电气设备在线监测技术的研究与发展

闫斌

摘 要：电气设备在工业生产过程中发挥着重要的作用，但是电气在长时间的运转过程中存在着各种各样的故障，电气设备在线监测技术与故障诊断可以有效解决这个问题，从而保障工业生产的正常运转。因此本文在此基础上就电气设备在线监测技术与故障诊断的相关问题做了一定的探究，从而更好促进我国电气行业的发展。

关键词：电气设备在线监测技术 故障诊断

一、电气设备在线监测技术方法和故障诊断

（一）技术特征分析。电气设备的常用的监测方法和监测措施主要是从工业系统的参数入手，通过监测电力参数的变化来判断电力装置是否发生异常，常用的监测电力参数主要有电压、电流以及功率因素。因此在开展电气设备监测方法和监测措施的研究之前首先要对工业系统中的电力参数的特征进行充分分析，从而为电气设备的监测打下坚实的基础。因为在工业系统工作过程中，如果电能计量装置发生异常或者出现故障，那么就会影响这条线路的工作状态、相关信号的能量状态、或者参数发生变化，这些异常就会影响着回路相关参数的变化，那么工业系统通过对于回路的电压、计量电流、功率因素三个方面的分析，就可以判断电气设备是否出现异常现象。如果出现计算的数值超过一定的阈值，电气设备就会发生指示信号或者进行相应的报警，但是不同的电力装置都存在着优点和确定，在灵敏性和精度方面也是存在着很大的差距的。

（二）计量电压异常监测。计量电压异常监测方法是电气设备中最常用的一种监测手段，不同的回路电压在变现方面存在着很大的差异。这种电压监测的方法主要是通过监测回路中的不平衡电压、相电压、相电压的突变量、断路器位置的相关变化情况来进行相应工作的，如果工业系统通过相关传感器监测到支路之间的相电压的数值在一段时间内一直小于额定电压30%，同时回路中的电流（额定电流）小于回路中的相电流15%，这样就可以判断回路中电气设备可能出现异常情况。另外一种情况下也可以判断计量装置出现异常，通过监测回路中的三相不平衡电压、相电压突变量两个参数，如果这两个参数在一定的时间内均超过了一定的阈值且在一定的时间没有恢复正常，那么就可以确定电气设备出现了异常情况。

（三）计量电流异常监测。计量电流异常监测的方法类似于计电压的监测方法，主要也是通过测量回路中的不同参数的突变量来判断电气设备是否发生异常。与计量电压异常监测方法不同的是，计量电流的监测方法主要是通过判断回路中的三相不平衡电流、相电流、相电流突变量、断路器位置来进行相应的分析。如果通过监测发现回路中的三相不平衡电流、相电流突变在一定的范围内均超过一定的阈值，同时在一定的时间内没有恢复正常，那么同样也可以判断电气设备很可能出现异常。另外一种情况也可以判断电气设备是否发生异常，通过电能表电流回路监测元件是否发生动作来判断，如果电流回路监测元件发生动作而且回路中的断路器分闸没有动作的情况下，那么同样能够判断出电气设备出现异常。

（四）功率因数异常监测。功率因数异常监测和前两种方法存在着很多的差异，它在判断电气设备是否发生异常主要是通过判断断路器位置、荷载功率因数这两个参数，同时结合着图一所总结的功率因数异常特征，从而进行得出相应的结论。比如在回路中的功率因数在一定时间内超过所设定的余只能够，而且没有断路器分闸与检修信息，且经延时没有恢复正常，那么通过图一的结论就可以判断电力装置出现异常。

二、监测技术手段

（一）动态电阻监测。通用SF6断路器有主触点和电弧触点。灭弧主要取决于电弧接触。当断路器处于闭合状态时，被测回路电阻主要是主接触电阻与电弧接触接触电阻并联时的回路电阻值。在正常情况下，主触点的接触电阻远远小于电弧触点的接触电阻，因此所测回线电阻不能反映电弧触点的燃烧情况。通过监测断路器运行过程中的回路电阻曲线，可以在不拆卸断路器的情况下得到电弧接触的有效接触时间。这种监测方法称为动态环路监测，被测电阻称为动态环路电阻。为了区别断路器闭合时通常测量的回路电阻，后者称为静态回路电阻。

（二）机械振动信号的监测。很多电气设备都是依靠其机械部件的正确动作来发挥其功能（例如高压断路器），因此各部件的机械可靠性极为重要。加强对机械故障的监测，提前发现潜在故障，对于降低高压断路器故障率，提高电力系统的安全性和效率具有重要意义。机械振动信号是一种包含大量高压断路器状态信息的丰富信息载体。它由一系列瞬态波形组成。每个瞬态波形都是断路器运行时内部“事件”的反映。振動是对高压断路器内部各种激励源的响应。对于高压断路器，励磁源包括闭合和闭合电磁铁、储能机构、脱扣机构、四杆联动机构等内部元件的运动。断路器机械状态的变化会引起振动信号的变化，这是利用振动信号作为故障诊断依据的理论基础。通过适当的检测手段和信号处理方法，可以识别出振动的激励源，找到故障的根源。

（三）振动信号和振动波形的监测

很多电力设备都是一种瞬时动作电器。正常运行时处于静止状态。只有在开闭指令执行时才能快速动作，从而产生强烈的振动。振动信号具有以下特点：振动信号是瞬时非平稳信号。没有周期性。有效信号出现的时间非常短，通常在几十到几百毫秒之间。振动是由力的冲击和操作机构内部构件运动形式的变化引起的。在断路器的一次操作中，按一定的逻辑顺序启动、移动、制动一系列元件，形成振动波，从而沿着一定的路径，传感器的最终到达是一系列衰减的振动波，不同的结构和不同的运动特性会产生不同的叠加波形。在高压断路器的合闸和合闸过程中，冲击波与断路器运行时的运动状态之间存在着对应的关系。这为断路器监测提供了重要数据。通过选择合适的零件，可以得到支架。

三、结语

综上所述，设备在线监测技术主要是通过智能传感器对设备的相关参数监测和诊断从而有效监控整个系统，能够在最快的时间内能够将故障从工业系统中切除。做好电气设备的故障诊断对保障工业生产系统发挥着重要的作用。

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