浅析电气设备的绝缘在线监测与状态维修

李昌松，张文福

（三峡电力职业学院，湖北 宜昌 443000）

0 引言

对电力系统传统的预防性实验，以往借助的是传统的定期停电方式，以此确保电力系统安全可靠的运行。但是这种方式对于目前的时代发展，是无法适应的。基于此种情况，电气设备在线监测技术应运而生。这种监测设备可以完美弥补传统技术的缺陷，因而使得现代电力系统设备必须依靠绝缘监测这种关键性的技术手段。借助在线监测技术与状态维修技术的运用，可以加强电气设备的维修效果，全力保障电力系统安全稳定的运行。

1 电气设备在线监测技术的原理

在电气设备正常运行的过程中，测量其常规绝缘特征，例如电容量、电流以介质耗损因数等等，以此反映电气设备是否存在运行故障，这就是电气设备在线监测技术的原理。介质损耗因数的原理有两个，一个是使用硬件直接测量相位角，使用零相位比较法。另一个是使用软件来检测信号的变化，数字化处理是主要的技术，主要方式是谐波分析法。谐波分析测试的原理，是在电流互感器检测设备的末端引出电流信号，经过对电压信号的二次抽取，随后经过方法、滤波以及程控方法后的信号，再使用同步采样的方式获得最终的离散数字信号。使用计算机对其迅速进行傅里叶变化后得出基波傅里叶指数，然后对基波相位差进行计算，以此即可得到介质损耗因数。图1为在线监测流程图。

图1 在线监测流程图

2 绝缘在线监测与状态维修的原理

电气设备在长期的运行状态中，会产生电压、电流等参数。绝缘在线监测与状态维修的原理，就是对电压电流参数进行收集，同时分析其特征，以此来对设备绝缘目前的工作状态进行精确的判断，明确设备是否存在故障异常。现阶段，我国电气设备绝缘在线监测与状态维修系统主要有两大类型：集中式微机以及分散式在线监测装置[1]。这种系统的优势，是简单的结构，并且状态维修比较简洁。电力应用领域可以根据自身的需要，来择优选择两种系统，以此实现高质量的监测与维修。绝缘在线监测技术原理图如图2。

图2 在线监测技术原理图

3 绝缘在线监测与状态维修技术

（1）数据采集技术：收集电气设备运行过程中所产生的绝缘数据就是数据采集技术。以此提供给系统来对设备绝缘的状态进行判断。传感器采集与数字波形采集是比较常用的两种数据采集技术。技术人员可以以具体设备的类型为基础，依照绝缘监测的要求来选择合理的数据采集技术。

（2）通信技术：将采集到的数据传输至系统中，就是通信技术。通信技术是确保故障维修及时性的核心，确保系统有效的通信[2]。这项技术是系统的关键性技术，可以剔除数据中的干扰信号，保证数据的精确，保证数据分析的结果可以直接真实的反映出设备当前的运行状态。

（3）数据分析技术：数据分析技术就是对采集的数据进行分析，以此及时发现故障并明确故障的具体位置与发生原因。

4 电气设备绝缘在线监测与状态维修的方法

（1）传感器。传感器是绝缘在线监测与状态维修系统中的一种数据采集技术，是对电气设备的电流电压等参数实施采集。传感器必须具备充足的灵敏性，才可保证监测结果的精确，同时需要传感器安全可靠的运行。相关研究发现，不同的被测信号所对应的传感器形式也不一样。但是由于材料的限制，这种传感器的稳定性较差。因此，在数据采集的过程中可以使用电容耦合互感器，确保数据采集的稳定性。

（2）数字波形采集。数字波形采集也是一种数据采集技术。这种技术比较看重相应装置的使用，转换数字信号，让信号呈现数字波形形式[3]。以此为基础，处理数字波形，以此确保采集结果的精确程度，为数据的精确分析与判定奠定扎实的基础。想要显著缩小数据误差的出现，其技术核心在于对装置采样的速度，以及A/D转换的精确度进行游侠的控制。同时，对于量化误差的计算与控制，可以借助如下公式：

