電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷

江蘇蘇源光一科技有限公司 戴成濤 張 翔 光一科技股份有限公司 張 謇

提升電力設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少電力設(shè)備短路、斷路、線路老化等情況對(duì)用電裝置的不利影響，能夠全面提升故障監(jiān)測(cè)診斷的質(zhì)量。因此，工作人員需要及時(shí)、全面、宏觀的分析出故障信號(hào)的特征值，采用有效的分析措施展開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)故障分析工作，能夠在必要的信息存儲(chǔ)管理、監(jiān)測(cè)控制、特征量提取整合和現(xiàn)場(chǎng)故障分析的過(guò)程中得到不同組件、設(shè)備的存儲(chǔ)情況及信號(hào)傳遞指標(biāo)，提高故障診斷的有效性。

電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障判斷的主要目的是借助動(dòng)態(tài)化的評(píng)估方案及監(jiān)測(cè)體系，以在線、離線雙重監(jiān)測(cè)方式分析出電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。為了確保電力設(shè)備運(yùn)行模式始終在一個(gè)穩(wěn)定的、安全的環(huán)境，需要工作人員進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)測(cè)試和故障診斷，得到電力設(shè)備的功能性及特征值，方便后期的維修工作的進(jìn)行。

1 電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的重要性

電力設(shè)備運(yùn)行期間，可能會(huì)受到生態(tài)環(huán)境、溫度指標(biāo)、機(jī)械設(shè)備功能等影響，致使電力設(shè)備內(nèi)阻增大，誘發(fā)各類運(yùn)行方面的故障問(wèn)題。因此，為提高電力設(shè)備的功能性，應(yīng)使用高質(zhì)量的絕緣材料，在關(guān)鍵區(qū)域選擇合適的礦物油和絕緣紙材料，提高整體電力設(shè)備的絕緣效果。若有機(jī)合成材料出現(xiàn)老化時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致重要的元器件出現(xiàn)癱瘓，誘發(fā)大規(guī)模停電現(xiàn)象。

在現(xiàn)代化建設(shè)過(guò)程中，可以利用信息化系統(tǒng)在線展開(kāi)用電設(shè)備的狀態(tài)、功能的測(cè)試，結(jié)合既定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)化的故障診斷，以便在精密的電力設(shè)備故障分析的支持下得到、發(fā)現(xiàn)故障原因及其影響[1]。

總之，在不斷獲取真實(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上展開(kāi)故障的評(píng)估測(cè)試，再結(jié)合系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的模式快速定位、診斷、分析出故障的位置，方便展開(kāi)后期的維修工作。同時(shí)，電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，可依據(jù)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試用電設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)是否在允許值之內(nèi)，同時(shí)在初步測(cè)試、判斷期間發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備的運(yùn)行故障。通過(guò)依據(jù)故障監(jiān)測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)出故障的位置及安全隱患，在必要的評(píng)估測(cè)試、故障分析的支持下展開(kāi)維修、診斷、故障分析工作，有利于在發(fā)現(xiàn)故障隱患的過(guò)程提出故障解決措施，可促使設(shè)備快速恢復(fù)到正常狀態(tài)。

2 電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的要點(diǎn)

2.1 在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)

在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，可利用電子工程技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)展開(kāi)數(shù)據(jù)的獲取、收集及監(jiān)控工作，以便得到更為精準(zhǔn)的測(cè)試數(shù)據(jù)。因此，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行、診斷期間，系統(tǒng)可根據(jù)命令展開(kāi)故障分析和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控。狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析過(guò)程中，系統(tǒng)可在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下提取重要的信息內(nèi)容，利用設(shè)備功能分析和故障診斷期間得到不同電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下展開(kāi)故障分析、故障提取、故障監(jiān)控工作。

值得注意的是，人工輸入過(guò)程中應(yīng)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的編程系統(tǒng)及判斷模型，人工錄入不同模塊可能會(huì)出現(xiàn)的故障，在信息采集期間評(píng)價(jià)出故障的特點(diǎn)及運(yùn)行依據(jù)。

