電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究與發(fā)展

閆斌

摘 要：電氣設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要的作用，但是電氣在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中存在著各種各樣的故障，電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)與故障診斷可以有效解決這個(gè)問題，從而保障工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此本文在此基礎(chǔ)上就電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)與故障診斷的相關(guān)問題做了一定的探究，從而更好促進(jìn)我國(guó)電氣行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù) 故障診斷

一、電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方法和故障診斷

（一）技術(shù)特征分析。電氣設(shè)備的常用的監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)措施主要是從工業(yè)系統(tǒng)的參數(shù)入手，通過監(jiān)測(cè)電力參數(shù)的變化來判斷電力裝置是否發(fā)生異常，常用的監(jiān)測(cè)電力參數(shù)主要有電壓、電流以及功率因素。因此在開展電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)措施的研究之前首先要對(duì)工業(yè)系統(tǒng)中的電力參數(shù)的特征進(jìn)行充分分析，從而為電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因?yàn)樵诠I(yè)系統(tǒng)工作過程中，如果電能計(jì)量裝置發(fā)生異?；蛘叱霈F(xiàn)故障，那么就會(huì)影響這條線路的工作狀態(tài)、相關(guān)信號(hào)的能量狀態(tài)、或者參數(shù)發(fā)生變化，這些異常就會(huì)影響著回路相關(guān)參數(shù)的變化，那么工業(yè)系統(tǒng)通過對(duì)于回路的電壓、計(jì)量電流、功率因素三個(gè)方面的分析，就可以判斷電氣設(shè)備是否出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。如果出現(xiàn)計(jì)算的數(shù)值超過一定的閾值，電氣設(shè)備就會(huì)發(fā)生指示信號(hào)或者進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警，但是不同的電力裝置都存在著優(yōu)點(diǎn)和確定，在靈敏性和精度方面也是存在著很大的差距的。

（二）計(jì)量電壓異常監(jiān)測(cè)。計(jì)量電壓異常監(jiān)測(cè)方法是電氣設(shè)備中最常用的一種監(jiān)測(cè)手段，不同的回路電壓在變現(xiàn)方面存在著很大的差異。這種電壓監(jiān)測(cè)的方法主要是通過監(jiān)測(cè)回路中的不平衡電壓、相電壓、相電壓的突變量、斷路器位置的相關(guān)變化情況來進(jìn)行相應(yīng)工作的，如果工業(yè)系統(tǒng)通過相關(guān)傳感器監(jiān)測(cè)到支路之間的相電壓的數(shù)值在一段時(shí)間內(nèi)一直小于額定電壓30%，同時(shí)回路中的電流（額定電流）小于回路中的相電流15%，這樣就可以判斷回路中電氣設(shè)備可能出現(xiàn)異常情況。另外一種情況下也可以判斷計(jì)量裝置出現(xiàn)異常，通過監(jiān)測(cè)回路中的三相不平衡電壓、相電壓突變量?jī)蓚€(gè)參數(shù)，如果這兩個(gè)參數(shù)在一定的時(shí)間內(nèi)均超過了一定的閾值且在一定的時(shí)間沒有恢復(fù)正常，那么就可以確定電氣設(shè)備出現(xiàn)了異常情況。

（三）計(jì)量電流異常監(jiān)測(cè)。計(jì)量電流異常監(jiān)測(cè)的方法類似于計(jì)電壓的監(jiān)測(cè)方法，主要也是通過測(cè)量回路中的不同參數(shù)的突變量來判斷電氣設(shè)備是否發(fā)生異常。與計(jì)量電壓異常監(jiān)測(cè)方法不同的是，計(jì)量電流的監(jiān)測(cè)方法主要是通過判斷回路中的三相不平衡電流、相電流、相電流突變量、斷路器位置來進(jìn)行相應(yīng)的分析。如果通過監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)回路中的三相不平衡電流、相電流突變?cè)谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)均超過一定的閾值，同時(shí)在一定的時(shí)間內(nèi)沒有恢復(fù)正常，那么同樣也可以判斷電氣設(shè)備很可能出現(xiàn)異常。另外一種情況也可以判斷電氣設(shè)備是否發(fā)生異常，通過電能表電流回路監(jiān)測(cè)元件是否發(fā)生動(dòng)作來判斷，如果電流回路監(jiān)測(cè)元件發(fā)生動(dòng)作而且回路中的斷路器分閘沒有動(dòng)作的情況下，那么同樣能夠判斷出電氣設(shè)備出現(xiàn)異常。

