冶金電控設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)技術(shù)

黃立薇 吳洲

摘 要冶金電控設(shè)備是鋼鐵企業(yè)電控系統(tǒng)的重要組成部分，常見(jiàn)的電控設(shè)備有變壓器、發(fā)電機(jī)以及電纜等，這些設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)之間影響著電控系統(tǒng)的運(yùn)行，一旦其發(fā)生故障則就有可能會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的問(wèn)題。電控設(shè)備的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)存在的根本目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)電控設(shè)備存在的問(wèn)題，以便于能夠?qū)⒃O(shè)備故障遏制在萌芽或者及時(shí)清除，保障電控設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的健康、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】冶金電控設(shè)備 在線狀態(tài)監(jiān)測(cè) 故障診斷技術(shù)

我國(guó)冶金電控工業(yè)規(guī)模的持續(xù)增長(zhǎng)使得電控設(shè)備監(jiān)測(cè)以及故障診斷工作的壓力日益增加，因此，在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)愈來(lái)愈重要。該系統(tǒng)應(yīng)用于冶金電控設(shè)備的監(jiān)測(cè)工作中，能夠?qū)σ苯痣娍卦O(shè)備工作狀態(tài)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和傳輸，并通過(guò)中心處理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的處理來(lái)判定相關(guān)設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)。

1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的組成

1.1 數(shù)據(jù)瀏覽功能

在系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)中，需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的瀏覽，用戶在監(jiān)控系統(tǒng)過(guò)程中，可以通過(guò)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢和分析。其主要是由于在設(shè)備的運(yùn)用過(guò)程中，通過(guò)傳感器可以將設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)發(fā)送到計(jì)算機(jī)中，通過(guò)處理器的分析功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的整理和反饋，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控和診斷，

1.2 提供參數(shù)信息

在設(shè)備的運(yùn)行中，包括變壓器、傳感器以及開(kāi)關(guān)等組成部分，通過(guò)溫度、濕度以及氣體傳感器的檢測(cè)，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)中，從而通過(guò)系統(tǒng)軟件，可以為用戶提供設(shè)備的參數(shù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的整體分析。

1.3 智能診斷功能

在冶金電控設(shè)備運(yùn)行中，通過(guò)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)收集，而用戶將專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及人工智能等手段應(yīng)用于設(shè)備的監(jiān)控中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的綜合診斷，降低了人力資源的使用率，同時(shí)提升了設(shè)備診斷的質(zhì)量和效率。

1.4 預(yù)測(cè)和分析功能

在設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控以及診斷系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的預(yù)測(cè)以及綜合分析，其主要是由于系統(tǒng)通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的綜合預(yù)測(cè)，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)以及工作狀態(tài)，可以分析設(shè)備的使用壽命及功率的變化，另外，在系統(tǒng)的運(yùn)行中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的分析，從而可以最大程度的保障設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2 常見(jiàn)的一些冶金電控設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1 局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)

冶金電控設(shè)備平均工作場(chǎng)強(qiáng)雖不算高，然而因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)和環(huán)境的復(fù)雜程度比較高，再加上周圍環(huán)境中電場(chǎng)分布均勻性較差，所以導(dǎo)致局部場(chǎng)強(qiáng)可能較高，再加上工藝處理不當(dāng)或運(yùn)行條件惡劣等，可能由個(gè)別地方先出現(xiàn)局部放電而逐漸發(fā)展到嚴(yán)重事故。變壓器油紙絕緣中含有氣隙的地方容易發(fā)生局部放電。變壓器局部放電的在線監(jiān)測(cè)方法主要有：

（1）中性點(diǎn)禍合監(jiān)測(cè)法；

（2）電容器禍合監(jiān)測(cè)法；

（3）超聲波監(jiān)測(cè)法；

（4）電、超聲波聯(lián)合監(jiān)測(cè)法。

其中較為常用的電、超聲波聯(lián)合監(jiān)測(cè)法。依據(jù)電力變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)所產(chǎn)生的高頻電脈沖信號(hào)和超聲波信號(hào)，分為物理征兆識(shí)別與故障部位定位兩部分，通過(guò)安裝在變壓器高壓套管末屏及鐵心接地線上的兩個(gè)電脈沖傳感器和安裝在變壓器油箱外殼的五個(gè)超聲波傳感器，檢測(cè)出路脈沖電信號(hào)和超聲波信號(hào)，從電聲信號(hào)提取波型特征，幅頻特性等特征量計(jì)算出變壓器的一次放電量，并確定局部放電點(diǎn)的空間位置。

