冶金电控设备在线状态监测及故障诊断系统技术

黄立薇 吴洲

摘 要冶金电控设备是钢铁企业电控系统的重要组成部分，常见的电控设备有变压器、发电机以及电缆等，这些设备的运行状态之间影响着电控系统的运行，一旦其发生故障则就有可能会导致非常严重的问题。电控设备的在线状态监测及故障诊断系统存在的根本目的是及时发现电控设备存在的问题，以便于能够将设备故障遏制在萌芽或者及时清除，保障电控设备和网络的健康、安全、稳定运行。

【关键词】冶金电控设备 在线状态监测 故障诊断技术

我国冶金电控工业规模的持续增长使得电控设备监测以及故障诊断工作的压力日益增加，因此，在线状态监测及故障诊断系统愈来愈重要。该系统应用于冶金电控设备的监测工作中，能够对冶金电控设备工作状态的各项数据进行实时监测和传输，并通过中心处理系统对数据的处理来判定相关设备是否处于正常工作状态。

1 状态监测与故障诊断系统的组成

1.1 数据浏览功能

在系统的状态监测与故障诊断系统中，需要通过网络技术来实现数据的浏览，用户在监控系统过程中，可以通过联网计算机实现对设备运行相关数据的查询和分析。其主要是由于在设备的运用过程中，通过传感器可以将设备运行的状态发送到计算机中，通过处理器的分析功能，可以实现对数据的整理和反馈，从而可以实现对设备运行状态的监控和诊断，

1.2 提供参数信息

在设备的运行中，包括变压器、传感器以及开关等组成部分，通过温度、湿度以及气体传感器的检测，可以将数据发送到计算机中，从而通过系统软件，可以为用户提供设备的参数信息，实现对系统的整体分析。

1.3 智能诊断功能

在冶金电控设备运行中，通过系统可以实现对设备的数据收集，而用户将专家系统、神经网络以及人工智能等手段应用于设备的监控中，可以实现对设备运行状态的综合诊断，降低了人力资源的使用率，同时提升了设备诊断的质量和效率。

1.4 预测和分析功能

在设备运行监控以及诊断系统中，可以实现对系统运行的预测以及综合分析，其主要是由于系统通过相关数据，可以实现对设备的综合预测，通过历史数据以及工作状态，可以分析设备的使用寿命及功率的变化，另外，在系统的运行中，可以实现对故障的分析，从而可以最大程度的保障设备的运行状态。

2 常见的一些冶金电控设备在线监测技术

2.1 局部放电监测技术

冶金电控设备平均工作场强虽不算高，然而因为其结构和环境的复杂程度比较高，再加上周围环境中电场分布均匀性较差，所以导致局部场强可能较高，再加上工艺处理不当或运行条件恶劣等，可能由个别地方先出现局部放电而逐渐发展到严重事故。变压器油纸绝缘中含有气隙的地方容易发生局部放电。变压器局部放电的在线监测方法主要有：

（1）中性点祸合监测法；

（2）电容器祸合监测法；

（3）超声波监测法；

（4）电、超声波联合监测法。

其中较为常用的电、超声波联合监测法。依据电力变压器内部发生局部放电时所产生的高频电脉冲信号和超声波信号，分为物理征兆识别与故障部位定位两部分，通过安装在变压器高压套管末屏及铁心接地线上的两个电脉冲传感器和安装在变压器油箱外壳的五个超声波传感器，检测出路脉冲电信号和超声波信号，从电声信号提取波型特征，幅频特性等特征量计算出变压器的一次放电量，并确定局部放电点的空间位置。

2.2 油色谱监测技术

油中气体分析法（DGA）是当前冶金电控设备在线绝缘检测工作中非常常见的技术之一，同时该技术也是成熟度较高的一种技术。一般状况下，充油电气设备的绝缘油及有机绝缘材料，在电和热的作用下，会逐渐发生老化和分解，产生少量的各种低分子烃类气体、氢气、一氧化碳、二氧化碳等气体。该技术能够通过对这些特征气体的监测以及分析，来对相关电气设备运行状况以及故障原因进行判定。设备在发生故障时，不同的故障会释放出不同种类不同比例的气体，因此，通过对油中气体的成分、含量以及所占比例的分析，就能够完成故障的在线诊断。

2.3 介损监测监测技术

介损监测监测技术主要应用于电容型的设备上。电容性设备是指全部或部分绝缘采用电容式绝缘结构的设备，主要监测其介电特性（介损，电容，泄漏电流）。一般可以依靠相对测量方法来克服，即将某一容性设备的绝缘状况与安装在同一个变电站中的其它容性设备进行比较，通过对足够数量的容性设备进行比较，可发现发生变化较大的容性设备。

当采用测量同相电容型设备之间的介损值和电容量比值，并根据其介损差值的变化量判断设备的绝缘状态时，由于外部环境（如温度等）、运行情况（如负载容量等）变化而导致的测量结果波动会同时作用在参考设备和被试设备上，它们之间的相对测量值能保持稳定，能真实反映设备本身的绝缘状况。

2.4 其他方法

随着相关技术的发展，也出现了基于对象重构的专家系统，即通过诊断对象的对象定义、对象属性、对象间关系等，构造出整个诊断对象类系；将诊断规则如具体诊断知识、计算公式等，附着于相应对象上，实现基于对象划分的知识划分。它能大大提高知识的复用性和规则、知识库及推理机的相对独立性，有利于知识结构的优化，它特别适用于构件诊断对象多样同时又具有很多共性的专家系统。

3 结语

综上所述，虽然我国冶金钢铁企业已经认识到了在线监测与故障诊断系统的重要性，并且已经投入了大量的资源进行相关技术的公关，也取得一定的成果，但是当前冶金电控设备在线状态监测及故障诊断系统仍然存在着一些不足，需要在实际工作中进行总结来不断进行完善。只有這样，才能够在新形势下充分保障我国冶金钢铁企业的绿色健康、稳定、安全发展，为我国钢铁工业的绿色发展提供重要支撑。

参考文献

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[2]刘欣，何金锋，唐崇俊.试论高压电气设备的状态监测与故障诊断技术[J].科研，2016（08）：00209-00209.

[3]张晔.发电厂电气设备状态监测和故障诊断的改进研究[D].北京：华北电力大学，2016.

作者单位

1.广东韶钢松山股份有限公司 广东省韶关市 512123

2.广东松山职业技术学院 广东省韶关市 512126