電氣設備在線監測技術的研究與發展

閆斌

摘 要：電氣設備在工業生產過程中發揮著重要的作用，但是電氣在長時間的運轉過程中存在著各種各樣的故障，電氣設備在線監測技術與故障診斷可以有效解決這個問題，從而保障工業生產的正常運轉。因此本文在此基礎上就電氣設備在線監測技術與故障診斷的相關問題做了一定的探究，從而更好促進我國電氣行業的發展。

關鍵詞：電氣設備在線監測技術 故障診斷

一、電氣設備在線監測技術方法和故障診斷

（一）技術特征分析。電氣設備的常用的監測方法和監測措施主要是從工業系統的參數入手，通過監測電力參數的變化來判斷電力裝置是否發生異常，常用的監測電力參數主要有電壓、電流以及功率因素。因此在開展電氣設備監測方法和監測措施的研究之前首先要對工業系統中的電力參數的特征進行充分分析，從而為電氣設備的監測打下堅實的基礎。因為在工業系統工作過程中，如果電能計量裝置發生異常或者出現故障，那么就會影響這條線路的工作狀態、相關信號的能量狀態、或者參數發生變化，這些異常就會影響著回路相關參數的變化，那么工業系統通過對于回路的電壓、計量電流、功率因素三個方面的分析，就可以判斷電氣設備是否出現異常現象。如果出現計算的數值超過一定的閾值，電氣設備就會發生指示信號或者進行相應的報警，但是不同的電力裝置都存在著優點和確定，在靈敏性和精度方面也是存在著很大的差距的。

（二）計量電壓異常監測。計量電壓異常監測方法是電氣設備中最常用的一種監測手段，不同的回路電壓在變現方面存在著很大的差異。這種電壓監測的方法主要是通過監測回路中的不平衡電壓、相電壓、相電壓的突變量、斷路器位置的相關變化情況來進行相應工作的，如果工業系統通過相關傳感器監測到支路之間的相電壓的數值在一段時間內一直小于額定電壓30%，同時回路中的電流（額定電流）小于回路中的相電流15%，這樣就可以判斷回路中電氣設備可能出現異常情況。另外一種情況下也可以判斷計量裝置出現異常，通過監測回路中的三相不平衡電壓、相電壓突變量兩個參數，如果這兩個參數在一定的時間內均超過了一定的閾值且在一定的時間沒有恢復正常，那么就可以確定電氣設備出現了異常情況。

（三）計量電流異常監測。計量電流異常監測的方法類似于計電壓的監測方法，主要也是通過測量回路中的不同參數的突變量來判斷電氣設備是否發生異常。與計量電壓異常監測方法不同的是，計量電流的監測方法主要是通過判斷回路中的三相不平衡電流、相電流、相電流突變量、斷路器位置來進行相應的分析。如果通過監測發現回路中的三相不平衡電流、相電流突變在一定的范圍內均超過一定的閾值，同時在一定的時間內沒有恢復正常，那么同樣也可以判斷電氣設備很可能出現異常。另外一種情況也可以判斷電氣設備是否發生異常，通過電能表電流回路監測元件是否發生動作來判斷，如果電流回路監測元件發生動作而且回路中的斷路器分閘沒有動作的情況下，那么同樣能夠判斷出電氣設備出現異常。

（四）功率因數異常監測。功率因數異常監測和前兩種方法存在著很多的差異，它在判斷電氣設備是否發生異常主要是通過判斷斷路器位置、荷載功率因數這兩個參數，同時結合著圖一所總結的功率因數異常特征，從而進行得出相應的結論。比如在回路中的功率因數在一定時間內超過所設定的余只能夠，而且沒有斷路器分閘與檢修信息，且經延時沒有恢復正常，那么通過圖一的結論就可以判斷電力裝置出現異常。

二、監測技術手段

（一）動態電阻監測。通用SF6斷路器有主觸點和電弧觸點。滅弧主要取決于電弧接觸。當斷路器處于閉合狀態時，被測回路電阻主要是主接觸電阻與電弧接觸接觸電阻并聯時的回路電阻值。在正常情況下，主觸點的接觸電阻遠遠小于電弧觸點的接觸電阻，因此所測回線電阻不能反映電弧觸點的燃燒情況。通過監測斷路器運行過程中的回路電阻曲線，可以在不拆卸斷路器的情況下得到電弧接觸的有效接觸時間。這種監測方法稱為動態環路監測，被測電阻稱為動態環路電阻。為了區別斷路器閉合時通常測量的回路電阻，后者稱為靜態回路電阻。

（二）機械振動信號的監測。很多電氣設備都是依靠其機械部件的正確動作來發揮其功能（例如高壓斷路器），因此各部件的機械可靠性極為重要。加強對機械故障的監測，提前發現潛在故障，對于降低高壓斷路器故障率，提高電力系統的安全性和效率具有重要意義。機械振動信號是一種包含大量高壓斷路器狀態信息的豐富信息載體。它由一系列瞬態波形組成。每個瞬態波形都是斷路器運行時內部“事件”的反映。振動是對高壓斷路器內部各種激勵源的響應。對于高壓斷路器，勵磁源包括閉合和閉合電磁鐵、儲能機構、脫扣機構、四桿聯動機構等內部元件的運動。斷路器機械狀態的變化會引起振動信號的變化，這是利用振動信號作為故障診斷依據的理論基礎。通過適當的檢測手段和信號處理方法，可以識別出振動的激勵源，找到故障的根源。

（三）振動信號和振動波形的監測

很多電力設備都是一種瞬時動作電器。正常運行時處于靜止狀態。只有在開閉指令執行時才能快速動作，從而產生強烈的振動。振動信號具有以下特點：振動信號是瞬時非平穩信號。沒有周期性。有效信號出現的時間非常短，通常在幾十到幾百毫秒之間。振動是由力的沖擊和操作機構內部構件運動形式的變化引起的。在斷路器的一次操作中，按一定的邏輯順序啟動、移動、制動一系列元件，形成振動波，從而沿著一定的路徑，傳感器的最終到達是一系列衰減的振動波，不同的結構和不同的運動特性會產生不同的疊加波形。在高壓斷路器的合閘和合閘過程中，沖擊波與斷路器運行時的運動狀態之間存在著對應的關系。這為斷路器監測提供了重要數據。通過選擇合適的零件，可以得到支架。

三、結語

綜上所述，設備在線監測技術主要是通過智能傳感器對設備的相關參數監測和診斷從而有效監控整個系統，能夠在最快的時間內能夠將故障從工業系統中切除。做好電氣設備的故障診斷對保障工業生產系統發揮著重要的作用。

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