例如在感應(yīng)電流、輸入電壓、重要設(shè)備局部放電量的監(jiān)控中，可在周期性采樣、事前分析、故障突變信號(hào)監(jiān)控、峰值評(píng)估的支持下得到狀態(tài)信息的特征值，同時(shí)在常規(guī)信號(hào)監(jiān)控期間評(píng)價(jià)出數(shù)據(jù)庫(kù)與電力設(shè)備功能性方面的差異因素。例如變壓器功能測(cè)試中，可依據(jù)局部的放電輸出、振動(dòng)測(cè)試的基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的、斷路器的功能閾值，再結(jié)合振動(dòng)監(jiān)測(cè)法分析出不同電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)[2]。具體監(jiān)測(cè)步驟如下：

第一，統(tǒng)籌所涉及的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用既定的評(píng)估系統(tǒng)分析出電力設(shè)備的功能值，可在系統(tǒng)、全面的檢測(cè)過(guò)程中高效化處理現(xiàn)有的數(shù)據(jù)信息，以便處理、整合不同端口的檢測(cè)信息。

第二，單純信號(hào)檢測(cè)中，需要服務(wù)端口自行建立動(dòng)態(tài)化的數(shù)據(jù)庫(kù)，在及時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)信息的基礎(chǔ)上，運(yùn)用有效的電子儀器進(jìn)行采樣作業(yè)，可得到電力設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、參數(shù)異常指標(biāo)及其特征值。

第三，數(shù)據(jù)傳輸期間，通信系統(tǒng)可在消除數(shù)據(jù)傳輸干擾、信號(hào)損失情況的過(guò)程中消除監(jiān)測(cè)期間信號(hào)干擾的不利影響。因此應(yīng)當(dāng)設(shè)立模數(shù)轉(zhuǎn)換的模式，在探討預(yù)處理模板、壓縮需求、通信路徑傳輸特征值的過(guò)程中處理好不同端口的傳輸數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)包功能指標(biāo)，以便在協(xié)調(diào)就數(shù)據(jù)包信號(hào)、時(shí)間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)好不同端口的頻率、信號(hào)值及信號(hào)的波動(dòng)狀態(tài)，也能在不斷優(yōu)化、實(shí)時(shí)監(jiān)控的過(guò)程中提高在線監(jiān)測(cè)有效性。

2.2 離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)

離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要是在停機(jī)、停電的運(yùn)行的支持下對(duì)預(yù)定的模塊展開(kāi)分析、檢查工作，同時(shí)在獲取系統(tǒng)狀態(tài)、信號(hào)更新指標(biāo)的過(guò)程中展開(kāi)離線數(shù)據(jù)的監(jiān)控、評(píng)估工作。

具體而言，離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以在以下模式中進(jìn)行：在線監(jiān)測(cè)期間應(yīng)確定電力設(shè)備的型號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)及成本造價(jià)，探討離線監(jiān)測(cè)期間不同電力設(shè)備的功能特征及移動(dòng)狀態(tài)，采用便攜式設(shè)備將潛在的安全隱患進(jìn)行標(biāo)識(shí)，方便后期展開(kāi)設(shè)備狀態(tài)的測(cè)試工作。

離線監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用相對(duì)便攜，故可使用小型電力系統(tǒng)展開(kāi)分析監(jiān)控，在短接部分線路并測(cè)試其故障的基礎(chǔ)上生成離線報(bào)告，方便后期快速、靈活的測(cè)試出短接部分是否存在故障。但離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本造價(jià)相對(duì)較高，且監(jiān)測(cè)期間不需要對(duì)傳統(tǒng)原有電力設(shè)備進(jìn)行改造，故設(shè)備對(duì)電力設(shè)備的影響相對(duì)較小[2]。

2.3 完善監(jiān)測(cè)控制裝置功能

完善環(huán)電力設(shè)備監(jiān)控裝置的基礎(chǔ)功能，特別是要提高設(shè)備本身抗干擾性能，可消除監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定、阻性電流測(cè)量方面的問(wèn)題。因此應(yīng)全面提高設(shè)備本身的功能性，在解決設(shè)備傳感功能的基礎(chǔ)上科學(xué)落實(shí)故障采集、故障監(jiān)測(cè)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)傳輸方面的功能。

