電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)研究

劉俊，張賢坤

電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)研究

劉俊1，張賢坤2

（1.國(guó)網(wǎng)沈陽(yáng)供電公司，遼寧 沈陽(yáng) 110811；2.上海海能信息科技有限公司，上海 201315）

電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)在電力領(lǐng)域的發(fā)展過(guò)程中具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，它可為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供重要保障。在此之上，簡(jiǎn)要分析了電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的作用，并分別從在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、無(wú)人檢修監(jiān)測(cè)等方面論述了狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)，并且通過(guò)采取故障特征數(shù)據(jù)、選擇故障診斷方式、分析故障來(lái)源過(guò)程等內(nèi)容突出故障診斷技術(shù)特點(diǎn)。

電力系統(tǒng)設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)；故障診斷技術(shù)；電力企業(yè)

電力需求量的增加導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)成為電力企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。其中，電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與故障診斷技術(shù)在其中發(fā)揮著重要作用，它可以保障電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并為大眾提供優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。另外，當(dāng)電力系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)得到一定優(yōu)化時(shí)，也會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)重大助力，并且能有效地保證工作人員的安全，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

1 電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的作用

電力設(shè)備是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，一旦電力設(shè)備發(fā)生故障將導(dǎo)致電力系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，所以，電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與故障診斷技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有較強(qiáng)的實(shí)踐意義。其中，狀態(tài)監(jiān)測(cè)具體是指工作人員借助傳感器等設(shè)施以及現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)對(duì)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)加以監(jiān)控，這樣可為電力設(shè)備的正常運(yùn)行提供重要保障，將潛在安全隱患消除在初期發(fā)展階段，進(jìn)而避免電力企業(yè)遭受不必要的經(jīng)濟(jì)損失。故障診斷指的是工作人員從狀態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中獲取到設(shè)備實(shí)際參數(shù)及異常狀況信息，進(jìn)而有助于工作人員及時(shí)采取解決措施調(diào)整電力設(shè)備狀態(tài)，從而保證電力系統(tǒng)正常供電。

事實(shí)上，電力設(shè)備在運(yùn)行期間極易發(fā)生故障，比如受到環(huán)境及溫度等變化致使設(shè)備性能受到影響，最終出現(xiàn)故障。通常情況下，電力設(shè)備在其自我保護(hù)方面常采取絕緣材料增強(qiáng)設(shè)備安全性，但這些材料經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后容易發(fā)生老化現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)設(shè)備故障。因此，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與故障診斷技術(shù)的合理應(yīng)用可為設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行起到防護(hù)作用。相關(guān)人員根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果可及時(shí)找到故障位置及原因，以此促進(jìn)電力企業(yè)向信息化方向發(fā)展。

2 電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)

為了滿足當(dāng)前設(shè)備監(jiān)測(cè)需求，電力系統(tǒng)需要借助先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測(cè)目的。其中在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要包括故障診斷、監(jiān)測(cè)分析、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等三方面內(nèi)容。

其中在故障診斷環(huán)節(jié)中，需要通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及時(shí)提取相關(guān)設(shè)備參數(shù)，并根據(jù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息與之對(duì)比，以便準(zhǔn)確找到相關(guān)的設(shè)備故障點(diǎn)。通常情況下這些提取到的故障信息往往很難利用系統(tǒng)直接獲取，因而需要借助人工力量輸入故障特點(diǎn)進(jìn)行查找，以此提升故障點(diǎn)確定的準(zhǔn)確性。

而在故障診斷過(guò)程中，可利用故障信息排除經(jīng)驗(yàn)等對(duì)故障加以分析，并將最終診斷結(jié)果傳遞給工作人員。

在監(jiān)測(cè)分析中，在原有數(shù)據(jù)診斷系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加分析功能，它可對(duì)電力設(shè)備整體數(shù)據(jù)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?，但?dāng)涉及到的數(shù)據(jù)量較大時(shí)會(huì)消耗過(guò)多資源，導(dǎo)致故障監(jiān)測(cè)可行性較低。在最終狀態(tài)監(jiān)測(cè)階段可利用傳感器對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并經(jīng)由數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的近期監(jiān)測(cè)記錄及事故追憶記錄等可對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析監(jiān)測(cè)，從而達(dá)到在線監(jiān)測(cè)效果。

2.2 離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)

