電力系統設備狀態監測與故障診斷技術研究

劉俊，張賢坤

電力系統設備狀態監測與故障診斷技術研究

劉俊1，張賢坤2

（1.國網沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110811；2.上海海能信息科技有限公司，上海 201315）

電力系統設備狀態監測與故障診斷技術在電力領域的發展過程中具有較強的應用優勢，它可為電力系統的正常運行提供重要保障。在此之上，簡要分析了電力系統設備狀態監測與故障診斷技術的作用，并分別從在線狀態監測、離線狀態監測、無人檢修監測等方面論述了狀態監測技術要點，并且通過采取故障特征數據、選擇故障診斷方式、分析故障來源過程等內容突出故障診斷技術特點。

電力系統設備；狀態監測技術；故障診斷技術；電力企業

電力需求量的增加導致電力系統運行狀態成為電力企業重點關注的內容。其中，電力系統設備狀態監測技術與故障診斷技術在其中發揮著重要作用，它可以保障電力系統運行穩定，并為大眾提供優質的供電服務。另外，當電力系統相關技術得到一定優化時，也會對工業生產帶來重大助力，并且能有效地保證工作人員的安全，進而實現電力企業的長遠發展。

1 電力系統設備狀態監測與故障診斷技術的作用

電力設備是電力系統中的重要組成部分，一旦電力設備發生故障將導致電力系統無法正常運行，所以，電力設備狀態監測技術與故障診斷技術對電力系統的穩定性具有較強的實踐意義。其中，狀態監測具體是指工作人員借助傳感器等設施以及現代化科學技術對電力設備的實時狀態加以監控，這樣可為電力設備的正常運行提供重要保障，將潛在安全隱患消除在初期發展階段，進而避免電力企業遭受不必要的經濟損失。故障診斷指的是工作人員從狀態監測過程中獲取到設備實際參數及異常狀況信息，進而有助于工作人員及時采取解決措施調整電力設備狀態，從而保證電力系統正常供電。

事實上，電力設備在運行期間極易發生故障，比如受到環境及溫度等變化致使設備性能受到影響，最終出現故障。通常情況下，電力設備在其自我保護方面常采取絕緣材料增強設備安全性，但這些材料經過長期使用后容易發生老化現象，進而引發設備故障。因此，狀態監測技術與故障診斷技術的合理應用可為設備的實際運行起到防護作用。相關人員根據監測結果可及時找到故障位置及原因，以此促進電力企業向信息化方向發展。

2 電力系統設備狀態監測技術的應用要點

2.1 在線狀態監測

為了滿足當前設備監測需求，電力系統需要借助先進技術實現有效監測目的。其中在線狀態監測主要包括故障診斷、監測分析、狀態監測等三方面內容。

其中在故障診斷環節中，需要通過計算機系統及時提取相關設備參數，并根據計算機數據庫中的信息與之對比，以便準確找到相關的設備故障點。通常情況下這些提取到的故障信息往往很難利用系統直接獲取，因而需要借助人工力量輸入故障特點進行查找，以此提升故障點確定的準確性。

而在故障診斷過程中，可利用故障信息排除經驗等對故障加以分析，并將最終診斷結果傳遞給工作人員。

在監測分析中，在原有數據診斷系統基礎上增加分析功能，它可對電力設備整體數據量進行適當的分析，但當涉及到的數據量較大時會消耗過多資源，導致故障監測可行性較低。在最終狀態監測階段可利用傳感器對設備數據進行采集，并經由數據庫中存儲的近期監測記錄及事故追憶記錄等可對電力設備的運行狀態進行分析監測，從而達到在線監測效果。

2.2 離線狀態監測

離線狀態監測在電力設備監測工作中占據重要地位，盡管狀態監測技術不斷在更新，但仍然離不開離線狀態監測的重大支持。在離線狀態監測工作中，不管電力設備是否處于正常開機狀態，都可運用離線狀態監測方式對設備進行實時檢查，以便及時發現電力設備中存在的具體問題。離線狀態監測在電力設備狀態監測技術的實際應用過程中具有較強的優勢。

具體優勢包括：①成本低。離線狀態監測設備照比在線狀態監測設備相比成本更低且安裝容易。由于離線狀態監測設備能夠自由移動，并且根據實際工作需求可選擇適合的監測時間。同時，離線狀態監測設備還可對在線狀態監測設備進行補充，以此保證設備狀態監測技術得到妥善的應用。 ②便捷性。離線狀態監測設備功能單一，所以在攜帶方面也較為簡便并且更加適用于小型電力系統，同時不需反復安裝，這樣可對電力設備的安全起到一定的保護作用。另外，由于在線狀態監測設備所監測的內容較廣泛，在小型電力系統中不能發揮出全部的功能，從而造成資源浪費。而離線狀態監測設備剛好可以滿足小規模電力企業的實際需求，進而實現節能目的。