具體需從兩點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化：在重要部位應(yīng)用智能傳感器元件，可在科學(xué)的信息傳感過(guò)程中提高整體信息傳輸?shù)馁|(zhì)量，也能解決信息傳輸不穩(wěn)定、傳輸成本過(guò)高的不利因素。在此過(guò)程中系統(tǒng)可搭建穩(wěn)定的控制體系，通過(guò)將現(xiàn)有電氣器件運(yùn)輸狀態(tài)上傳至監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，以期提高整體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度和科學(xué)性；智能信息處理優(yōu)化中，監(jiān)測(cè)裝置需要統(tǒng)籌在線和離線裝置的信息指標(biāo)，在消除不穩(wěn)定、不確定信息的過(guò)程中提高信息的準(zhǔn)確度，也能方便工作人員整合穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

另外，在復(fù)雜故障信息整合期間，智能化設(shè)備可在遠(yuǎn)程端口中進(jìn)行信息整合，有利于消除電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題?？傊蛇\(yùn)用智能化技術(shù)進(jìn)行信息優(yōu)化，在提取、整合、分析、反饋基礎(chǔ)上診斷各類電氣元件的信息指標(biāo)。同時(shí)也需不斷優(yōu)化信息狀態(tài)監(jiān)測(cè)的功能性，在消除傳統(tǒng)信息監(jiān)隱患、操作隱患、技術(shù)隱患的過(guò)程中提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和可靠性。

3 電力設(shè)備故障判斷的技術(shù)要點(diǎn)

3.1 確定故障信號(hào)特征值

利用收集的數(shù)據(jù)量展開(kāi)評(píng)估測(cè)試，在分析數(shù)據(jù)處理要點(diǎn)、數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)上及時(shí)轉(zhuǎn)換需要處理、傳輸?shù)奶卣髦敌盘?hào)，可進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的有效性。在此過(guò)程中，電力設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)源于絕緣系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)方面的故障，故需要利用信息化系統(tǒng)及時(shí)監(jiān)控、評(píng)價(jià)出不同區(qū)域故障的分析、檢測(cè)及診斷方式，可在評(píng)價(jià)出設(shè)備狀態(tài)功能的基礎(chǔ)上提高故障特征診斷的質(zhì)量。

另外，在實(shí)際故障診斷期間，系統(tǒng)可以結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析出不同端口、設(shè)備的故障問(wèn)題，利用正確的評(píng)估思路以及特征值評(píng)估出故障特征是否存在表達(dá)錯(cuò)誤，在遠(yuǎn)程監(jiān)控中標(biāo)識(shí)出已存在的不合理、不科學(xué)問(wèn)題，方便進(jìn)行后續(xù)的診斷、處理過(guò)程?？傊?，在特征值選取、評(píng)估、測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)事先確定故障值信號(hào)，將已經(jīng)輸入的故障特征作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，以便在對(duì)比分析、測(cè)試校對(duì)的過(guò)程中進(jìn)行后續(xù)的篩檢工作，將會(huì)更有利于進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果的合理性。

3.2 故障診斷及優(yōu)化

電力設(shè)備故障診斷極為重要，特別是不同電氣元件的運(yùn)行、功能性、作用存在一定差別，故需利用以下方式進(jìn)行診斷。

第一，利用信息化技術(shù)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的診斷及傳感功能值，在多角度監(jiān)控、診斷、評(píng)估期間測(cè)試出不同電氣元件可能出現(xiàn)的故障，在快速診斷期間解決故障對(duì)整體帶電線路的不利影響。在此過(guò)程中應(yīng)選取靈敏度較好的診斷系統(tǒng)，在既定的評(píng)估測(cè)試模式、信息融合處理的過(guò)程中，將現(xiàn)有帶電裝置的信息錄入至控制系統(tǒng)中，以便在對(duì)比、監(jiān)控、數(shù)據(jù)融合處理期間展開(kāi)系統(tǒng)診斷處理。同時(shí)，在傳感器使用期間可評(píng)估出電力設(shè)備的狀態(tài)及故障，在信息化技術(shù)的支持下展開(kāi)故障的分析工作，提升故障測(cè)試的有效性[3]。

第二，空間矢量法應(yīng)用期間，可結(jié)合矢量元素的特征值、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差判斷，同時(shí)在修正、適應(yīng)、協(xié)調(diào)的過(guò)程中診斷已存在的故障信息，在必要的分析校對(duì)、信息錄入、信息獲取的過(guò)程中對(duì)現(xiàn)有的特征值進(jìn)行比較，最后在計(jì)算修正的支持下提高故障診斷的有效性。

