電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究

王瑞強(qiáng)

摘 要：電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行直接影響著決定著人民的日常生活，必須重視電氣設(shè)備的狀態(tài)，加強(qiáng)故障的監(jiān)測(cè)。本文首先闡釋了狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)基本概念和重要性，然后分析了具體的方法，最后提出了未來的展望，具有一定的借鑒性意義。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；技術(shù)研究

電氣設(shè)備實(shí)際上就是電力系統(tǒng)中電力線路、變壓器、發(fā)電機(jī)、斷路器等的統(tǒng)稱。依據(jù)不同測(cè)量方式和傳感器來反映設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的化學(xué)量和物理量的一種方式就是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，主要就是為了能夠檢測(cè)是否具備正常運(yùn)行的設(shè)備狀態(tài)。這種電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)屬于新型的交叉科學(xué)，實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候還是處于初級(jí)研究階段，由于不斷發(fā)展科學(xué)技術(shù)，逐漸運(yùn)用信號(hào)技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)等，從而一定程度上提高了電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的整體水平。

1 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的基本概念

狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷主要包括以下幾方面：第一，信息檢出單元。傳感器能夠及時(shí)體現(xiàn)需要檢測(cè)設(shè)備的物理量實(shí)際狀態(tài)，并且變?yōu)橄鄳?yīng)電信號(hào)。第二，數(shù)據(jù)采集單元。預(yù)處理傳感器輸送的相關(guān)信號(hào)，主要作用就是抑制干擾，及時(shí)采集記錄和A/D轉(zhuǎn)換。第三，信息輸出單元。給后續(xù)單元輸送采集的信息，應(yīng)用固定裝置的時(shí)候，由于存在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)處理單元，需要適當(dāng)安裝一定的合理傳輸信息單元。應(yīng)用便攜式設(shè)備的過程中，僅僅只是需要隔離以及變換信息就可以。第四，處理數(shù)據(jù)單元。分析和處理數(shù)據(jù)信息的過程中，如，提取特征值、抑制干擾，為進(jìn)一步分析和判斷提供依據(jù)。第五，診斷單元。分析比較處理歷史數(shù)據(jù)、規(guī)程、判據(jù)等，為以后研究設(shè)備提供基礎(chǔ)。

2 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的重要性

1）保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)中扮演著重要的角色，是電力系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，只有保證設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)，才能確保整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為此，首先監(jiān)控每個(gè)電氣設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，確保獲取精準(zhǔn)的第一手資料。這樣當(dāng)設(shè)備潛在問題暴露出來時(shí)，可以盡快發(fā)現(xiàn)、盡早處理，確保電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，以此保證電氣系統(tǒng)的整體穩(wěn)定。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)，國(guó)民生活水平有了極大提升，對(duì)電力的要求越來越高，一旦發(fā)生重大故障，必然導(dǎo)致電力供應(yīng)難題，人們正常的社會(huì)生活就會(huì)受到影響。因此，只有確保電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，才能滿足社會(huì)的電力需求。

2）降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，企業(yè)要想獲得長(zhǎng)足的發(fā)展，就必須贏得殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。只有有效降低成本，才能夠?qū)⑵髽I(yè)效益最大化，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中掌握主動(dòng)權(quán)。在電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，如果不在電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控上花費(fèi)時(shí)間，必然會(huì)引發(fā)設(shè)備的超負(fù)荷工作，無法避免問題的出現(xiàn)。如果等到設(shè)備已出現(xiàn)嚴(yán)重問題再采取維修措施，會(huì)花費(fèi)更多的人力物力，甚至有無法修復(fù)的可能。如果形成不可修復(fù)的故障，就必須要購(gòu)置新設(shè)備，期間生產(chǎn)就必須要中斷，不僅會(huì)花費(fèi)巨大的維修費(fèi)用，還會(huì)導(dǎo)致企業(yè)運(yùn)營(yíng)停滯，帶來一些負(fù)面的社會(huì)影響。

3 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的方法

1）發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷。發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候主要作用就是檢測(cè)設(shè)備初始階段的問題和缺陷，以便于能夠有計(jì)劃的對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，最大限度降低設(shè)備停機(jī)概率。在設(shè)備運(yùn)行使用的過程中盡可能縮短發(fā)電機(jī)維修時(shí)間以及延長(zhǎng)無故障時(shí)間，可以在一定程度上降低維修發(fā)電機(jī)的費(fèi)用，從而增加設(shè)備可用性。現(xiàn)階段發(fā)電機(jī)就是在運(yùn)行中利用發(fā)電機(jī)射頻監(jiān)視儀、發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)視器以及發(fā)電機(jī)光纖測(cè)漏儀進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，上述系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)和報(bào)警發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障，引導(dǎo)相關(guān)操作人員能夠及時(shí)了解以及重視設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，為操作人員進(jìn)一步調(diào)整負(fù)荷進(jìn)行指導(dǎo)以及檢測(cè)是否出現(xiàn)停機(jī)問題。國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段也開始研究氫冷發(fā)電機(jī)，依據(jù)化學(xué)量分析方式來診斷氫氣中雜質(zhì)成分，以此來判斷設(shè)備故障。發(fā)電機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)以及系統(tǒng)故障診斷的時(shí)候需要采集和觀測(cè)很多機(jī)械、電氣、物理、化學(xué)特征和數(shù)據(jù)，形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，為監(jiān)測(cè)提供正確的缺陷和異常數(shù)據(jù)信息。利用早期故障預(yù)報(bào)來判斷和分析計(jì)算機(jī)故障情況，并且提供相對(duì)合理的檢修方案。

