淺析電氣設(shè)備的絕緣在線監(jiān)測與狀態(tài)維修

李昌松，張文福

（三峽電力職業(yè)學院，湖北 宜昌 443000）

0 引言

對電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的預(yù)防性實驗，以往借助的是傳統(tǒng)的定期停電方式，以此確保電力系統(tǒng)安全可靠的運行。但是這種方式對于目前的時代發(fā)展，是無法適應(yīng)的?；诖朔N情況，電氣設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)運而生。這種監(jiān)測設(shè)備可以完美彌補傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷，因而使得現(xiàn)代電力系統(tǒng)設(shè)備必須依靠絕緣監(jiān)測這種關(guān)鍵性的技術(shù)手段。借助在線監(jiān)測技術(shù)與狀態(tài)維修技術(shù)的運用，可以加強電氣設(shè)備的維修效果，全力保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。

1 電氣設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的原理

在電氣設(shè)備正常運行的過程中，測量其常規(guī)絕緣特征，例如電容量、電流以介質(zhì)耗損因數(shù)等等，以此反映電氣設(shè)備是否存在運行故障，這就是電氣設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的原理。介質(zhì)損耗因數(shù)的原理有兩個，一個是使用硬件直接測量相位角，使用零相位比較法。另一個是使用軟件來檢測信號的變化，數(shù)字化處理是主要的技術(shù)，主要方式是諧波分析法。諧波分析測試的原理，是在電流互感器檢測設(shè)備的末端引出電流信號，經(jīng)過對電壓信號的二次抽取，隨后經(jīng)過方法、濾波以及程控方法后的信號，再使用同步采樣的方式獲得最終的離散數(shù)字信號。使用計算機對其迅速進行傅里葉變化后得出基波傅里葉指數(shù)，然后對基波相位差進行計算，以此即可得到介質(zhì)損耗因數(shù)。圖1為在線監(jiān)測流程圖。

圖1 在線監(jiān)測流程圖

2 絕緣在線監(jiān)測與狀態(tài)維修的原理

電氣設(shè)備在長期的運行狀態(tài)中，會產(chǎn)生電壓、電流等參數(shù)。絕緣在線監(jiān)測與狀態(tài)維修的原理，就是對電壓電流參數(shù)進行收集，同時分析其特征，以此來對設(shè)備絕緣目前的工作狀態(tài)進行精確的判斷，明確設(shè)備是否存在故障異常?，F(xiàn)階段，我國電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測與狀態(tài)維修系統(tǒng)主要有兩大類型：集中式微機以及分散式在線監(jiān)測裝置[1]。這種系統(tǒng)的優(yōu)勢，是簡單的結(jié)構(gòu)，并且狀態(tài)維修比較簡潔。電力應(yīng)用領(lǐng)域可以根據(jù)自身的需要，來擇優(yōu)選擇兩種系統(tǒng)，以此實現(xiàn)高質(zhì)量的監(jiān)測與維修。絕緣在線監(jiān)測技術(shù)原理圖如圖2。

圖2 在線監(jiān)測技術(shù)原理圖

3 絕緣在線監(jiān)測與狀態(tài)維修技術(shù)

（1）數(shù)據(jù)采集技術(shù)：收集電氣設(shè)備運行過程中所產(chǎn)生的絕緣數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)采集技術(shù)。以此提供給系統(tǒng)來對設(shè)備絕緣的狀態(tài)進行判斷。傳感器采集與數(shù)字波形采集是比較常用的兩種數(shù)據(jù)采集技術(shù)。技術(shù)人員可以以具體設(shè)備的類型為基礎(chǔ)，依照絕緣監(jiān)測的要求來選擇合理的數(shù)據(jù)采集技術(shù)。

（2）通信技術(shù)：將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)中，就是通信技術(shù)。通信技術(shù)是確保故障維修及時性的核心，確保系統(tǒng)有效的通信[2]。這項技術(shù)是系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)，可以剔除數(shù)據(jù)中的干擾信號，保證數(shù)據(jù)的精確，保證數(shù)據(jù)分析的結(jié)果可以直接真實的反映出設(shè)備當前的運行狀態(tài)。

（3）數(shù)據(jù)分析技術(shù)：數(shù)據(jù)分析技術(shù)就是對采集的數(shù)據(jù)進行分析，以此及時發(fā)現(xiàn)故障并明確故障的具體位置與發(fā)生原因。

4 電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測與狀態(tài)維修的方法

（1）傳感器。傳感器是絕緣在線監(jiān)測與狀態(tài)維修系統(tǒng)中的一種數(shù)據(jù)采集技術(shù)，是對電氣設(shè)備的電流電壓等參數(shù)實施采集。傳感器必須具備充足的靈敏性，才可保證監(jiān)測結(jié)果的精確，同時需要傳感器安全可靠的運行。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，不同的被測信號所對應(yīng)的傳感器形式也不一樣。但是由于材料的限制，這種傳感器的穩(wěn)定性較差。因此，在數(shù)據(jù)采集的過程中可以使用電容耦合互感器，確保數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性。

（2）數(shù)字波形采集。數(shù)字波形采集也是一種數(shù)據(jù)采集技術(shù)。這種技術(shù)比較看重相應(yīng)裝置的使用，轉(zhuǎn)換數(shù)字信號，讓信號呈現(xiàn)數(shù)字波形形式[3]。以此為基礎(chǔ)，處理數(shù)字波形，以此確保采集結(jié)果的精確程度，為數(shù)據(jù)的精確分析與判定奠定扎實的基礎(chǔ)。想要顯著縮小數(shù)據(jù)誤差的出現(xiàn)，其技術(shù)核心在于對裝置采樣的速度，以及A/D轉(zhuǎn)換的精確度進行游俠的控制。同時，對于量化誤差的計算與控制，可以借助如下公式：

