刍议电气设备状态监测与故障诊断技术应用

张博红塔辽宁烟草有限责任公司沈阳卷烟厂

刍议电气设备状态监测与故障诊断技术应用

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电气设备的安全运行是电力系统安全稳定运行的基础，保证电气设备的安全性和稳定性需要对电气设备的运行情况进行严密的监测。重视对发电机、变压器的状态监测与故障诊断技术的研究，可以预测电气设备可能发生的故障，对电力设备的运行起到重要的安全保障作用。本文主要介绍了电气设备状态监测与诊断技术的现状和诊断方法，对未来发展情况进行了展望。

电气设备 状态监测 故障诊断

电气设备实际上就是电力系统中电力线路、变压器、发电机、断电器等的统称，它是电力系统的基本单元，一旦时效将造成巨大的经济损失和社会影响。设备的状态监测是利用各种传感器的测量手段对反映设备运行状态的物理、化学量进行监测，目的是预测设备可能发生的故障，以期做到预知维修和有效维修，确保电力设备安全运行。随着科技的发展和进步，传感技术、计算机网络、电子技术、广电技术、干扰抑制技术、信号处理技术、数据仓库、数据挖掘技术被广泛应用和发展，电气设备状态监测与故障诊断技术也在快速发展和进步。

1　电气设备状态监测与故障诊断技术的现状

1.1状态监测与故障诊断技术的概念

状态监测、故障预报和故障诊断在内容上相近，采用的方法上都要进行在线检测和数据分析，目标都是防患于未然。但是，它们的任务却不尽相同。

状态监测：对设备的运行状态进行记录、分类和评估，为设备维护、维修提供决策。

故障预报：根据故障征兆，对可能发生故障的时间、位置和成都进行预测。

故障诊断：根据故障特诊，对已发生的故障进行定位和对故障发展程度进行判断。

它们三者是按照故障发生的时间进程进行分类的。如果不能对已发生故障的位置、程度进行准确判断，不能对未发生故障时间、位置进行预测、则不能成为故障预报和故障诊断，其结论应该属于状态监测范围。

1.2电气设备状态监测与故障诊断技术的现状

在我国，电力部门对电气装置的检修主要采取计划检修方式和故障检修方式。这两种检修方案都是常规行的实验与监测，所能提供的也只是在故障或者事故产生之后的相关信息。在断电器维护技术取得进步的基础上，在线监测应用而生，能够及时地记录对断路器使用寿命造成影响的相关因素和数据，并且完成数据的分析和自动化处理，在第一时间内知道故障隐患，达到及时状态维护的目标。电气设备维修正在以状态监测与故障诊断为发展方向。但是发展至今，电气设备状态在线监测在可靠性和完善行上仍有待于提高，其存在以下问题：①需要完善并行诊断能力，提升大规模数据处理和管理能力，增强自学习和自适应水平；②在信号采集中容易受到传感器可靠性影响，电磁干扰和装置的灵敏度也是重要的影响因素。

2　电气设备状态监测与故障诊断的技术方法

2.1发电机的状态监测与故障诊断技术

目前，国内外发电机的状态监测，主要是通过发电机光纤测漏仪（FOVM）、发电机状态监视器（GCM）、发电机射频监视仪（RFM）进行。发电机状态监测与诊断系统需要观测和采集运行状态下的数据与特性，建立正确的数据处理系统，给出运行异常和存在缺陷的信息，根据早期征兆进行故障预报，采用计算机故障模糊专家系统进行诊断和趋势分析，并提出检修方案。发电器的故障诊断系统，通过对发电机运行过程与状态参数分析及检修、实验的结果，无损探伤、电气绝缘检查结果的分析，综合进行故障诊断。

2.2变压器的状态监测与故障诊断技术

针对变压器的状态监测方法，目前国内外大多数都使用的是超声定位监测技术、局部放电监测以及红外监测技术等。针对充油式变压器最为主要的应用方向是在线油中溶解气体以及微水分析技术。针对故障比较多的有载调压的开关，多使用有载故障诊断在线装置，用以监测诊断触点的磨损情况以及机械或者电气回路中的故障等。像变压器中的高压套管，多采用介质损耗因数的数字化在线监测手段。变压器的状态监测除以上几个方面外，还可以用以监测油温、线匝线组的温度、负载电流以及电压、风扇的运行等方面。对于变压器的状态监测，需诊断的故障类型主要有过热性的故障类型、过热且放电的故障类型、放电性的故障类型、机械故障以及进水受潮等。

2.3压断路器的状态监测与故障诊断技术

高压断路器的检测内容包括载流回路是否完好、绝缘度是否合格、断路器是否有开断的能力、操作机构的特性是否保持等。高压断路器的检测和诊断结果如果现实运行稳定、无潜在故障或存在故障，那么则可以根据监测程序填写评估卡并列入状态检修范围。在高压断路设备工作时，对其监测主要是对每次发生故障时电流的大小和发生故障时跳闸的次数分别进行统计，并根据发生故障时电流的人总和和闸刀开断的次数来安排维修的先后顺序。

2.4在线状态监测与故障诊断技术

电气设备在线状态监测与故障诊断技术主要包括：采集数据源、监测信号、数据处理、故障诊断。电气设备在线状态监测与故障诊断技术包括以下几个方面：第一，油色谱监测技术。现阶段比较常用的UI中设备绝缘监测方式就是油中气体分析法。第二，局部放电监测技术。常用到的有局部放电监测技术、电容器祸合监测法、超声波监测法及电容器祸合监测法。第三，介损监测技术。这种技术主要应用在电容型设备中，电容型设备实际上就是部分或者全部绝缘，依据电容式设计设备绝缘架构，主要目的就是用来监测设备介电特性。

3　电气设备状态监测与故障诊断技术展望

电气设备状态监测与故障诊断技术的发展是进一步加强识别诊断、信号处理、人工智能等新技术的应用。信号处理的诊断方法有阈值诊断、频率特性诊断、时域波形诊断、指纹诊断等。信号处理能抑制干扰，保留或增强有用信号，能够提取信号特征。对局部放电指纹，可使用人工网络识别放电类型、严重程度等。模糊理论是处理电气设备故障诊断的最好工具。与一般的优化方法相比只需要较少的信息就可以实现最优化控制。设备故障诊断的专家系统是根据被诊断系统的专家根据经验利用经验规则通过规则推理进行故障诊断。

综上所述，科技的进步，新技术层出不穷，在线实时故障检测算法、多传感器数据融合技术、基于因特网的远程协作诊断技术、混合智能故障诊断技术、以故障检测及分离为核心的容错控制、监控系统和可信性系统研究等都将在电气设备状态监测与故障诊断中得到广泛应用。

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