電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷

楊江 趙偉哲

摘 要：為了使人們能夠正常生產(chǎn)，必須定時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)設(shè)備是否存在故障。監(jiān)測(cè)電力設(shè)備過(guò)程中，應(yīng)側(cè)重設(shè)備的狀態(tài)、故障診斷這兩個(gè)方面。本文將電力系統(tǒng)設(shè)備作為研究對(duì)象，對(duì)其狀態(tài)檢測(cè)、故障診斷進(jìn)行分析，呼吁人們必須對(duì)設(shè)備故障診斷引起重視，確保故障診斷工作能夠順利開展。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備;狀態(tài)監(jiān)測(cè);故障診斷

狀態(tài)維修包含了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷技術(shù)這兩個(gè)方面，目前在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，它能有效監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)知設(shè)備的哪個(gè)部位將發(fā)生事故，以此安排停電計(jì)劃并開展組織維修工作，這樣維修工作質(zhì)量才能得到提高。通過(guò)對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)運(yùn)用故障診斷技術(shù)，有利于預(yù)防性維修更快轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)維修。通過(guò)對(duì)設(shè)備故障做出判斷，從而提高維修質(zhì)量。

一、電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷的必要性

運(yùn)行過(guò)程中的電力設(shè)備容易受環(huán)境、溫度以及機(jī)械等因素的影響，導(dǎo)致電力設(shè)備性能被降低，進(jìn)而出現(xiàn)故障。電力設(shè)備想提高其安全性，應(yīng)盡可能使用絕緣材料，其主要成分為有機(jī)材料，常見的有礦物油、絕緣紙等，受到影響后的有機(jī)合成材料可加速老化。在電力系統(tǒng)中，最重要的就是電力設(shè)備。電力設(shè)備存在故障的話，電力系統(tǒng)將出現(xiàn)癱瘓，甚至?xí)?dǎo)致大規(guī)模停電的產(chǎn)生?？茖W(xué)技術(shù)在持續(xù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了較高的自動(dòng)化程度，只要有一臺(tái)設(shè)備存在故障，將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成影響?，F(xiàn)如今，電力設(shè)備已經(jīng)達(dá)到了先進(jìn)水平，僅憑人工判斷無(wú)法將設(shè)備的故障找出來(lái)。因此，必須嚴(yán)密監(jiān)測(cè)電力設(shè)備狀態(tài)，以便快速診斷出設(shè)備故障。要診斷電力設(shè)備故障，應(yīng)先檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)，工作人員利用所獲取的數(shù)據(jù)，結(jié)合自己所積累的經(jīng)驗(yàn)，可以分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)故障類型、位置做出準(zhǔn)確地判斷。只有先明確故障，再開展維修工作。狀態(tài)監(jiān)測(cè)需要先收集相關(guān)數(shù)據(jù)，故障診斷主要是分析和判斷這些數(shù)據(jù)。

二、狀態(tài)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)

狀態(tài)監(jiān)測(cè)由數(shù)據(jù)傳輸、信號(hào)采集以及數(shù)據(jù)處理等部分組成。

（一）信號(hào)采集

電力系統(tǒng)設(shè)備要實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)目標(biāo)，首先要確定診斷的對(duì)象，再獲取設(shè)備的電信號(hào)。結(jié)合設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，以及信號(hào)的不同特性，選擇恰當(dāng)?shù)男盘?hào)采集方法，最常見的就是一次性采樣。采集信號(hào)樣本時(shí)，應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成采樣;一旦發(fā)生隨機(jī)故障，可進(jìn)行自動(dòng)采樣;按照特殊要求來(lái)診斷故障，同時(shí)采用特殊的采樣方法，常見的有峰值采樣、轉(zhuǎn)速跟蹤采樣這兩種方法。

根據(jù)設(shè)備類型與任務(wù)要求，需采用不同的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法。例如，變壓器如果發(fā)生故障，主要是因?yàn)閮?nèi)部的絕緣材料出現(xiàn)老化，根據(jù)變壓器的電氣、機(jī)械這兩種特性，以及實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可進(jìn)行局部放電、油中氣體分析以及極化波譜等方法。通常，交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)容易出現(xiàn)各種類型的故障，且其原因各不相同，因此需采用有效的預(yù)測(cè)方法。要對(duì)斷路器狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可采用振動(dòng)監(jiān)測(cè)法或跳閘輪廓法，這樣便可獲取斷路器信息。

