电力设备状态监测与故障诊断技术分析

电力设备状态监测与故障诊断技术分析

万军舰、王娇娜

山东中实易通集团有限公司 山东济南 250000

摘要：将设备状态检测和故障诊断技术科学合理地应用于电力系统，可以很好地降低电力系统的运行维护成本。因此，为了保证人们高效、良好、安全、稳定地使用电力系统，提高电力系统设备的状态监测和故障诊断技术是非常重要和必不可少的。目前，电力系统设备的故障检测与诊断是以状态作为监测与诊断的基本方法。技术人员通常通过分析这些故障的一些特征符号来进行状态监测，然后判断和分析故障因素，从而更好地维护电力设备。

关键词：电力设备；状态监测；故障诊断；技术

1电力设备状态监测分析

电力设备状态监测主要是利用检测手段与分析诊断技术掌握电力设备的运行状态，增强设备运行的安全性与可靠性。进行电力设备状态监测主要是及时发现电力设备运行过程中的隐患与故障，降低设备出现重大问题的概率。在运行过程中，电力设备会受到电、热以及机械等各方面的负荷作用与环境的影响，可能会出现老化、磨损以及性能下降等问题。同时，设备当中的绝缘材料也会因受到高温、高压等因素的影响而出现绝缘性能下降的情况；设备的导电材料会被氧化、腐蚀，其机械强度会有所下降；机械结构部件也会出现动作失灵等变化。这些情况的出现都可能会导致电力设备出现故障与安全隐患，因此需要加强设备状态监测，及时处理设备问题。当前，常用的电力设备状态监测手段有在线检测与光电检测。首先，在线检测指的是对电力设备的运行状态进行实时的线上检测，可以通过传感器获取设备运行参数，在不影响系统运行的情况下反映设备的运行情况。例如：电力设备在线监测系统是由断路器在线监测装置、避雷器绝缘在线监测装置以及温度在线监测装置共同构成的，系统功能较为完善，可以对电力设备的状态参数进行监测。相比于停机检测，在线检测不会影响到电能的生产与传输，但是传感器的信号会受到其他信号的干扰，检测结果不够准确，且需要根据电力设备设置特定的程序，较为复杂。其次，光电检测时利用光/电以及电/光信号的转变检测电力设备的运行状态，具有较好的绝缘性能，不会受到外界电磁场的干扰，频率响应也比较高。

2电力设备状态监测中的应用

2.1信号采集

电力系统设备状态监测是电力设备在平时的应用。电力系统设备应接受长期、不间断的检测。监控系统还应及时、快速地分析当前电力系统设备是否处于良好运行状态，进而判断当前电力系统设备的运行情况。然后对运行参数的数据信息进行分析和处理，以获得电力系统设备的准确运行，即信号采集。目前，我国电力企业普遍采用以下方法进行信号采集：（1）根据实际需要进行信息采集，然后将每次采集视为需要获取足够数量的相关数据信息。这种方法称为一次性采样。（2）根据电力系统设备的一些故障诊断，然后跟踪和收集设备的运行情况。这种方法称为跟踪采样。（3）根据电力系统设备故障时产生的信号变化进行自动和随机采样。这种方法称为自动取样；另一种方法是将电力系统设备的固定运行周期作为信号采集的固定时间。这种方法称为定时采样。

2.2变电站环境监测系统的应用

变电站环境监测系统是由终端节点、上位机监测中心以及中继器节点共同构成的。首先，终端节点主要是由传感器组成的，传感器可以进行数据采集与传输，无线中继器可以接收信息并通过无线专网将信息传输至上位机监测中心，上位机监测中心会对数据进行分析并发出预警信号。其次，中继器节点可以将终端节点与上位机监测中心结合起来，增强系统的完整性。此外，上位机监测中心可以实时处理所接收的信息，详细记录设备故障信息并发出自动预警信号。总之，变电站环境监测系统应用了用户定义的网络协议形式与半双工通信方式，通信节点的网络地址具有唯一性，节点的工作模式决定着单个通信节点与无线中继器之间通信链路的构建与终止。在正常的工作模式下，可以按照既定规则构建通信链路，但是在维护模式下，无线中继器会根据实际情况处理通信链路的构建与终止。系统当中的传感器可以通过RTC以及EEPROM进行数据的采集与存储，并通过安全芯片进行数据加密，增强数据传输的安全性。

变电站环境监测系统功能相对完善，主要包括监测环境温度和湿度；监测烟雾情况；监测气体状况；监测电力设备局部放电产生的超声波；监测电源设备的泄漏电流。首先，有许多具有不同环境参数的变电站。需要根据实际情况选择温湿度传感器，加强对环境温湿度的监测。其次，变电站存在火灾隐患，一旦发生火灾，将对电力设备造成严重影响。因此，有必要科学地选择延时传感器来实时监测变电站的烟气，降低火灾发生的概率。第三，如果动力设备出现故障，可能会产生一些气体。必须使用气体传感器监测气体的类型、成分和浓度，以判断动力设备是否出现故障。第四，局部放电故障是电力设备的常见故障。需要使用超声波传感器来监测局部放电故障的具体位置和放电情况。第五，一些故障可能导致电力设备泄漏电流。必须使用电流传感器对电力设备进行监测，及时发现电力设备的绝缘问题。

2.3红外热成像监测系统的应用

红外热成像监测系统的组成相对简单，只有扫描系统和显示单元。首先是扫描系统。扫描系统包括许多组件，如热成像透镜、成像电路组件、红外探测器和探测器读出电路。在系统运行过程中，热像仪镜头可以采集电力设备的红外辐射信息，并将信息传输给探测器。探测器可以根据热辐射做出相应的响应，然后系统会根据探测器的响应自动生成电子热图像。第二，显示单元。显示单元包括计算机服务器以及处理和显示设备。显示单元可以对电子热图像进行处理，诊断电力设备的故障，为故障判断提供数据信息。在操作过程中，系统会对图像进行压缩，然后将图像传输到计算机服务器进行图像信息处理，然后存储相关信息。总之，红外热成像监测系统可以将故障温度值与阈值进行比较分析，并结合设备的相对温差来判断故障。

3故障诊断方法

在电力系统设备故障诊断过程中，工作人员应根据设备故障的具体情况选择合适的诊断方法，以提高工作效率。具体方法有：（1）利用传感和信息技术进行故障诊断。它是在电力系统设备故障诊断过程中使用各种传感器，然后进行全面、详细的故障诊断。同时，有必要综合考虑各种诊断特性，确定故障类型，更好地提高故障诊断的准确性。（2）通过空间向量和设备故障特征进行故障诊断，从而更好地减少故障诊断中可能出现的错误。（3）注意设备的特性及其数据信息中包含的不确定性因素，然后利用模糊数学方法计算故障特性，从而为故障诊断提供非常重要的参考依据。

结论

近年来，我国电力系统设备受到科学技术飞速发展的影响，并得到了进一步的完善。尤其是电力系统设备状态监测与故障诊断技术作为一种新的科技手段，受到了人们的广泛关注。随着现阶段人民物质生活的极大改善，人们对现有电力系统的某些服务也有了越来越高的要求。目前，电力需求的不断增长，使得电力系统的运行成为电力企业最重要的内容。同时，电力系统的安全稳定运行能够更好地促进我国社会经济更好、更稳定、更快速的发展。电力系统设备状态监测与故障诊断技术具有十分重要的意义和作用。它可以保证电力系统的稳定安全运行，从而更好地为人们带来良好的供电服务。

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