電氣設備的故障診斷技術與發展趨勢

李繼鵬

中國市政工程東北設計研究總院有限公司哈爾濱分公司， 黑龍江哈爾濱 ?150000

摘要：電網的安全穩定運行是國民經濟發展的重要保障，目前，由于電力設備的故障導致電網停電，破壞電網的穩定運行的現象時有發生。因此，需要實時監測和診斷電網中電力設備的運行狀態，若設備發生故障，能夠迅速做出反應，最大限度地降低運行和維修成本，保證電網的安全穩定運行。

關鍵詞：電氣設備;狀態監測;故障診斷;系統運行

引言：電氣設備狀態監測與故障診斷技術作為保證電氣設備運行正常的關鍵，結合其重要性剖析，對故障診斷技術具體應用進行詳細研究，目的在于更有效地保證電氣設備運行正常，提高電氣設備的運行效率。電氣設備狀態監測與故障診斷技術的應用，直接影響電氣系統運行情況。

1電氣設備狀態監測與故障診斷重要性分析

1.1保障包裝機組電力系統正常運行

包裝機組正常運行關系到行業包裝生產效率、電氣設備監測以及故障診斷，有效維護電力系統運行安全，提高電力系統運行穩定性，掌握設備狀態情況與使用壽命。如果包裝機組運行期間，存在隱藏故障檢查不及時或者不到位，運行效率明顯下降，引發一系列后續問題。電氣設備狀態監測與故障診斷，能夠隨時了解設備運行情況，及時發現設備故障，并且第一時間對故障進行處理，保證包裝機組的設備運行正常。

1.2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。

2電氣設備在線監測和故障診斷的應用現狀

2.1電氣設備在線監測應用現狀

電氣設備的故障往往是一個漸變的發展過程，在這個過程中總會表現出一定的故障征兆，如溫度過高、局部放電、泄漏電流增大、介質損耗增大、三相電流不平衡、油中溶解氣體含量變化等。每種故障征兆都對應著一種或多種在線監測技術，由于不同電氣設備的結構和安裝運行環境的不同，因此在線監測的技術也不相同。

2.2電氣設備故障診斷應用現狀

2.2.1基于解析模型的方法

其主要是通過將設備的實際運行狀態與建模后的預測運行狀態進行對比分析，對設備故障進行診斷，但是此種故障診斷算法跟模型參數關系較大，有一定的誤差。

2.2.2基于定性經驗知識的方法

其依賴于系統的先驗知識，主要是應用專家系統、神經網絡、粗糙集理論等技術對故障進行診斷，但由于涉及到的專業知識比較復雜，應用起來相對困難，不易操作。

2.2.3基于數據驅動的方法

其主要是通過對監測的實時數據和離線歷史數據的分析，來對設備故障進行診斷。若只采用某一種算法對電氣設備進行故障診斷，在實際引用時可能存在缺陷，因此，考慮將三種方法進行融合，綜合三種算法的優勢，達到很好的故障診斷效果。例如，在神經網絡中加入粗造集理論，既可以減少訓練數據，提高故障診斷效率，又能提高數據的代表性，較少噪聲干擾。

3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，則針對變壓器繞組過程中所出現的放電現象，主要通過繞組二端進行傳播。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，由此與準確定位放電源位置。

4電氣設備在線監測與故障診斷的發展前景及建議

4.1基于先進物聯網技術及信息融合技術的發展

在電氣設備在線監測和故障診斷中應用無線傳感網絡等先進的物聯網技術和信息融合技術對設備運行信息進行采集，傳送，處理。

4.2電氣設備狀態的遠程監測和網絡化跟蹤

利用信息技術高效獲取信息、處理信息、傳輸信息和使用信息的優勢，將其融入到電氣設備在線監測和故障診斷中，實現對電氣設備的狀態的實時監測，并將監測到的數據信息進行遠程傳送和網絡化跟蹤，提高對電氣設備的監測能力，及時發現設備運行故障并進行維修。

4.3基于虛擬化技術的發展

為了提高故障診斷系統的可視性和交互性，將虛擬化技術融入電氣設備在線監測與故障診斷中，有助于運行人員全面把控電氣設備的運行狀態。

結語：電氣設備的故障有很多種。同一種故障可能有不同的故障，不同的故障也可能是同一種故障。而故障現象是發現電氣故障的基本依據，是發現電氣故障的起點。因此，要仔細觀察和分析故障現象，找出故障現象中最重要、最典型的方面，找出故障發生的時間、地點、環境等。很多電氣故障的排除，都要靠專業的理論知識才能真正理解。與其他類型的維修人員相比，電氣維修人員更加理論化，有時很多工作離不開理論的指導，所以有必要具備一些專業的理論知識。我們應該不斷加強對自身專業理論知識的學習，提高操作技能水平，當出現電氣故障時，能夠準確地找出故障所在，從而消除故障，使電氣設備能夠正常穩定運行。

參考文獻

[1]謝錦田.醫藥化工企業低壓電氣設備的故障與維修[J].化工設計通訊，2018，44（12）：202+231.