電氣設備在線監測與狀態檢修技術

劉相群， 楊云濱

（1.江西銅業公司德興銅礦， 江西 德興 334224； 2.重鋼西昌礦業有限公司， 四川 西昌 615041）

0 引言

隨著科學技術的不斷發展， 電氣設備的應用越來越多樣化， 這對于設備的在線監測和狀態檢修技術提出了更高的要求。在激烈的市場競爭中，各個行業電氣設備的使用率不斷提高，為了推動生產活動的有序穩定進行，各個企業單位就必須要保障電氣設備運行的穩定性。 為了保障設備的正常運行， 技術人員必須要做好相關監測和檢修工作， 針對電氣設備的運行特點， 遵循相關技術原理，重視檢修方法和技術使用的合理性，從而針對性的處理問題，降低風險，為企業單位獲得更多的經濟收益。

1 電氣設備在線監測與狀態檢修技術實施的必要性及可行性

1.1 必要性

新時期下，社會經濟快速提升，各項電力事業等發展速度也越來越快， 電器設備種類更加豐富、 系統更加復雜。這對于電氣設備的使用提出了更高的要求，對檢測技術的應用提出了更多挑戰， 只有在現有的基礎上不斷優化檢修技術，提高技術應用效能，如此才能推動電力事業的持續化發展。 當前，各個在線監測和狀態檢修技術不斷完善， 各個先進的技術使得電氣設備的故障發生幾率大大降低，為電氣設備的實時工作提供了可靠依據。 再加上電力事業的改革逐步加深， 運營規模和方式等也迎來了改變，使得電氣設備的管理更加精細化，尤其是凸顯了經濟成本、安全實用、科技智能等方面的重要性。 對于電氣設備應用全面有效的檢測技術， 不僅能夠有效地延長其使用壽命，助力其朝著智能化的方向發展，還能顯著降低運營成本，減少后期大規模的維修費用。 通過對電氣設備的運行狀態實現動態化的監測， 及時發現其各個層面存在的故障隱患，進而將風險扼殺在萌芽狀態，切實有效地保障了電力系統運行的經濟效益， 也為人們的工作生活提供了更多便捷性。 未來，電器設備的發展必然是朝著小型、輕便的方向前進，其中，比較重要的組成零部件有電流互感器和電壓互感器，就傳統的型號來看，其占比面積較大。 一般傳感器大小是變壓器體積的三分之一[1]。

1.2 可行性

當前，科技技術的發展越來越快，各類新型設備和技術層出不窮， 這不僅為電氣設備的高質量運行提供了技術支持， 還提供了一定的物質保障， 推動了電氣設備的穩定運行。尤其是在物聯網、傳感技術、數字信號技術的支持下，電氣設備在線監測和狀態檢修技術水平逐步提升，這豐富了整個電力行業的發展，也是其未來發展的重要內容。 電氣設備使用行業應注重技術的研發應用，充分發揮先進技術的應用優勢。 例如應用紅外線成像技術，運用大型變壓器油色分析系統等等。 在通信技術、人工智能操作技術的支持下，能夠對各個電力設備實現綜合性、自動化的管理。 自動化技術可以直接分析出各項指標的異常情況，并在電子屏幕上預警，輔助維修人員及時找到故障處，并采取針對性的解決方案。不管是從理論層面還是從實踐層面來看，高水平的檢修技術是必然的發展趨勢，具有較高的可行性。

2 在線監測采集信息的方案設計

2.1 信息采集

在電氣設備的實際運行過程中，為了能夠合理有效地滿足其運行各個方面的需求，就必須要對在線監測系統進行優化設計。 信息采集終端作為其中的主要功能之一，在具體的應用中，主要是借助傳感器監測和采集數據，并依托信息技術將數據進行統計和分析。傳感器監測到電氣設備的實際運行情況， 動態化地采集其各個方面的運行參數，有效地減少了必要的人工操作，減少了傳統監測作業的強度。 為了能夠進一步確保電氣設備的性能，在設計中需要重視傳感器型號的合理選擇。 首先，技術人員必須要了解各個傳感器的特點及性能，確保選擇的傳感器能滿足信息采集和速率以及相關精度的要求，如此才能使得其高效運行。 其次，技術人員需要全方位地分析電氣設備的異常狀態，了解其各個方面故障的具體表現。例如，電氣設備的電阻過大，隨著使用次數的增多，或者是使用時間的延長，則較容易發生電路燒毀，這樣應用傳感器及時發現其內部溫度存在升高的趨勢， 就可以將相關信息傳遞給技術人員，及時處理，避免負面影響的進一步擴大[2]。

2.2 信息處理

在線監測系統中，信息處理也是比較關鍵的一環，為了能夠確保各項功能的有序實現， 技術人員必須要在其內部安裝對應的轉換器，如此這能夠暢通信息傳輸渠道，將各項信息數據轉換為電信號格式， 順利地被讀取和分析。與此同時，在信息處理層設計中還需要考慮多方面影響因素，深入分析數據資源的存儲類型和模式，如何設計數據庫等。 例如邏輯層面，主要是關注推理機的設計，該邏輯支持正向推理， 在提出假設之后又能進行反向推理論證。 在推理的過程中，以原始信息為依據，有助于快速找到可以支撐假設信息的依據， 如果依據并不符合相關要求，則立即更換下一個加深，以此證明邏輯的可靠性，輔助檢測電氣設備的故障信息。對于知識庫設計而言，目的是完整地存儲相關信息， 進而為后續的邏輯推理作業做好鋪墊。 例如，以電氣設備的振動頻率為例，正常條件下，假設振動頻次為每秒30 次，依據相關的異常數據進行正、反向推理驗證，如此就能檢測這振動頻次是否出現異常，便于開展下一步的整改操作[3]。