2）變壓器設(shè)備的監(jiān)測(cè)與診斷。針對(duì)變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)而言，工作重點(diǎn)就是在相關(guān)規(guī)定之下進(jìn)行監(jiān)控，然后根據(jù)監(jiān)控的情況制定維修措施。整個(gè)系統(tǒng)中不僅有重點(diǎn)監(jiān)控，還有額外監(jiān)控，保證其他不常出現(xiàn)故障件的穩(wěn)定運(yùn)行。通常情況下，變壓器的大修有吊鐵心檢查，周期為（10～13）天，其中檢查的重點(diǎn)就是繞組形變。如果在顯示器上觀察到各個(gè)指標(biāo)都在正常范圍，就可以填寫評(píng)估卡。之后還有一些整體性的診斷剖析，是進(jìn)一步確認(rèn)，再綜合評(píng)估出變壓器還可以運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間。檢測(cè)結(jié)果如果顯示變壓器有異常，甚至可能威脅到設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要進(jìn)一步的評(píng)估，是否需要進(jìn)行維修，目前是將所有指標(biāo)都控制在正常范圍之內(nèi)。

3）電容性設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷。對(duì)于電容性設(shè)備檢測(cè)，在此指的就是互感器類裝置，使用的方法有油色譜分析、紅外檢測(cè)、停電預(yù)試等。一般而言，檢測(cè)需要經(jīng)過4個(gè)環(huán)節(jié)，分別是信息檢出、數(shù)據(jù)采集、信息傳輸、數(shù)據(jù)處理。在以上工作完成之后，就能根據(jù)反應(yīng)的數(shù)據(jù)情況，進(jìn)行一個(gè)綜合性判定，然后拿著評(píng)估報(bào)告對(duì)互感器類設(shè)備展開檢修。值得一提的是，停電預(yù)試必須要與主設(shè)備進(jìn)行配合，要么就是在整體停電的情況下施工，如果檢測(cè)發(fā)現(xiàn)電容性設(shè)備存在潛在故障，然后進(jìn)一步確認(rèn)發(fā)現(xiàn)故障確實(shí)存在，就可以根據(jù)故障情況來確定停電檢修方案，需要注意的是，停電檢修必須高效而及時(shí)。如果出現(xiàn)的故障必須要設(shè)備進(jìn)行解體維修，只能在特定房間內(nèi)進(jìn)行。

4）在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)。電氣設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)主要包括：檢測(cè)信號(hào)、采集數(shù)據(jù)源、處理數(shù)據(jù)、診斷故障。監(jiān)測(cè)和診斷故障設(shè)備基本步驟為，依據(jù)各種傳感器，來檢查設(shè)備實(shí)際狀態(tài)，并且能夠及時(shí)傳輸、采集、轉(zhuǎn)換、處理信號(hào)，然后在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)采集單元信息。光纜或者電纜可以被當(dāng)做傳送載體，為了能夠有效提高抗干擾能力，合理應(yīng)用數(shù)字信號(hào)和光纜信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。主要包括三種采集數(shù)據(jù)的方式，采集信號(hào)峰值、采集信號(hào)波形、記錄超過閥值的脈沖來處理數(shù)據(jù)，能夠抑制干擾，可以增強(qiáng)或者保留有用信號(hào)，提取信號(hào)特征。

4 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的未來展望

電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)未來展望實(shí)際上就是應(yīng)用人工智能、識(shí)別判斷、信號(hào)處理等相關(guān)技術(shù)，分布式、綜合性遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究和開發(fā)，能夠及時(shí)保留或者提高信息強(qiáng)度，保證可以及時(shí)提取信號(hào)特征。主要包括指紋診斷、頻率特性診斷、時(shí)域波形診斷、閥值診斷等信號(hào)處理診斷方式。識(shí)別故障模式的方式中包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠識(shí)別局部放電指紋的嚴(yán)重程度和放電類型。依據(jù)被診斷系統(tǒng)的實(shí)際情況，相關(guān)專家能夠利用一定經(jīng)驗(yàn)規(guī)則來正確診斷故障的方式就是設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)。最好的處理電氣設(shè)備故障工具就是模糊理論，相比較一般優(yōu)化方式來說，遺傳算法故障診斷技術(shù)能夠利用比較少的信息來達(dá)到優(yōu)化控制系統(tǒng)的目的。由于不斷發(fā)展科學(xué)技術(shù)，逐漸形成很多新的技術(shù)，在電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷中開始應(yīng)用多傳感器融合技術(shù)、混合智能故障診斷技術(shù)、現(xiàn)實(shí)故障檢測(cè)算法等相關(guān)技術(shù)。

5 結(jié)束語

綜上所述，電氣設(shè)備系統(tǒng)包含著很多種類，在應(yīng)用相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)的過程中，需要詳細(xì)分析設(shè)備存在的安全隱患，找到故障存在的內(nèi)在原因。在此基礎(chǔ)上，合理使用相應(yīng)性的技術(shù)與方法，有效監(jiān)測(cè)與排除設(shè)備的隱患，增強(qiáng)使用的安全性與穩(wěn)定性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，保障人們?nèi)粘Ｉ畹陌踩c健康。

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