電氣設備故障診斷方法和技術研究

李世鵬

摘 要：電氣設備系統是一個復雜的、牽涉面廣的綜合性系統，電氣設備的安全穩定直接關系到整個電力系統的有序運行。同時，電氣設備的運行狀態評估和預測以及電氣設備的故障診斷十分復雜。因此，采用現代化的電氣設備運行狀態實時監測技術，及時發現設備的異常征兆、對故障進行診斷分析，并采取相應措施，對保證電氣設備的安全和整個供電系統的可靠穩定運行都具有十分重要的意義。

關鍵詞：電氣；設備監測；故障診斷

1 電氣設備狀態檢測機理研究

1.1 電氣設備狀態監測的基本原則

（1）電氣設備的維護需要統籌考慮。由于電氣設備的特殊性，無論是全面的預防性試驗還是拆裝性檢修，一般都要求設備退出運行。所以，在設備的監測維護過程中要考慮各種設備間的相互關聯和影響，統籌安排電氣設備的檢修工作，將檢修的周期和項目上升到管理策略的層面，盡可能的保證設備的可用性，減少電氣系統的停電時間。（2）采用綜合的設備狀態信息獲取方法。反映設備的狀態信息應來自于，在線監測獲取信息，各項試驗獲取信息，設備家族缺陷事故記錄信息，不良運行工況記錄信息。這是一個綜合的信息來源，各項信息依其對設備狀態的準確反映以權重反映，信息也應考慮折舊，越新的設備折舊越小。（3）建立數字化管理體系。狀態檢修主要包括設備信息獲取、綜合診斷、檢修管理。建立數字化管理體系才能引入智能綜合診斷和檢修管理系統，才能適于未來發展的需要，前述的量化的設備狀態評價體系就是為建立數字化管理體系奠定基礎，實際上，建立數字化管理體系就是建立數字化綜合診斷，數字化檢修管理系統。

1.2 實施狀態監測的基本策略

狀態檢修的基礎是進行狀態分析，在狀態分析前首先要分析狀態信息包含的內容。狀態信息包括預防性試驗、不良運行工況記錄、缺陷記錄、檢修記錄、家族質量記錄、在線監測等幾個方面。狀態分析的目的就是基于上述狀態信息包含的指標，對設備的狀態做一個初步的評價，為是否檢修提供依據，而設備存在缺陷的準確診斷結果需要在檢修前后根據實際情況綜合分析后給出。設備狀態一般從狀態試驗數據、不良運行工況記錄和家庭質量缺陷記錄三個方面采用百分制綜合評分的方式確定。綜合評分≤30應立即安排檢修，綜合評分介于31～55之間應在三個月內安排檢修，介于56～75之間的設備應按計劃優先安排檢修，介于86～100之間的可延期檢修。

1.3 在線監測數據與狀態檢修的融合

對于單一設備的在線監測數據融合一般應將數據傳送到電廠綜合信息管理系統（MIS），通過電廠綜合管理系統將在線監測數據與狀態檢修系統融合在一起；對于多設備、多系統的在線監測的數據融合應先建立內部設備狀態監測中心，由監控中心實施對全部前端站的控制，同時由監控中心的監測工作站實施在線監測數據與狀態檢修的融合。

2 電氣設備故障診斷方法

針對不同的電氣設備，目前的故障診斷方法主要可分為兩類：一類為傳統的電氣設備故障診斷方法，主要包括直觀檢查法、儀器儀表測量以及分段切割，逐段類推等；另一類是針對現代化的電氣設備采用粗糙集理論、震動信號處理、時間序列分析方法等。傳統電氣設備診斷方法中直觀檢查法是電氣設備故障診斷最基礎的方法。主要是利用眼睛、鼻子、耳朵、手等感覺器官，來進行直接觀察，觀察溫度、聲音、顏色、氣味有否異常，以判斷電源裝置的運行情況。通過這種直觀，將一些明顯的故障能立即診斷出來，或者分析和掌握故障發生的部位、危及范圍、嚴重程度以及元器件損壞情況。就是對那些隱蔽而復雜的故障，通過我們所直接觀察到的各種現象，也能為進行診斷和分析提供重要依據，因此，直觀是診斷故障的十分重要的第一步；儀器儀表測量法就是利用電氣儀表測量某些電參數的大小，經與正常的數值對比后，來確定故障部位和故障原因，主要有測量電壓法、測量電流法、測量電阻法、測量絕緣電阻法等；其它的故障診斷方法包括對直觀檢查中發現的可疑對象、易損易碎元件進行重點檢查法，采用相同規格元件對嫌疑、易壞設備進行替換測試，逐步縮小故障范圍的方法，采用分段切割的方法診斷一些故障現象復雜、問題很多、涉及面很廣，故障范圍又不明的疑難故障，特別是閉環系統故障以及采用從輸入或輸出端開始逐級往前類推檢查，直至暴露故障的逐段類推法等。針對現代化的電氣設備主要采用時間序列分析、熱紅外方法、粗糙集理論、震動信號處理、小波理論等。時間序列分析方法就是將電力設備的歷史狀態參數結合當前測得的狀態參數進行分析比較，根據設備狀態參數的統計值、參數的變化值和變化速度，來描述設備狀態參數的變化規律和發展趨勢，推斷設備狀態未來發展、演變的過程，并進一步預測異常或故障可能發生的時間及部位、設備或元件的剩余壽命等。在電力系統設備中，由于設備出現故障而導致運行的溫度狀態發生異常，電氣設備的絕緣部分出現性能劣化或絕緣故障，將會引起介質損耗增大，在運行電壓下發熱。具有磁回路的電氣設備，由于磁回路漏磁、磁飽和或鐵芯片間絕緣局部短路造成鐵損增大，引起局部環流或渦流發熱。還有些電氣設備，因故障而改變電壓分布狀態或增大泄漏電流，同樣會導致設備運行中出現溫度分布異常，多以采用熱紅外的方法監測電氣設備相關部位的溫度或熱狀態變化，從而判斷設備故障就是電氣設備故障的熱紅外診斷。粗糙集理論是一種基于不完備不準確信息進行模糊分析的數學方法。

3 結語

電氣設備系統是一個復雜的、牽涉面廣的綜合性系統，電氣設備的安全穩定直接關系到整個電力系統的有序運行。同時，電氣設備的運行狀態評估和預測以及電氣設備的故障診斷十分復雜。因此，運用綜合性的技術手段，掌握電力設備運行狀態，預測設備故障發生、發展情況，并采用人工智能信息處理技術進行故障診斷，對提高我國電力設備的安全穩定性，保證電力系統高效有序運行都具有十分重要的意義。