簡述電力系統設備狀態監測及其發展情況

王圣江

摘 要：從電廠的狀態監測、斷路器的狀態監測、交流旋轉機械的狀態監測、電力變壓器的狀態監測和狀態監測的一般方法研究五方面進行了分析，對電力系統設備狀態監測進行了分析，并論述了電力系統設備狀態監測的發展情況，以期為電力系統的完善貢獻力量。

關鍵詞：電力系統；狀態監測；電力設備；斷路器

中圖分類號：TM764 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.070

電力系統設備的狀態監測能保證系統的安全、穩定運行，主要方法是記錄設備在運行中的數據和資料，相關人員能在設備的監測過程中及時維修，并了解電力系統中主要的故障類型，從而分析其處理方法。在日常系統運作中，應認真評估，通過監測水平的不斷提升使電力系統更加安全、穩定。

1 電力系統設備狀態監測

電力系統設備的狀態監測可使相關單位更加精準地控制維護時間，在一定程度上延長了維護的間隔時間。通過這種方式，降低了意外停電的可能性。因此，狀態監測在電力系統的設備使用中具有重要意義。設備的狀態監測中主要有3個步驟，即數據采集、數據分析和處理、狀態評估和故障診斷，相關人員可以根據實際情況，選取不同的監測方法，從而達到維護電力系統的效果。

1.1 電廠的狀態監測

電廠的狀態監測主要有2個方面，即電力設備的監測情況和其他監測數據，這些內容共同構成電廠的運行狀態。從這方面的內容可以看出，對設備進行監測的方法也適用于電廠狀態的監測。隨著我國電廠的不斷發展，其控制和數據采集能力在不斷進步，數據更加精準，為電力系統的安全運行奠定了基礎。

1.2 斷路器的狀態監測

斷路器的狀態監測能評估其運作是否正常，主要采用跳閘線圈輪廓和振動監測兩種方法。其中，跳閘線圈是通過對斷路器動作的考察，獲取閉合線圈中的電流波形，從而得出斷路器的狀態信息；振動監測屬于辨認波形的方法，如果斷路器處于不同的狀態，則波形也是不同的。

1.3 交流旋轉機械的狀態監測

在電力系統的運作中，定子匝間短路是最具潛在破壞力的一種故障。交流電氣機械會因污穢或其他電氣和環境的原因出現絕緣老化等情況。如果相關人員沒有及時排除這些故障，則很容易導致更嚴重的故障發生，因此，相關人員要準確測量中性點的電壓，判斷是否出現匝間故障。

1.4 電力變壓器的狀態監測

目前，有很多方法可對變壓器的狀態進行監測，比如局部放電、直流電阻和低壓脈沖等方法。相關人員能通過變壓器的機械和電氣特性選取合適的監測方式，對油紙條件下變壓器的絕緣壽命進行評估。相關人員可利用聲學的方式，對變壓器內部進行診斷和定位。變壓器的溫度變化很重要，相關單位要采取有效的方式對其絕緣強度進行監測。

1.5 狀態監測的一般方法研究

針對狀態監測一般方式的研究，重點是提高電力系統的運行速度和自動化水平。在以往的幾種方式分析中，人工智能方法具有比較明顯的作用，比如知識系統、神經網絡等，都能較好地進行狀態監測。神經網絡能對比較突出的特征進行提取，對不同的模式進行識別，并有效分析。在此情況下，相關人員要合理規劃狀態識別和故障診斷的具體方式，使其可推理并判別知識系統，從而發揮良好的作用。

2 電力系統設備狀態監測的發展情況

2.1 狀態監測的發展現狀

從我國電力系統的發展情況看，存在很多狀態監測方式，其中，部分為通用方法，比如振動分析法、油中氣體分析法、局部放電檢測法和絕緣恢復電壓法等。

在電力系統的運行中，系統設備有固有的振動水平，如果緊固螺釘出現變化或變松，則可能導致不良后果。如果線路老化嚴重、引線結構改變，則可能導致設備振動加劇、擾動偏移。振動分析法在狀態監測中能有效監測故障。為了更好地提升監測水平，應采用聲學傳感器和加速計分辨振動信號，判別信號的強度和振動模式，從而實現對設備狀態的監測。

如果電力設備屬于含油設備，則在絕緣監測中最常使用的方法是油中氣體分析法。這種方法的原理為：辨別故障產生的不同氣體，通過分析其成分和含量進行設備的絕緣診斷。局部放電檢測方法在狀態監測中使用廣泛，主要方式有聲學檢測、光學檢測、化學檢測和電氣測量等。其中，最常用的為聲學檢測法，主要在變壓器箱外部設置高頻聲學傳感器陣列。聲學傳感器對局部放電或電弧放電均比較敏感，且能發現電弧放電產生的暫態聲音信號，相關人員可通過時間間隔定位法確定放電的具體位置。

針對總的絕緣系統狀態監測，要使用恢復電壓法，這樣能對設備壽命進行評估。這種方法的原理為：利用1個直流電壓對絕緣器或絕緣系統進行充電，直至預先規定好的充電時間，然后開始局部放電。在此情況下，短路時間為充電時間的50%，之后重新開路。這種電力系統兩級建立的單個恢復電源，恢復電壓的最大值與絕緣材料極化能力成正比，因此，材料的使用時間越長，則會導致退化更加嚴重。

2.2 狀態監測的發展趨勢

隨著電力系統的不斷完善，狀態監測技術得到了優化，其發展趨勢主要體現在以下5個方面：①很多電力設備逐漸歸入狀態監測中。②我國傳感器技術的發展促進了監測技術的優化，針對狀態監測的方法越來越多。在這個過程中，需要監測的狀態不斷增多，允許處理的數據量逐漸增大，因此，多功能、多狀態的監測系統得到了有效發展。③電力系統可獲得的數據量不斷增加，在處理常規方法時會遇到一定的困難，因此，相關人員應對智能監測系統進行進一步研究和分析。④一些新的數學工具逐漸融入狀態監測中，比如小波變換。⑤相關單位要對檢測得到的數據進行妥善判斷，采用合理的檢測項目和檢測方案，并加強基礎的研究。此外，還應對狀態監測系統與其他系統的聯網和集成進行研究，將狀態監測系統與繼電保護有機地結合起來，尤其是在分布式監控系統中應掌握這種聯合關系，比如分布式的變電所綜合自動化系統；相關單位還應重視系統

的標準化問題，采取合理的方式促進狀態監測系統的發展，為狀態監測技術制訂合理的技術標準，使系統設計規劃更加完善。

3 結束語

綜上所述，電力系統的設備監測是一項非常重要的工程，相關人員要參考狀態監測的方式，結合電力系統設備運行的具體情況，從而選取合適的檢測方法。狀態監測是工程技術人員越來越重視的一個方面，也是電力系統發展中的研究重點。狀態監測的發展和實施情況都會影響電力系統的安全運行，進而影響電力企業的經濟效益和社會效益，從而為人們提供更好的電力服務。

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〔編輯：張思楠〕