電氣設(shè)備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修技術(shù)

劉相群， 楊云濱

（1.江西銅業(yè)公司德興銅礦， 江西 德興 334224； 2.重鋼西昌礦業(yè)有限公司， 四川 西昌 615041）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展， 電氣設(shè)備的應(yīng)用越來越多樣化， 這對于設(shè)備的在線監(jiān)測和狀態(tài)檢修技術(shù)提出了更高的要求。在激烈的市場競爭中，各個行業(yè)電氣設(shè)備的使用率不斷提高，為了推動生產(chǎn)活動的有序穩(wěn)定進(jìn)行，各個企業(yè)單位就必須要保障電氣設(shè)備運行的穩(wěn)定性。 為了保障設(shè)備的正常運行， 技術(shù)人員必須要做好相關(guān)監(jiān)測和檢修工作， 針對電氣設(shè)備的運行特點， 遵循相關(guān)技術(shù)原理，重視檢修方法和技術(shù)使用的合理性，從而針對性的處理問題，降低風(fēng)險，為企業(yè)單位獲得更多的經(jīng)濟(jì)收益。

1 電氣設(shè)備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修技術(shù)實施的必要性及可行性

1.1 必要性

新時期下，社會經(jīng)濟(jì)快速提升，各項電力事業(yè)等發(fā)展速度也越來越快， 電器設(shè)備種類更加豐富、 系統(tǒng)更加復(fù)雜。這對于電氣設(shè)備的使用提出了更高的要求，對檢測技術(shù)的應(yīng)用提出了更多挑戰(zhàn)， 只有在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化檢修技術(shù)，提高技術(shù)應(yīng)用效能，如此才能推動電力事業(yè)的持續(xù)化發(fā)展。 當(dāng)前，各個在線監(jiān)測和狀態(tài)檢修技術(shù)不斷完善， 各個先進(jìn)的技術(shù)使得電氣設(shè)備的故障發(fā)生幾率大大降低，為電氣設(shè)備的實時工作提供了可靠依據(jù)。 再加上電力事業(yè)的改革逐步加深， 運營規(guī)模和方式等也迎來了改變，使得電氣設(shè)備的管理更加精細(xì)化，尤其是凸顯了經(jīng)濟(jì)成本、安全實用、科技智能等方面的重要性。 對于電氣設(shè)備應(yīng)用全面有效的檢測技術(shù)， 不僅能夠有效地延長其使用壽命，助力其朝著智能化的方向發(fā)展，還能顯著降低運營成本，減少后期大規(guī)模的維修費用。 通過對電氣設(shè)備的運行狀態(tài)實現(xiàn)動態(tài)化的監(jiān)測， 及時發(fā)現(xiàn)其各個層面存在的故障隱患，進(jìn)而將風(fēng)險扼殺在萌芽狀態(tài)，切實有效地保障了電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)效益， 也為人們的工作生活提供了更多便捷性。 未來，電器設(shè)備的發(fā)展必然是朝著小型、輕便的方向前進(jìn)，其中，比較重要的組成零部件有電流互感器和電壓互感器，就傳統(tǒng)的型號來看，其占比面積較大。 一般傳感器大小是變壓器體積的三分之一[1]。

1.2 可行性

當(dāng)前，科技技術(shù)的發(fā)展越來越快，各類新型設(shè)備和技術(shù)層出不窮， 這不僅為電氣設(shè)備的高質(zhì)量運行提供了技術(shù)支持， 還提供了一定的物質(zhì)保障， 推動了電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行。尤其是在物聯(lián)網(wǎng)、傳感技術(shù)、數(shù)字信號技術(shù)的支持下，電氣設(shè)備在線監(jiān)測和狀態(tài)檢修技術(shù)水平逐步提升，這豐富了整個電力行業(yè)的發(fā)展，也是其未來發(fā)展的重要內(nèi)容。 電氣設(shè)備使用行業(yè)應(yīng)注重技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，充分發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。 例如應(yīng)用紅外線成像技術(shù)，運用大型變壓器油色分析系統(tǒng)等等。 在通信技術(shù)、人工智能操作技術(shù)的支持下，能夠?qū)Ω鱾€電力設(shè)備實現(xiàn)綜合性、自動化的管理。 自動化技術(shù)可以直接分析出各項指標(biāo)的異常情況，并在電子屏幕上預(yù)警，輔助維修人員及時找到故障處，并采取針對性的解決方案。不管是從理論層面還是從實踐層面來看，高水平的檢修技術(shù)是必然的發(fā)展趨勢，具有較高的可行性。