（二）數(shù)據(jù)傳輸

通常，用于處理信號(hào)的系統(tǒng)必須遠(yuǎn)離監(jiān)測(cè)設(shè)備，向設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，難免會(huì)遭到不同程度的破壞，所以需及時(shí)處理數(shù)據(jù)。第一步，數(shù)據(jù)預(yù)處理、A/D轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮和打包，向控制中心傳送這些數(shù)據(jù)。目前，電力領(lǐng)域廣泛應(yīng)用了各種通訊設(shè)備，傳送數(shù)字信號(hào)一般采用的是光纖，這樣就能克服干擾問(wèn)題。

（三）處理數(shù)據(jù)

利用傳輸線路向工控?cái)?shù)據(jù)中心傳輸獲取的數(shù)據(jù)，采用不同的方法來(lái)處理數(shù)據(jù)包。

三、故障診斷的關(guān)鍵技術(shù)

（一）選取故障信號(hào)特征量

從所有的數(shù)據(jù)信號(hào)中提煉出有用的信息，同時(shí)運(yùn)用信號(hào)處理技術(shù)，處于運(yùn)行狀態(tài)下的電力設(shè)備可提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，同時(shí)還能快速診斷出設(shè)備故障，使其達(dá)到較高的靈敏度。通常，一種故障狀態(tài)可導(dǎo)致多個(gè)故障特征量的產(chǎn)生，但這些故障特征量都可表示相同的故障。因此，當(dāng)前面臨最大的問(wèn)題就是選取哪種故障特征量。如果選擇了錯(cuò)誤的特征量，將很難對(duì)故障狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，無(wú)法判斷狀態(tài)的正確與否。不管是正常狀態(tài)還是故障狀態(tài)，它們都含有相同的特征參量，這樣容易造成判斷的失誤。也就是說(shuō)，故障特征量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較模糊，必須選擇正確的方法。

（二）故障診斷

電力設(shè)備容易出現(xiàn)不同類型的故障，相同的事故可呈現(xiàn)出多種故障狀態(tài)，接下來(lái)本文介紹了常見的幾種診斷方法：（1）一種故障可表現(xiàn)出不同的故障表象，診斷時(shí)需運(yùn)用信息融合技術(shù)，將其與多傳感技術(shù)聯(lián)合使用，由此進(jìn)行診斷。要對(duì)同一個(gè)對(duì)象進(jìn)行處理，需站在不同的角度，采用多種傳感器。即使時(shí)同一故障，其表現(xiàn)特征也不相同，因此選擇的狀態(tài)信息量需達(dá)到較高的靈敏度，采用這種診斷方法可取得顯著的診斷效果;（2）特征空間矢量法，首先實(shí)時(shí)分析所獲取的故障誤差數(shù)據(jù)，對(duì)其加以修正，這樣對(duì)象就能體現(xiàn)出不確定性，并呈現(xiàn)出慢時(shí)變性。此外之外，還可采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等多種方法對(duì)故障進(jìn)行診斷。

（三）信息技術(shù)和故障診斷分析技術(shù)

故障診斷分析技術(shù)可用于分析電力設(shè)備故障，主要側(cè)重故障發(fā)生過(guò)程，包括故障的來(lái)源去向等方面。首先，需總結(jié)歸納設(shè)備狀態(tài)特征量，再運(yùn)用模糊識(shí)別技術(shù)，將其與其他識(shí)別技術(shù)相結(jié)合，由此得到準(zhǔn)確的故障特征參數(shù)，再分析故障的性質(zhì)及產(chǎn)生原因。目前，大多數(shù)電力設(shè)備都具備網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，對(duì)故障進(jìn)行診斷時(shí)，通常需利用局域網(wǎng)來(lái)傳輸信息，也可使用遠(yuǎn)程協(xié)助，由此開展診斷工作。這樣一來(lái)，就能對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)，同時(shí)還能異地處理故障診斷，通過(guò)使用各種先進(jìn)設(shè)備，借助一些虛擬診斷儀器，及時(shí)上傳各種數(shù)據(jù)。

四、結(jié)語(yǔ)

目前，電力設(shè)備所采用的故障診斷技術(shù)，逐漸朝著信息化方向發(fā)展，診斷信息的傳輸一般需借助網(wǎng)絡(luò)，這樣就能進(jìn)行遠(yuǎn)距離診斷，并實(shí)現(xiàn)傳輸目標(biāo)。當(dāng)然，有些診斷系統(tǒng)還具備報(bào)警功能，可隨時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。要檢測(cè)電力設(shè)備的狀況是否良好，必須運(yùn)用故障診斷技術(shù)，本文詳細(xì)介紹了不同類型的故障診斷技術(shù)。希望通過(guò)本文的闡述，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大故障診斷技術(shù)的應(yīng)用范疇，促進(jìn)我國(guó)的電力行業(yè)取得更好發(fā)展。

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