GIS電氣設備狀態監測與故障診斷研究綜述

翟霜 馬立偉

摘 要：現代的工業生產進程中，電氣設備是不可或缺的。保證電氣設備的安全穩定運行是提高企業生產質量和生產效率的關鍵。在電氣系統運行中，很有可能產生電壓不穩定或者負荷超標的問題，產生這種現象主要是由于線路存在漏電的問題、短路的問題等導致電氣設備被燒壞，造成的后果非常嚴重。對高壓電氣設備實施在線監測，能夠有效地避免因此導致的安全事故，對電氣設備在線應用狀態檢修技術，能夠預防故障發生，保證電氣設備穩定可靠的運行。該文著重于研究電氣設備在線監測及狀態檢修技術。

關鍵詞：電氣設備;在線監測;故障診斷

引言

電力工業系統使用的電氣設備種類繁多，典型的有變壓器、避雷器、絕緣套管等。電氣設備一旦出現問題，必然會影響到整個電力系統的平穩運轉，因此，全方位把握電氣設備運轉狀態，將排查電氣設備潛伏故障作為目標的電氣設備狀態監測與診斷技術，已是電力工業發展的重點，同時也是革新設備后勤養護體制、執行狀態監測的基礎。該技術的重點是精準捕獲電氣設備狀態信息并加以運用。

1電氣設備狀態監測與故障診斷重要性分析

1.1減少包裝機組設備維修成本

包裝機組設備狀態檢修與故障診斷技術的應用，加快設備故障診斷速度，減少隱形故障對設備運行帶來的影響，提高設備安全性的同時，有效節省部分設備維修成本。當前，市場競爭激烈，為了進一步優化包裝機組設備檢修，必須做好電氣設備狀態監測與故障診斷，有效減少企業成本，提高企業的經濟效益。包裝機組設備運行中，保證狀態檢測及時，避免設備過度損壞，及時進行維修，縮短設備維修時間，節省更多人力、物力資源，保障煙草行業經濟效益。

1.2保障電力系統運行的安全性和穩定性

電氣設備在電力系統中扮演著重要的角色，是電力系統運行的基礎，只有保證設備安全運轉，才能確保整個電力系統的穩定運行。為此，首先監控每個電氣設備的運轉狀態，確保獲取精準的第一手資料。這樣當設備潛在問題暴露出來時，可以盡快發現、盡早處理，確保電氣設備的穩定運行，以此保證電氣系統的整體穩定。隨著國家經濟的突飛猛迸，國民生活水平有了極大提升，對電力的要求越來越高，一旦發生重大故障，必然導致電力供應難題，人們正常的社會生活就會受到影響。因此，只有確保電力系統的平穩運行，才能滿足社會的電力需求。

2 GIS電氣設備狀態監測與故障診斷

2.1射頻相關檢測技術

射頻相關檢測技術的應用原理是無線電接收器運行對空間電磁波信號接收，應用掃頻和選頻檢測方式就可以對電磁波信號的大小予以明確，定位的時候還可以擴大范圍。針對選取的頻率范圍制作出圖形，明確是否為局部放電信號，還要測量其大小。”射頻檢測技術有2種應用模式，即頻譜分析模式和時間處理模式。其中，頻譜分析模式有很高的檢測靈敏度，在安裝檢測系統時，操作簡單，在檢測的過程中不會改變電氣設備的運轉方法。射頻檢測技術應用中也存在一定的缺陷，即局放信號的分析能力不夠，對于這種現象的解決能力也非常有限。西方國家采用實驗模擬的方法對射頻檢測技術進行分析，探討變壓器內部結構對于測定靈敏性所產生的影響，比較一般的局放檢測裝置靈敏性與lGHz射頻檢測系統靈敏性的不同，結果是射頻系統有更高的靈敏性。中國研制出了平面等角螺旋天線，其頻帶為2GHz～8GHz，有很高的靈敏性，將其作為定位傳感器，可以運行空間網格定位，避免使用傳統解析算法的時候導致的時延檢測值偏差以及波速參數偏差的問題，產生的定位結果相對比較大，由此表明，這一定位系統有很高的可靠性。

2.2變壓器監測診斷

包裝機組運行需要變壓器的支持，變壓器運行以充油絕緣為主，當前，為了進一步優化變壓器性能，同樣還會應用環氧樹脂澆注絕緣。充油變壓器在進行絕緣診斷期間，故障診斷的主要方法為油中溶解氣體分析。不同形式下的變壓器絕緣，診斷手段以局部放電測量形式展開。局部放電診斷中，注意關注電回路變化，是否會產生電脈沖信號，觀察聲輻射以及電磁輻射等變化。結合變化情況及時進行實驗研究。關鍵點在于局部放電情況下所發出的聲輻射信號。局部放電故障診斷期間，在線檢測診斷，需要在接地線位置以及變壓器套管末端位置連接設置電流傳感器，及時對聲信號進行收集。隨后將收集到的信號傳輸至數據采集單元進行數字化處理，做好數據分析與數據存儲等工作。在線檢測系統運行主要涉及電力變壓器、微計算機、光纖、超聲傳感器以及電流傳感器，同時，還包括數據采集單元、數據分析與控制單元。準確對變壓器放電量進行判斷，必須嚴格按照規定要求展開。診斷過程中因為無線電會造成一定的干擾，所以需要在安裝在線檢測裝置期間，盡量提高分辨率。繪制分布譜圖進行科學判斷，將譜圖信息轉變為指紋信息，以此對放電模式進行準確識別，并且確定故障的嚴重情況。準確對放電源進行定位，具體包括聲信號定位、電信號定位。其中，聲信號定位主要針對放電信號進行分組處理，根據電信號參考基準，對時差速度以及聲傳播速度等進行對比，及時編制方程式，隨即確定放電源具體位置。隨即進行延時分析，設雙曲面方程，根據計算數值準確診斷放電故障。電信號定位，則針對變壓器繞組在此過程中所出現的放電現象，主要通過繞組兩端進行傳播。及時對繞組的中端與高端電信號進行采集，分析電信號的線性關系，由此準確定位放電源位置。

2.3金屬氧化物避雷器在線監測

對于金屬氧化物避雷器中發生的老化和受潮現象產生的故障，可以根據其結構和工作特性，進行在線監測。采用的方法，如實際運行中進行部件種類的考察，一旦發生故障，則可以通過在線監測儀進行泄漏全電流和泄漏電流組量分量的檢測方法，如全電流法。當避雷器發生老化受潮故障時，阻性電流會增加，此時根據這一特征，全電流法可以判斷金屬氧化物避雷器的運行狀況。同期整流法原理是將金屬氧化物避雷器的總電流通過基波濾波器得到基波電流，得到阻性基波電流平均值，結合電壓傳感器，提高檢測靈敏度。諧波電流法可以判斷金屬氧化物避雷器的老化狀況。基波電流法可以判斷金屬氧化物避雷器的運行狀況。電容電流補償法可以將避雷器中的容性部分加以抵消，得到阻性泄漏電流。

結語

GIS電氣設備在實際運行過程中如果存在設備缺陷的話就會導致其分析檢測過程出現十分嚴重的缺陷，因而必須要做好其狀態監測以及相對的故障診斷工作。

參考文獻：

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[2]鐘世強.500kV變電站GIS設備的故障診斷與維護[J].自動化應用，2019（2）：117-118.

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