2 在線監(jiān)測采集信息的方案設(shè)計

2.1 信息采集

在電氣設(shè)備的實際運行過程中，為了能夠合理有效地滿足其運行各個方面的需求，就必須要對在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 信息采集終端作為其中的主要功能之一，在具體的應(yīng)用中，主要是借助傳感器監(jiān)測和采集數(shù)據(jù)，并依托信息技術(shù)將數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析。傳感器監(jiān)測到電氣設(shè)備的實際運行情況， 動態(tài)化地采集其各個方面的運行參數(shù)，有效地減少了必要的人工操作，減少了傳統(tǒng)監(jiān)測作業(yè)的強度。 為了能夠進(jìn)一步確保電氣設(shè)備的性能，在設(shè)計中需要重視傳感器型號的合理選擇。 首先，技術(shù)人員必須要了解各個傳感器的特點及性能，確保選擇的傳感器能滿足信息采集和速率以及相關(guān)精度的要求，如此才能使得其高效運行。 其次，技術(shù)人員需要全方位地分析電氣設(shè)備的異常狀態(tài)，了解其各個方面故障的具體表現(xiàn)。例如，電氣設(shè)備的電阻過大，隨著使用次數(shù)的增多，或者是使用時間的延長，則較容易發(fā)生電路燒毀，這樣應(yīng)用傳感器及時發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部溫度存在升高的趨勢， 就可以將相關(guān)信息傳遞給技術(shù)人員，及時處理，避免負(fù)面影響的進(jìn)一步擴(kuò)大[2]。

2.2 信息處理

在線監(jiān)測系統(tǒng)中，信息處理也是比較關(guān)鍵的一環(huán)，為了能夠確保各項功能的有序?qū)崿F(xiàn)， 技術(shù)人員必須要在其內(nèi)部安裝對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器，如此這能夠暢通信息傳輸渠道，將各項信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號格式， 順利地被讀取和分析。與此同時，在信息處理層設(shè)計中還需要考慮多方面影響因素，深入分析數(shù)據(jù)資源的存儲類型和模式，如何設(shè)計數(shù)據(jù)庫等。 例如邏輯層面，主要是關(guān)注推理機(jī)的設(shè)計，該邏輯支持正向推理， 在提出假設(shè)之后又能進(jìn)行反向推理論證。 在推理的過程中，以原始信息為依據(jù)，有助于快速找到可以支撐假設(shè)信息的依據(jù)， 如果依據(jù)并不符合相關(guān)要求，則立即更換下一個加深，以此證明邏輯的可靠性，輔助檢測電氣設(shè)備的故障信息。對于知識庫設(shè)計而言，目的是完整地存儲相關(guān)信息， 進(jìn)而為后續(xù)的邏輯推理作業(yè)做好鋪墊。 例如，以電氣設(shè)備的振動頻率為例，正常條件下，假設(shè)振動頻次為每秒30 次，依據(jù)相關(guān)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行正、反向推理驗證，如此就能檢測這振動頻次是否出現(xiàn)異常，便于開展下一步的整改操作[3]。

2.3 應(yīng)用終端層

這一層面主要是支持人工操作端和系統(tǒng)端的作業(yè)，在優(yōu)化設(shè)計的過程中，主要側(cè)重兩個方面。 其一是人工端，由于其本質(zhì)上就具有普遍性，應(yīng)用智能終端聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)各項數(shù)據(jù)信息的高效處理， 數(shù)據(jù)處理完成之后再由信息處理層處理。 人工端接收到對應(yīng)的信息后， 得到解決方案，交由技術(shù)人員進(jìn)行下一步的操作。 其二是設(shè)計的時候，設(shè)計人員需要著重考慮高配置硬件設(shè)備， 聯(lián)合各項設(shè)備執(zhí)行一部分的解決方案。多次優(yōu)化解決方案，如果方案可行，則自動切換成人工控制模式，由技術(shù)人員操作。 如果方案不可行，則技術(shù)人員進(jìn)行干預(yù)。

3 狀態(tài)檢修技術(shù)

3.1 超聲波技術(shù)

該項技術(shù)主要是通過傳感器發(fā)射超聲波，依據(jù)其傳輸?shù)诫姎庠O(shè)備產(chǎn)生的聲波形狀，進(jìn)而反饋設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)及運行情況。技術(shù)人員可以對反射波、折射波進(jìn)行檢測，結(jié)合具體的數(shù)據(jù)和結(jié)果，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備是否存在異常情況。 操作完成之后，系統(tǒng)會將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺斯ざ酥?，便于技術(shù)人員采取有效處理措施。 例如，電氣設(shè)備出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，其內(nèi)部就會產(chǎn)生電荷，隨著其程度逐漸加深，放電產(chǎn)生的熱量增多，慢慢的局部就會越來越大，出現(xiàn)膨脹，原理是存在熱脹冷縮。 即便是一段時間后膨脹慢慢恢復(fù)，但是其內(nèi)部構(gòu)造也發(fā)生了變化。 基于此，技術(shù)人員應(yīng)用超聲波檢測技術(shù)，則能夠全面地了解到電氣設(shè)備內(nèi)部介質(zhì)發(fā)生的改變，轉(zhuǎn)換為可以讀取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)中，如此人工端就能發(fā)現(xiàn)其存在的具體故障，便于下一步的維修操作[4]。

