī)故障情況，并且提供相對(duì)合理的檢修方案。診斷發(fā)電機(jī)故障的時(shí)候主要包括以下幾方面：定子類故障：繞組振動(dòng)故障、引出線套管故障、絕緣故障、鐵心故障；轉(zhuǎn)子類故障：繞組故障、本體及護(hù)環(huán)故障、絕緣故障以及油系統(tǒng)故障、氫系統(tǒng)故障、水系統(tǒng)故障[2]。

2.2 變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷

電力工業(yè)一般情況下都是在使用充油式變壓器，特殊地方也可以應(yīng)用六氟化硫變壓器或者干式變壓器?，F(xiàn)階段，對(duì)外監(jiān)測(cè)變壓器狀態(tài)的時(shí)候一般都是應(yīng)用紅外技術(shù)、超聲定位技術(shù)、局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)等。針對(duì)充油式變壓器來說，除了定期離線分析油中溶解氣體之外，還應(yīng)該分析油中合理應(yīng)用微水分技術(shù)以及溶解氣體技術(shù)。對(duì)于變壓器高壓套管來說，一般需要合理應(yīng)用介質(zhì)損耗因數(shù)數(shù)字化技術(shù)，利用有載故障診斷技術(shù)來在線測(cè)量多故障有載調(diào)壓開關(guān)、觸點(diǎn)磨損、電氣回路等，此外，也需要合理測(cè)量電壓、負(fù)載電流、風(fēng)扇、冷卻泵運(yùn)行等參數(shù)，油溫、線匝繞組溫度等。主要包括以下幾種變壓器狀態(tài)檢測(cè)部分：液體絕緣、設(shè)備磁路、固體絕緣、繞組絕緣、氣體絕緣以及冷卻系統(tǒng)。擬診斷故障包括放電性故障、過熱性故障、機(jī)械故障、進(jìn)水受潮以及過熱兼放電故障[3]。

2.3 在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)

電氣設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)主要包括：檢測(cè)信號(hào)、采集數(shù)據(jù)源、處理數(shù)據(jù)、診斷故障。監(jiān)測(cè)和診斷故障設(shè)備基本步驟為，依據(jù)各種傳感器，來檢查設(shè)備實(shí)際狀態(tài)，并且能夠及時(shí)傳輸、采集、轉(zhuǎn)換、處理信號(hào)，然后在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)采集單元信息。光纜或者電纜可以被當(dāng)做傳送載體，為了能夠有效提高抗干擾能力，合理應(yīng)用數(shù)字信號(hào)和光纜信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。主要包括三種采集數(shù)據(jù)的方式，采集信號(hào)峰值、采集信號(hào)波形、記錄超過閥值的脈沖來處理數(shù)據(jù)，能夠抑制干擾，可以增強(qiáng)或者保留有用信號(hào)，提取信號(hào)特征。依據(jù)提出的信號(hào)特征來進(jìn)行故障診斷。

現(xiàn)階段，電氣設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)包括以下方面：第一，局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)。局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)、超聲波監(jiān)測(cè)法及電容器禍合監(jiān)測(cè)法、電容器禍合監(jiān)測(cè)法。第二，油色譜監(jiān)測(cè)技術(shù)?，F(xiàn)階段比較常用的UI中設(shè)備絕緣檢測(cè)方式就是油中氣體分析法。第三，介損監(jiān)測(cè)技術(shù)。這種技術(shù)主要應(yīng)用在電容型設(shè)備中，電容型設(shè)備實(shí)際上就是部分或者全部絕緣，依據(jù)電容式設(shè)計(jì)設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)，主要目的就是用來檢測(cè)設(shè)備介電特性。合理應(yīng)用測(cè)量方式能夠在一定程度上克服上述問題，也就是說在相同變電站中安裝容性設(shè)備，并且對(duì)比分析容性設(shè)備絕緣情況，可以及時(shí)獲得出現(xiàn)大變化容性設(shè)備。在對(duì)比分析相同電容型設(shè)備電容量比值和介損值的時(shí)候，需要合理利用介損差值變化量來對(duì)設(shè)備絕緣情況進(jìn)行判斷。

3 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)未來展望

電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)未來展望實(shí)際上就是應(yīng)用人工智能、識(shí)別判斷、信號(hào)處理等相關(guān)技術(shù)，分布式、綜合性遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究和開發(fā)，能夠及時(shí)保留或者提高信息強(qiáng)度，保證可以及時(shí)提取信號(hào)特征。主要包括指紋診斷、頻率特性診斷、時(shí)域波形診斷、閥值診斷等信號(hào)處理診斷方式。識(shí)別故障模式的方式中包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠識(shí)別局部放電指紋的嚴(yán)重程度和放電類型。依據(jù)被診斷系統(tǒng)的實(shí)際情況，相關(guān)專家能夠利用一定經(jīng)驗(yàn)規(guī)則來正確診斷故障的方式就是設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)。最好的處理電氣設(shè)備故障工具就是模糊理論，相比較一般優(yōu)化方式來說，遺傳算法故障診斷技術(shù)能夠利用比較少的信息來達(dá)到優(yōu)化控制系統(tǒng)的目的。由于不斷發(fā)展科學(xué)技術(shù)，逐漸形成很多新的技術(shù)，在電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷中開始應(yīng)用多傳感器融合技術(shù)、混合智能故障診斷技術(shù)、現(xiàn)實(shí)故障檢測(cè)算法等相關(guān)技術(shù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，變壓器、發(fā)電機(jī)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的應(yīng)用能夠連續(xù)、迅速體現(xiàn)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)設(shè)備潛在故障進(jìn)行分析，能夠提高處理效率，可以延長(zhǎng)不同設(shè)備服役時(shí)間，以便于最大限度降低維修設(shè)備的干擾和運(yùn)行成本，保證經(jīng)濟(jì)、安全的運(yùn)行電氣設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

[1]白文忠.企業(yè)電氣設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷分析[J].科技傳播，2014（6）：157+154.

[2]楊思斯.淺談電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)應(yīng)用[J].中國(guó)科技博覽，2011（1）：280.

[3]荀曉晶.淺談電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)應(yīng)用[J].中國(guó)科技博覽，2011（11）：319.

[4]李劍.淺談電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)的應(yīng)用[J].中華民居，2013（27）：311-312.