式中，电压为U0，转换器的位数为N，使用该公式计算，结果是否满足具体的要求。如果结果在允许的误差范围之内，就可以确定数据的精确度。

（3）通信技术的应用。在电气设备绝缘监测与状态维修系统中应用滤波技术，以此加快采集数据的传输速率，同时降低干扰，现实作用非常重要。电阻、电感、电容共同组成了滤波器[4]。技术人员可以对实际的需求，以此为依据来选择适用的滤波器。首先，确保滤波器处于正在工作的频段中，同时需要对其衰减量进行观察，判断其衰减量是否符合电气设备绝缘监测的要求。其次，巨波器具备较强的耐压能力需要确保其稳定地运行，避免因瞬时高压而导致的故障异常，严重阻碍数据有效的传输。最后，合理控制滤波器的额定电流，不可过高也不可过低。过高将会加重设备的重量，减轻状态维修的难度。过低将会影响设备的可靠性，因而需要技术人员有效控制。

5 数据分析技术的运用

对通信系统获取的绝缘数据，采用相应的技术进行分析，以此辨别数据是否存在异常。由此，技术人员使用一台计算机即可完成该项操作，例如：借助快速傅里叶变换的方式，迅速完成数据分析与处理。同时，技术人员还可以使用小波变换法，来处理复杂的信号，降低杂波的干扰[5]。因此，系统立即启动对故障部位进行位置的确定，同时发出警报与提示，精确显示故障的类型、表现以及具体的发生位置，为维修人员提供信息参考，让维修人员在系统的指导下，及时采取合理的措施来解决绝缘故障。

5.1 状态维修的概念与优势

状态维修就是对电气设备绝缘的状态进行连续的在线监测，以此及时获取相应的数据信息来监测设备绝缘的情况与变化。随后对这些信息进行处理，来诊断设备的绝缘状况，以此判定设备是否需要维修。具体操作流程为：首先进行在线监测，随后进行分析诊断，最后进行状态维修。状态维修具有以下几个方面的优势：降低设备发生事故的概率，减少维修费用，用最小化的投资获取最大化的利润。制定严格的定期检修制度并贯彻落实，可以有效防治事故的发生。但是这种维修制度同样存在较大的弊端[6]。由于电力设备的电压逐渐增高，且电容量逐渐增大，定期维修已经无法满足设备日常的维修需要，因此，状态检修就是非常实用的弥补方式。但是，状态检修目前还亟待进步与完善。

5.2 在线检测系统在状态检测的地位及技术要求

通过研究可知，在线监测系统可以为状态检修提供相应的数据来源基础。换言之，就是一般情况下，首先进行在线监测判断，然后进行状态检修。状态监测就是充分了解与掌握设备运行的状态，依照各种测量、检测与分析的方式，参考系统以往的运行状态，以此评估设备当前的运行状态。最后参照显示与记录的设备运行的状态，对异常状况进行有效地处理。同时，判断与分析设备的异常故障，以此作为设备性能评估的基础数据，判别设备是否需要维修。在线监测系统技术的特征之一就是维持系统正常的运行。换言之，就是确保设备正常的运行状态，同时进行自动的连续监测，并进行数据处理，以此确保有效的存储功能。

6 结论

电力设备必须充分保证电力系统安全稳定地运行，确保电力的高效输出，因此保证电气设备安全稳定地运行时十分重要的课题。但是在实际生活中，在电力系统的运行中存在诸多的问题与异常故障，严重影响人们的正常用电，甚至造成严重的经济损失，导致社会经济的发展受到严重的影响。因此，必须依赖于在线监测与状态检修技术，确保电气设备的正常使用，保证电力系统的正常运行，让电力系统成为国民经济发展的稳定支柱。