第三，故障在線評(píng)估期間，也需要分析出電氣元件使用期間的安全隱患因素，包括降水、災(zāi)害性氣象、工人作業(yè)情況、線路故障等要點(diǎn)，在實(shí)際評(píng)估、模擬分析的過(guò)程中展開(kāi)故障的篩檢及評(píng)估[3]。同時(shí)可以利用模糊性的分析記錄隨機(jī)性評(píng)估故障產(chǎn)生原因，同時(shí)在編程邏輯的測(cè)試、運(yùn)算、校對(duì)的過(guò)程中得到模擬數(shù)學(xué)變量指標(biāo)，確定出故障的特征影響，有利于提高故障的診斷效率。當(dāng)?shù)玫骄唧w的故障后，系統(tǒng)也可利用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋，方便在大數(shù)據(jù)的運(yùn)算統(tǒng)籌中得到不同用電設(shè)備的狀態(tài)值及故障值。

3.3 故障分析技術(shù)

電力設(shè)備運(yùn)行期間難免會(huì)受到環(huán)境、生態(tài)方面的影響，致使整體運(yùn)行裝置出現(xiàn)物理化學(xué)反應(yīng)問(wèn)題，所以需要利用故障分析技術(shù)全面監(jiān)控各類電氣裝置的標(biāo)準(zhǔn)值與運(yùn)行功能，以便在精準(zhǔn)的監(jiān)控分析中提高故障分析的有效性。

第一，故障分析前需要錄入大量電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及特征值，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)故障的特征進(jìn)行評(píng)定與分析，比如可運(yùn)用空間矢量法建立空間模型，在模擬分析、模糊化識(shí)別控制中發(fā)現(xiàn)不同端口的故障特征，以此評(píng)判出不同端口、不同設(shè)備的安全隱患。工作人員應(yīng)運(yùn)用特定的故障分析及處理方案，在總結(jié)故障根源的過(guò)程中建立科學(xué)的干預(yù)體系，從而提高設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。

第二，建立高質(zhì)量通信技術(shù)運(yùn)營(yíng)體系，加強(qiáng)分布式電力監(jiān)控控制技術(shù)的應(yīng)用與推廣，以便在運(yùn)用智能化技術(shù)的過(guò)程中進(jìn)行遠(yuǎn)程故障把控。一旦有任何一組設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行問(wèn)題，分布式監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)即可第一時(shí)間進(jìn)行問(wèn)題表示，同時(shí)也能節(jié)約電纜使用、維護(hù)、養(yǎng)護(hù)的運(yùn)營(yíng)成本，以期提高整體監(jiān)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度。

第三，強(qiáng)調(diào)將狀態(tài)監(jiān)測(cè)和智能化監(jiān)測(cè)相融合，加強(qiáng)重要電器元件運(yùn)行狀態(tài)分析、繼電器功能保護(hù)、數(shù)字化故障診斷技術(shù)的運(yùn)用和控制，能夠擴(kuò)展監(jiān)控系統(tǒng)的功能性。因此，工作人員應(yīng)當(dāng)運(yùn)用局域網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行故障分析、傳輸和專斷工作，重視變壓器、氣體結(jié)緣裝置功能的診斷，同時(shí)加強(qiáng)重要裝置的抗干擾能力和監(jiān)測(cè)功能指標(biāo)，如可借助故障性放電因子模型進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可方便工作人員在遠(yuǎn)程端口中及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的預(yù)期出現(xiàn)時(shí)間，可讓工作人員在相應(yīng)的控制時(shí)間內(nèi)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，以期全面提高電力系統(tǒng)的功能性。

4 結(jié)語(yǔ)

在電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障分析校對(duì)及檢驗(yàn)過(guò)程中，工作人員應(yīng)當(dāng)設(shè)立科學(xué)的管理、控制模式，在必要的測(cè)試、分析、校對(duì)、評(píng)估過(guò)程中比對(duì)不同元件的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而全面提高故障分析、故障診斷的有效性，為后期電力設(shè)備的維修提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。