简述电力系统设备状态监测及其发展情况

王圣江

摘 要：从电厂的状态监测、断路器的状态监测、交流旋转机械的状态监测、电力变压器的状态监测和状态监测的一般方法研究五方面进行了分析，对电力系统设备状态监测进行了分析，并论述了电力系统设备状态监测的发展情况，以期为电力系统的完善贡献力量。

关键词：电力系统；状态监测；电力设备；断路器

中图分类号：TM764 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.070

电力系统设备的状态监测能保证系统的安全、稳定运行，主要方法是记录设备在运行中的数据和资料，相关人员能在设备的监测过程中及时维修，并了解电力系统中主要的故障类型，从而分析其处理方法。在日常系统运作中，应认真评估，通过监测水平的不断提升使电力系统更加安全、稳定。

1 电力系统设备状态监测

电力系统设备的状态监测可使相关单位更加精准地控制维护时间，在一定程度上延长了维护的间隔时间。通过这种方式，降低了意外停电的可能性。因此，状态监测在电力系统的设备使用中具有重要意义。设备的状态监测中主要有3个步骤，即数据采集、数据分析和处理、状态评估和故障诊断，相关人员可以根据实际情况，选取不同的监测方法，从而达到维护电力系统的效果。

1.1 电厂的状态监测

电厂的状态监测主要有2个方面，即电力设备的监测情况和其他监测数据，这些内容共同构成电厂的运行状态。从这方面的内容可以看出，对设备进行监测的方法也适用于电厂状态的监测。随着我国电厂的不断发展，其控制和数据采集能力在不断进步，数据更加精准，为电力系统的安全运行奠定了基础。

1.2 断路器的状态监测

断路器的状态监测能评估其运作是否正常，主要采用跳闸线圈轮廓和振动监测两种方法。其中，跳闸线圈是通过对断路器动作的考察，获取闭合线圈中的电流波形，从而得出断路器的状态信息；振动监测属于辨认波形的方法，如果断路器处于不同的状态，则波形也是不同的。

1.3 交流旋转机械的状态监测

在电力系统的运作中，定子匝间短路是最具潜在破坏力的一种故障。交流电气机械会因污秽或其他电气和环境的原因出现绝缘老化等情况。如果相关人员没有及时排除这些故障，则很容易导致更严重的故障发生，因此，相关人员要准确测量中性点的电压，判断是否出现匝间故障。

1.4 电力变压器的状态监测

目前，有很多方法可对变压器的状态进行监测，比如局部放电、直流电阻和低压脉冲等方法。相关人员能通过变压器的机械和电气特性选取合适的监测方式，对油纸条件下变压器的绝缘寿命进行评估。相关人员可利用声学的方式，对变压器内部进行诊断和定位。变压器的温度变化很重要，相关单位要采取有效的方式对其绝缘强度进行监测。

1.5 状态监测的一般方法研究

针对状态监测一般方式的研究，重点是提高电力系统的运行速度和自动化水平。在以往的几种方式分析中，人工智能方法具有比较明显的作用，比如知识系统、神经网络等，都能较好地进行状态监测。神经网络能对比较突出的特征进行提取，对不同的模式进行识别，并有效分析。在此情况下，相关人员要合理规划状态识别和故障诊断的具体方式，使其可推理并判别知识系统，从而发挥良好的作用。

2 电力系统设备状态监测的发展情况

2.1 状态监测的发展现状

从我国电力系统的发展情况看，存在很多状态监测方式，其中，部分为通用方法，比如振动分析法、油中气体分析法、局部放电检测法和绝缘恢复电压法等。

在电力系统的运行中，系统设备有固有的振动水平，如果紧固螺钉出现变化或变松，则可能导致不良后果。如果线路老化严重、引线结构改变，则可能导致设备振动加剧、扰动偏移。振动分析法在状态监测中能有效监测故障。为了更好地提升监测水平，应采用声学传感器和加速计分辨振动信号，判别信号的强度和振动模式，从而实现对设备状态的监测。

如果电力设备属于含油设备，则在绝缘监测中最常使用的方法是油中气体分析法。这种方法的原理为：辨别故障产生的不同气体，通过分析其成分和含量进行设备的绝缘诊断。局部放电检测方法在状态监测中使用广泛，主要方式有声学检测、光学检测、化学检测和电气测量等。其中，最常用的为声学检测法，主要在变压器箱外部设置高频声学传感器阵列。声学传感器对局部放电或电弧放电均比较敏感，且能发现电弧放电产生的暂态声音信号，相关人员可通过时间间隔定位法确定放电的具体位置。

针对总的绝缘系统状态监测，要使用恢复电压法，这样能对设备寿命进行评估。这种方法的原理为：利用1个直流电压对绝缘器或绝缘系统进行充电，直至预先规定好的充电时间，然后开始局部放电。在此情况下，短路时间为充电时间的50%，之后重新开路。这种电力系统两级建立的单个恢复电源，恢复电压的最大值与绝缘材料极化能力成正比，因此，材料的使用时间越长，则会导致退化更加严重。

2.2 状态监测的发展趋势

随着电力系统的不断完善，状态监测技术得到了优化，其发展趋势主要体现在以下5个方面：①很多电力设备逐渐归入状态监测中。②我国传感器技术的发展促进了监测技术的优化，针对状态监测的方法越来越多。在这个过程中，需要监测的状态不断增多，允许处理的数据量逐渐增大，因此，多功能、多状态的监测系统得到了有效发展。③电力系统可获得的数据量不断增加，在处理常规方法时会遇到一定的困难，因此，相关人员应对智能监测系统进行进一步研究和分析。④一些新的数学工具逐渐融入状态监测中，比如小波变换。⑤相关单位要对检测得到的数据进行妥善判断，采用合理的检测项目和检测方案，并加强基础的研究。此外，还应对状态监测系统与其他系统的联网和集成进行研究，将状态监测系统与继电保护有机地结合起来，尤其是在分布式监控系统中应掌握这种联合关系，比如分布式的变电所综合自动化系统；相关单位还应重视系统

的标准化问题，采取合理的方式促进状态监测系统的发展，为状态监测技术制订合理的技术标准，使系统设计规划更加完善。

3 结束语

综上所述，电力系统的设备监测是一项非常重要的工程，相关人员要参考状态监测的方式，结合电力系统设备运行的具体情况，从而选取合适的检测方法。状态监测是工程技术人员越来越重视的一个方面，也是电力系统发展中的研究重点。状态监测的发展和实施情况都会影响电力系统的安全运行，进而影响电力企业的经济效益和社会效益，从而为人们提供更好的电力服务。

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〔编辑：张思楠〕