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摘要針對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)研究及應(yīng)用中存在的問(wèn)題,對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的任務(wù)、電力系統(tǒng)設(shè)備故障的特點(diǎn)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)條件及關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了討論和分析。對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)進(jìn)行了說(shuō)明,指出“狀態(tài)分類(lèi)”和“處理決策”是數(shù)據(jù)分析的核心技術(shù)。介紹了國(guó)內(nèi)外狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展,指出只有國(guó)內(nèi)設(shè)備管理體制改變和狀態(tài)檢修實(shí)施以后,狀態(tài)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用才會(huì)開(kāi)展起來(lái)。關(guān)鍵詞狀態(tài)監(jiān)測(cè)狀態(tài)檢修故障診斷在線(xiàn)監(jiān)測(cè)ABSTRACTINVIEWOFOURCOUNTRYPOWERSYSTEMSTATEMONITORINGANDFAULTDIAGNOSISTECHNOLOGYANDITSAPPLICATIONINTHEPROBLEMOFEXISTENCE,THECONDITIONMONITORINGANDFAULTDIAGNOSISTASK,POWERSYSTEMEQUIPMENTFAULTCHARACTERISTIC,CONDITIONMONITORINGREALIZATIONCONDITIONANDKEYTECHNOLOGYAREDISCUSSEDANDANALYSISONCONDITIONMONITORINGDATAPROCESSINGANDANALYSISTECHNIQUESAREINTRODUCED,POINTEDOUTTHAT“THESTATECLASSIFICATION“AND“DECISIONMAKING“DATAANALYSISISTHECORETECHNIQUEINTRODUCEDTHEDOMESTICANDFOREIGNSTATUSMONITORINGTECHNOLOGYSTATUSANDDEVELOPMENT,ANDPOINTSOUTTHATONLYTHEDOMESTICEQUIPMENTMANAGEMENTSYSTEMCHANGEANDCONDITIONBASEDMAINTENANCEAFTERTHEIMPLEMENTATION,MONITORINGAPPLICATIONSWILLNOTCARRYOUTKEYWORDCONDITIONMONITORINGSTATEMAINTENANCEFAULTDIAGNOSISONLINEMONITORING目錄引言1第一章?tīng)顟B(tài)監(jiān)測(cè)的概念和任務(wù)4第一節(jié)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的含義4第二節(jié)狀態(tài)監(jiān)測(cè)適合電力系統(tǒng)主設(shè)備的現(xiàn)狀5第二章電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工業(yè)實(shí)用化條件7第一節(jié)被監(jiān)測(cè)設(shè)備和故障的種類(lèi)及特點(diǎn)7第二節(jié)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)8第三節(jié)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)施與管理體制9第四節(jié)電力系統(tǒng)常見(jiàn)電氣故障的特征量及其診斷10第三章?tīng)顟B(tài)監(jiān)測(cè)的基本組成13第一節(jié)傳感器技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸入的信號(hào)13第二節(jié)數(shù)據(jù)分析技術(shù)13第四章結(jié)論17謝辭18參考文獻(xiàn)19引言電力系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷是近10年來(lái)發(fā)展較快的新技術(shù),具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。在國(guó)內(nèi),狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了十幾年,一些廠(chǎng)家已經(jīng)能生產(chǎn)各種檢測(cè)裝置。但是,目前狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的應(yīng)用還不普遍,還存在種種問(wèn)題,包括一些認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。本文將從電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的內(nèi)容和任務(wù)的討論開(kāi)始,對(duì)目前存在的問(wèn)題和未來(lái)的發(fā)展提出看法。國(guó)外對(duì)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的研究,始于60年代。各發(fā)達(dá)國(guó)家都很重視。