电气设备的状态监测与故障诊断探究

陈飞飞，张 扬（南阳农业职业学院，473000）



电气设备的状态监测与故障诊断探究

陈飞飞，张 扬
（南阳农业职业学院，473000）

本文论述了在检测电气设备的状态以及诊断故障的技术以及方法，归纳了电气设备目前存在的问题，并融合现在的技术和信息提出了红外诊断技术以及在线检测技术。

电气设备；状态监测；故障探究；红外诊断技术

电气设备发电输电的关键部分是变压器以及发电机，它们的运行直接决定了电力工业是否能够正常进行。然而，发电机以及变压器等设备在运行的过程中必然会受到外界环境的影响，比如热度、电力、机械等因素，这些因素会导致电气设备的性能下降，导致运行情况不乐观，发生故障，引起停电，最终甚至会直接或者间接造成经济损失并对社会发展产生严重的影响。为了保证电气设备能够正常运转，依照检测状态时检测到的数据以及介乎来判断电气设备在运转中的状态从而根据经验和技术知识来提出一些处理故障的建议。

1　概念

在实际中，状态检测、故障诊断以及故障预报在概念上存在一定的相似度还是也存在着一定的差别，通常来说，这几个概念在内容的定义上没有相对严格的界限，一般都采用相同的方法来检测状态和诊断故障，最终的目标也都是相同的。然而，它们却有着不同的任务。

状态检测是记录、分类以及评估设备的运行状态的，为维护设备以及维修设备提供策略。

故障诊断是依据故障的情况，分析并判断已经出现的故障以及故障的状况。

故障预报就是依据故障的情况，来预测故障的程度、产生的位置以及发生故障的时间。

按照故障发展进程进行分类，如果不能准确预测判断故障的位置以及时间，就不能称之为故障诊断或者是故障预报，所得到的结果应该在状态检测的范围内。

图1是故障处理方法的理论依据，预测或者是预报故障的时候需要仿真和建模，而诊断故障的时候也需要研究和分析故障的机理，因此不能只依靠信号处理好分析故障，它尚且只能分析故障的外在表现，所以难度比较大。检测状态主要处理信号以及识别模式来判断和评估设备的状况，实现起来相对容易一些。然而，也不能完全认为预报和预测就是状态检测的最佳方式，毕竟状态检测只是初级的手段，而每一种方法的实施都必须与对象相适合，方法实施的关键是准确度要高，所以对于最后要得到准确的结论是有一定的困难的。

图1　状态检测、故障诊断、故障预报的理论依据

状态检测的任务主要包括以下几个方面：

（一）为设备的正常运行提供给数据和资料，为设备的运行建立档案。

（二）判断设备的运行是否处于正常的状态，依照运行状态的等级、历史档案和设备已经出现的故障征兆，来判断故障的程度和性质。

（三）评估设备的运行状态，并对所做的评估分类。形成一定的标准之后，能够为检修状态提供依据。

2　方法

2.1变压器的状态检测与故障诊断技术。电力工业主要采用的变压器样式是充油式、六氟化硫式或者干式。当前，很多国家包括我国在内在检测变压器状态的时候，通常会采用超声定位技术、局部放电检测以及红外技术，而充油式变压器，在分析油中溶解的气体的时候除了需要运用离线和定期的有效色谱外，主要应用的是微水分析技术和在线油中溶解气体。对高压套管来说，一般使用的在线测量技术是介质损耗的数字化，当有载调压开关发生的故障比较多的时候，使用有载故障诊断在线装置，来测量电气和机械回路以及触点磨损。除了以上所述，负载电流及电压、油温、风扇、线匝绕组温度以及冷却泵的运行等参数也是需要检测的。局部放电检测与诊断通常选择超声法或者是电脉冲信号法。

2.2发电机的状态检测与故障诊断技术。检测和诊断发动机主要是为了检测发动机的开始阶段是否存在缺陷，然后在安排计划进行检修来避免停机发生故障。在发动机使用期间要延长它的使用期限减少修理的次数从而减少修理的费用降低成本提高可用性。当前，世界范围内检测发动机的状态时主要是使用FOVM、GCM、RFM进行检测。运行的过程中，如果系统发生故障，这三种监视系统会及时的检测到并进行报警来通知工作人员，操作人员会根据相应的情况进行检查维修调整发电机，使其近况恢复工作状态。目前很多国家都在研究新方法来检测发动机的故障，即诊断故障时利用化学痕量分析法来检测氢气。在检测和诊断发动机的故障时需要在运行的状态下观测和采集物理化学、机械以及电气的特性及有关数据，从而根据这些数据特性来建立数据处理系统，然后正确的诊断出故障发生的原因和信息，根据已经检测出的故障，利用计算机来对其进行系统的分析和诊断，进一步提出检修的方案。发动机出现的故障通常包括氢系统故障、水系统故障、定子类的故障以及转子方面的故障等。对于发动机存在的这些故障，一般通过诊断系统来分析、检修发动机的状态，以及电气绝缘的检查结果来综合诊断发动机的具体故障。

3　目前存在的问题

到目前为止，在检测状态和诊断故障的时候存在着以下的问题和不足：

（1）电气设备的检测与诊断依旧受技术条件的限制，当前技术比较成熟的设备仅仅有局部放电定位仪以及部分组分含量的在线色谱仪，至于其余的检测设备技术仍然存在这样或那样的问题，还不够成熟。所以，在诊断故障的时候，很多信息在采集的时候还需要进行离线检测。

（2）故障的刚发生是的检测信号比较微弱，不能及时发现，设备在运行的时候会受到电场和磁场的干扰，信号比较差，这给检测状态带来了极大的困难。

（3）现在很多的检测系统，仅仅只能表现出故障的发展态势，并不能反映故障的危急程度以及故障的种类。软件也不能适应每个案例的判定，无论是硬件还是软件都在一定程度上存在着不确定性和缺陷，这会造成故障的误判，影响维修。

（4）目前的规章制度中没有对检测状态的技术规定和要求，因此在诊断故障时缺乏比较科学性的依据。

4　总结

根据上文所述，在检测和诊断变压器和发动机等电气设备的状态时，当设备的运行状态被迅速的展现出来时，表示设备存在潜伏性故障，需要立即提出相对应的处理措施，增加设备的使用期限，减少没必要的维修，降低设备的使用以及运行成本，将设备实行科学的自动化管理，是保证设备能够经济安全有效率的使用的重要方式，应该将此方法大力推广。

［1］ 王鑫.电气设备的在线监测与故障诊断［D］.山东大学，2005.

［2］ 梁华兰.电气设备的状态监测与故障诊断［J］.伊犁师范学院学报（自然科学版），2008，04：20-24.

［3］ 李英姿.基于模糊数学理论的电气设备状态监测与故障诊断［D］.福州大学，2003.

［4］ 张春霞.电气设备状态监测与故障诊断［J］. 武汉工业学院学报，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

陈飞飞 （1983-），女，河南新乡，本科，助教，研究方向：机电一体化

张扬（1983-），女，河南淅川，本科，助教，研究方向：机电一体化