供配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷研究

黃立深

（百色市右江區(qū)市場(chǎng)開發(fā)服務(wù)中心，廣西 百色 533000）

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，為更好地保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，必須有效監(jiān)測(cè)供配電設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)準(zhǔn)確地診斷故障，通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)獲得供配電設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)分析參數(shù)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行推理判斷，從而獲得更加合理的設(shè)備維護(hù)建議。

一、供配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)

（一）離線監(jiān)測(cè)

離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)是供配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的常用方式，時(shí)至今日，離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)依然十分有效。所謂離線監(jiān)測(cè)就是對(duì)設(shè)備開展計(jì)劃性的檢查，以發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問題，離線監(jiān)測(cè)主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，成本較低，同樣的條件下，離線監(jiān)測(cè)比在線監(jiān)測(cè)更加經(jīng)濟(jì)，因?yàn)殡x線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的價(jià)格比在線系統(tǒng)更低，而且離線系統(tǒng)通常可用于多臺(tái)設(shè)備，綜合使用成本更低。第二，監(jiān)測(cè)范圍廣，離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可在不同時(shí)間監(jiān)測(cè)多個(gè)設(shè)備，可檢測(cè)不易發(fā)現(xiàn)的檢測(cè)對(duì)象。第三，離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備比較簡(jiǎn)便，操作更加容易。第四，離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)供配電設(shè)備的影響較小，通常離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)不需要在被監(jiān)測(cè)供配電設(shè)備上安全檢測(cè)裝置，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行性能、運(yùn)行安全基本沒有影響。

（二）在線監(jiān)測(cè)

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要作用是采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的效果和傳感器的工作是否正常息息相關(guān)，而數(shù)據(jù)庫(kù)是監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)儀表不同的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該可以詳細(xì)記錄一段時(shí)間里的全部數(shù)據(jù)，如模擬量值、狀態(tài)開關(guān)量動(dòng)作順序、脈沖開關(guān)量計(jì)數(shù)值等。監(jiān)測(cè)及分析系統(tǒng)在全面監(jiān)測(cè)設(shè)備參數(shù)的前提下，需要分析供配電設(shè)備振動(dòng)信號(hào)，需要同時(shí)采集多個(gè)模擬量、開關(guān)量。監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)結(jié)合用戶需求提取出數(shù)據(jù)庫(kù)中的故障信息，從故障知識(shí)庫(kù)中找出分析推斷這些征兆的閾值和知識(shí)規(guī)則。將診斷結(jié)果、診斷解釋以及意見反饋給用戶。

二、供配電設(shè)備故障診斷

（一）供配電設(shè)備故障診斷流程

供配電設(shè)備故障診斷系統(tǒng)由以下幾部分組成：

1.狀態(tài)評(píng)估器。根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)評(píng)估其狀態(tài)是否正常。

2.故障分類器。根據(jù)故障數(shù)據(jù)庫(kù)信息對(duì)潛在故障進(jìn)行分類。

3.故障診斷子系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)備情況明確故障類型，定位潛在故障點(diǎn)。

供配電設(shè)備故障診斷系統(tǒng)需要使用的數(shù)據(jù)主要包括：

（1）設(shè)備狀態(tài)信息。如油中的氫氣含量、放電量、介質(zhì)損耗因數(shù)等。主要用來(lái)評(píng)估設(shè)備狀態(tài)。

（2）預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)。如變壓器故障類型、故障點(diǎn)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。在本次系統(tǒng)中預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)主要用于診斷供配電設(shè)備故障。

（3）設(shè)備信息。如設(shè)備生產(chǎn)日期、運(yùn)行年限、額定電壓、額定電流等。這些信息是診斷設(shè)備故障的關(guān)鍵參考依據(jù)。

