电力设备状态监测与故障诊断
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作者:杨江 赵伟哲
摘 要：为了使人们能够正常生产，必须定时监测电力系统设备是否存在故障。监测电力设备过程中，应侧重设备的状态、故障诊断这两个方面。本文将电力系统设备作为研究对象，对其状态检测、故障诊断进行分析，呼吁人们必须对设备故障诊断引起重视，确保故障诊断工作能够顺利开展。
关键词：电力设备;状态监测;故障诊断
状态维修包含了电力设备状态监测、故障诊断技术这两个方面，目前在电力系统中得到广泛应用，它能有效监测设备运行状态，预知设备的哪个部位将发生事故，以此安排停电计划并开展组织维修工作，这样维修工作质量才能得到提高。通过对电力设备状态进行监测，同时运用故障诊断技术，有利于预防性维修更快转变为状态维修。通过对设备故障做出判断，从而提高维修质量。
一、电力设备状态检测和故障诊断的必要性
运行过程中的电力设备容易受环境、温度以及机械等因素的影响，导致电力设备性能被降低，进而出现故障。电力设备想提高其安全性，应尽可能使用绝缘材料，其主要成分为有机材料，常见的有矿物油、绝缘纸等，受到影响后的有機合成材料可加速老化。在电力系统中，最重要的就是电力设备。电力设备存在故障的话，电力系统将出现瘫痪，甚至会导致大规模停电的产生。科学技术在持续的发展，电力系统已经达到了较高的自动化程度，只要有一台设备存在故障，将对整个系统造成影响。现如今，电力设备已经达到了先进水平，仅凭人工判断无法将设备的故障找出来。因此，必须严密监测电力设备状态，以便快速诊断出设备故障。要诊断电力设备故障，应先检测设备状态，工作人员利用所获取的数据，结合自己所积累的经验，可以分析监测数据，对故障类型、位置做出准确地判断。只有先明确故障，再开展维修工作。状态监测需要先收集相关数据，故障诊断主要是分析和判断这些数据。
二、状态监测的关键技术
状态监测由数据传输、信号采集以及数据处理等部分组成。
（一）信号采集
电力系统设备要实现在线监测目标，首先要确定诊断的对象，再获取设备的电信号。结合设备的实际状态，以及信号的不同特性，选择恰当的信号采集方法，最常见的就是一次性采样。采集信号样本时，应在规定时间内完成采样;一旦发生随机故障，可进行自动采样;按照特殊要求来诊断故障，同时采用特殊的采样方法，常见的有峰值采样、转速跟踪采样这两种方法。
根据设备类型与任务要求，需采用不同的状态监测方法。例如，变压器如果发生故障，主要是因为内部的绝缘材料出现老化，根据变压器的电气、机械这两种特性，以及实时状态监测，可进行局部放电、油中气体分析以及极化波谱等方法。通常，交流旋转电机容易出现各种类型的故障，且其原因各不相同，因此需采用有效的预测方法。要对断路器状态进行监测，可采用振动监测法或跳闸轮廓法，这样便可获取断路器信息。
（二）数据传输
通常，用于处理信号的系统必须远离监测设备，向设备传输数据时，难免会遭到不同程度的破坏，所以需及时处理数据。第一步，数据预处理、A/D转换，再进行数据压缩和打包，向控制中心传送这些数据。目前，电力领域广泛应用了各种通讯设备，传送数字信号一般采用的是光纤，这样就能克服干扰问题。
（三）处理数据
利用传输线路向工控数据中心传输获取的数据，采用不同的方法来处理数据包。
三、故障诊断的关键技术
（一）选取故障信号特征量
从所有的数据信号中提炼出有用的信息，同时运用信号处理技术，处于运行状态下的电力设备可提供准确的数据，同时还能快速诊断出设备故障，使其达到较高的灵敏度。通常，一种故障状态可导致多个故障特征量的产生，但这些故障特征量都可表示相同的故障。因此，当前面临最大的问题就是选取哪种故障特征量。如果选择了错误的特征量，将很难对故障状态进行识别，无法判断状态的正确与否。不管是正常状态还是故障状态，它们都含有相同的特征参量，这样容易造成判断的失误。也就是说，故障特征量相对来说比较模糊，必须选择正确的方法。
（二）故障诊断
电力设备容易出现不同类型的故障，相同的事故可呈现出多种故障状态，接下来本文介绍了常见的几种诊断方法：（1）一种故障可表现出不同的故障表象，诊断时需运用信息融合技术，将其与多传感技术联合使用，由此进行诊断。要对同一个对象进行处理，需站在不同的角度，采用多种传感器。即使时同一故障，其表现特征也不相同，因此选择的状态信息量需达到较高的灵敏度，采用这种诊断方法可取得显著的诊断效果;（2）特征空间矢量法，首先实时分析所获取的故障误差数据，对其加以修正，这样对象就能体现出不确定性，并呈现出慢时变性。此外之外，还可采用神经网络、人工智能等多种方法对故障进行诊断。
（三）信息技术和故障诊断分析技术
故障诊断分析技术可用于分析电力设备故障，主要侧重故障发生过程，包括故障的来源去向等方面。首先，需总结归纳设备状态特征量，再运用模糊识别技术，将其与其他识别技术相结合，由此得到准确的故障特征参数，再分析故障的性质及产生原因。目前，大多数电力设备都具备网络传输功能，对故障进行诊断时，通常需利用局域网来传输信息，也可使用远程协助，由此开展诊断工作。这样一来，就能对设备状态进行准确地监测，同时还能异地处理故障诊断，通过使用各种先进设备，借助一些虚拟诊断仪器，及时上传各种数据。
四、结语
目前，电力设备所采用的故障诊断技术，逐渐朝着信息化方向发展，诊断信息的传输一般需借助网络，这样就能进行远距离诊断，并实现传输目标。当然，有些诊断系统还具备报警功能，可随时监控设备的运营状态。要检测电力设备的状况是否良好，必须运用故障诊断技术，本文详细介绍了不同类型的故障诊断技术。希望通过本文的阐述，能够进一步扩大故障诊断技术的应用范畴，促进我国的电力行业取得更好发展。
参考文献：
[1]胡彦秋，晋吾楠.电力设备故障诊断系统的分析与设计[J].黑龙江科技信息，2014，19（03）：67-159.
[2]郭永利.电力设备状态监测与故障诊断技术应用[J].科技致富向导，2012，27（02）：198.
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