供配電設備狀態監測與故障診斷研究

黃立深

（百色市右江區市場開發服務中心，廣西 百色 533000）

隨著我國電力系統的不斷發展，為更好地保障電力系統的安全穩定運行，促進社會經濟發展，必須有效監測供配電設備狀態，及時準確地診斷故障，通過狀態監測獲得供配電設備的各項運行參數，通過分析參數掌握設備運行狀態，對設備故障進行推理判斷，從而獲得更加合理的設備維護建議。

一、供配電設備狀態監測

（一）離線監測

離線狀態監測是供配電設備狀態監測的常用方式，時至今日，離線狀態監測依然十分有效。所謂離線監測就是對設備開展計劃性的檢查，以發現設備存在的問題，離線監測主要有以下幾個優點：第一，成本較低，同樣的條件下，離線監測比在線監測更加經濟，因為離線監測系統的價格比在線系統更低，而且離線系統通常可用于多臺設備，綜合使用成本更低。第二，監測范圍廣，離線狀態監測系統可在不同時間監測多個設備，可檢測不易發現的檢測對象。第三，離線狀態監測設備比較簡便，操作更加容易。第四，離線狀態監測對供配電設備的影響較小，通常離線狀態監測不需要在被監測供配電設備上安全檢測裝置，對設備的運行性能、運行安全基本沒有影響。

（二）在線監測

在線監測系統通常包括狀態監測、監測分析系統、監測診斷系統。狀態監測系統的主要作用是采集設備運行狀態數據，監測系統的效果和傳感器的工作是否正常息息相關，而數據庫是監測診斷系統和監測儀表不同的關鍵，數據庫應該可以詳細記錄一段時間里的全部數據，如模擬量值、狀態開關量動作順序、脈沖開關量計數值等。監測及分析系統在全面監測設備參數的前提下，需要分析供配電設備振動信號，需要同時采集多個模擬量、開關量。監測診斷系統結合用戶需求提取出數據庫中的故障信息，從故障知識庫中找出分析推斷這些征兆的閾值和知識規則。將診斷結果、診斷解釋以及意見反饋給用戶。

二、供配電設備故障診斷

（一）供配電設備故障診斷流程

供配電設備故障診斷系統由以下幾部分組成：

1.狀態評估器。根據設備的狀態數據評估其狀態是否正常。

2.故障分類器。根據故障數據庫信息對潛在故障進行分類。

3.故障診斷子系統。根據設備情況明確故障類型，定位潛在故障點。

供配電設備故障診斷系統需要使用的數據主要包括：

（1）設備狀態信息。如油中的氫氣含量、放電量、介質損耗因數等。主要用來評估設備狀態。

（2）預防性試驗結果數據。如變壓器故障類型、故障點的關鍵數據。在本次系統中預防性試驗結果數據主要用于診斷供配電設備故障。

（3）設備信息。如設備生產日期、運行年限、額定電壓、額定電流等。這些信息是診斷設備故障的關鍵參考依據。

（二）變壓器模糊故障診斷

首先讀入故障診斷數據庫中的油中溶解氣體色譜分析試驗數據，根據模糊診斷法對變壓器故障進行診斷等。所謂模糊綜合評判，就是通過建立現象子集、評價集，構建轉換矩陣及其權重矩陣，最后采用總分法進行初級模糊綜合評判或二級模糊綜合評判，得出最終評判結果。依據羅杰斯比值法中給出的比值與變壓器故障類別之間的定量關系，建立模糊現象子集相對于不同故障類別的隸屬函數，從而進行故障類別的模糊。

（三）避雷器

定期帶電檢測MOA阻性泄漏電流是電氣預防試驗中診斷避雷器劣化的重要手段，但是在檢測周期內出現的缺陷，定期帶電檢測是無能為力的。因此在線監測其泄漏電流是有效地檢測避雷器內部缺陷的方法。

1.避雷器設備的參數主要包含設備所在線路名稱、設備名稱、設備型號、設備廠家、生產日期、設備編號等。

2.避雷器的故障診斷試驗數據主要包括全泄漏電流測量值、電阻性泄漏電流分量、運行電壓值、電壓值、頻率值、環境溫度值、相對濕度值等。

3.根據監測數據判斷設備是否異常，如在線電阻性泄漏電流分量、在線全泄漏電流測量值超出0.25時應注意監測，當阻性泄漏電流分量值提升一倍時，應該進行全面檢修。

4.加強跟蹤監測或停電檢查模塊，當測量值變化較大時應該自動報警并建議加強跟蹤監測，當阻性泄漏電流分量值增加。

（四）紅外測溫設備故障診斷

設備內回路接觸不好容易導致接觸性熱故障，發熱點通常被包裹于絕緣介質、外殼間，其中一部分發熱點熱量導致介質、外殼溫度升高，還有部分熱量導出到外部，發熱情況無法用熱像儀直接體現，可見診斷內部熱故障比較復雜。

1.高壓少油斷路器

高壓少油斷路器散熱部位集中在開關本體端頭頂帽，充油量少，三相非常容易同時進入紅外熱像儀視場。一組斷路器同時攝入一個畫面，當最低溫度低于最高溫度5℃時，表示設備內部存在熱故障。

2.電流互感器

通過測量三相互感器溫度，分析熱圖象可以診斷電流互感器內部是否存在接觸熱故障。根據實踐監測和計算分析可知電流互感器內部大部分的熱量都是從頂帽部位導出。因此，需要重點監測電流互感器頂帽溫度，如果溫度和相鄰溫度差距達到20℃時，則表示電流互感器內部存在熱故障，應該第一時間處理。

綜上所述，基于供配電設備維護實踐的狀態監測和故障診斷系統的研發志在必行，這需要研究人員在開展大量理論性研究的基礎上，進行大量實踐，積累實踐經驗，以期建立更加高效精準的供配電設備狀態監測和故障診斷標準。