（二）變壓器模糊故障診斷

首先讀入故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)中的油中溶解氣體色譜分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)模糊診斷法對(duì)變壓器故障進(jìn)行診斷等。所謂模糊綜合評(píng)判，就是通過(guò)建立現(xiàn)象子集、評(píng)價(jià)集，構(gòu)建轉(zhuǎn)換矩陣及其權(quán)重矩陣，最后采用總分法進(jìn)行初級(jí)模糊綜合評(píng)判或二級(jí)模糊綜合評(píng)判，得出最終評(píng)判結(jié)果。依據(jù)羅杰斯比值法中給出的比值與變壓器故障類別之間的定量關(guān)系，建立模糊現(xiàn)象子集相對(duì)于不同故障類別的隸屬函數(shù)，從而進(jìn)行故障類別的模糊。

（三）避雷器

定期帶電檢測(cè)MOA阻性泄漏電流是電氣預(yù)防試驗(yàn)中診斷避雷器劣化的重要手段，但是在檢測(cè)周期內(nèi)出現(xiàn)的缺陷，定期帶電檢測(cè)是無(wú)能為力的。因此在線監(jiān)測(cè)其泄漏電流是有效地檢測(cè)避雷器內(nèi)部缺陷的方法。

1.避雷器設(shè)備的參數(shù)主要包含設(shè)備所在線路名稱、設(shè)備名稱、設(shè)備型號(hào)、設(shè)備廠家、生產(chǎn)日期、設(shè)備編號(hào)等。

2.避雷器的故障診斷試驗(yàn)數(shù)據(jù)主要包括全泄漏電流測(cè)量值、電阻性泄漏電流分量、運(yùn)行電壓值、電壓值、頻率值、環(huán)境溫度值、相對(duì)濕度值等。

3.根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷設(shè)備是否異常，如在線電阻性泄漏電流分量、在線全泄漏電流測(cè)量值超出0.25時(shí)應(yīng)注意監(jiān)測(cè)，當(dāng)阻性泄漏電流分量值提升一倍時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行全面檢修。

4.加強(qiáng)跟蹤監(jiān)測(cè)或停電檢查模塊，當(dāng)測(cè)量值變化較大時(shí)應(yīng)該自動(dòng)報(bào)警并建議加強(qiáng)跟蹤監(jiān)測(cè)，當(dāng)阻性泄漏電流分量值增加。

（四）紅外測(cè)溫設(shè)備故障診斷

設(shè)備內(nèi)回路接觸不好容易導(dǎo)致接觸性熱故障，發(fā)熱點(diǎn)通常被包裹于絕緣介質(zhì)、外殼間，其中一部分發(fā)熱點(diǎn)熱量導(dǎo)致介質(zhì)、外殼溫度升高，還有部分熱量導(dǎo)出到外部，發(fā)熱情況無(wú)法用熱像儀直接體現(xiàn)，可見診斷內(nèi)部熱故障比較復(fù)雜。

1.高壓少油斷路器

高壓少油斷路器散熱部位集中在開關(guān)本體端頭頂帽，充油量少，三相非常容易同時(shí)進(jìn)入紅外熱像儀視場(chǎng)。一組斷路器同時(shí)攝入一個(gè)畫面，當(dāng)最低溫度低于最高溫度5℃時(shí)，表示設(shè)備內(nèi)部存在熱故障。

2.電流互感器

通過(guò)測(cè)量三相互感器溫度，分析熱圖象可以診斷電流互感器內(nèi)部是否存在接觸熱故障。根據(jù)實(shí)踐監(jiān)測(cè)和計(jì)算分析可知電流互感器內(nèi)部大部分的熱量都是從頂帽部位導(dǎo)出。因此，需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)電流互感器頂帽溫度，如果溫度和相鄰溫度差距達(dá)到20℃時(shí)，則表示電流互感器內(nèi)部存在熱故障，應(yīng)該第一時(shí)間處理。

綜上所述，基于供配電設(shè)備維護(hù)實(shí)踐的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的研發(fā)志在必行，這需要研究人員在開展大量理論性研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大量實(shí)踐，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以期建立更加高效精準(zhǔn)的供配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷標(biāo)準(zhǔn)。