2.2 油色譜監(jiān)測(cè)技術(shù)

油中氣體分析法（DGA）是當(dāng)前冶金電控設(shè)備在線絕緣檢測(cè)工作中非常常見(jiàn)的技術(shù)之一，同時(shí)該技術(shù)也是成熟度較高的一種技術(shù)。一般狀況下，充油電氣設(shè)備的絕緣油及有機(jī)絕緣材料，在電和熱的作用下，會(huì)逐漸發(fā)生老化和分解，產(chǎn)生少量的各種低分子烴類氣體、氫氣、一氧化碳、二氧化碳等氣體。該技術(shù)能夠通過(guò)對(duì)這些特征氣體的監(jiān)測(cè)以及分析，來(lái)對(duì)相關(guān)電氣設(shè)備運(yùn)行狀況以及故障原因進(jìn)行判定。設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)，不同的故障會(huì)釋放出不同種類不同比例的氣體，因此，通過(guò)對(duì)油中氣體的成分、含量以及所占比例的分析，就能夠完成故障的在線診斷。

2.3 介損監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)

介損監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于電容型的設(shè)備上。電容性設(shè)備是指全部或部分絕緣采用電容式絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)備，主要監(jiān)測(cè)其介電特性（介損，電容，泄漏電流）。一般可以依靠相對(duì)測(cè)量方法來(lái)克服，即將某一容性設(shè)備的絕緣狀況與安裝在同一個(gè)變電站中的其它容性設(shè)備進(jìn)行比較，通過(guò)對(duì)足夠數(shù)量的容性設(shè)備進(jìn)行比較，可發(fā)現(xiàn)發(fā)生變化較大的容性設(shè)備。

當(dāng)采用測(cè)量同相電容型設(shè)備之間的介損值和電容量比值，并根據(jù)其介損差值的變化量判斷設(shè)備的絕緣狀態(tài)時(shí)，由于外部環(huán)境（如溫度等）、運(yùn)行情況（如負(fù)載容量等）變化而導(dǎo)致的測(cè)量結(jié)果波動(dòng)會(huì)同時(shí)作用在參考設(shè)備和被試設(shè)備上，它們之間的相對(duì)測(cè)量值能保持穩(wěn)定，能真實(shí)反映設(shè)備本身的絕緣狀況。

2.4 其他方法

隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，也出現(xiàn)了基于對(duì)象重構(gòu)的專家系統(tǒng)，即通過(guò)診斷對(duì)象的對(duì)象定義、對(duì)象屬性、對(duì)象間關(guān)系等，構(gòu)造出整個(gè)診斷對(duì)象類系；將診斷規(guī)則如具體診斷知識(shí)、計(jì)算公式等，附著于相應(yīng)對(duì)象上，實(shí)現(xiàn)基于對(duì)象劃分的知識(shí)劃分。它能大大提高知識(shí)的復(fù)用性和規(guī)則、知識(shí)庫(kù)及推理機(jī)的相對(duì)獨(dú)立性，有利于知識(shí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，它特別適用于構(gòu)件診斷對(duì)象多樣同時(shí)又具有很多共性的專家系統(tǒng)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雖然我國(guó)冶金鋼鐵企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的重要性，并且已經(jīng)投入了大量的資源進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的公關(guān)，也取得一定的成果，但是當(dāng)前冶金電控設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)仍然存在著一些不足，需要在實(shí)際工作中進(jìn)行總結(jié)來(lái)不斷進(jìn)行完善。只有這樣，才能夠在新形勢(shì)下充分保障我國(guó)冶金鋼鐵企業(yè)的綠色健康、穩(wěn)定、安全發(fā)展，為我國(guó)鋼鐵工業(yè)的綠色發(fā)展提供重要支撐。

參考文獻(xiàn)

[1]薛偉，司海濤.基于zigbee技術(shù)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與故障診斷系統(tǒng)研究[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（03）：53-54.

[2]劉欣，何金鋒，唐崇俊.試論高壓電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)[J].科研，2016（08）：00209-00209.

[3]張曄.發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的改進(jìn)研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2016.

作者單位

1.廣東韶鋼松山股份有限公司 廣東省韶關(guān)市 512123

2.廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東省韶關(guān)市 512126