电气设备状态监测与故障诊断技术运用

电气设备状态监测与故障诊断技术运用

张欢欢

黄河勘测规划设计研究院有限公司 河南郑州 450003

摘要：在我国科技的发展，各领域的技术水平逐渐提高的今天，随着国民收入水平持续增长，电气设备的出现频率大幅度提升。在这种情况下，该类设备的故障率也居高不下。究其原因，既有设备本身的问题，也有部分人为原因。在设备出现故障后，不仅影响工作效率，还可能会带来极为严重的后果。因此，技术人员需要检测电气设备的运行情况，并设计故障诊断系统，能够更好地提升电气设备利用率以及自身的使用寿命。

关键词：电气设备；状态监测；故障诊断技术；运用

引言

随着国民经济的不断增长，城市化、工业化进程加剧，我国电气设备工程项目迈向了一个新的高峰。在企业电气设备的运行的过程中，会存在一些故障问题，严重影响了设备的正常运行。为保证企业生产质量，就需要对电气设备做好定期维修工作，对于故障问题具有针对性地解决。

1电力系统在线监测技术

所谓电力在线监测技术，是指在电力系统设施设备正常运行的情况下，利用各种技术手段对电力系统各项设施设备进行信息数据采集、分析、判断，从而实现对电力设备运行状态进行监测和诊断的技术。目前，这项技术包括很多方面，例如传感器技术、计算机技术、电子信息技术、数据信号分析处理技术和网络技术等。通过技术手段采集的信息数据，可以直观而准确地反映出电力系统各项设施设备的绝缘情况。

2电气设备状态监测与故障诊断技术运用

2.1变压器监测诊断

当前，为了进一步优化变压器性能，同样还会应用环氧树脂浇注绝缘。充油变压器在进行绝缘诊断期间，故障诊断的主要方法为油中溶解气体分析。不同形式下的变压器绝缘，诊断手段以局部放电测量形式展开。局部放电诊断中，注意关注电回路变化，是否会产生电脉冲信号，观察声辐射以及电磁辐射等变化。结合变化情况及时进行实验研究。关键点在于局部放电情况下所发出的声辐射信号。局部放电故障诊断期间，在线检测诊断，需要在接地线位置以及变压器套管末端位置连接设置电流传感器，及时对声信号进行收集。随后将收集到的信号传输至数据采集单元进行数字化处理，做好数据分析与数据存储等工作。在线检测系统运行主要涉及电力变压器、微计算机、光纤、超声传感器以及电流传感器，同时，还包括数据采集单元、数据分析与控制单元。准确对变压器放电量进行判断，必须严格按照规定要求展开。诊断过程中因为无线电会造成一定的干扰，所以需要在安装在线检测装置期间，尽量提高分辨率。绘制分布谱图进行科学判断，将谱图信息转变为指纹信息，以此对放电模式进行准确识别，并且确定故障的严重情况。准确对放电源进行定位，具体包括声信号定位、电信号定位。其中，声信号定位主要针对放电信号进行分组处理，根据电信号参考基准，对时差速度以及声传播速度等进行对比，及时编制方程式，随即确定放电源具体位置。随即进行延时分析，设双曲面方程，根据计算数值准确诊断放电故障。电信号定位，则针对变压器绕组过程中所出现的放电现象，主要通过绕组二端进行传播。及时对绕组的中端与高端电信号进行采集，分析电信号的线性关系，由此与准确定位放电源位置。