（四）功率因數(shù)異常監(jiān)測(cè)。功率因數(shù)異常監(jiān)測(cè)和前兩種方法存在著很多的差異，它在判斷電氣設(shè)備是否發(fā)生異常主要是通過判斷斷路器位置、荷載功率因數(shù)這兩個(gè)參數(shù)，同時(shí)結(jié)合著圖一所總結(jié)的功率因數(shù)異常特征，從而進(jìn)行得出相應(yīng)的結(jié)論。比如在回路中的功率因數(shù)在一定時(shí)間內(nèi)超過所設(shè)定的余只能夠，而且沒有斷路器分閘與檢修信息，且經(jīng)延時(shí)沒有恢復(fù)正常，那么通過圖一的結(jié)論就可以判斷電力裝置出現(xiàn)異常。

二、監(jiān)測(cè)技術(shù)手段

（一）動(dòng)態(tài)電阻監(jiān)測(cè)。通用SF6斷路器有主觸點(diǎn)和電弧觸點(diǎn)。滅弧主要取決于電弧接觸。當(dāng)斷路器處于閉合狀態(tài)時(shí)，被測(cè)回路電阻主要是主接觸電阻與電弧接觸接觸電阻并聯(lián)時(shí)的回路電阻值。在正常情況下，主觸點(diǎn)的接觸電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電弧觸點(diǎn)的接觸電阻，因此所測(cè)回線電阻不能反映電弧觸點(diǎn)的燃燒情況。通過監(jiān)測(cè)斷路器運(yùn)行過程中的回路電阻曲線，可以在不拆卸斷路器的情況下得到電弧接觸的有效接觸時(shí)間。這種監(jiān)測(cè)方法稱為動(dòng)態(tài)環(huán)路監(jiān)測(cè)，被測(cè)電阻稱為動(dòng)態(tài)環(huán)路電阻。為了區(qū)別斷路器閉合時(shí)通常測(cè)量的回路電阻，后者稱為靜態(tài)回路電阻。

（二）機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)。很多電氣設(shè)備都是依靠其機(jī)械部件的正確動(dòng)作來發(fā)揮其功能（例如高壓斷路器），因此各部件的機(jī)械可靠性極為重要。加強(qiáng)對(duì)機(jī)械故障的監(jiān)測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障，對(duì)于降低高壓斷路器故障率，提高電力系統(tǒng)的安全性和效率具有重要意義。機(jī)械振動(dòng)信號(hào)是一種包含大量高壓斷路器狀態(tài)信息的豐富信息載體。它由一系列瞬態(tài)波形組成。每個(gè)瞬態(tài)波形都是斷路器運(yùn)行時(shí)內(nèi)部“事件”的反映。振動(dòng)是對(duì)高壓斷路器內(nèi)部各種激勵(lì)源的響應(yīng)。對(duì)于高壓斷路器，勵(lì)磁源包括閉合和閉合電磁鐵、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)、脫扣機(jī)構(gòu)、四桿聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)等內(nèi)部元件的運(yùn)動(dòng)。斷路器機(jī)械狀態(tài)的變化會(huì)引起振動(dòng)信號(hào)的變化，這是利用振動(dòng)信號(hào)作為故障診斷依據(jù)的理論基礎(chǔ)。通過適當(dāng)?shù)臋z測(cè)手段和信號(hào)處理方法，可以識(shí)別出振動(dòng)的激勵(lì)源，找到故障的根源。

（三）振動(dòng)信號(hào)和振動(dòng)波形的監(jiān)測(cè)

很多電力設(shè)備都是一種瞬時(shí)動(dòng)作電器。正常運(yùn)行時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)。只有在開閉指令執(zhí)行時(shí)才能快速動(dòng)作，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)。振動(dòng)信號(hào)具有以下特點(diǎn)：振動(dòng)信號(hào)是瞬時(shí)非平穩(wěn)信號(hào)。沒有周期性。有效信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間非常短，通常在幾十到幾百毫秒之間。振動(dòng)是由力的沖擊和操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式的變化引起的。在斷路器的一次操作中，按一定的邏輯順序啟動(dòng)、移動(dòng)、制動(dòng)一系列元件，形成振動(dòng)波，從而沿著一定的路徑，傳感器的最終到達(dá)是一系列衰減的振動(dòng)波，不同的結(jié)構(gòu)和不同的運(yùn)動(dòng)特性會(huì)產(chǎn)生不同的疊加波形。在高壓斷路器的合閘和合閘過程中，沖擊波與斷路器運(yùn)行時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間存在著對(duì)應(yīng)的關(guān)系。這為斷路器監(jiān)測(cè)提供了重要數(shù)據(jù)。通過選擇合適的零件，可以得到支架。

三、結(jié)語

綜上所述，設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是通過智能傳感器對(duì)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)監(jiān)測(cè)和診斷從而有效監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)，能夠在最快的時(shí)間內(nèi)能夠?qū)⒐收蠌墓I(yè)系統(tǒng)中切除。做好電氣設(shè)備的故障診斷對(duì)保障工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用。

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