2.3 應用終端層

這一層面主要是支持人工操作端和系統端的作業，在優化設計的過程中，主要側重兩個方面。 其一是人工端，由于其本質上就具有普遍性，應用智能終端聯網能夠實現各項數據信息的高效處理， 數據處理完成之后再由信息處理層處理。 人工端接收到對應的信息后， 得到解決方案，交由技術人員進行下一步的操作。 其二是設計的時候，設計人員需要著重考慮高配置硬件設備， 聯合各項設備執行一部分的解決方案。多次優化解決方案，如果方案可行，則自動切換成人工控制模式，由技術人員操作。 如果方案不可行，則技術人員進行干預。

3 狀態檢修技術

3.1 超聲波技術

該項技術主要是通過傳感器發射超聲波，依據其傳輸到電氣設備產生的聲波形狀，進而反饋設備內部結構及運行情況。技術人員可以對反射波、折射波進行檢測，結合具體的數據和結果，及時發現設備是否存在異常情況。 操作完成之后，系統會將相關數據傳輸到人工端中，便于技術人員采取有效處理措施。 例如，電氣設備出現局部放電現象，其內部就會產生電荷，隨著其程度逐漸加深，放電產生的熱量增多，慢慢的局部就會越來越大，出現膨脹，原理是存在熱脹冷縮。 即便是一段時間后膨脹慢慢恢復，但是其內部構造也發生了變化。 基于此，技術人員應用超聲波檢測技術，則能夠全面地了解到電氣設備內部介質發生的改變，轉換為可以讀取的數據傳輸到系統中，如此人工端就能發現其存在的具體故障，便于下一步的維修操作[4]。

3.2 射頻檢修

該項技術主要是以無線電接收器為主， 應用其能夠獲得電氣設備內部電磁信號， 同時通過無線電接收器的掃頻、選頻，會采集到對應的電磁波信號，確定對應的檢測范圍，則能獲得結果。例如，對于可能存在的故障，技術人員可以應用射頻技術進行工作，在技術的作用下，采集到放電信號，而后進行轉化，得到具體情況，系統依據電信號的頻率波形得出分析結果。在具體的應用中，射頻檢修技術主要有兩種形式，一是射頻分析形式，操作簡單且具備較高的靈敏度；二是時間處理形式，效率較高但是分析結果的精準度不高[5]。 所以，使用射頻檢修技術常常還和其他的傳感器等配套使用，以此提高檢修精準率。

4 案例分析

4.1 工程概述

成都某工業園區內有一高壓變電站， 變電站是否高效穩定地運行直接影響到整個園區內電力的供應情況。若供電設備出現故障， 則會給工業園區的生產運行造成負面影響，進而產生較大的經濟損失。該變電站多年來處于高負荷使用狀態，所以設備出現故障的幾率較高，需組織專門的技術人員對其進行檢修。在檢修過程中，技術人員憑借專業知識和能力以及一定的工作經驗， 初步判定是變壓器運行時間較長，絕緣性能下降，可能會造成變壓器出現多處故障。所以，技術人員可以按照如下步驟進行操作： 總結設備發生故障的情況——分析故障的具體特征——依據化學反應得出結果——針對性的檢修。

4.2 檢測方案

依據設備的故障特征， 技術人員選擇對應型號的傳感器， 旨在發揮傳感器的應用功能， 得到準確的檢測結果。這些傳感器包含了氣相色譜傳感器、電化學升學傳感器、絕緣性能傳感器，技術人員嚴格按照相關流程進行操作，合理有效地檢測變壓器中的油分氣體、局部放電現象和絕緣性。 而后，技術人員制定檢測方案，將不同的傳感器放在對應的位置，打開開關，連接推理機，連接信息采集層，則能夠全方位的監測設備的運行狀態，一般監測的時間是三天，最后綜合采集信息數據，綜合的進行判定得出準確結果。

4.3 檢修方案

應用聲電傳感器采集超聲波反射波與折射波， 配合應用超聲波檢修技術， 將采集到的信息全部傳輸到計算機系統中，便于其統計分析。 依據計算機處理結果，明確了該變壓器超聲波折射與反射波狀態一般， 反射波長顯著， 因此可以初步判定這一設備的內部介質受到了負面影響，產生了較大的變化，阻礙了超聲波的傳遞。 依據檢測結果，明確了故障的主要原因是絕緣線路，技術人員對其絕緣材料進行更換，再故障解除，如表1 所示為檢修方案的應用效果。

表1 檢修方案的應用效果

可見，系統在測試指標中表現良好，通過對變壓器連續三日的檢測，明確了其存在的故障隱患，技術人員拆機之后驗證其判斷是否合理， 每次判斷運作時間不超過一分鐘，具備使用價值，可推廣應用。

5 結束語

在電氣設備的運營過程中， 必須要重視對其的動態化在線監測工作，且應用不同的技術對其狀態進行檢修，旨在及時找到其存在的故障隱患，保障電氣設備的穩定運行。