電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展

范蓓　崔波

【摘要】? ? 在我國電力行業(yè)不斷發(fā)展的情況下，電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)也受到了越來越多的重視，它對于我國電力行業(yè)的發(fā)展進步具有非常重要的影響，在電力系統(tǒng)的中的應用也越來越廣泛。但我國電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展起步晚，發(fā)展時間短，因此現(xiàn)階段我國電力設(shè)備已加不滿足社會的急速發(fā)展，電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)能夠有效提高電力電氣設(shè)備的檢修效率，從而保障電力行業(yè)的順利發(fā)展，為社會經(jīng)濟的進步和人們生活水平的提高提供保障。為了適應新時代發(fā)展的趨勢，本文針對電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)進行了研究分析。從電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的概念出發(fā)，分析了當前我國電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并針對在其發(fā)展中遇到的一系列問題，提出了對電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)未來發(fā)展方向的意見和建議。

【關(guān)鍵詞】? ? 電力行業(yè)? ? 電力設(shè)備? ? 狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)? ? 現(xiàn)狀? ? 發(fā)展趨勢

引言：

引改革開放以來，我國的電力行業(yè)成為了推動我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要動力，而在電力行業(yè)中，各個發(fā)電企業(yè)如何更加科學有效地應用狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)以及不斷創(chuàng)新發(fā)展新的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)成為了電力行業(yè)發(fā)展的重要問題。電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)對于電力行業(yè)的發(fā)展有著直接的影響，一方面，電力行業(yè)各個企業(yè)進行生產(chǎn)都必須使用電力電氣設(shè)備，而狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)能夠有效監(jiān)測這些設(shè)備是否處于正常的運行狀態(tài)，從而保證企業(yè)生產(chǎn)的安全運行。對于電力行業(yè)而言，任何電力設(shè)備的故障都有可能導致大面積的停電事故，從而為社會和企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。另一方面，電力電氣設(shè)備本身就需要電力企業(yè)耗費大量的資金進行維護保障，這些設(shè)備一直都處在高強度的工作狀態(tài)中，一旦出現(xiàn)問題停止生產(chǎn)，不僅會降低企業(yè)的工作效率，而且會為企業(yè)帶來嚴重的經(jīng)濟損失，進一步影響到社會的生產(chǎn)，降低人們的生活質(zhì)量，從而阻礙電力行業(yè)的發(fā)展。

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展進步，計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號處理技術(shù)以及人工智能技術(shù)的發(fā)展使得電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測有了更大的進步和發(fā)展空間，也為傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)帶來了沖擊和挑戰(zhàn)。

本文從電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)概念出發(fā)，針對當前狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展進行了研究，探討了如何在新時代的發(fā)展趨勢下，不斷創(chuàng)新優(yōu)化當前電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，提高狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的準確性、可靠性和靈敏性，為我國電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展指明了方向，為電力行業(yè)的不斷發(fā)展提出了意見和建議。

一、電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的概述

1.1概念

電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是在電力電氣設(shè)備的運行過程中，對于設(shè)備內(nèi)部進行相關(guān)的數(shù)據(jù)監(jiān)測，通過對這些設(shè)備中故障特征信號或故障先兆信息的提取，對電力設(shè)備的狀態(tài)進行監(jiān)測的技術(shù)。這種技術(shù)監(jiān)測到設(shè)備的異常狀態(tài)能夠提醒相關(guān)的工作人員對設(shè)備中存在的故障安全隱患進行及時的排除，從而減少機器出現(xiàn)事故的可能性，為設(shè)備健康運轉(zhuǎn)提供保證。在電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)中，利用了整個設(shè)備或設(shè)備的某些重要部件的壽命特征，開發(fā)應用了一些具有特殊用途的設(shè)備，并通過數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)分析來預測設(shè)備狀態(tài)發(fā)展的趨勢。

電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)主要是基于對于設(shè)備平時正常工作中進行維護，對于設(shè)備可能出現(xiàn)的故障進行預測。而傳統(tǒng)的電力電氣設(shè)備檢修技術(shù)是基于計劃性的檢修需要，對于整個工廠內(nèi)部的電力設(shè)備進行整體檢修，這種方式與狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)相比缺乏靈活性，而且只在特定的檢修期內(nèi)才能排除設(shè)備的故障，而在檢修的間隔期中，設(shè)備也有出現(xiàn)故障的可能，這樣的情況下傳統(tǒng)的電力設(shè)備檢修技術(shù)就無法保證電力設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。

而狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)則是在任何時候都會對電力設(shè)備進行數(shù)據(jù)上的檢測，一旦設(shè)備出現(xiàn)異常情況，狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)都能及時發(fā)出警報信息，提醒相關(guān)的工作人員對設(shè)備進行檢修。在這種技術(shù)的支持下，電力行業(yè)能夠有效地保證設(shè)備的正常運行，減少設(shè)備出現(xiàn)故障的情況，從而更好地提高檢修效率，推動電力行業(yè)的發(fā)展[1]。

1.2狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的組成部分

電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)要實現(xiàn)對電力設(shè)備的檢測和故障提醒，首先就要建立一個科學有效的監(jiān)測對象物理模型，通過對物理模型的考慮，由模型分析確定出合適的特征量，從而為故障檢測和診斷提供依據(jù)。整個電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的主要組成部分有以下四個：

1.傳感器。通過傳感器，可以將設(shè)備中的物理量轉(zhuǎn)化為電信號，一個靈敏的傳感器能夠非常快速準確地感知到設(shè)備中的異常情況，從而以最快的速度將信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)傳遞出去，在選擇傳感器的時候，根據(jù)電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的及時性和準確性要求，一般用在進行在線監(jiān)測的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中。

2.數(shù)據(jù)獲取，這主要是對于狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中，傳感器傳遞的信息進行轉(zhuǎn)化和分析，將電信號進擴大和再處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)化的對比，將物理模型中的數(shù)據(jù)作為標準數(shù)據(jù)，通過信息處理和轉(zhuǎn)化，獲取當前電子設(shè)備中的異常數(shù)據(jù)，從而與模型進行比較。

3.故障檢測就是在傳感器傳遞電信號，并經(jīng)過數(shù)據(jù)獲取進行信息的再處理后，通過狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，與原本的物理模型提供的標準數(shù)據(jù)進行比對，在事先設(shè)定的區(qū)間范圍內(nèi)，判斷設(shè)備中的數(shù)據(jù)是否符合正常標準，是否處于存在故障的異常狀態(tài)。這一步主要是對故障進行檢測，確保整個數(shù)據(jù)的準確性[2]。

4.故障判斷是狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中最重要的一步，通過以上步驟，對于設(shè)備中的異常信號進行進一步的指示和處理。對于存在潛在故障的信號，作出維護監(jiān)測的安全警告，對于已經(jīng)出現(xiàn)嚴重故障可能會造成事故發(fā)生的異常信號，及時發(fā)出警報提醒工作人員立即處理，并通過狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)自覺對于內(nèi)部的故障問題作出一定程度上的維護處理。

二、電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應用

2.1電力變壓器的狀態(tài)監(jiān)測

在對電力變壓器進行狀態(tài)監(jiān)測的時候，主要是對于電力變壓器的各個組成部件進行狀態(tài)監(jiān)測，其中，有載調(diào)節(jié)其和繞組是電力變壓器最容易出現(xiàn)問題的兩個方面。通過狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對于電力變壓器的有載調(diào)節(jié)器和繞組的關(guān)鍵參數(shù)進行監(jiān)控，能夠有效對于其組件的老化、負載和運行狀態(tài)進行分析，并對于有載調(diào)節(jié)器在電氣故障、機械故障方面的問題進行及時的警示提醒，對于繞組的絕緣問題做好監(jiān)控的工作，從而保證電力變壓器能夠正常運轉(zhuǎn)，及時對其內(nèi)部的負載、運行狀態(tài)的電流、電壓進行故障監(jiān)控，做好日常的維護和故障的排除。

2.2發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測

狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)在監(jiān)控發(fā)電機的工作狀態(tài)時，一般主要是對發(fā)電機的四個組件進行監(jiān)控，其中最常見的故障問題包括定子繞組故障、轉(zhuǎn)子體故障、轉(zhuǎn)子繞組故障以及定子鐵心故障，由于這四種故障出現(xiàn)的原因不同，涉及到的數(shù)值領(lǐng)域也不同，因此在采用相關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)時，要根據(jù)其具體的情況，選擇合適的檢測方式。比如在進行轉(zhuǎn)子體故障檢測的時候，由于其故障原因是由巨大的轉(zhuǎn)子離心力、大的負序暫態(tài)電流和轉(zhuǎn)子不同心導致的，因此在選擇監(jiān)測技術(shù)的時候主要是通過氣息磁密檢測技術(shù)，而由于定子鐵心深處過熱導致的定子鐵心故障，則是采用熱檢測技術(shù)來監(jiān)控的[3]。

