電力系統設備狀態監測與故障診斷分析

(湖南創元鋁業有限公司 湖南 常德 415000)

電力系統設備狀態監測與故障診斷分析

羅凱峰

(湖南創元鋁業有限公司湖南常德415000)

針對電力系統設備狀態監測與故障診斷分析相關內容，做了簡單的論述。依托設備在線監視與智能診斷技術，進行設備運行信息自動化和智能化篩選，提供分層式設備故障報告信息，實現智能自動化巡檢與按錯預警等功能，為電網事故分析與處理，提供了有利的條件。現結合應用實際，進行技術分析。

電力系統；狀態監測；故障診斷

近年來，電網規模快速擴張，采取傳統的人力運檢模式，已經難以滿足運檢需求，制約電網發展。基于此，各地區紛紛加強設備狀態監測和故障診斷技術的研究，涌現出各種信息化系統與技術，實現了設備狀態在線監測與故障診斷。

一、設備在線監測與分析技術框架

如圖1所示，設備在線監測與分析技術功能的實現，主要涉及到以下內容：1)信息分類。以繼電保護信息為例，分為動作信息、告警信息、在線監測信息、錄波信息等，能夠為故障處理人員，提供相應的信息。2)信息采集處理。利用監控服務器，實現信息采集和處理。3)信息發送。利用通信網機器，上傳告警信息，由調度端負責接收。4)信息應用。信息發送的同時，能夠在應用界面顯示，為相關人員，提供作業信息。

圖1 設備在線監測與分析技術框架

二、電力系統設備狀態監測與故障診斷技術分析

(一)電力系統設備狀態監測技術

電力系統設備狀態監測功能的實現，是通過安裝傳感器裝置，構建在線監測系統，實現設備運行實時監測。以變壓器狀態監測為例，主要采取以下方法：1)局部放電檢測法。應用局部放電監測技術，開展變壓器局部放電現象監測，利用聲學檢測法，通過在變壓器裝置外部，設置聲學傳感器，發揮其敏感性優勢，來檢測電信號或者暫態聲音信號等。在實際應用中，還可以利用光學檢測和化學檢測法等，開展局部檢測，及時發現故障。2)油色譜分析法。因為變壓器油中存在著固體有機絕緣材料，當電壓運行時，受到各類因素的影響，極易發生變質，產生多種氣體。通過監測氣體成分和濃度等指標，能夠快速判斷裝置故障情況。

(二)故障診斷技術

從實際應用情況來看，對電力系統設備故障進行診斷，主要采用的是紅外診斷技術。當設備運行時，受到電流與電壓等的作用，極易產生發熱現象。當設備存在缺陷或者發生故障時，會使得故障部位溫度快速上升，出現溫度分布異常的情況，發生嚴重的電流泄漏事件時，會使得部分電力設備零件被損壞。利用紅外測溫技術，基于紅外測溫能量、溫度、物體的關系，通過測量設備自身輻射的紅外能量，進行表面溫度測量。在實際測量時，利用外紅儀器，以測量電信號的方式，能夠獲得物體表面溫度信息[1]。

三、電力系統設備狀態監測與故障診斷技術的具體應用

(一)應用于線路運檢工作

采用設備狀態監測與故障診斷技術，支撐電力線路運檢，能夠提高運檢工作效率，滿足電網快速發展的需求。以某企業為例，基于全網跨平臺理念，監理了智能運檢分析管控系統，實現了輸變電、配電、應急指揮等功能，通過構建運檢應用場景，借助大數據分析技術，實現電氣設備狀態監測與診斷、風險預警與故障研判、通道環境等功能。通過建立狀態管控系統，實現了涵蓋運檢的各類功能，適用于各等級線路的運檢工作。從實際應用效果來說，應用智能分析管控系統，使得電力系統運檢效率得以提高[2]。同傳統的運檢模式不同，基于設備狀態監測與故障診斷的管控系統，在運檢數據信息收集、故障研判、應急處理等業務方面，具有響應時間快的優勢，能夠達到分鐘級。利用此系統，運檢作業現場管控覆蓋率提升至80%以上，業務專家指導從單點方式變為多人多點方式，指導效率大幅提高。總的來說，基于設備在線狀態監測與故障診斷技術的管控系統，在實際應用中，實現了2D和3D地理信息的融合，利用設備精細化3D模型與高清視頻監控等，能夠實現無人機和機器人巡視的有效融合，極大程度上提高了設備運行的安全性與穩定性。

(二)應用于變電監測與診斷

利用變電在線監測系統，能夠及時發現設備故障問題，采取處理措施，避免設備事故的發生。在實際應用中，基于狀態監測與故障診斷技術，能夠有效避免換流變磁屏蔽接觸不良事故、電抗器C相等電位連線燒斷事故，及時處理事故，避免造成極大的損失。案例：在2015年7月3日，JJDKWY-246670/457(A)的某臺換流變次屏蔽故障。故障過程如下：自更換部件后，此線的乙炔快速增長，處于持續緩慢增長狀態，增長到1.6ppm時，處于穩定狀態。故障發生表現：事故發生當日，設備在線監測系統所記錄的監測值快速增加后，保持緩慢增長的狀態。依據數據變化規律，判定換流變內部發生放電現象。基于此，通知相關人員，對換流變次屏蔽，開展帶電超聲波局放定位。接著，進行排油和檢查，確定基于監測數據的故障診斷為正確的，成功排除了故障。利用狀態監測與診斷技術，進行變電運行狀態監測，實現故障實時監測，能夠及時發現故障，采取相應的措施，避免造成更多的損失。

(三)應用于輸電在線監測

利用輸電設備在線監測系統，能夠有效的解決故障問題。案例：線路微氣象監測220kV某線路跳閘，發生此故障后，電力系統的在線監測信息顯示界面為：故障點氣溫-4℃。當輸電線路所處的環境氣溫達到冰點以下時，線路周圍的空氣濕度，將處于飽和狀態，主要是因為大氣環境，使得冰水混合物形成。當絕緣子表面的混合物達到一定程度后，極易造成導電，引發線路跳閘。依據監測信息，及時組織故障檢修人員，進行故障排查與處理，及時恢復運行，避免了更多的故障損失[3]。

四、結束語

綜上所述，電力系統設備狀態監測與故障診斷技術的應用，能夠提高輸變電設備安全穩定運行的效率與質量。在日常運維管理工作中，應用此技術，能夠及時快速的發現問題、解決問題，進而保障電力系統運行的穩定性。

[1]蔡驥然,鄭永康,周振宇,等.智能變電站二次設備狀態監測研究綜述[J].電力系統保護與控制,2016,44(6):148-154.

[2]唐炬,楊東,曾福平,等.基于分解組分分析的SF6設備絕緣故障診斷方法與技術的研究現狀[J].電工技術學報,2016,31(20):41-54.

[3]李素萍,夏飛,彭道剛.基于嵌入式的旋轉設備狀態監測診斷系統研究[J].機電一體化,2016,22(3):13-17.

羅凱峰(1983.10-)，男，湖南常德人，助理工程師，主要從事電力系統及其自動化方面。