浅谈供配电设备状态监测与故障诊断

学术论文《科技与生活》许杰 2010-10-20 20:33:42
  摘 要 电力设备状态监测及故障诊断技术为电力系统的状态维修提供技术基础,对提高电力系统安全可靠运行十分重要。从供配电系统出发,并着重介绍电气设备的状态监测与电气设备故障诊断。
  关键词 供配电;设备;状态监测;故障诊断
  中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)092-0140-01
  
  随着我国电网设施的增加,为了电力设备的高效和正常运转,确保国家生产和人民生活的正常进行,电气设备的监测和故障诊断显的尤为重要。为了确保电气设备的正常运行,根据状态监测所得到的各测量值及其运算处理结果所提供的信息,采用所掌握的关于设备的知识和经验,进行推理判断,从而提出对设备的维修处理建议是必须的。
  1 供配电系统简介
  所有消耗电能的用电设备或用电单位均称为电能用户,供配电系统是电力系统的电能用户,也是电力系统的重要组成部分。它由总降压变电所,高压配电所、配电线路,车间变电所或建筑物变电所和用电设备组成。不同的供配电系统不仅组成不完全相同,而且相同部分的构成也会有较大的差异。通常大型企业都设总降压变电所,中小型企业仅设全厂6到10kV变电所或配电所,某些重要的企业还设自备发电厂作为备用电源。
  2 电气设备的选择
  电气设备是电力系统中发电、输电、变电、配电、用电设备的总称。它的选择是供配电系统设计的重要内容,其选择得恰当与否将影响到整个系统能否安全可靠地运行,故必须遵循一定的原则。
  1)按工作环境及正常工作条件选择电气设备。根据电气设备所处的位置、使用环境和工作条件,选择电气设备型号。2)按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定。为了保证电气设备在短路故障时不至损坏,就必须按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定和设备的热稳定。3)开关电器断流能力校验。断路器和熔断器等电气设备担负着切断断路电流的任务,通过最大短路电流时必须可靠地切断,因此开关电器还必须校验其断流能力。
  3 电气设备的状态监测
  随着电力事业的发展,机组容量不断扩大,系统更加复杂,而其安全性、可靠性的要求又日渐提高,在这种情况下,仅凭有关人员的经验和感觉对设备进行监控已经完全不能适应运行和维修的要求,因此,对设备的状态监测与故障诊断需要大大提高。
  3.1 离线状态监测
  对设备进行离线状态监测一直是传统的设备管理之一。在现代信息技术和计算机技术高度发展的情况下,离线状态监测仍然是有用的方法。离线状态监测就是通过定期对运行中的设备或停止运行的设备进行规定项目检查,发现设备的问题和隐患。离线监测的优点是。
  1)投资较小,同等情况下,离线监测相对于在线监测而言,投资较小。其原因在于离线监测系统通常比在线系统的价格要低,其次,离线系统往往是移动式或便携式的,一套系统可以用在多台设备上,节省总投资。2)监测面宽,离线系统的移动性使其可以用来监测多种不同的设备,以及在不同的时间监测设备状态,包括在设备停止运行的时候。还有一些离线监测系统可以检测目前不容易发现安装在线系统的检测对象。3)检测设备相对简单,使用方便,离线检测设备要能灵活地监测设备状态,因此,它多半只保留了最简单、可靠、实用的功能,因此操作简单。4)适合小型系统和设备,离线系统由于采集的数据点少,数据类型单一,对小型系统和设备尤其实用,而对于这类小型系统和设备,配置在线系统是不划算的。5)对设备的影响小,大多数离线监测系统无需在设备上特意安装检测装置,因此使用离线系统对设备没有改造、更换的要求,对设备性能和安全性影响很小。
  3.2 在线状态监测
  在线状态监测及故障诊断系统是指利用现代传感技术、信息技术、计算机技术以及各领域技术,综合构成的辅助运行系统。从设计的角度出发,在线状态监测及故障诊断系统可以从两方面进行分类。从功能上考虑,可分为状态监测系统、监测与分析系统以及监测与诊断系统。
  1)状态监测系统,状态监测系统是电子仪表的替代系统。它的的关键是数据采集和数据库。数据采集首先要解决的问题是要有好的传感器,即一次仪表,监测系统的成败有时就取决于传感器是否能可靠工作。数据库是监测诊断系统有别于监测仪表的关键。数据库应能记录一段时间内的全部详细数据,包括模拟量值及其状态、状态开关量的动作顺序、脉冲开关量的计数值、参数异常及时恢复正常记录、事故追忆数据等。2)监测及分析系统,加入分析功能之后,系统在一般意义上已远远超过了普通仪表。一个在线监测分析系统,在全面监测运行参数的同时要对发电机组轴系的振动信号进行分析,是要克服很多困难的。系统不得不在每个采样周期对几个模拟量和开关量采集的同时,对每个振动测点采集512或1024个数据以构成一条完整的振动时域波形,之后再花费相当的计算资源进行每个振动信号的FFT分析等工作。3)监测、分析及故障诊断系统,故障诊断实际上是一个在较高软硬件配置计算机支持下的系统,诊断时,诊断系统根据用户要求从数据库中提取故障征兆,从知识库中找出判断这些故障征兆的阈值和知识规则。采集系统采集不到的,但对诊断有用的信息由用户通过界面交互输入。完成提取征兆后诊断系统利用相关专家知识进行推理诊断,并将诊断结果、诊断解释以及咨询意见反馈给用户。
  4 电气设备的故障诊断
  设备的故障诊断实际上是指在设备不解体的情况下,根据人类积累的经验和数据,采用一定的技术手段对设备所处的状态进行判断、对设备的故障及其发展变化进行诊断和估计的技术。故障诊断的任务是要确定设备故障的性质、程度、类别和部位,明确故障、征兆、原因和系统之间的相互关系,并指明故障发展趋势。故障诊断内容可以概况为诊断信息的获取和信息的处理两大部分。具体包括以下四个方面。
  1)状态监测,特征信号提取,在设备的合适部件获取征兆,形成待检模式。2)状态识别即诊断,将待检模式与样板模式进行对比,当主要性能指标高于或低于期望的目标范围时就认为发生故障。3)状态分析与预测,根据检测信息找出的故障源,然后根据这些信息就故障对设备和系统性能指标的影响程度作出估计,综合给定故障等级,并预测设备状态的发展趋势。4)决策出理,根据故障等级的评价对设备系统形成正确的干预决策,作出修改操作、控制及其他临时性维护或停机维修的决定。
  5 结语
  尽管我国开展了电气设备在线状态监测理论研究,但由于目前运行经验缺乏,所以往往使监测系统无法精确确定。因此,基于实践经验的专家系统建立势在必行,它要求进行大量的基础性研究工作,同时开展广泛的实践,积累运行经验,以期望建立准确的专家系统和报相应的监测标准。
  
  参考文献
  [1]唐志平,等.供配电技术[M].电子工业出版社.
  [2]朱德恒,等.电气设备状态在线监测与故障诊断技术[M].中国电力出版社.
  [3]殷沐林,等.电气设备故障诊断的方法研究[J].广西轻工业.2008,11:46-56.
  [4]龚伟.电气设备在线监测与故障诊断系统技术的研究[J].科技资讯.2007,14:64-65.
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