电气设备在线监测与状态检修技术分析

王 帅，刘 媛

（1.上海智英化工技术有限公司杭州分公司，浙江杭州 310000；2.浙江工程设计有限公司，浙江杭州 310000）

电力系统的维护是保障电力供应、生产稳定性、生产安全、企业生产、运营效益的根本手段，所以说电气设备的维修是一项十分重要的工作。我国科学技术发展迅速，电气设备机构也变得愈发复杂、种类繁多，电力系统维修技术也日新月异，对电气设备的维修保养以及状态检修提出了更高的要求。

定期在线监测电容型电气设备，如避雷器、变压器、高压断路器，排查电气故障，检查维修电气状态，能够有效保障电气设备的安全，延长其使用寿命。传统电气设备检修一般指的是设备离线之后实施维修，这种方法不仅会造成电力系统的稳定性降低，若终止设备运行，会造成经济损失，无法保障设备检修的精准性与有效性。此外，在定期监测过程中，电气设备在间隔期也可能会发生故障，给监测人员带来诸多麻烦[1]。相关人员曾针对电气设备维修及使用情况进行了调查统计，统计结果显示维修后的电气设备在无法保障科学保养的情况下，其使用寿命会极大缩短。因此传统的电气设备检修方法已经无法满足当前社会发展的需求，急需采用更加先进科学的电气监测手段进行监测和维修。

在线监测电气设备指的是，借助监测设备，对电气的运行状态进行监测，整理、传输与采集监测到的信号，分析电气设备带电情况下的运行。在线监测方式从根本上改进了电气设备传统的监测方式，并且实现了将电气设备的运行情况直观真实地呈现给相应技术人员，使技术人员能够更加准确及时地了解到电气设备运行动态，并及时进行故障诊断和状态检修。当前电气设备的在线监测技术已经能够实现全方位监测，进而在电气监测和检修方面达到节约资源、提升效率等目的。

1 电力电气设备状态检修技术要求

1.1 设备状态监测技术

在电气设备状态检修期间，设备状态监测技术指的是借助相应的方法监测相关设备、电气设备运行状态，这类设备监测技术为信息监测处理技术，通过监测设备状态。能够掌握电气设备的情况[2]。可结合监测信息预测设备故障发生时间、维修所需时间，降低设备损坏率，确保设备的有效利用。

1.2 设备状态预测技术

设备状态预测技术是结合监测设备提供的信息、设备的故障频率，科学预测电气设备下次出现故障的时间，可能发生故障的部位，制定合理的预防措施，可避免电气设备的故障发生，将电气设备故障发生率降低，降低设备维修费用，实现企业经济效益的提升。常用设备状态预测技术中，主要包括灰色预测、人工神经网络、模糊预测、回归分析、时间序列等。

1.3 设备状态评估

电力电气设备状态检修技术能够监测设备，可预测设备的发展状态，能够将电气设备故障发生率降低，提升电气设备的稳定性、可靠性。电气设备状态维修技术基于设备运行状态上，通过分析监控数据，能够评估确定设备。基于此，设备状态评估指的是在状态检修基础上，确保设备状态评估精准，确保电气状态检修工作的稳定、有序开展。

2 电气设备在线监测与状态检修技术

2.1 电气设备状态的在线监测和维护

（1）工业企业在经营管理上有丰富的实践经验，为开展以条件为依据的维护法打下了良好的技术基础。另外，我国的电力设施也在持续改进，维护环境也得到了很好的保障。

（2）随着电气系统和监测技术的发展，电气系统的运行稳定、安全性能得到了极大的改善，所以在一定程度上促进了维护技术的发展。另外，随着遥感、数字等技术在电力设备检修中的应用，为电力设备的实时在线监控和状态维护提供了各种技术方案和技术支撑。