離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)在電力設(shè)備監(jiān)測(cè)工作中占據(jù)重要地位，盡管狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷在更新，但仍然離不開離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重大支持。在離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作中，不管電力設(shè)備是否處于正常開機(jī)狀態(tài)，都可運(yùn)用離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備中存在的具體問(wèn)題。離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)在電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

具體優(yōu)勢(shì)包括：①成本低。離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備照比在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備相比成本更低且安裝容易。由于離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備能夠自由移動(dòng)，并且根據(jù)實(shí)際工作需求可選擇適合的監(jiān)測(cè)時(shí)間。同時(shí)，離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備還可對(duì)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充，以此保證設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)得到妥善的應(yīng)用。 ②便捷性。離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備功能單一，所以在攜帶方面也較為簡(jiǎn)便并且更加適用于小型電力系統(tǒng)，同時(shí)不需反復(fù)安裝，這樣可對(duì)電力設(shè)備的安全起到一定的保護(hù)作用。另外，由于在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備所監(jiān)測(cè)的內(nèi)容較廣泛，在小型電力系統(tǒng)中不能發(fā)揮出全部的功能，從而造成資源浪費(fèi)。而離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備剛好可以滿足小規(guī)模電力企業(yè)的實(shí)際需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

2.3 無(wú)人檢修監(jiān)測(cè)

國(guó)外利用傳感器進(jìn)行電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的時(shí)間較早且經(jīng)驗(yàn)較豐富，經(jīng)過(guò)30多年的苦心研究，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)已取得了迅猛的發(fā)展，并且為電力系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)了較大助力。尤其在美國(guó)等國(guó)家已基本上實(shí)現(xiàn)無(wú)人檢修監(jiān)測(cè)，這對(duì)于中國(guó)電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研發(fā)起到了一定的指導(dǎo)作用。所以，中國(guó)相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)積極借鑒海內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)手段，并結(jié)合本國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行特征提高狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的可行性，從而為中國(guó)電力系統(tǒng)的高效發(fā)展提供重要支持。

根據(jù)其他國(guó)家的實(shí)際應(yīng)用效果，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)可極大程度上降低電力設(shè)備故障率，并提高設(shè)備維修效率，讓電力設(shè)備在電力系統(tǒng)中體現(xiàn)出較大的實(shí)用價(jià)值，尤其是在資金成本等方面，無(wú)需浪費(fèi)較大支出投入到設(shè)備維修工作中，從而保障電力企業(yè)在市場(chǎng)中突顯出較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。所以，中國(guó)需繼續(xù)深入研究，以此提高傳感器研發(fā)及狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)水平，爭(zhēng)取更快實(shí)現(xiàn)無(wú)人檢修監(jiān)測(cè)目標(biāo)。

3 電力系統(tǒng)設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 采取故障特征數(shù)據(jù)

在電力系統(tǒng)設(shè)備中應(yīng)用故障診斷技術(shù)時(shí)需要借助數(shù)據(jù)處理手段快速獲取關(guān)鍵信息，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率。由于在實(shí)際操作過(guò)程中獲取到的數(shù)據(jù)量過(guò)于龐大，所以在電力設(shè)備發(fā)生故障時(shí)都會(huì)存在相應(yīng)的故障特征。而一般情況下，同一故障特征也可以由不同故障原因引發(fā)。所以，在無(wú)法確定故障特征時(shí)就不能明確故障類型，從而對(duì)故障診斷工作帶來(lái)一定阻力。因此，相關(guān)人員在具體的工作中要掌握基本的故障特征，提升故障診斷的準(zhǔn)確性。

故障特征數(shù)據(jù)的確定一直都是故障診斷技術(shù)中的難點(diǎn)內(nèi)容，這就需要相關(guān)技術(shù)人員在平常工作中應(yīng)重點(diǎn)積累故障特征，并善于學(xué)習(xí)新型技術(shù)，以此提高自身電力設(shè)備故障診斷能力。比如充分應(yīng)用紅外線技術(shù)等，它可以通過(guò)收集故障物體釋放的紅外線信號(hào)，幫助工作人員對(duì)故障物體進(jìn)行全面分析，并從中找到敏感度較高的故障特征，之后再據(jù)此選擇準(zhǔn)確的故障特征數(shù)據(jù)，進(jìn)而促使電力企業(yè)節(jié)約不必要的成本，提高自身經(jīng)濟(jì)效益[1]。