式中，電壓為U0，轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為N，使用該公式計算，結(jié)果是否滿足具體的要求。如果結(jié)果在允許的誤差范圍之內(nèi)，就可以確定數(shù)據(jù)的精確度。

（3）通信技術(shù)的應(yīng)用。在電氣設(shè)備絕緣監(jiān)測與狀態(tài)維修系統(tǒng)中應(yīng)用濾波技術(shù)，以此加快采集數(shù)據(jù)的傳輸速率，同時降低干擾，現(xiàn)實作用非常重要。電阻、電感、電容共同組成了濾波器[4]。技術(shù)人員可以對實際的需求，以此為依據(jù)來選擇適用的濾波器。首先，確保濾波器處于正在工作的頻段中，同時需要對其衰減量進行觀察，判斷其衰減量是否符合電氣設(shè)備絕緣監(jiān)測的要求。其次，巨波器具備較強的耐壓能力需要確保其穩(wěn)定地運行，避免因瞬時高壓而導致的故障異常，嚴重阻礙數(shù)據(jù)有效的傳輸。最后，合理控制濾波器的額定電流，不可過高也不可過低。過高將會加重設(shè)備的重量，減輕狀態(tài)維修的難度。過低將會影響設(shè)備的可靠性，因而需要技術(shù)人員有效控制。

5 數(shù)據(jù)分析技術(shù)的運用

對通信系統(tǒng)獲取的絕緣數(shù)據(jù)，采用相應(yīng)的技術(shù)進行分析，以此辨別數(shù)據(jù)是否存在異常。由此，技術(shù)人員使用一臺計算機即可完成該項操作，例如：借助快速傅里葉變換的方式，迅速完成數(shù)據(jù)分析與處理。同時，技術(shù)人員還可以使用小波變換法，來處理復雜的信號，降低雜波的干擾[5]。因此，系統(tǒng)立即啟動對故障部位進行位置的確定，同時發(fā)出警報與提示，精確顯示故障的類型、表現(xiàn)以及具體的發(fā)生位置，為維修人員提供信息參考，讓維修人員在系統(tǒng)的指導下，及時采取合理的措施來解決絕緣故障。

5.1 狀態(tài)維修的概念與優(yōu)勢

狀態(tài)維修就是對電氣設(shè)備絕緣的狀態(tài)進行連續(xù)的在線監(jiān)測，以此及時獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息來監(jiān)測設(shè)備絕緣的情況與變化。隨后對這些信息進行處理，來診斷設(shè)備的絕緣狀況，以此判定設(shè)備是否需要維修。具體操作流程為：首先進行在線監(jiān)測，隨后進行分析診斷，最后進行狀態(tài)維修。狀態(tài)維修具有以下幾個方面的優(yōu)勢：降低設(shè)備發(fā)生事故的概率，減少維修費用，用最小化的投資獲取最大化的利潤。制定嚴格的定期檢修制度并貫徹落實，可以有效防治事故的發(fā)生。但是這種維修制度同樣存在較大的弊端[6]。由于電力設(shè)備的電壓逐漸增高，且電容量逐漸增大，定期維修已經(jīng)無法滿足設(shè)備日常的維修需要，因此，狀態(tài)檢修就是非常實用的彌補方式。但是，狀態(tài)檢修目前還亟待進步與完善。

5.2 在線檢測系統(tǒng)在狀態(tài)檢測的地位及技術(shù)要求

通過研究可知，在線監(jiān)測系統(tǒng)可以為狀態(tài)檢修提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)來源基礎(chǔ)。換言之，就是一般情況下，首先進行在線監(jiān)測判斷，然后進行狀態(tài)檢修。狀態(tài)監(jiān)測就是充分了解與掌握設(shè)備運行的狀態(tài)，依照各種測量、檢測與分析的方式，參考系統(tǒng)以往的運行狀態(tài)，以此評估設(shè)備當前的運行狀態(tài)。最后參照顯示與記錄的設(shè)備運行的狀態(tài)，對異常狀況進行有效地處理。同時，判斷與分析設(shè)備的異常故障，以此作為設(shè)備性能評估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，判別設(shè)備是否需要維修。在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)的特征之一就是維持系統(tǒng)正常的運行。換言之，就是確保設(shè)備正常的運行狀態(tài)，同時進行自動的連續(xù)監(jiān)測，并進行數(shù)據(jù)處理，以此確保有效的存儲功能。

6 結(jié)論

電力設(shè)備必須充分保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行，確保電力的高效輸出，因此保證電氣設(shè)備安全穩(wěn)定地運行時十分重要的課題。但是在實際生活中，在電力系統(tǒng)的運行中存在諸多的問題與異常故障，嚴重影響人們的正常用電，甚至造成嚴重的經(jīng)濟損失，導致社會經(jīng)濟的發(fā)展受到嚴重的影響。因此，必須依賴于在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修技術(shù)，確保電氣設(shè)備的正常使用，保證電力系統(tǒng)的正常運行，讓電力系統(tǒng)成為國民經(jīng)濟發(fā)展的穩(wěn)定支柱。