2.3 無人檢修監測

國外利用傳感器進行電力系統設備狀態監測的時間較早且經驗較豐富，經過30多年的苦心研究，狀態監測技術已取得了迅猛的發展，并且為電力系統的運行帶來了較大助力。尤其在美國等國家已基本上實現無人檢修監測，這對于中國電力系統設備狀態監測技術的研發起到了一定的指導作用。所以，中國相關技術人員應當積極借鑒海內外先進的技術手段，并結合本國電力系統運行特征提高狀態監測技術的可行性，從而為中國電力系統的高效發展提供重要支持。

根據其他國家的實際應用效果，狀態監測技術可極大程度上降低電力設備故障率，并提高設備維修效率，讓電力設備在電力系統中體現出較大的實用價值，尤其是在資金成本等方面，無需浪費較大支出投入到設備維修工作中，從而保障電力企業在市場中突顯出較強的競爭優勢。所以，中國需繼續深入研究，以此提高傳感器研發及狀態監測技術水平，爭取更快實現無人檢修監測目標。

3 電力系統設備故障診斷技術的應用要點

3.1 采取故障特征數據

在電力系統設備中應用故障診斷技術時需要借助數據處理手段快速獲取關鍵信息，并經過數據傳輸與轉換提高電力系統運行效率。由于在實際操作過程中獲取到的數據量過于龐大，所以在電力設備發生故障時都會存在相應的故障特征。而一般情況下，同一故障特征也可以由不同故障原因引發。所以，在無法確定故障特征時就不能明確故障類型，從而對故障診斷工作帶來一定阻力。因此，相關人員在具體的工作中要掌握基本的故障特征，提升故障診斷的準確性。

故障特征數據的確定一直都是故障診斷技術中的難點內容，這就需要相關技術人員在平常工作中應重點積累故障特征，并善于學習新型技術，以此提高自身電力設備故障診斷能力。比如充分應用紅外線技術等，它可以通過收集故障物體釋放的紅外線信號，幫助工作人員對故障物體進行全面分析，并從中找到敏感度較高的故障特征，之后再據此選擇準確的故障特征數據，進而促使電力企業節約不必要的成本，提高自身經濟效益[1]。

3.2 選擇故障診斷方式

電力系統設備故障診斷技術在實際應用期間存在不同的診斷方式，所以相關人員在具體工作中需根據設備故障的實際情況選擇適合的診斷方式，以此提高工作效率。

具體做法為：①充分利用傳感技術與信息技術實施故障診斷。它主要是指在電力系統設備故障診斷中借助不同種類的傳感器對故障進行全方位診斷，并綜合考慮多種診斷特征判斷故障類型，以此提升故障診斷準確性。另外，在工作人員分析設備狀態監測數據時應在信息技術的幫助下選出最貼合實際的信息，這樣才能保證設備故障診斷到位。②結合空間矢量及故障特征實施設備故障診斷，以此最大化降低故障診斷誤差。首先，工作人員可對尚無法確定是否屬于真正的故障物體進行診斷；其次，根據以往獲取到的故障特征與其進行對比；最后，修正實際運算中所得到的誤差結果，這樣可保證下一次故障診斷時能得到可信度更高的故障特征。 ③重視設備特性及數據信息中存在的一些不確定因素，并運用模糊數學法得出故障特征，以此為故障診斷提供重要的參考依據[2]。

3.3 分析故障來源過程

當電力系統設備發生故障時往往也會出現物理化學反應，通過合理分析這些現象可為故障診斷工作進行指引。比如在分析電力設備故障原因時，相關人員可從設備溫度等方面的變化找到故障來源，以此保證故障診斷結果更加準確。當設備線路發生短路故障時會造成設備呈現高溫狀態，而從溫度監測中可得出多種不同的故障類型，之后再對其進行細致分析，經過層層排查最終找到實際故障點[3]。

以電氣裝置故障診斷為例，當電氣裝置中發生接觸不良或線路安裝不到位等狀況時，工作人員利用溫度測量儀可測量出電氣裝置實際溫度數值，經過與常規安全運行范圍相比對，可得出電氣裝置存在的故障隱患，從而及時對其加以排查，以便提升電氣裝置的安全性。再比如電力設備變壓器中，若其出現負荷超載、套筒過熱等問題時也會引發變壓器故障。此時，工作人員可對變壓器進行診斷，以便找到具體的故障來源，并制訂詳細的診斷方案排除故障。

4 結論

綜上所述，在電力系統設備實際應用狀態監測技術與故障診斷技術時，相關人員需要根據電力設備的性能及對應的故障點制訂詳細的診斷方案，并在日常管理中對電力系統設備實施實時監測，這樣才能保證電力系統穩定運行，同時也能有效提高實際工作效率，為大眾提供良好的用電體驗，進而讓電力系統設備發揮出應有的作用，促使電力企業走向可持續發展道路。

［1］林仕斌.淺析電氣系統設備狀態監測與故障診斷技術［J］.機電信息，2019（17）：120-121.

［2］李飛龍.礦山電力設備狀態監測與故障診斷技術研究［J］.世界有色金屬，2019（2）：290-291.

［3］祝丹.關于發電機、變壓器類電力設備的狀態監測與故障診斷探討［J］.科技風，2018（24）：172.

2095－6835（2019）22－0102－02

TM507

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.22.039

〔編輯：張思楠〕