狀態監測與故障診斷技術在電氣設備管理中的應用

文/王衍棣，青島前灣集裝箱碼頭有限責任公司

1 電氣設備狀態監測和故障診斷技術概述

電氣設備的狀態監測以及故障診斷技術的環節為：第一，狀態監測。在電氣設備的正常運行過程中，通過監測、變換以及記錄特定的特征信號，并進行分析處理，同時做好分析結果的記錄，進而為設備故障診斷提供基礎數據；第二，分析診斷。分析診斷分為特征信號分析處理以及故障診斷兩大部分。通過信號分析處理，提取出最有效、最直接以及最敏感的特征信息，為故障診斷提供依據；信號分析處理結束之后，就需要進行故障診斷，主要目的在于診斷設備的故障問題、程度、發生的原因以及具體的部位等，同時還要起到預測設備的性能以及故障的發展趨勢的重要作用。

2 電氣設備狀態監測與故障診斷的技術方法

2.1 變壓器設備的監測與診斷

針對變壓器運轉而言，工作重點就是在相關規定之下進行監控，然后根據監控的情況制定維修措施。整個系統中不僅有重點監控，還有額外監控，保證其他不常出現故障件的穩定運行。通常情況下，變壓器的大修有吊鐵心檢查，周期為（10～13）a，其中檢查的重點就是繞組形變。之后還有一些整體性的診斷剖析，是進一步確認，再綜合評估出變壓器還可以運轉的時間。檢測結果如果顯示變壓器有異常，甚至可能威脅到設備的運轉，就需要進一步的評估，是否需要進行維修，目前是將所有指標都控制在正常范圍之內。

2.2 電容性設備監測與診斷

關于電容性設備也就是互感器類的設備的監測和診斷內容主要有油色譜分析、紅外檢測、在線監測、離線監測、停電預試等。對電容性設備（包括電氣的各個設備）的狀態監測需要通過四個步驟（信息檢出、數據采集、信息傳輸、數據處理）后，才能根據數據反應的現象進行綜合性的診斷，然后根據診斷的結果對互感器類設備進行維修。停電預試需要與主設備結合，或者要在線路停電的狀態下才能進行，經監測后發現電容性設備有潛在的故障并經診斷最終確定后，要根據設備存在故障程度的大小來安排何時停電檢修，但要確保停電維修工作的及時性和效率性。如果故障要求設備解體才能維修時，則需要在機房內進行維修。

2.3 高壓斷路設備監測與診斷

進行高壓斷路設備監控時，需要關注以下幾點，斷路器絕緣水平是否達標，載流回路是否滿足要求，操作機構是否完好，斷路器通斷能力是否良好等。經過調研發現，在斷路器各項要求都滿足的條件下，斷路器的維修周期通常都是規定值的上限，如果在相關生產廠家保證的情況下，就會超過上限值。高壓斷路設備檢測重點是故障出現時的電流數值和跳閘次數。這些數據具有很大的工程價值，一般都會重點記錄下來，也將據此安排檢修時間。高壓斷路器的監測和診斷結果顯示一切正常，表明暫時沒有出現潛在故障，系統運行穩定。

2.4 紅外診斷技術

紅外檢測診斷技術能夠針對電氣設備的早期故障問題以及絕緣情況作出準確有效地預測，將傳統電氣設備的預防性試驗維修上升到了預知狀態檢修的水平上。該技術融合了光電成像技術、計算機技術、圖像處理技術等，能夠將接收物體的紅外輻射情況的熱像反映在熒光屏上，進而便于對物體表面的溫度分布情況進行詳細且準確地判斷。此外，紅外狀態監測以及診斷技術，還具有遠距離、不接觸、不取樣以及不解體的優點，并且判斷結果準確、快速、有效、直觀且實時，能夠有效提高電氣設備的可靠性，降低檢測診斷成本，提高電氣設備的運行經濟效益。因此，該技術在當前的預知檢修領域的應用十分廣泛。

3 電氣設備的狀態監測與故障診斷發展趨勢

電氣設備狀態監測與故障診斷技術的發展主要從信號采集、信號處理、智能診斷和實時控制、遠程傳輸等幾方面進一步加強。信號采集是設備監測系統的進行故障診斷和輸出控制的重要信息來源，信號采集的主要由傳感器的精度決定，隨著科學技術的不斷提高，傳感器的精度和運行可靠性的不斷提供高，傳感器傳送的數值更準確的反應的設備運行的真實狀態。

信號處理硬件主要由數據采集單片完成，數據采集單元主要性能取決采樣的的精度和采樣的周期，精度越高、采樣周期越短，數據采集單元的性能就越強，采樣的精度由采樣芯片的采樣頻率、采樣位數決定。目前AD采樣芯片可以做大24位，有的可以做到32位，這樣的精度使輸入的信號值更加細化提升了數據采集單元的采樣精度，因此高精度的采樣芯片將應用到電氣設備監測的系統中。

智能診斷和實時控制可以減輕操作人員繁重的工作，當操作人員未能及時發覺事故的發生，而造成巨大經濟損失或是人員傷亡。智能診斷和控制系統是以計算機為控制核心將數采單元的數據經過數學算法如故障檢測算法、混合智能故障檢測算法等進行數據處理，然后在上位機界面上顯示出來，并與設置閥值進行比對完成遠程的控制。智能診斷和實施控制具有重要的意義，是設備監測和故障診斷發展的必然趨勢。

遠程傳輸方式可以解決因為環境原因而造成工作人員無法進行現場測試和實時測試的問題。遠程測試方式可以GPRS、Zigbee等遠程手段完成，這些通訊手段的使用可以讓設備監控與故障診斷系統更實用，并且實時性更強。達到實時監測的目的。

4 結束語

對電氣設備的狀態監測和診斷，可以保障整個電力系統運行的安全性和穩定性，保證正常的社會生產生活的用電供給。因此應該注重對電力設備狀態監測和故障診斷的技術研究和應用，運用科學、有效、先進的技術方法來幫助我們更好地監測、預防、維修電氣設備，從而更好地維護電氣設備的運行壽命和降低故障率，以實現電力企業的經濟效益。