電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)及狀態(tài)檢修技術(shù)

劉成寶

（紅相股份有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

隨著電力水平的不斷提升，中國的高壓電氣設(shè)備的技術(shù)升級(jí)速度加快，不斷更新?lián)Q代，要保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，就需要對(duì)電氣設(shè)備線做好監(jiān)測(cè)工作，發(fā)揮狀態(tài)檢修技術(shù)的作用，做好電負(fù)荷資源管理，特別是電能使用存在季節(jié)差異，而電氣發(fā)展與季節(jié)存在矛盾，特別是在電能使用高峰期會(huì)存在短缺的問題。要提高電能的使用效率，就需要對(duì)高壓電氣設(shè)備定期檢修，使在線監(jiān)測(cè)技術(shù)功能充分發(fā)揮出來，對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，落實(shí)管理工作，消除安全隱患，確保電氣設(shè)備正常運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生故障問題。

1 電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)分析

當(dāng)前是信息技術(shù)普及的時(shí)代。計(jì)算機(jī)技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域中的作用是不可或缺的，在電氣設(shè)備運(yùn)行中存在故障也在所難免，因此實(shí)施在線監(jiān)測(cè)是非常必要的。應(yīng)用電氣設(shè)備線監(jiān)測(cè)技術(shù)，其所發(fā)揮的作用是對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行采集、整理后進(jìn)行分析，還可以進(jìn)行信號(hào)傳輸。在實(shí)施電氣設(shè)備帶電檢測(cè)的時(shí)候可以發(fā)揮其重要的作用，全面了解電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。事實(shí)上，電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)主要是發(fā)揮傳感系統(tǒng)的作用，對(duì)于電氣設(shè)備產(chǎn)生的信息進(jìn)行采收、整理，然后將所獲得的數(shù)據(jù)信息向數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)傳輸，數(shù)據(jù)被傳輸?shù)较到y(tǒng)中進(jìn)行分析，再將整理好的數(shù)據(jù)信息輸出，操作人員和管理人員都可以看到這些信息，基于此，對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有所了解[1]。

對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)時(shí)，主要發(fā)揮作用的是監(jiān)測(cè)設(shè)備，而且是跟蹤式監(jiān)控，全程監(jiān)控，根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)信息對(duì)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)．采取相應(yīng)的檢修措施，有助于資源節(jié)約，避免存在維修不到位的問題，也不會(huì)存在過度維修的問題，保證電氣設(shè)備處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。如果電氣設(shè)備帶病運(yùn)行，或者運(yùn)行狀態(tài)不是很好，就會(huì)造成嚴(yán)重的后果。發(fā)揮狀態(tài)檢修技術(shù)的作用，對(duì)電氣設(shè)備予以在線監(jiān)測(cè)并檢修，可以保證設(shè)備處于良性運(yùn)行狀態(tài)。

2 電氣設(shè)備在線檢修存在的問題分析

應(yīng)用電氣設(shè)備線監(jiān)測(cè)技術(shù)，其所發(fā)揮的作用是對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行采集、整理后進(jìn)行分析，還可以進(jìn)行信號(hào)傳輸。在進(jìn)行電氣設(shè)備帶電檢測(cè)的時(shí)候可以發(fā)揮其重要的作用，全面了解電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)時(shí)，主要發(fā)揮作用的是監(jiān)測(cè)設(shè)備，而且是跟蹤式監(jiān)控，全程監(jiān)控，根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)信息對(duì)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，采取相應(yīng)的檢修措施，有助于資源節(jié)約，避免存在維修不到位的問題，也不會(huì)存在過度維修的問題，保證電氣設(shè)備處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。在對(duì)電器設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的時(shí)候，對(duì)于信號(hào)變送階段，使用傳感器從電氣設(shè)備上檢測(cè)出關(guān)于設(shè)備狀態(tài)的物理量，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)之后向后續(xù)單元傳送。在處理信號(hào)的環(huán)節(jié)，預(yù)處理傳感器變送來的信號(hào)，抑制干擾信號(hào)。采集數(shù)據(jù)信息的環(huán)節(jié)，主要是采集經(jīng)過技術(shù)處理的信號(hào)，實(shí)施A/D轉(zhuǎn)換并纖細(xì)記錄下來。在進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，將采集到的信號(hào)向后續(xù)單元傳送。當(dāng)進(jìn)入杜鰲數(shù)據(jù)信息處理環(huán)節(jié)，處理所采集到的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。在診斷故障的時(shí)候，需要分析歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)，經(jīng)過比較后做出診斷結(jié)果[1]。如果電氣設(shè)備帶病運(yùn)行，或者運(yùn)行狀態(tài)不是很好，就會(huì)造成嚴(yán)重的后果。發(fā)揮狀態(tài)檢修技術(shù)的作用，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)并檢修，可以保證設(shè)備處于良性運(yùn)行狀態(tài)。圖1為電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)流程。

圖1：電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)流程

3 電氣設(shè)備在線狀態(tài)檢修策略

3.1 超聲波的檢測(cè)技術(shù)

振動(dòng)在彈性介質(zhì)內(nèi)的傳播稱為“波”，頻率在20 Hz～20 000 Hz，能被人耳所聽到的機(jī)械波稱為“聲波：不超過20 Hz的機(jī)械波被稱為”次聲波：超過20 000 Hz的機(jī)械波，稱為“超聲波”。當(dāng)聲波以某一角度入射到第二介質(zhì)（固體）的界面上的時(shí)候，除了有縱波的反射和折射之外，還會(huì)出現(xiàn)橫波的反射和折射，如此產(chǎn)生表面波。各種波型均符合幾何光學(xué)中的反射定律：

