電氣設備的狀態監測與故障診斷探究

陳飛飛，張 揚（南陽農業職業學院，473000）

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電氣設備的狀態監測與故障診斷探究

陳飛飛，張 揚
（南陽農業職業學院，473000）

本文論述了在檢測電氣設備的狀態以及診斷故障的技術以及方法，歸納了電氣設備目前存在的問題，并融合現在的技術和信息提出了紅外診斷技術以及在線檢測技術。

電氣設備；狀態監測；故障探究；紅外診斷技術

電氣設備發電輸電的關鍵部分是變壓器以及發電機，它們的運行直接決定了電力工業是否能夠正常進行。然而，發電機以及變壓器等設備在運行的過程中必然會受到外界環境的影響，比如熱度、電力、機械等因素，這些因素會導致電氣設備的性能下降，導致運行情況不樂觀，發生故障，引起停電，最終甚至會直接或者間接造成經濟損失并對社會發展產生嚴重的影響。為了保證電氣設備能夠正常運轉，依照檢測狀態時檢測到的數據以及介乎來判斷電氣設備在運轉中的狀態從而根據經驗和技術知識來提出一些處理故障的建議。

1　概念

在實際中，狀態檢測、故障診斷以及故障預報在概念上存在一定的相似度還是也存在著一定的差別，通常來說，這幾個概念在內容的定義上沒有相對嚴格的界限，一般都采用相同的方法來檢測狀態和診斷故障，最終的目標也都是相同的。然而，它們卻有著不同的任務。

狀態檢測是記錄、分類以及評估設備的運行狀態的，為維護設備以及維修設備提供策略。

故障診斷是依據故障的情況，分析并判斷已經出現的故障以及故障的狀況。

故障預報就是依據故障的情況，來預測故障的程度、產生的位置以及發生故障的時間。

按照故障發展進程進行分類，如果不能準確預測判斷故障的位置以及時間，就不能稱之為故障診斷或者是故障預報，所得到的結果應該在狀態檢測的范圍內。

圖1是故障處理方法的理論依據，預測或者是預報故障的時候需要仿真和建模，而診斷故障的時候也需要研究和分析故障的機理，因此不能只依靠信號處理好分析故障，它尚且只能分析故障的外在表現，所以難度比較大。檢測狀態主要處理信號以及識別模式來判斷和評估設備的狀況，實現起來相對容易一些。然而，也不能完全認為預報和預測就是狀態檢測的最佳方式，畢竟狀態檢測只是初級的手段，而每一種方法的實施都必須與對象相適合，方法實施的關鍵是準確度要高，所以對于最后要得到準確的結論是有一定的困難的。

圖1　狀態檢測、故障診斷、故障預報的理論依據

狀態檢測的任務主要包括以下幾個方面：

（一）為設備的正常運行提供給數據和資料，為設備的運行建立檔案。

（二）判斷設備的運行是否處于正常的狀態，依照運行狀態的等級、歷史檔案和設備已經出現的故障征兆，來判斷故障的程度和性質。

（三）評估設備的運行狀態，并對所做的評估分類。形成一定的標準之后，能夠為檢修狀態提供依據。

2　方法

2.1變壓器的狀態檢測與故障診斷技術。電力工業主要采用的變壓器樣式是充油式、六氟化硫式或者干式。當前，很多國家包括我國在內在檢測變壓器狀態的時候，通常會采用超聲定位技術、局部放電檢測以及紅外技術，而充油式變壓器，在分析油中溶解的氣體的時候除了需要運用離線和定期的有效色譜外，主要應用的是微水分析技術和在線油中溶解氣體。對高壓套管來說，一般使用的在線測量技術是介質損耗的數字化，當有載調壓開關發生的故障比較多的時候，使用有載故障診斷在線裝置，來測量電氣和機械回路以及觸點磨損。除了以上所述，負載電流及電壓、油溫、風扇、線匝繞組溫度以及冷卻泵的運行等參數也是需要檢測的。局部放電檢測與診斷通常選擇超聲法或者是電脈沖信號法。