3.2 選擇故障診斷方式

電力系統(tǒng)設(shè)備故障診斷技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用期間存在不同的診斷方式，所以相關(guān)人員在具體工作中需根據(jù)設(shè)備故障的實(shí)際情況選擇適合的診斷方式，以此提高工作效率。

具體做法為：①充分利用傳感技術(shù)與信息技術(shù)實(shí)施故障診斷。它主要是指在電力系統(tǒng)設(shè)備故障診斷中借助不同種類的傳感器對(duì)故障進(jìn)行全方位診斷，并綜合考慮多種診斷特征判斷故障類型，以此提升故障診斷準(zhǔn)確性。另外，在工作人員分析設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)在信息技術(shù)的幫助下選出最貼合實(shí)際的信息，這樣才能保證設(shè)備故障診斷到位。②結(jié)合空間矢量及故障特征實(shí)施設(shè)備故障診斷，以此最大化降低故障診斷誤差。首先，工作人員可對(duì)尚無(wú)法確定是否屬于真正的故障物體進(jìn)行診斷；其次，根據(jù)以往獲取到的故障特征與其進(jìn)行對(duì)比；最后，修正實(shí)際運(yùn)算中所得到的誤差結(jié)果，這樣可保證下一次故障診斷時(shí)能得到可信度更高的故障特征。 ③重視設(shè)備特性及數(shù)據(jù)信息中存在的一些不確定因素，并運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)法得出故障特征，以此為故障診斷提供重要的參考依據(jù)[2]。

3.3 分析故障來(lái)源過(guò)程

當(dāng)電力系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)往往也會(huì)出現(xiàn)物理化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)合理分析這些現(xiàn)象可為故障診斷工作進(jìn)行指引。比如在分析電力設(shè)備故障原因時(shí)，相關(guān)人員可從設(shè)備溫度等方面的變化找到故障來(lái)源，以此保證故障診斷結(jié)果更加準(zhǔn)確。當(dāng)設(shè)備線路發(fā)生短路故障時(shí)會(huì)造成設(shè)備呈現(xiàn)高溫狀態(tài)，而從溫度監(jiān)測(cè)中可得出多種不同的故障類型，之后再對(duì)其進(jìn)行細(xì)致分析，經(jīng)過(guò)層層排查最終找到實(shí)際故障點(diǎn)[3]。

以電氣裝置故障診斷為例，當(dāng)電氣裝置中發(fā)生接觸不良或線路安裝不到位等狀況時(shí)，工作人員利用溫度測(cè)量?jī)x可測(cè)量出電氣裝置實(shí)際溫度數(shù)值，經(jīng)過(guò)與常規(guī)安全運(yùn)行范圍相比對(duì)，可得出電氣裝置存在的故障隱患，從而及時(shí)對(duì)其加以排查，以便提升電氣裝置的安全性。再比如電力設(shè)備變壓器中，若其出現(xiàn)負(fù)荷超載、套筒過(guò)熱等問(wèn)題時(shí)也會(huì)引發(fā)變壓器故障。此時(shí)，工作人員可對(duì)變壓器進(jìn)行診斷，以便找到具體的故障來(lái)源，并制訂詳細(xì)的診斷方案排除故障。

4 結(jié)論

綜上所述，在電力系統(tǒng)設(shè)備實(shí)際應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與故障診斷技術(shù)時(shí)，相關(guān)人員需要根據(jù)電力設(shè)備的性能及對(duì)應(yīng)的故障點(diǎn)制訂詳細(xì)的診斷方案，并在日常管理中對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這樣才能保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也能有效提高實(shí)際工作效率，為大眾提供良好的用電體驗(yàn)，進(jìn)而讓電力系統(tǒng)設(shè)備發(fā)揮出應(yīng)有的作用，促使電力企業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展道路。

［1］林仕斌.淺析電氣系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)［J］.機(jī)電信息，2019（17）：120-121.

［2］李飛龍.礦山電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)研究［J］.世界有色金屬，2019（2）：290-291.

［3］祝丹.關(guān)于發(fā)電機(jī)、變壓器類電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷探討［J］.科技風(fēng)，2018（24）：172.

2095－6835（2019）22－0102－02

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A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.22.039

〔編輯：張思楠〕