但直到7080年代,隨著傳感、計(jì)算機(jī)、光纖等高新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,設(shè)備在線(xiàn)診斷技術(shù)才真正得到迅速發(fā)展。加拿大、日本、前蘇聯(lián)等國(guó)陸續(xù)研制了油中溶解氣體,變壓器、發(fā)電機(jī)、氣體絕緣封閉組合電器(GIS)等的局部放電,電容型設(shè)備的介質(zhì)損耗因數(shù)(TG)等特性,交鏈聚乙烯電纜的泄漏電流等等的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中少數(shù)已發(fā)展成為正式產(chǎn)品。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議于1990年發(fā)表了關(guān)于電氣絕緣診斷技術(shù)的綜述性報(bào)告,對(duì)這一領(lǐng)域截止80年代未的研究成果作了系統(tǒng)的總結(jié)。我國(guó)對(duì)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的重要性也早已認(rèn)識(shí)。60年代就提出過(guò)不少帶電試驗(yàn)的方法,但由于操作復(fù)雜,測(cè)量結(jié)果分散性大,沒(méi)有得到推廣。80年代以來(lái),隨著高新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,我國(guó)的電氣設(shè)備在線(xiàn)診斷技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。由于我國(guó)工業(yè)發(fā)展迅速,用電一直緊張,加之部分設(shè)備故障率較高,因此,對(duì)于推行在線(xiàn)診斷技術(shù)以提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性更為迫切。我國(guó)高等院校和電力部門(mén)科研院所的不少有關(guān)專(zhuān)業(yè)都相繼開(kāi)展了這方面的研究。自1985年以來(lái),由電力部主持,先后三次(分別在安徽、湖北、廣東三?。┱匍_(kāi)了全國(guó)電力設(shè)備絕緣帶電測(cè)試、診斷技術(shù)交流會(huì),不僅進(jìn)行了學(xué)術(shù)交流,而且就如何發(fā)展和推廣在線(xiàn)診斷技術(shù)開(kāi)展了討論??梢哉J(rèn)為,我國(guó)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的研究和國(guó)際上是同步發(fā)展的,處于幾乎相同的水平。由于狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的難度,不論是國(guó)內(nèi),還是國(guó)外,除個(gè)別項(xiàng)目以外,大多還不很成熟,仍處于研究發(fā)展階段。由于客觀(guān)的需要,相信這門(mén)技術(shù)一定能迅速發(fā)展成長(zhǎng),從而對(duì)提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行水平發(fā)揮巨大的作用。國(guó)內(nèi)外設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)展?fàn)顩r美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)80年代起就在電力系統(tǒng)各領(lǐng)域開(kāi)展了各種關(guān)于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的研究和應(yīng)用,十幾年來(lái)有了較大的發(fā)展,與我國(guó)相比,有兩個(gè)主要特征已經(jīng)能生產(chǎn)多種傳感器產(chǎn)品,傳感器質(zhì)量好,性能穩(wěn)定狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用比較普遍,有經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)外傳感器產(chǎn)品的性能和可靠性都達(dá)到了較高的水平,產(chǎn)品監(jiān)測(cè)范圍逐漸覆蓋包括溫度、壓力、振動(dòng)和絕緣狀態(tài)等各種物理量,以及變壓器、斷路器和發(fā)電機(jī)機(jī)組等各種主要設(shè)備。國(guó)外傳感器技術(shù)的全面發(fā)展可以從近幾年國(guó)內(nèi)一些發(fā)電廠(chǎng)和變電站引進(jìn)的進(jìn)口傳感器產(chǎn)品情況看出。例如,美國(guó)齊成公司的變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括了對(duì)變壓器的油中氣體和水分分析、頂層油溫和有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)的運(yùn)行監(jiān)測(cè),以及對(duì)套管絕緣、SF6密度、斷路器電流、避雷器泄漏電流等物理量的監(jiān)測(cè)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用較普遍的地區(qū)主要是北美和歐洲。美國(guó)電力科學(xué)院EPRI非常重視對(duì)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員有關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修方面的技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)。在美國(guó),實(shí)現(xiàn)了變電站無(wú)人值班和狀態(tài)檢修的管理。狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的應(yīng)用取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)日本一些工廠(chǎng)統(tǒng)計(jì),事故率可減少75,維修費(fèi)用可降低2550。英國(guó)經(jīng)過(guò)對(duì)2000個(gè)大型工廠(chǎng)的調(diào)查表明,采用狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)后,每年節(jié)約維修費(fèi)用3億英鎊,而監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本為05億英鎊,收益為投入的6倍7。盡管一些進(jìn)口的傳感器裝置或系統(tǒng)功能全面,但是,數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)也還未達(dá)到較高水平,一般裝置僅僅對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)分析或頻譜分析。一些僅能夠?qū)€(gè)別故障進(jìn)行診斷的軟件,其售價(jià)也高得驚人。因此,還需要用人工處理數(shù)據(jù),并得出最后結(jié)論。國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)科研工作也開(kāi)始于20世紀(jì)80年代,起步并不晚。近10年來(lái),已經(jīng)研制成功很多傳感器裝置,并安裝在現(xiàn)場(chǎng)。很多發(fā)電廠(chǎng)和變電站已經(jīng)采用了在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù),加強(qiáng)了對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理的手段。近幾年,國(guó)內(nèi)一些大型發(fā)電廠(chǎng)較全面地安裝了成套進(jìn)口的先進(jìn)傳感器裝置,通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形成一定規(guī)模的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并達(dá)到了先進(jìn)水平,而這些成套軟件系統(tǒng)全部由我國(guó)技術(shù)人員開(kāi)發(fā)。例如,一臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)組的鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的模擬量和開(kāi)關(guān)量的測(cè)點(diǎn)多達(dá)5000個(gè)6000個(gè)其中發(fā)電機(jī)的測(cè)點(diǎn)有300個(gè)400個(gè),從測(cè)點(diǎn)得到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理起來(lái),在控制室的終端可以任意調(diào)用各點(diǎn)實(shí)時(shí)的和歷史的數(shù)據(jù),并顯示出來(lái)。這充分說(shuō)明我國(guó)技術(shù)人員已經(jīng)掌握了狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。但是,到目前為止,國(guó)產(chǎn)傳感器裝置的生產(chǎn)和國(guó)內(nèi)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用情況還落后于國(guó)外先進(jìn)水平。一方面,還有很多發(fā)電廠(chǎng)和變電站的狀態(tài)監(jiān)測(cè)沒(méi)有開(kāi)展起來(lái)另一方面,一些狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已具備規(guī)模的發(fā)電廠(chǎng)在軟環(huán)境和管理體制上還不能適應(yīng)發(fā)展要求。這主要表現(xiàn)在兩方面在很多現(xiàn)場(chǎng),狀態(tài)監(jiān)測(cè)并沒(méi)有成為必要的部分。由于沒(méi)有實(shí)施狀態(tài)檢修,維修管理還是沿用過(guò)去的舊體制,運(yùn)行和設(shè)備管理維修脫節(jié),因而,沒(méi)有形成對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的需求,已有的狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置也沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的作用。已具有狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工廠(chǎng),其現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員還沒(méi)有技術(shù)能力處理和分析狀態(tài)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù),因而不能合理分析和利用數(shù)據(jù)。由于無(wú)論對(duì)進(jìn)口的還是國(guó)產(chǎn)的硬件監(jiān)測(cè)系統(tǒng),人工進(jìn)行數(shù)據(jù)分析還是必要的,而且目前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)還沒(méi)有到位。