2.2發電機的狀態檢測與故障診斷技術。檢測和診斷發動機主要是為了檢測發動機的開始階段是否存在缺陷，然后在安排計劃進行檢修來避免停機發生故障。在發動機使用期間要延長它的使用期限減少修理的次數從而減少修理的費用降低成本提高可用性。當前，世界范圍內檢測發動機的狀態時主要是使用FOVM、GCM、RFM進行檢測。運行的過程中，如果系統發生故障，這三種監視系統會及時的檢測到并進行報警來通知工作人員，操作人員會根據相應的情況進行檢查維修調整發電機，使其近況恢復工作狀態。目前很多國家都在研究新方法來檢測發動機的故障，即診斷故障時利用化學痕量分析法來檢測氫氣。在檢測和診斷發動機的故障時需要在運行的狀態下觀測和采集物理化學、機械以及電氣的特性及有關數據，從而根據這些數據特性來建立數據處理系統，然后正確的診斷出故障發生的原因和信息，根據已經檢測出的故障，利用計算機來對其進行系統的分析和診斷，進一步提出檢修的方案。發動機出現的故障通常包括氫系統故障、水系統故障、定子類的故障以及轉子方面的故障等。對于發動機存在的這些故障，一般通過診斷系統來分析、檢修發動機的狀態，以及電氣絕緣的檢查結果來綜合診斷發動機的具體故障。

3　目前存在的問題

到目前為止，在檢測狀態和診斷故障的時候存在著以下的問題和不足：

（1）電氣設備的檢測與診斷依舊受技術條件的限制，當前技術比較成熟的設備僅僅有局部放電定位儀以及部分組分含量的在線色譜儀，至于其余的檢測設備技術仍然存在這樣或那樣的問題，還不夠成熟。所以，在診斷故障的時候，很多信息在采集的時候還需要進行離線檢測。

（2）故障的剛發生是的檢測信號比較微弱，不能及時發現，設備在運行的時候會受到電場和磁場的干擾，信號比較差，這給檢測狀態帶來了極大的困難。

（3）現在很多的檢測系統，僅僅只能表現出故障的發展態勢，并不能反映故障的危急程度以及故障的種類。軟件也不能適應每個案例的判定，無論是硬件還是軟件都在一定程度上存在著不確定性和缺陷，這會造成故障的誤判，影響維修。

（4）目前的規章制度中沒有對檢測狀態的技術規定和要求，因此在診斷故障時缺乏比較科學性的依據。

4　總結

根據上文所述，在檢測和診斷變壓器和發動機等電氣設備的狀態時，當設備的運行狀態被迅速的展現出來時，表示設備存在潛伏性故障，需要立即提出相對應的處理措施，增加設備的使用期限，減少沒必要的維修，降低設備的使用以及運行成本，將設備實行科學的自動化管理，是保證設備能夠經濟安全有效率的使用的重要方式，應該將此方法大力推廣。

［1］ 王鑫.電氣設備的在線監測與故障診斷［D］.山東大學，2005.

［2］ 梁華蘭.電氣設備的狀態監測與故障診斷［J］.伊犁師范學院學報（自然科學版），2008，04：20-24.

［3］ 李英姿.基于模糊數學理論的電氣設備狀態監測與故障診斷［D］.福州大學，2003.

［4］ 張春霞.電氣設備狀態監測與故障診斷［J］. 武漢工業學院學報，2004，01：6-10.

Research on condition monitoring and fault diagnosis of electrical equipment

Chen Feifei，Zhang Yang
（Nanyang Vocational College of Agriculture，473000）

This paper discusses the in detection of electrical equipment state and fault diagnosis technology and method，the author summarizes the problems existing in electrical equipment，and integration of technology and information now infrared diagnosis technology and online detection technology is proposed.

electrical equipment； condition monitoring；fault diagnosis；infrared diagnosis technology

陳飛飛 （1983-），女，河南新鄉，本科，助教，研究方向：機電一體化

張揚（1983-），女，河南淅川，本科，助教，研究方向：機電一體化