供配电设备状态监测与故障诊断研究

黄立深

（百色市右江区市场开发服务中心，广西 百色 533000）

随着我国电力系统的不断发展，为更好地保障电力系统的安全稳定运行，促进社会经济发展，必须有效监测供配电设备状态，及时准确地诊断故障，通过状态监测获得供配电设备的各项运行参数，通过分析参数掌握设备运行状态，对设备故障进行推理判断，从而获得更加合理的设备维护建议。

一、供配电设备状态监测

（一）离线监测

离线状态监测是供配电设备状态监测的常用方式，时至今日，离线状态监测依然十分有效。所谓离线监测就是对设备开展计划性的检查，以发现设备存在的问题，离线监测主要有以下几个优点：第一，成本较低，同样的条件下，离线监测比在线监测更加经济，因为离线监测系统的价格比在线系统更低，而且离线系统通常可用于多台设备，综合使用成本更低。第二，监测范围广，离线状态监测系统可在不同时间监测多个设备，可检测不易发现的检测对象。第三，离线状态监测设备比较简便，操作更加容易。第四，离线状态监测对供配电设备的影响较小，通常离线状态监测不需要在被监测供配电设备上安全检测装置，对设备的运行性能、运行安全基本没有影响。

（二）在线监测

在线监测系统通常包括状态监测、监测分析系统、监测诊断系统。状态监测系统的主要作用是采集设备运行状态数据，监测系统的效果和传感器的工作是否正常息息相关，而数据库是监测诊断系统和监测仪表不同的关键，数据库应该可以详细记录一段时间里的全部数据，如模拟量值、状态开关量动作顺序、脉冲开关量计数值等。监测及分析系统在全面监测设备参数的前提下，需要分析供配电设备振动信号，需要同时采集多个模拟量、开关量。监测诊断系统结合用户需求提取出数据库中的故障信息，从故障知识库中找出分析推断这些征兆的阈值和知识规则。将诊断结果、诊断解释以及意见反馈给用户。

二、供配电设备故障诊断

（一）供配电设备故障诊断流程

供配电设备故障诊断系统由以下几部分组成：

1.状态评估器。根据设备的状态数据评估其状态是否正常。

2.故障分类器。根据故障数据库信息对潜在故障进行分类。

3.故障诊断子系统。根据设备情况明确故障类型，定位潜在故障点。

供配电设备故障诊断系统需要使用的数据主要包括：

（1）设备状态信息。如油中的氢气含量、放电量、介质损耗因数等。主要用来评估设备状态。

（2）预防性试验结果数据。如变压器故障类型、故障点的关键数据。在本次系统中预防性试验结果数据主要用于诊断供配电设备故障。

（3）设备信息。如设备生产日期、运行年限、额定电压、额定电流等。这些信息是诊断设备故障的关键参考依据。

（二）变压器模糊故障诊断

首先读入故障诊断数据库中的油中溶解气体色谱分析试验数据，根据模糊诊断法对变压器故障进行诊断等。所谓模糊综合评判，就是通过建立现象子集、评价集，构建转换矩阵及其权重矩阵，最后采用总分法进行初级模糊综合评判或二级模糊综合评判，得出最终评判结果。依据罗杰斯比值法中给出的比值与变压器故障类别之间的定量关系，建立模糊现象子集相对于不同故障类别的隶属函数，从而进行故障类别的模糊。

（三）避雷器

定期带电检测MOA阻性泄漏电流是电气预防试验中诊断避雷器劣化的重要手段，但是在检测周期内出现的缺陷，定期带电检测是无能为力的。因此在线监测其泄漏电流是有效地检测避雷器内部缺陷的方法。

1.避雷器设备的参数主要包含设备所在线路名称、设备名称、设备型号、设备厂家、生产日期、设备编号等。

2.避雷器的故障诊断试验数据主要包括全泄漏电流测量值、电阻性泄漏电流分量、运行电压值、电压值、频率值、环境温度值、相对湿度值等。

3.根据监测数据判断设备是否异常，如在线电阻性泄漏电流分量、在线全泄漏电流测量值超出0.25时应注意监测，当阻性泄漏电流分量值提升一倍时，应该进行全面检修。

4.加强跟踪监测或停电检查模块，当测量值变化较大时应该自动报警并建议加强跟踪监测，当阻性泄漏电流分量值增加。

（四）红外测温设备故障诊断

设备内回路接触不好容易导致接触性热故障，发热点通常被包裹于绝缘介质、外壳间，其中一部分发热点热量导致介质、外壳温度升高，还有部分热量导出到外部，发热情况无法用热像仪直接体现，可见诊断内部热故障比较复杂。

1.高压少油断路器

高压少油断路器散热部位集中在开关本体端头顶帽，充油量少，三相非常容易同时进入红外热像仪视场。一组断路器同时摄入一个画面，当最低温度低于最高温度5℃时，表示设备内部存在热故障。

2.电流互感器

通过测量三相互感器温度，分析热图象可以诊断电流互感器内部是否存在接触热故障。根据实践监测和计算分析可知电流互感器内部大部分的热量都是从顶帽部位导出。因此，需要重点监测电流互感器顶帽温度，如果温度和相邻温度差距达到20℃时，则表示电流互感器内部存在热故障，应该第一时间处理。

综上所述，基于供配电设备维护实践的状态监测和故障诊断系统的研发志在必行，这需要研究人员在开展大量理论性研究的基础上，进行大量实践，积累实践经验，以期建立更加高效精准的供配电设备状态监测和故障诊断标准。