电气设备故障诊断方法和技术研究

李世鹏

摘 要：电气设备系统是一个复杂的、牵涉面广的综合性系统，电气设备的安全稳定直接关系到整个电力系统的有序运行。同时，电气设备的运行状态评估和预测以及电气设备的故障诊断十分复杂。因此，采用现代化的电气设备运行状态实时监测技术，及时发现设备的异常征兆、对故障进行诊断分析，并采取相应措施，对保证电气设备的安全和整个供电系统的可靠稳定运行都具有十分重要的意义。

关键词：电气；设备监测；故障诊断

1 电气设备状态检测机理研究

1.1 电气设备状态监测的基本原则

（1）电气设备的维护需要统筹考虑。由于电气设备的特殊性，无论是全面的预防性试验还是拆装性检修，一般都要求设备退出运行。所以，在设备的监测维护过程中要考虑各种设备间的相互关联和影响，统筹安排电气设备的检修工作，将检修的周期和项目上升到管理策略的层面，尽可能的保证设备的可用性，减少电气系统的停电时间。（2）采用综合的设备状态信息获取方法。反映设备的状态信息应来自于，在线监测获取信息，各项试验获取信息，设备家族缺陷事故记录信息，不良运行工况记录信息。这是一个综合的信息来源，各项信息依其对设备状态的准确反映以权重反映，信息也应考虑折旧，越新的设备折旧越小。（3）建立数字化管理体系。状态检修主要包括设备信息获取、综合诊断、检修管理。建立数字化管理体系才能引入智能综合诊断和检修管理系统，才能适于未来发展的需要，前述的量化的设备状态评价体系就是为建立数字化管理体系奠定基础，实际上，建立数字化管理体系就是建立数字化综合诊断，数字化检修管理系统。

1.2 实施状态监测的基本策略

状态检修的基础是进行状态分析，在状态分析前首先要分析状态信息包含的内容。状态信息包括预防性试验、不良运行工况记录、缺陷记录、检修记录、家族质量记录、在线监测等几个方面。状态分析的目的就是基于上述状态信息包含的指标，对设备的状态做一个初步的评价，为是否检修提供依据，而设备存在缺陷的准确诊断结果需要在检修前后根据实际情况综合分析后给出。设备状态一般从状态试验数据、不良运行工况记录和家庭质量缺陷记录三个方面采用百分制综合评分的方式确定。综合评分≤30应立即安排检修，综合评分介于31～55之间应在三个月内安排检修，介于56～75之间的设备应按计划优先安排检修，介于86～100之间的可延期检修。

1.3 在線监测数据与状态检修的融合

对于单一设备的在线监测数据融合一般应将数据传送到电厂综合信息管理系统（MIS），通过电厂综合管理系统将在线监测数据与状态检修系统融合在一起；对于多设备、多系统的在线监测的数据融合应先建立内部设备状态监测中心，由监控中心实施对全部前端站的控制，同时由监控中心的监测工作站实施在线监测数据与状态检修的融合。

2 电气设备故障诊断方法

针对不同的电气设备，目前的故障诊断方法主要可分为两类：一类为传统的电气设备故障诊断方法，主要包括直观检查法、仪器仪表测量以及分段切割，逐段类推等；另一类是针对现代化的电气设备采用粗糙集理论、震动信号处理、时间序列分析方法等。传统电气设备诊断方法中直观检查法是电气设备故障诊断最基础的方法。主要是利用眼睛、鼻子、耳朵、手等感觉器官，来进行直接观察，观察温度、声音、颜色、气味有否异常，以判断电源装置的运行情况。通过这种直观，将一些明显的故障能立即诊断出来，或者分析和掌握故障发生的部位、危及范围、严重程度以及元器件损坏情况。就是对那些隐蔽而复杂的故障，通过我们所直接观察到的各种现象，也能为进行诊断和分析提供重要依据，因此，直观是诊断故障的十分重要的第一步；仪器仪表测量法就是利用电气仪表测量某些电参数的大小，经与正常的数值对比后，来确定故障部位和故障原因，主要有测量电压法、测量电流法、测量电阻法、测量绝缘电阻法等；其它的故障诊断方法包括对直观检查中发现的可疑对象、易损易碎元件进行重点检查法，采用相同规格元件对嫌疑、易坏设备进行替换测试，逐步缩小故障范围的方法，采用分段切割的方法诊断一些故障现象复杂、问题很多、涉及面很广，故障范围又不明的疑难故障，特别是闭环系统故障以及采用从输入或输出端开始逐级往前类推检查，直至暴露故障的逐段类推法等。针对现代化的电气设备主要采用时间序列分析、热红外方法、粗糙集理论、震动信号处理、小波理论等。时间序列分析方法就是将电力设备的历史状态参数结合当前测得的状态参数进行分析比较，根据设备状态参数的统计值、参数的变化值和变化速度，来描述设备状态参数的变化规律和发展趋势，推断设备状态未来发展、演变的过程，并进一步预测异常或故障可能发生的时间及部位、设备或元件的剩余寿命等。在电力系统设备中，由于设备出现故障而导致运行的温度状态发生异常，电气设备的绝缘部分出现性能劣化或绝缘故障，将会引起介质损耗增大，在运行电压下发热。具有磁回路的电气设备，由于磁回路漏磁、磁饱和或铁芯片间绝缘局部短路造成铁损增大，引起局部环流或涡流发热。还有些电气设备，因故障而改变电压分布状态或增大泄漏电流，同样会导致设备运行中出现温度分布异常，多以采用热红外的方法监测电气设备相关部位的温度或热状态变化，从而判断设备故障就是电气设备故障的热红外诊断。粗糙集理论是一种基于不完备不准确信息进行模糊分析的数学方法。

3 结语

电气设备系统是一个复杂的、牵涉面广的综合性系统，电气设备的安全稳定直接关系到整个电力系统的有序运行。同时，电气设备的运行状态评估和预测以及电气设备的故障诊断十分复杂。因此，运用综合性的技术手段，掌握电力设备运行状态，预测设备故障发生、发展情况，并采用人工智能信息处理技术进行故障诊断，对提高我国电力设备的安全稳定性，保证电力系统高效有序运行都具有十分重要的意义。