在國(guó)內(nèi)要推廣狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù),除了要解決國(guó)產(chǎn)傳感器裝置的生產(chǎn)和設(shè)備管理體制的改革等問(wèn)題外,現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)也是必須解決的問(wèn)題。其中,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高層次的數(shù)據(jù)分析軟件也是一項(xiàng)重要工作。第一章?tīng)顟B(tài)監(jiān)測(cè)的概念和任務(wù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的概念和任務(wù)在實(shí)際應(yīng)用中,有故障預(yù)報(bào)、故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)等幾個(gè)在內(nèi)容上相近但存在差別的概念。一般來(lái)講,它們?cè)趦?nèi)容上沒(méi)有嚴(yán)格的界限,采用的方法很多是一樣的,都要進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析,而且最終目標(biāo)也是一致的,即防患于未然。但是,它們的任務(wù)不盡相同,這里指出它們的區(qū)別,是為了進(jìn)一步明確狀態(tài)監(jiān)測(cè)的任務(wù),避免一些誤解。故障預(yù)報(bào)根據(jù)故障征兆,對(duì)可能發(fā)生故障的時(shí)間、位置和程度進(jìn)行預(yù)測(cè)。故障診斷根據(jù)故障特征,對(duì)已發(fā)生的故障進(jìn)行定位和對(duì)故障發(fā)展程度進(jìn)行判斷。狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行記錄、分類(lèi)和評(píng)估,為設(shè)備維護(hù)、維修提供決策。以上幾個(gè)概念的關(guān)系,它們是按故障發(fā)展的時(shí)間進(jìn)程進(jìn)行分類(lèi)的。如果不能對(duì)未發(fā)生的故障時(shí)間、位置進(jìn)行預(yù)測(cè)和不能對(duì)已發(fā)生故障的位置、程度進(jìn)行準(zhǔn)確判斷,則不能稱(chēng)為故障預(yù)報(bào)和故障診斷,其結(jié)論應(yīng)該屬于狀態(tài)監(jiān)測(cè)范圍。對(duì)故障的預(yù)測(cè)或預(yù)報(bào)必須建模和仿真,而故障診斷也需要對(duì)故障的機(jī)理進(jìn)行分析和研究,不能僅僅依靠信號(hào)處理的方法,只分析故障的外在表現(xiàn),因而存在較大的難度。狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要依據(jù)信號(hào)處理和模式識(shí)別對(duì)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估和判斷,相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。但是,也不能認(rèn)為預(yù)測(cè)或預(yù)報(bào)是最好的方法,而狀態(tài)監(jiān)測(cè)只是一種初級(jí)的手段。每一種方法必須適合具體的對(duì)象,關(guān)鍵在于準(zhǔn)確,要得到準(zhǔn)確的結(jié)論都是不容易的。第一節(jié)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的含義電氣設(shè)備在運(yùn)行中受到電、熱、機(jī)械、環(huán)境等各種因素的作用,其性能逐漸劣化,最終導(dǎo)致故障。特別是電氣設(shè)備中的絕緣介質(zhì),大多為有機(jī)材料,如礦物油、絕緣紙、各種有機(jī)合成材料等,容易在外界因素作用下發(fā)生老化。電氣設(shè)備是組成電力系統(tǒng)的基本元件,一旦失效,必將引起局部甚至廣大地區(qū)的停電,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響?!氨O(jiān)測(cè)”一詞的含義是為了特殊的目的而進(jìn)行的注視、觀(guān)察與校核。設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)是利用各種傳感器和測(cè)量手段對(duì)反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的物理、化學(xué)量進(jìn)行檢測(cè),其目的是為了判明設(shè)備是否處于正常狀態(tài)?!霸\斷”一詞原是一醫(yī)學(xué)名詞,指醫(yī)生對(duì)收集到的病人癥狀(包括醫(yī)生的感觀(guān)所感覺(jué)到的、病人自身主觀(guān)陳述以及各種化驗(yàn)檢測(cè)所得到的結(jié)果)進(jìn)行分析處理、尋求患者的病因、了解疾病的嚴(yán)重程度及制訂治療措施與方案的過(guò)程。設(shè)備的“故障診斷”借用了上述概念,其含義是指這樣的過(guò)程專(zhuān)家根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)所得到的各測(cè)量值及其運(yùn)算處理結(jié)果所提供的信息,采用所掌握的關(guān)于設(shè)備的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行推理判斷,找出設(shè)備故障的類(lèi)型、部位及嚴(yán)重程度,從而提出對(duì)設(shè)備的維修處理建議。簡(jiǎn)言之,“狀態(tài)監(jiān)測(cè)”是特征量的收集過(guò)程,而“故障診斷”是特征量收集后的分析判斷過(guò)程。廣義而言,“診斷”的含義概括了“狀態(tài)監(jiān)測(cè)”和“故障診斷”前者是“診”;后者是“斷”。