电气设备在线监测与状态检修技术

2023-12-09刘相群杨云滨

机电产品开发与创新 2023年6期

刘相群，杨云滨

（1.江西铜业公司德兴铜矿，江西德兴 334224； 2.重钢西昌矿业有限公司，四川西昌 615041）

0 引言

随着科学技术的不断发展，电气设备的应用越来越多样化，这对于设备的在线监测和状态检修技术提出了更高的要求。在激烈的市场竞争中，各个行业电气设备的使用率不断提高，为了推动生产活动的有序稳定进行，各个企业单位就必须要保障电气设备运行的稳定性。为了保障设备的正常运行，技术人员必须要做好相关监测和检修工作，针对电气设备的运行特点，遵循相关技术原理，重视检修方法和技术使用的合理性，从而针对性的处理问题，降低风险，为企业单位获得更多的经济收益。

1 电气设备在线监测与状态检修技术实施的必要性及可行性

1.1 必要性

新时期下，社会经济快速提升，各项电力事业等发展速度也越来越快，电器设备种类更加丰富、系统更加复杂。这对于电气设备的使用提出了更高的要求，对检测技术的应用提出了更多挑战，只有在现有的基础上不断优化检修技术，提高技术应用效能，如此才能推动电力事业的持续化发展。当前，各个在线监测和状态检修技术不断完善，各个先进的技术使得电气设备的故障发生几率大大降低，为电气设备的实时工作提供了可靠依据。再加上电力事业的改革逐步加深，运营规模和方式等也迎来了改变，使得电气设备的管理更加精细化，尤其是凸显了经济成本、安全实用、科技智能等方面的重要性。对于电气设备应用全面有效的检测技术，不仅能够有效地延长其使用寿命，助力其朝着智能化的方向发展，还能显著降低运营成本，减少后期大规模的维修费用。通过对电气设备的运行状态实现动态化的监测，及时发现其各个层面存在的故障隐患，进而将风险扼杀在萌芽状态，切实有效地保障了电力系统运行的经济效益，也为人们的工作生活提供了更多便捷性。未来，电器设备的发展必然是朝着小型、轻便的方向前进，其中，比较重要的组成零部件有电流互感器和电压互感器，就传统的型号来看，其占比面积较大。一般传感器大小是变压器体积的三分之一[1]。

1.2 可行性

当前，科技技术的发展越来越快，各类新型设备和技术层出不穷，这不仅为电气设备的高质量运行提供了技术支持，还提供了一定的物质保障，推动了电气设备的稳定运行。尤其是在物联网、传感技术、数字信号技术的支持下，电气设备在线监测和状态检修技术水平逐步提升，这丰富了整个电力行业的发展，也是其未来发展的重要内容。电气设备使用行业应注重技术的研发应用，充分发挥先进技术的应用优势。例如应用红外线成像技术，运用大型变压器油色分析系统等等。在通信技术、人工智能操作技术的支持下，能够对各个电力设备实现综合性、自动化的管理。自动化技术可以直接分析出各项指标的异常情况，并在电子屏幕上预警，辅助维修人员及时找到故障处，并采取针对性的解决方案。不管是从理论层面还是从实践层面来看，高水平的检修技术是必然的发展趋势，具有较高的可行性。

2 在线监测采集信息的方案设计

2.1 信息采集

在电气设备的实际运行过程中，为了能够合理有效地满足其运行各个方面的需求，就必须要对在线监测系统进行优化设计。信息采集终端作为其中的主要功能之一，在具体的应用中，主要是借助传感器监测和采集数据，并依托信息技术将数据进行统计和分析。传感器监测到电气设备的实际运行情况，动态化地采集其各个方面的运行参数，有效地减少了必要的人工操作，减少了传统监测作业的强度。为了能够进一步确保电气设备的性能，在设计中需要重视传感器型号的合理选择。首先，技术人员必须要了解各个传感器的特点及性能，确保选择的传感器能满足信息采集和速率以及相关精度的要求，如此才能使得其高效运行。其次，技术人员需要全方位地分析电气设备的异常状态，了解其各个方面故障的具体表现。例如，电气设备的电阻过大，随着使用次数的增多，或者是使用时间的延长，则较容易发生电路烧毁，这样应用传感器及时发现其内部温度存在升高的趋势，就可以将相关信息传递给技术人员，及时处理，避免负面影响的进一步扩大[2]。