2.3感應電動機的狀態(tài)監(jiān)測

在對感應電動機進行狀態(tài)監(jiān)測的過程中，主要檢測的故障問題包括定子故障、轉(zhuǎn)子故障、軸承故障、氣隙不均勻四種情況，針對這四種情況，采取的監(jiān)測技術(shù)主要是振動監(jiān)測和電流監(jiān)測，振動檢測在實際的工作中能夠有效發(fā)現(xiàn)機械的故障問題，但在電流檢測在應用過程中由于電流變化小，技術(shù)水平有限往往無法達到足夠的檢測準確度。不過，隨著科學技術(shù)的進步，我們在電流監(jiān)測技術(shù)上進一步完善發(fā)展，在感應電動機的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)中創(chuàng)新引入了基于模型的方法和人工智能，通過大量的數(shù)據(jù)訓練使得狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時準確地反饋設(shè)備中出現(xiàn)的異常情況，從而提高檢測的有效性。

2.4高壓斷路器的狀態(tài)監(jiān)測

高壓斷路器對整個電力系統(tǒng)的安全有著至關(guān)重要的影響，主要是對其中存在的機械故障和電氣故障進行狀態(tài)監(jiān)測。根據(jù)我國當前在高壓斷路器上出現(xiàn)的故障問題統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)大部分的故障問題主要還是由機械故障引起的，因此在選擇狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的時候要更加考慮對于設(shè)備機械故障的檢測效果。

我國目前的高壓端利器的監(jiān)測主要有兩個方面，一是機械壽命在線監(jiān)測，另一個則是觸頭電壽命檢測，其檢測的內(nèi)容包含多種多樣，切實確保了高壓斷路器的正常運行，及時對高壓斷路器中存在的故障隱患進行了處理和排除，為我國電力行業(yè)的安全生產(chǎn)和發(fā)展提供了保證。

三、電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展趨勢

當前，隨著電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)在我國電力行業(yè)中的廣泛應用，我國的電力電氣設(shè)備的質(zhì)量和使用壽命得到了有效的保障，但在科學技術(shù)不斷發(fā)展進步的今天，發(fā)電設(shè)備技術(shù)都在全方面的進步，因此愈發(fā)電設(shè)備關(guān)系密切的監(jiān)測設(shè)備也需要隨之進步。對此下文為了提高監(jiān)測質(zhì)量主要對電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展進行闡述。

1.電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)量將不斷增大，面對大量的數(shù)據(jù)必須提高狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力和存儲能力，將信息技術(shù)應用到狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中能夠有效提升其工作效率;

2.多功能、多狀態(tài)的在線監(jiān)測系統(tǒng)將得到進一步發(fā)展;

3.人工智能在狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)中的應用能夠有效提高監(jiān)測能力和維護處理的能力;

4.狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)與5G信息技術(shù)的結(jié)合能夠有效提高設(shè)備狀態(tài)的遠程診斷和網(wǎng)絡(luò)化跟蹤，從而建立起一個完整、職能的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)[4]。

四、結(jié)束語

綜上所述，我國電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展還需要很長一段時間，當前，電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)能夠幫助我國發(fā)電企業(yè)在生產(chǎn)工作中有效檢測出設(shè)備出現(xiàn)的故障和異常狀態(tài)，通過分析電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測到的異常數(shù)據(jù)，從而分析電力電氣設(shè)備的故障原因，并據(jù)此進行故障排除和問題的解決。隨著計算機技術(shù)和人工智能在電力行業(yè)的快速發(fā)展，在未來電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)中必然也會向著自動化、信息化的方向發(fā)展，因此，我們要做好技術(shù)方面的支持和準備，不斷完善當前電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，提高相關(guān)工作人員的專業(yè)素養(yǎng)，從而更好地為我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展提供保障。

參? 考? 文? 獻

[1]劉俊，張賢坤.電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)研究[J].科技與創(chuàng)新，2019（22）：102-103.

[2]潘睿，陳偉，梅春華，張淵淵，蔡文.新型檢測技術(shù)在電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中的應用[J].自動化應用，2017（03）：85-86.

[3]李強.電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢[J].電力信息化，2019，7（02）：12-14.

[4]劉計輝.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展動向[J].青海電力，2019（02）：50-53.