在這個(gè)公式中，α為入射角;α1是縱波的反射角、α2是橫波的反射角;γ、β為縱波與橫波的折射角;cL是入射介質(zhì)、cL1是反射介質(zhì)、cL2是折射介質(zhì)內(nèi)的縱波速度;cS1是反射介質(zhì)的橫波速度、cS2是折射介質(zhì)內(nèi)的橫波速度。當(dāng)電氣設(shè)備產(chǎn)生局部放電的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生電荷中和作用，此時(shí)放電部位分子變化非常劇烈，同時(shí)釋放熱量，電氣設(shè)備在這樣的熱環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生局部膨脹。當(dāng)放電結(jié)束后，膨脹區(qū)域恢復(fù)原狀，在這個(gè)過程中改變了介質(zhì)疏密，超聲波隨之產(chǎn)生。放電區(qū)域作為超聲波的中心，以球面波的形式擴(kuò)散。使用聲電轉(zhuǎn)換器就可以將聲信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，使用儀器對(duì)信號(hào)捕捉并進(jìn)行分析，就可以將放電的詳細(xì)位置確定下來。圖2為聲波的頻率界限圖。

3.2 射頻相關(guān)檢測(cè)技術(shù)

射頻相關(guān)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用原理是無線電接收器運(yùn)行對(duì)空間電磁波信號(hào)接收，應(yīng)用掃頻和選頻檢測(cè)方式就可以對(duì)電磁波信號(hào)的大小予以明確，定位的時(shí)候還可以擴(kuò)大范圍，針對(duì)選取的頻率范圍制作出圖形，明確是否為局部放電信號(hào)，還要測(cè)量其大小。

射頻檢測(cè)技術(shù)有2種應(yīng)用模式，即頻譜分析模式和時(shí)間處理模式。其中，頻譜分析模式有很高的檢測(cè)靈敏度，在安裝檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，操作簡單，在檢測(cè)的過程中不會(huì)改變電氣設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。射頻檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用中也存在一定的缺陷，即局放信號(hào)的分析能力不夠，對(duì)于這種現(xiàn)象的解決能力也非常有限。西方國家采用實(shí)驗(yàn)?zāi)M的方法對(duì)射頻檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析，探討變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)于測(cè)定靈敏性所產(chǎn)生的影響，比較一般的局放檢測(cè)裝置靈敏性與1 GHz射頻檢測(cè)系統(tǒng)靈敏性的不同，結(jié)果是射頻系統(tǒng)有更高的靈敏性。中國研制出了平面等角螺旋天線，其頻帶為2 GHz～8 GHz，有很高的靈敏性，將其作為定位傳感器，可以運(yùn)行空間網(wǎng)格定位，避免使用傳統(tǒng)解析算法的時(shí)候?qū)е碌臅r(shí)延檢測(cè)值偏差以及波速參數(shù)偏差的問題，產(chǎn)生的定位結(jié)果相對(duì)比較大，由此表明，這一定位系統(tǒng)有很高的可靠性。

圖2 聲波的頻率界限圖

4 電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)及狀態(tài)檢修技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

從當(dāng)前國內(nèi)外在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于電氣設(shè)備中所發(fā)揮的功能來看，依然存在單一性問題。為了更好地發(fā)揮其作用，就要推動(dòng)該技術(shù)發(fā)揮多種功能，綜合方向發(fā)展，使其更好地發(fā)揮兼容性。在實(shí)施在線監(jiān)測(cè)的過程中，要認(rèn)識(shí)到電氣設(shè)備有多個(gè)特征參數(shù)，通過運(yùn)行分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以從多個(gè)角度監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。采用在線監(jiān)測(cè)的方法，可以做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高監(jiān)測(cè)精確度，還可以保證電氣設(shè)備的運(yùn)行可靠性[3]。

現(xiàn)在人工智能技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快，在運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的時(shí)候，需要使用專家系統(tǒng)實(shí)時(shí)智能化監(jiān)測(cè)，應(yīng)用智能技術(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，診斷電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)于獲得的監(jiān)測(cè)信息智能化分析并處理。

電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)及狀態(tài)檢修技術(shù)處于不斷的發(fā)展中，各種新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，而且正適應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域的需求不斷完善，以擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域，更好地發(fā)揮其價(jià)值，這就必然會(huì)推動(dòng)電氣設(shè)備更加安全的運(yùn)行，而電氣設(shè)備的維修也將迎來新的發(fā)展空間。

5 結(jié)語

通過上面的研究可以知道，對(duì)電氣設(shè)備采用傳統(tǒng)的檢修方式會(huì)存在諸多的缺陷，影響檢修質(zhì)量，這是無法滿足電氣設(shè)備檢測(cè)需求的，而且還會(huì)存在檢修不到位的問題。對(duì)電氣設(shè)備采取在線監(jiān)測(cè)的方式，應(yīng)用狀態(tài)檢修技術(shù)對(duì)電氣設(shè)備檢修，可以使電氣設(shè)備處于持續(xù)良性的運(yùn)行狀態(tài)。從當(dāng)前的電氣設(shè)備檢測(cè)工作來看，采用在線監(jiān)測(cè)的方式，根據(jù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果提出狀態(tài)檢修技術(shù)，使檢修工作更有針對(duì)性，獲得一定的成效。在具體的工作中，要明確在線監(jiān)測(cè)的功能，按照有關(guān)的規(guī)則展開監(jiān)測(cè)工作，基于此探究狀態(tài)檢修技術(shù)，對(duì)于相關(guān)問題提出相應(yīng)的解決策略，還要把握電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于在線監(jiān)測(cè)方法不斷創(chuàng)新，使?fàn)顟B(tài)檢修技術(shù)具有更高的水平，促進(jìn)電力行業(yè)快速穩(wěn)定的發(fā)展。