電氣設(shè)備故障診斷方法和技術(shù)研究

李世鵬

摘 要：電氣設(shè)備系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、牽涉面廣的綜合性系統(tǒng)，電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的有序運(yùn)行。同時(shí)，電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估和預(yù)測(cè)以及電氣設(shè)備的故障診斷十分復(fù)雜。因此，采用現(xiàn)代化的電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常征兆、對(duì)故障進(jìn)行診斷分析，并采取相應(yīng)措施，對(duì)保證電氣設(shè)備的安全和整個(gè)供電系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行都具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：電氣；設(shè)備監(jiān)測(cè)；故障診斷

1 電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)機(jī)理研究

1.1 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的基本原則

（1）電氣設(shè)備的維護(hù)需要統(tǒng)籌考慮。由于電氣設(shè)備的特殊性，無論是全面的預(yù)防性試驗(yàn)還是拆裝性檢修，一般都要求設(shè)備退出運(yùn)行。所以，在設(shè)備的監(jiān)測(cè)維護(hù)過程中要考慮各種設(shè)備間的相互關(guān)聯(lián)和影響，統(tǒng)籌安排電氣設(shè)備的檢修工作，將檢修的周期和項(xiàng)目上升到管理策略的層面，盡可能的保證設(shè)備的可用性，減少電氣系統(tǒng)的停電時(shí)間。（2）采用綜合的設(shè)備狀態(tài)信息獲取方法。反映設(shè)備的狀態(tài)信息應(yīng)來自于，在線監(jiān)測(cè)獲取信息，各項(xiàng)試驗(yàn)獲取信息，設(shè)備家族缺陷事故記錄信息，不良運(yùn)行工況記錄信息。這是一個(gè)綜合的信息來源，各項(xiàng)信息依其對(duì)設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確反映以權(quán)重反映，信息也應(yīng)考慮折舊，越新的設(shè)備折舊越小。（3）建立數(shù)字化管理體系。狀態(tài)檢修主要包括設(shè)備信息獲取、綜合診斷、檢修管理。建立數(shù)字化管理體系才能引入智能綜合診斷和檢修管理系統(tǒng)，才能適于未來發(fā)展的需要，前述的量化的設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)體系就是為建立數(shù)字化管理體系奠定基礎(chǔ)，實(shí)際上，建立數(shù)字化管理體系就是建立數(shù)字化綜合診斷，數(shù)字化檢修管理系統(tǒng)。

1.2 實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)的基本策略

狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)是進(jìn)行狀態(tài)分析，在狀態(tài)分析前首先要分析狀態(tài)信息包含的內(nèi)容。狀態(tài)信息包括預(yù)防性試驗(yàn)、不良運(yùn)行工況記錄、缺陷記錄、檢修記錄、家族質(zhì)量記錄、在線監(jiān)測(cè)等幾個(gè)方面。狀態(tài)分析的目的就是基于上述狀態(tài)信息包含的指標(biāo)，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)做一個(gè)初步的評(píng)價(jià)，為是否檢修提供依據(jù)，而設(shè)備存在缺陷的準(zhǔn)確診斷結(jié)果需要在檢修前后根據(jù)實(shí)際情況綜合分析后給出。設(shè)備狀態(tài)一般從狀態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、不良運(yùn)行工況記錄和家庭質(zhì)量缺陷記錄三個(gè)方面采用百分制綜合評(píng)分的方式確定。綜合評(píng)分≤30應(yīng)立即安排檢修，綜合評(píng)分介于31～55之間應(yīng)在三個(gè)月內(nèi)安排檢修，介于56～75之間的設(shè)備應(yīng)按計(jì)劃優(yōu)先安排檢修，介于86～100之間的可延期檢修。

1.3 在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與狀態(tài)檢修的融合

對(duì)于單一設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)融合一般應(yīng)將數(shù)據(jù)傳送到電廠綜合信息管理系統(tǒng)（MIS），通過電廠綜合管理系統(tǒng)將在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與狀態(tài)檢修系統(tǒng)融合在一起；對(duì)于多設(shè)備、多系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)融合應(yīng)先建立內(nèi)部設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中心，由監(jiān)控中心實(shí)施對(duì)全部前端站的控制，同時(shí)由監(jiān)控中心的監(jiān)測(cè)工作站實(shí)施在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與狀態(tài)檢修的融合。