2.2 信息处理

在线监测系统中，信息处理也是比较关键的一环，为了能够确保各项功能的有序实现，技术人员必须要在其内部安装对应的转换器，如此这能够畅通信息传输渠道，将各项信息数据转换为电信号格式，顺利地被读取和分析。与此同时，在信息处理层设计中还需要考虑多方面影响因素，深入分析数据资源的存储类型和模式，如何设计数据库等。例如逻辑层面，主要是关注推理机的设计，该逻辑支持正向推理，在提出假设之后又能进行反向推理论证。在推理的过程中，以原始信息为依据，有助于快速找到可以支撑假设信息的依据，如果依据并不符合相关要求，则立即更换下一个加深，以此证明逻辑的可靠性，辅助检测电气设备的故障信息。对于知识库设计而言，目的是完整地存储相关信息，进而为后续的逻辑推理作业做好铺垫。例如，以电气设备的振动频率为例，正常条件下，假设振动频次为每秒30 次，依据相关的异常数据进行正、反向推理验证，如此就能检测这振动频次是否出现异常，便于开展下一步的整改操作[3]。

2.3 应用终端层

这一层面主要是支持人工操作端和系统端的作业，在优化设计的过程中，主要侧重两个方面。其一是人工端，由于其本质上就具有普遍性，应用智能终端联网能够实现各项数据信息的高效处理，数据处理完成之后再由信息处理层处理。人工端接收到对应的信息后，得到解决方案，交由技术人员进行下一步的操作。其二是设计的时候，设计人员需要着重考虑高配置硬件设备，联合各项设备执行一部分的解决方案。多次优化解决方案，如果方案可行，则自动切换成人工控制模式，由技术人员操作。如果方案不可行，则技术人员进行干预。

3 状态检修技术

3.1 超声波技术

该项技术主要是通过传感器发射超声波，依据其传输到电气设备产生的声波形状，进而反馈设备内部结构及运行情况。技术人员可以对反射波、折射波进行检测，结合具体的数据和结果，及时发现设备是否存在异常情况。操作完成之后，系统会将相关数据传输到人工端中，便于技术人员采取有效处理措施。例如，电气设备出现局部放电现象，其内部就会产生电荷，随着其程度逐渐加深，放电产生的热量增多，慢慢的局部就会越来越大，出现膨胀，原理是存在热胀冷缩。即便是一段时间后膨胀慢慢恢复，但是其内部构造也发生了变化。基于此，技术人员应用超声波检测技术，则能够全面地了解到电气设备内部介质发生的改变，转换为可以读取的数据传输到系统中，如此人工端就能发现其存在的具体故障，便于下一步的维修操作[4]。

3.2 射频检修

该项技术主要是以无线电接收器为主，应用其能够获得电气设备内部电磁信号，同时通过无线电接收器的扫频、选频，会采集到对应的电磁波信号，确定对应的检测范围，则能获得结果。例如，对于可能存在的故障，技术人员可以应用射频技术进行工作，在技术的作用下，采集到放电信号，而后进行转化，得到具体情况，系统依据电信号的频率波形得出分析结果。在具体的应用中，射频检修技术主要有两种形式，一是射频分析形式，操作简单且具备较高的灵敏度；二是时间处理形式，效率较高但是分析结果的精准度不高[5]。所以，使用射频检修技术常常还和其他的传感器等配套使用，以此提高检修精准率。

4 案例分析

4.1 工程概述

成都某工业园区内有一高压变电站，变电站是否高效稳定地运行直接影响到整个园区内电力的供应情况。若供电设备出现故障，则会给工业园区的生产运行造成负面影响，进而产生较大的经济损失。该变电站多年来处于高负荷使用状态，所以设备出现故障的几率较高，需组织专门的技术人员对其进行检修。在检修过程中，技术人员凭借专业知识和能力以及一定的工作经验，初步判定是变压器运行时间较长，绝缘性能下降，可能会造成变压器出现多处故障。所以，技术人员可以按照如下步骤进行操作：总结设备发生故障的情况——分析故障的具体特征——依据化学反应得出结果——针对性的检修。

4.2 检测方案

依据设备的故障特征，技术人员选择对应型号的传感器，旨在发挥传感器的应用功能，得到准确的检测结果。这些传感器包含了气相色谱传感器、电化学升学传感器、绝缘性能传感器，技术人员严格按照相关流程进行操作，合理有效地检测变压器中的油分气体、局部放电现象和绝缘性。而后，技术人员制定检测方案，将不同的传感器放在对应的位置，打开开关，连接推理机，连接信息采集层，则能够全方位的监测设备的运行状态，一般监测的时间是三天，最后综合采集信息数据，综合的进行判定得出准确结果。

4.3 检修方案

应用声电传感器采集超声波反射波与折射波，配合应用超声波检修技术，将采集到的信息全部传输到计算机系统中，便于其统计分析。依据计算机处理结果，明确了该变压器超声波折射与反射波状态一般，反射波长显著，因此可以初步判定这一设备的内部介质受到了负面影响，产生了较大的变化，阻碍了超声波的传递。依据检测结果，明确了故障的主要原因是绝缘线路，技术人员对其绝缘材料进行更换，再故障解除，如表1 所示为检修方案的应用效果。