（3）在大力推广配电自动化技术之后，在一定程度上促进了企业在线条件，因此维修技术也得到了很好的支撑。

2.2 维修技术的应用模式

电气设备的状态维护是指引入先进的控制技术，对设备的运行准备进行分析，及时发现可能出现的问题和故障，并对其进行及时的维护和介入，使电气设备的工作稳定，降低事故的损失。

（1）管理方式。国外的电力设备状态维护技术已经非常成熟和完善，在这一点上，西方在技术上处于领先地位。自20世纪90年代末，我国一些大型企业也逐步开始引进其他国家的技术，并且积累了一定优秀的经验。通过对公共维护项目的管理模式进行了深入探讨，得出四种结论：设备寿命预测、运行稳定分析、故障诊断、信息管理和决策。这些结论在一定程度上为企业电力系统检测提供了一定的条件。

（2）维修理论。当前企业针对变压器进行资源分析过程中，主要结合绝缘材料、性能为背景展开分析。而变压器在使用过程中，非常容易受到外在因素影响，因此，要正确地判断其工作寿命，既要根据一般的参数展开分析，又要对其历史功能进行全面的梳理。高压断路作为电力系统内的关键组成部分，其关系着电力系统的维修。目前，我国学者已提出了一些比较成熟的变压器维护方案，包括接触、喷嘴破裂、电弧功率直线上升等，但因电力系统处于关闭状态，故使用加和加权分析法对其进行寿命分析。

2.3 在线监测技术

当前，在线监控技术能够实现对各种电力设备的在线监控，了解各个电气设备的运行情况，以此来不断消除故障，促进设备正常运行。比如避雷针、开关等设备已经开始使用这项技术。文章着重介绍了在变压器中使用在线检测的实际情况。

变压器油、纸板等是变压器的主要绝缘材料，但随着时间的推移，变压器油会慢慢地转变为碳氢混合物，而绝缘纸板也会慢慢地转变成植物纤维，随着时间的推移，变压器的绝缘性能会下降，从而导致变压器的绝缘失效。当变压器发生局部发热时，可采用在线局部放电检测技术，利用超声脉冲对信号进行诊断，并对其进行定位；如果变压器发生短路，则应检查线圈是否由于该位置的电力太大而产生的畸变，由此引起失效。这两种在线监控方式是目前变压器控制中的一种技术手段。

在线监测变压器，可管控局部放电。如果把高强度的电压加到变压器上，变压器油就会产生局部放电，产生的放电量将达到数千伏特，多达几十万个皮库，从而产生大量的电力，导致变压器出现故障。针对变压器在线电流检测技术，多选择脉冲电流，以小区域监控变压器局部放电，但容易受到外部环境的干扰。另外，超声波检测技术也是一种新型的检测手段，它可以实现对局部放电的超声波压力波的实时监控，但其内部的声波在一定范围内会被吸收并扩散，因而检测灵敏度不高，而且易受机械振动的干扰。

在线监测和状态监测技术的发展。①在配电网中，维护系统配电设备的监测与控制技术的开发；在电力系统中，变压器和互感器是最主要的组成部分，其占用的空间比较大。总体上，这种传感器的体积是常规变压器的1/3，可以有效地减小配电系统的箱体体积。小型配电系统能够与其他装置进行更密切的联接，有效地改善电力系统的一体化，使电力系统的节能效果得到极大地改善，同时控制功能得到极大地改善[3]。它可以从常规的电波检测中延伸到非电信号，为电力系统在线状态监控技术的发展奠定了坚实的技术支撑。②供电方式的改变。在新的市场环境下，电力设备的综合利用效率得到了极大提升，新技术的应用使得电力设备的运行效率和质量得到了极大改善。从经济性上讲，电力设备维护的首要任务就是尽可能地延长其寿命，改善其运行的稳定性和安全性，这对于电力系统的网络监测具有重大的现实意义，从而不断促进其技术的更新与发展。③在确定电力设备维护的依据时，除了要坚持科学性原则之外，还应注重维护方法与技术的正当性，也就是说，只有在法律允许的条件下，才能进行电子设备的在线维护。