2 電氣設(shè)備故障診斷方法

針對(duì)不同的電氣設(shè)備，目前的故障診斷方法主要可分為兩類：一類為傳統(tǒng)的電氣設(shè)備故障診斷方法，主要包括直觀檢查法、儀器儀表測(cè)量以及分段切割，逐段類推等；另一類是針對(duì)現(xiàn)代化的電氣設(shè)備采用粗糙集理論、震動(dòng)信號(hào)處理、時(shí)間序列分析方法等。傳統(tǒng)電氣設(shè)備診斷方法中直觀檢查法是電氣設(shè)備故障診斷最基礎(chǔ)的方法。主要是利用眼睛、鼻子、耳朵、手等感覺器官，來進(jìn)行直接觀察，觀察溫度、聲音、顏色、氣味有否異常，以判斷電源裝置的運(yùn)行情況。通過這種直觀，將一些明顯的故障能立即診斷出來，或者分析和掌握故障發(fā)生的部位、危及范圍、嚴(yán)重程度以及元器件損壞情況。就是對(duì)那些隱蔽而復(fù)雜的故障，通過我們所直接觀察到的各種現(xiàn)象，也能為進(jìn)行診斷和分析提供重要依據(jù)，因此，直觀是診斷故障的十分重要的第一步；儀器儀表測(cè)量法就是利用電氣儀表測(cè)量某些電參數(shù)的大小，經(jīng)與正常的數(shù)值對(duì)比后，來確定故障部位和故障原因，主要有測(cè)量電壓法、測(cè)量電流法、測(cè)量電阻法、測(cè)量絕緣電阻法等；其它的故障診斷方法包括對(duì)直觀檢查中發(fā)現(xiàn)的可疑對(duì)象、易損易碎元件進(jìn)行重點(diǎn)檢查法，采用相同規(guī)格元件對(duì)嫌疑、易壞設(shè)備進(jìn)行替換測(cè)試，逐步縮小故障范圍的方法，采用分段切割的方法診斷一些故障現(xiàn)象復(fù)雜、問題很多、涉及面很廣，故障范圍又不明的疑難故障，特別是閉環(huán)系統(tǒng)故障以及采用從輸入或輸出端開始逐級(jí)往前類推檢查，直至暴露故障的逐段類推法等。針對(duì)現(xiàn)代化的電氣設(shè)備主要采用時(shí)間序列分析、熱紅外方法、粗糙集理論、震動(dòng)信號(hào)處理、小波理論等。時(shí)間序列分析方法就是將電力設(shè)備的歷史狀態(tài)參數(shù)結(jié)合當(dāng)前測(cè)得的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行分析比較，根據(jù)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)值、參數(shù)的變化值和變化速度，來描述設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)，推斷設(shè)備狀態(tài)未來發(fā)展、演變的過程，并進(jìn)一步預(yù)測(cè)異常或故障可能發(fā)生的時(shí)間及部位、設(shè)備或元件的剩余壽命等。在電力系統(tǒng)設(shè)備中，由于設(shè)備出現(xiàn)故障而導(dǎo)致運(yùn)行的溫度狀態(tài)發(fā)生異常，電氣設(shè)備的絕緣部分出現(xiàn)性能劣化或絕緣故障，將會(huì)引起介質(zhì)損耗增大，在運(yùn)行電壓下發(fā)熱。具有磁回路的電氣設(shè)備，由于磁回路漏磁、磁飽和或鐵芯片間絕緣局部短路造成鐵損增大，引起局部環(huán)流或渦流發(fā)熱。還有些電氣設(shè)備，因故障而改變電壓分布狀態(tài)或增大泄漏電流，同樣會(huì)導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)溫度分布異常，多以采用熱紅外的方法監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備相關(guān)部位的溫度或熱狀態(tài)變化，從而判斷設(shè)備故障就是電氣設(shè)備故障的熱紅外診斷。粗糙集理論是一種基于不完備不準(zhǔn)確信息進(jìn)行模糊分析的數(shù)學(xué)方法。

3 結(jié)語(yǔ)

電氣設(shè)備系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、牽涉面廣的綜合性系統(tǒng)，電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的有序運(yùn)行。同時(shí)，電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估和預(yù)測(cè)以及電氣設(shè)備的故障診斷十分復(fù)雜。因此，運(yùn)用綜合性的技術(shù)手段，掌握電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測(cè)設(shè)備故障發(fā)生、發(fā)展情況，并采用人工智能信息處理技術(shù)進(jìn)行故障診斷，對(duì)提高我國(guó)電力設(shè)備的安全穩(wěn)定性，保證電力系統(tǒng)高效有序運(yùn)行都具有十分重要的意義。