2.2调度自动化（EMS）系统

EMS系统中的CVT在线监测，根据一次电压值反映二次电压值的变化来确定故障类型。对于CVT监盘，首先是纵向对比，EMS系统每15 min获取1次数据，连续8次超过电压限值时告警。根据设备电压等级设置限值，110 kV等级相/线电压波动范围为-10%～10%；220 kV等级相电压波动范围为-5%～5%；220 kV等级线电压、500 kV等级相/线电压波动范围为-3%～4%。其次是横向相间比较，110 kV设备相电压偏差＞2%，110 kV、220 kV、500 kV设备线电压和220 kV、500 kV设备相电压偏差＞1%时告警；对于有汇流母线的110 kV设备相/线电压偏离平均值＞2%，220 kV设备相/线电压偏离平均值＞1.5%，500 kV设备相/线电压偏离平均值＞1%时告警；对于无汇流母线的110 kV、220 kV、500 kV设备相/线电压，根据设备状态与母线电压或线路对侧电压相比绝对值差＞2%时告警。最后查看历史曲线是否存在突变，查询开关动作信息，判断异常并上报。EMS系统可根据厂站图查询变压器中性点直流的日、月曲线波动，近一个月内数据超过10 A的天数应不多于3天，初步判断设备是否存在异常，并通知运维部门检查变压器是否存在局部过热、噪声过大、振动加剧等缺陷。

2.3故障智能诊断模块

该模块以数据管理模块为基础，以实现电气设备智能监测装置的设备故障初判。主要涉及到的业务流程包括:诊断算法的选取、算法的统一调配、数据来源与类型的判定、数据的调配、诊断结果判断与输出以及后续处理措施等。诊断算法的选取是指对某种类型的电气设备进行故障初步判断时，需要对该设备可能存在的故障类别或类型进行识别，并确定相应类型故障对应的诊断方法;算法的统一调配是指利用数据管理模块从智能监测网络中调配所需算法;而数据来源与类型的判断是指在确定故障判断的方法后，根据其核心算法确定需要从海量数据中选用哪些数据;数据的调配则负责从整个智能监测网络中调集与分配相关所需数据;诊断结果判断与输出是指根究计算结果判断有无故障并输出相应结果;后续处理措施主要包括依据已经判定的故障类别与结果给出相应的运维检修策略:如果有故障，则将结果上传到主站，如果没有故障，则将数据合理分布储存于整个智能监测网络。

2.4将关联规则作为基础开展在线设备故障诊断工作

技术人员需要结合电力设备的情况进行全面的了解，分析其特点，在非案例设备的缺陷信息以及基础信息等之中，搜集重要的信息，对电力设备的状态进行分析，通过数据挖掘技术来获得相应的参数信息，将数据保存起来，作为工作的依据。在电力设备产生了故障的时候，应将其中的监测数据提取出来，将其与正常的监测数据进行比较，判断电力设备的情况。还应注意在数据挖掘技术的应用中，应将关联规则作为基础，进行设备故障诊断工作。关联规则作为其中的重要内容，是利用数据库中数据的规律，来获得相应的关联规则的一种方式，对电力设备的管理有着重要的作用。

2.5内外接头故障的红外诊断

针对变压器套管进行故障判断，由穿缆引线接头故障导致的发热通常会通过接线鼻子传到将军帽上，所以热像特征为是以将军帽的顶端为中心的热像图。在35kV的变压器套管之中，与热圈连接起来的内部接头一般在下端部分，同时浸入到箱体油之中，产生故障的时候，发出的热量需要通过油和套管散发出来，套管比较长，在热量传导道路套管外部的时候的产生温度不高。但是当三相套管不是同等热鼓掌的时候，三相套管的热像特点具有较大的温差。在内外接头都存在的接触不良的问题在热像中呈现出内外接头发热区叠加的情况。在绝缘介质受到环境影响而产生问题的时候，会导致绝缘故障，在热像图中为套管整体发热的特点。

结语

为降低电气设备的故障率，减轻维修人员的工作负担，科研人员经过不断努力，终于取得了突破性进展。在将计算机系统植入电气设备后，故障诊断系统变得更加完善，其功能也愈发强大。在此基础上，对诊断系统进行分析，并找出其功能的运行原理，再加以详细研究。通过这种方式，使诊断系统的功能更加强大，保障电气设备的稳定运行，并提高其使用寿命。

参考文献

[1]任丕杰.电气设备状态监测及故障诊断系统的构建[J].电子技术与软件工程，2016(24)：190.

[2]胡彦秋，晋吾楠.电气设备故障诊断系统的分析与设计[J].黑龙江科技信息，2014(19)：67-68.