2.4 电力设备状态检修方法探讨

2.4.1 完善岗位技能培训

在开展员工培训之前，需要注重接管业务、技术两者的联系，针对检修难度较大的项目，如蓄电池管理、呼吸器检查等，需要详细讲解。一般情况下，要经历3个月的培训期，在培训结束之后实施考核，若电力单位有条件，则邀请专家解答疑惑，鼓励学员加强与专家的技术交底，确保培训效果。借助深入教学指导，结合培训人员的工作经验，可将检修人员的技术水平提升，将人为因素减少，避免影响电力设备检修结果，避免误差产生。电力部门需要加强各个部门的交流、学习，组织单位管理层、技术部门、检修人员定期开展会议，探讨分析电力设备状态检修内存在的问题，提出有效、科学、合理的解决方案[4]。

2.4.2 无人机常态化巡视

既往电力设备检修期间，工作人员需要到现场开展设备检修，这会增加从业人员的工作强度、工作压力，从业风险较高，检修效率较低。这类传统检修，很难实施动态化管理，工作人员在现场维修期间，涉及较多的费用支出，会导致设备检修人本、作业成本较高[5]。无人机常态化巡视可将电力设备巡检效率提升4～8倍，一般情况下人工1 h 的工作量，巡检无人机15 min 就可完成，地势陡峭区域，无人机的应用优势较为明显。

2.4.3 加强运维一体化管控

在开展电力设备状态检修作业期间，实施前需要确保从业人员的人身安全，检修人员要具备较强的专业技术，制定相应的防护措施，确保维修、检修作业安全。电力单位还需要实施一体化管控，加强运维管理，树立良好的检测防护意识，贯彻“预防为主，安全第一”的原则，单位发展以管控安全为基础，建设规范化的作业系统，加强设备检修现场的安全管理，确保作业人员的人身安全[6]。

此外，还需要结合维修人员的技能特点，强化从业人员管理，科学分工，加强专业技能培训，确保检修小组工作质量提升。电力单位要加强改革、创新，加大运维一体化管控，将原本缺陷与落后的管理模式转变，结合现状、人员水平、工作效率及作业协调，实施相应的改革。实际作业期间，要遵循先易后难的原则，加强检修，控制风险，协助从业人员转变工作理念，朝着运维一体化转变。电力单位需要明确规划工作人员安全职责，细化施工步骤，加强安排，确保从业人员的操作按照标准实施。

针对危险和隐患的问题，居民和相关部门工作人员应该齐心协力，一同将危险和隐患排除在外，工作人员可大力宣传和普及安全用电知识，向居民讲解安全用电的重要性[7]。

2.4.4 多发事故点控制措施

（1）在设计电力系统期间，需要注意用电现场情况的调查，安排专人到施工现场考察，结合环境、地理位置，开展电力系统设计。确保电力设备品牌与用电系统安全使用契合，杜绝施工单位为节约成本，选择与系统质量、设计理念不符合的设备品牌。有效控制项目设计施工阶段事故多发区域，系统施工结束，验收阶段针对与要求不契合的设备，或事故多发地点，需要严格依据施工单位的要求，加强整改，确保与设计图纸要求符合[8]。

（2）结合区域实际用电情况，不同用电场合，选择科学合理的设备。从业人员需要了解设备的用电需求、设备的运行特点、设备的运行性能。据事故多发地，需要加强电力设备参数的详细检测，针对核心部位零件，尽可能选择行业内知名品牌产品，确保部件与要求标准契合，保障系统使用寿命。在电力设备检修期间，需要加强事故多发地设备参数检测，及时反馈设备异常情况，确保可在第一时间处理故障，维修人员能够确保设备的安全、稳定运行。

3 结束语

状态检修是电力设备维护的重要趋势，是提高设备使用寿命，节约维护费用，提高系统运行稳定性的重要手段。对电力设备状态在线监控和维修技术的理论、应用现状及今后的发展趋势进行了深入的分析，以期对改善电力系统的运行状况。