3.2 射頻檢修

該項技術(shù)主要是以無線電接收器為主， 應(yīng)用其能夠獲得電氣設(shè)備內(nèi)部電磁信號， 同時通過無線電接收器的掃頻、選頻，會采集到對應(yīng)的電磁波信號，確定對應(yīng)的檢測范圍，則能獲得結(jié)果。例如，對于可能存在的故障，技術(shù)人員可以應(yīng)用射頻技術(shù)進(jìn)行工作，在技術(shù)的作用下，采集到放電信號，而后進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得到具體情況，系統(tǒng)依據(jù)電信號的頻率波形得出分析結(jié)果。在具體的應(yīng)用中，射頻檢修技術(shù)主要有兩種形式，一是射頻分析形式，操作簡單且具備較高的靈敏度；二是時間處理形式，效率較高但是分析結(jié)果的精準(zhǔn)度不高[5]。 所以，使用射頻檢修技術(shù)常常還和其他的傳感器等配套使用，以此提高檢修精準(zhǔn)率。

4 案例分析

4.1 工程概述

成都某工業(yè)園區(qū)內(nèi)有一高壓變電站， 變電站是否高效穩(wěn)定地運行直接影響到整個園區(qū)內(nèi)電力的供應(yīng)情況。若供電設(shè)備出現(xiàn)故障， 則會給工業(yè)園區(qū)的生產(chǎn)運行造成負(fù)面影響，進(jìn)而產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失。該變電站多年來處于高負(fù)荷使用狀態(tài)，所以設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率較高，需組織專門的技術(shù)人員對其進(jìn)行檢修。在檢修過程中，技術(shù)人員憑借專業(yè)知識和能力以及一定的工作經(jīng)驗， 初步判定是變壓器運行時間較長，絕緣性能下降，可能會造成變壓器出現(xiàn)多處故障。所以，技術(shù)人員可以按照如下步驟進(jìn)行操作： 總結(jié)設(shè)備發(fā)生故障的情況——分析故障的具體特征——依據(jù)化學(xué)反應(yīng)得出結(jié)果——針對性的檢修。

4.2 檢測方案

依據(jù)設(shè)備的故障特征， 技術(shù)人員選擇對應(yīng)型號的傳感器， 旨在發(fā)揮傳感器的應(yīng)用功能， 得到準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。這些傳感器包含了氣相色譜傳感器、電化學(xué)升學(xué)傳感器、絕緣性能傳感器，技術(shù)人員嚴(yán)格按照相關(guān)流程進(jìn)行操作，合理有效地檢測變壓器中的油分氣體、局部放電現(xiàn)象和絕緣性。 而后，技術(shù)人員制定檢測方案，將不同的傳感器放在對應(yīng)的位置，打開開關(guān)，連接推理機(jī)，連接信息采集層，則能夠全方位的監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，一般監(jiān)測的時間是三天，最后綜合采集信息數(shù)據(jù)，綜合的進(jìn)行判定得出準(zhǔn)確結(jié)果。

4.3 檢修方案

應(yīng)用聲電傳感器采集超聲波反射波與折射波， 配合應(yīng)用超聲波檢修技術(shù)， 將采集到的信息全部傳輸?shù)接嬎銠C(jī)系統(tǒng)中，便于其統(tǒng)計分析。 依據(jù)計算機(jī)處理結(jié)果，明確了該變壓器超聲波折射與反射波狀態(tài)一般， 反射波長顯著， 因此可以初步判定這一設(shè)備的內(nèi)部介質(zhì)受到了負(fù)面影響，產(chǎn)生了較大的變化，阻礙了超聲波的傳遞。 依據(jù)檢測結(jié)果，明確了故障的主要原因是絕緣線路，技術(shù)人員對其絕緣材料進(jìn)行更換，再故障解除，如表1 所示為檢修方案的應(yīng)用效果。

表1 檢修方案的應(yīng)用效果

可見，系統(tǒng)在測試指標(biāo)中表現(xiàn)良好，通過對變壓器連續(xù)三日的檢測，明確了其存在的故障隱患，技術(shù)人員拆機(jī)之后驗證其判斷是否合理， 每次判斷運作時間不超過一分鐘，具備使用價值，可推廣應(yīng)用。

5 結(jié)束語

在電氣設(shè)備的運營過程中， 必須要重視對其的動態(tài)化在線監(jiān)測工作，且應(yīng)用不同的技術(shù)對其狀態(tài)進(jìn)行檢修，旨在及時找到其存在的故障隱患，保障電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行。