電氣設備狀態監測及故障診斷系統的構建

紀舜堯

國網內蒙古東部電力有限公司物資分公司

電氣設備狀態監測及故障診斷系統的構建

紀舜堯

國網內蒙古東部電力有限公司物資分公司

電氣設備實際上就是電力系統中電力線路、變壓器、發電機、斷電器等的統稱，它是電力系統的基本單元，一旦時效將造成巨大的經濟損失和社會影響。設備的狀態監測是利用各種傳感器的測量手段對反映設備運行狀態的物理、化學量進行監測，目的是預測設備可能發生的故障，以期做到預知維修和有效維修，確保電力設備安全運行。隨著科技的發展和進步，促進電氣設備狀態監測與故障診斷技術也在快速發展和進步。

電氣設備；狀態監測；故障診斷系統

引言

設備的長期應用會導致設備內部出現故障，如絕緣﹑局部過熱以及操作不良等，影響設備的使用壽命，同時影響了企業的生產發展效益。在此情況下，應該加強對故障的調查研究，經過綜合分析以及長期監測，確定故障診斷系統的構建，以此來制定科學的維修計劃。

1 新形式下的電氣設備狀態監測與故障診斷系統功能

1.1 數據瀏覽功能

在系統的狀態監測與故障診斷系統中，需要通過網絡技術來實現數據的瀏覽，用戶在監控系統過程中，可以通過聯網計算機實現對設備運行相關數據的查詢和分析。其主要是由于在設備的運用過程中，通過傳感器可以將設備運行的狀態發送到計算機中，通過處理器的分析功能，可以實現對數據的整理和反饋，從而可以實現對設備運行狀態的監控和診斷，

1.2 提供參數信息

在設備的運行中，包括變壓器﹑傳感器以及開關等組成部分，通過溫度﹑濕度以及氣體傳感器的檢測，可以將數據發送到計算機中，從而通過系統軟件，可以為用戶提供設備的參數信息，實現對系統的整體分析。

1.3 智能診斷功能

在電氣設備運行中，通過系統可以實現對設備的數據收集，而用戶將專家系統﹑神經網絡以及人工智能等手段應用于設備的監控中，可以實現對設備運行狀態的綜合診斷，降低了人力資源的使用率，同時提升了設備診斷的質量和效率。

1.4 預測和分析功能

在設備運行監控以及診斷系統中，可以實現對系統運行的預測以及綜合分析，其主要是由于系統通過相關數據，可以實現對設備的綜合預測，通過歷史數據以及工作狀態，可以分析設備的使用壽命及功率的變化，另外，在系統的運行中，可以實現對故障的分析，從而可以最大程度的保障設備的運行狀態。

2 電氣設備狀態監測與故障診斷的技術方法

2.1 發電機的狀態監測與故障診斷技術

目前，國內外發電機的狀態監測，主要是通過發電機光纖測漏儀(FOVM)﹑發電機狀態監視器(GCM)﹑發電機射頻監視儀(RFM)進行。發電機狀態監測與診斷系統需要觀測和采集運行狀態下的數據與特性，建立正確的數據處理系統，給出運行異常和存在缺陷的信息，根據早期征兆進行故障預報，采用計算機故障模糊專家系統進行診斷和趨勢分析，并提出檢修方案。發電器的故障診斷系統，通過對發電機運行過程與狀態參數分析及檢修﹑實驗的結果，無損探傷﹑電氣絕緣檢查結果的分析，綜合進行故障診斷。

2.2 變壓器的狀態監測與故障診斷技術

針對變壓器的狀態監測方法，目前國內外大多數都使用的是超聲定位監測技術﹑局部放電監測以及紅外監測技術等。針對充油式變壓器最為主要的應用方向是在線油中溶解氣體以及微水分析技術。針對故障比較多的有載調壓的開關，多使用有載故障診斷在線裝置，用以監測診斷觸點的磨損情況以及機械或者電氣回路中的故障等。像變壓器中的高壓套管，多采用介質損耗因數的數字化在線監測手段。變壓器的狀態監測除以上幾個方面外，還可以用以監測油溫﹑線匝線組的溫度﹑負載電流以及電壓﹑風扇的運行等方面。對于變壓器的狀態監測，需診斷的故障類型主要有過熱性的故障類型﹑過熱且放電的故障類型﹑放電性的故障類型﹑機械故障以及進水受潮等。

2.3 壓斷路器的狀態監測與故障診斷技術

高壓斷路器的檢測內容包括載流回路是否完好﹑絕緣度是否合格﹑斷路器是否有開斷的能力﹑操作機構的特性是否保持等。高壓斷路器的檢測和診斷結果如果現實運行穩定﹑無潛在故障或存在故障，那么則可以根據監測程序填寫評估卡并列入狀態檢修范圍。在高壓斷路設備工作時，對其監測主要是對每次發生故障時電流的大小和發生故障時跳閘的次數分別進行統計，并根據發生故障時電流的人總和閘刀開斷的次數來安排維修的先后順序。

2.4 通過信息融合和多傳感技術來診斷

多傳感技術主要是從多個側面﹑不同角度來對同一個物體進行檢測，即針對同一個故障的不同表現形式，可以從時間﹑空間﹑頻域的角度著手，多個領域﹑多個層次地收集故障特征量。為了保證故障特征量的代表性，應選取故障反應速度較快的故障狀態信息量。信息融合技術是將多傳感的數據按照一定的標準排列整合，并進行綜合性分析。同一故障設備在不同的環境中，會反映出不同的故障特征量，運用信息融合技術可以實現“求同除異”的目標。對不同的故障狀態特征量進行融合，可以提高電力設備狀態監測的準確度和故障診斷的可靠性。但信息融合技術基本理論并不完善，所以信息融合技術診斷方法還需進一步研究。

電力設備的在線監測狀態和固有特性信息量不足，會導致監測出來的結果存在偏差和變化，針對此問題，可以使用模糊理論中最大隸屬原則。這種診斷原則可以迅速找出電氣故障原因，并且可以判斷電氣的故障類型。將模糊理論中最大隸屬原則和狀態信號相結合，可以分析電氣故障的模糊性和變化性。

結束語

在電氣設備系統監測和診斷的過程中，隨著技術的不斷發展，系統必然逐漸引進新技術以及智能技術。在現階段的系統運行中，推出的PM系統﹑MM系統可以較好的實現對發電機和電動機的監測及故障診斷，具有極高的應用價值。該軟件具有數據庫，可以實現對圖像的輸出功能呢過，便于分析和診斷設備的運行狀態。另外，在未來系統的設計中，必然逐漸加強對智能化設備的運用。如粗糙集理論依據概率等方式將逐漸應用于系統的設計中，最終可以實現數據的動態監測與故障診斷，以此來制定科學的維修計劃。

[1]金祖榮.石化行業電氣設備狀態監測與故障診斷[J].甘肅科技，2010(04)：66-67.

[2] 毛江.大型水電廠設備遠程狀態監測與故障診斷系統的構建[J].水電站機電技術，2010(03)：110-112.