第二節(jié)狀態(tài)監(jiān)測(cè)適合電力系統(tǒng)主設(shè)備的現(xiàn)狀狀態(tài)監(jiān)測(cè)適合電力系統(tǒng)主設(shè)備的現(xiàn)狀。主設(shè)備的主要故障,例如絕緣故障、機(jī)械故障等的一些故障機(jī)理還不清楚,全系統(tǒng)的故障建模和仿真更難,而作為一個(gè)產(chǎn)品,其生存期有限,也沒(méi)有必要進(jìn)行大量的研究工作。如果強(qiáng)調(diào)對(duì)主設(shè)備故障的“預(yù)報(bào)”和“定位”,不僅現(xiàn)有條件下很難達(dá)到預(yù)期效果,而且容易產(chǎn)生過(guò)分的期望和誤解,并將影響監(jiān)測(cè)技術(shù)的推廣和發(fā)展。同時(shí),生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)也沒(méi)有“預(yù)報(bào)”和“定位”的急需,現(xiàn)場(chǎng)人員首先需要知道主設(shè)備是否存在異常和是否需要檢修對(duì)于主設(shè)備,如果需要打開(kāi)機(jī)蓋檢修,進(jìn)一步查找故障點(diǎn),就比在線(xiàn)監(jiān)測(cè)時(shí)的定位容易得多。另一方面,有些情況需要具體對(duì)待,例如對(duì)于輸電線(xiàn)和電纜的接地故障,用戶(hù)首先要對(duì)故障點(diǎn)定位,這就需要采用故障診斷的方法,而不是狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方法。狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)該包括以下任務(wù)A為設(shè)備的運(yùn)行情況積累資料和數(shù)據(jù),建立設(shè)備運(yùn)行的歷史檔案。B對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)處于正常還是異常做出判斷,根據(jù)歷史檔案、運(yùn)行狀態(tài)等級(jí)和已出現(xiàn)的故障特征或征兆,判斷故障的性質(zhì)和程度。C對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估,并對(duì)這種評(píng)估進(jìn)行分類(lèi)。當(dāng)一定的標(biāo)準(zhǔn)形成后,為狀態(tài)檢修的實(shí)施提供依據(jù)。當(dāng)然,狀態(tài)監(jiān)測(cè)的評(píng)估也應(yīng)該包含對(duì)設(shè)備異?;蚬收蠣顟B(tài)的估計(jì)及對(duì)未來(lái)變化的預(yù)測(cè),并不斷創(chuàng)造條件,使這種評(píng)估水平逐步接近理想境界。狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以為設(shè)備積累完整和科學(xué)的運(yùn)行記錄資料,這在過(guò)去的管理體制下是很難實(shí)現(xiàn)的。因此,狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代設(shè)備管理是必要的。對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的分類(lèi)可以作為設(shè)備維護(hù)管理的根據(jù)。這樣,可以從根本上改變目前“定期維修”的舊的管理體制,避免“過(guò)剩維修”,對(duì)有故障隱患的設(shè)備及時(shí)檢修,提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。據(jù)報(bào)道,國(guó)外有的企業(yè)因?yàn)椴捎昧藸顟B(tài)檢修的管理方法,已經(jīng)能做到一些設(shè)備可以十幾年內(nèi)不進(jìn)行常規(guī)的檢修,其經(jīng)濟(jì)效益十分可觀(guān)。狀態(tài)檢修是我國(guó)即將面臨的先進(jìn)的設(shè)備管理體制,而狀態(tài)監(jiān)測(cè)是這一管理體制的技術(shù)保證和實(shí)施的依據(jù)。促進(jìn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)意見(jiàn)(1)認(rèn)識(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)是狀態(tài)檢修的必要條件。因?yàn)橹挥屑皶r(shí)、準(zhǔn)確地掌握設(shè)備的真實(shí)狀態(tài),并結(jié)合該設(shè)備在系統(tǒng)中的重要程度等因素,才能確定何時(shí)檢修及如何檢修。但是實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的狀態(tài)檢修,不能完全依靠在線(xiàn)監(jiān)測(cè),必須充分地利用一切可以掌握設(shè)備狀況的檢測(cè)手段,如設(shè)備巡視和定期試驗(yàn)項(xiàng)目,診斷性試驗(yàn)項(xiàng)目等。只有充分利用現(xiàn)有手段,并將其與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)緊密結(jié)合,才能更全面真實(shí)反映設(shè)備的狀態(tài),為實(shí)施正確的狀態(tài)檢修提供數(shù)據(jù)資源。(2)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論工作,努力培訓(xùn)員工在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方面的技能水平。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)只是提供了一種掌握電氣設(shè)備的技術(shù)手段,但最終的決策判斷離不開(kāi)人,工作人員除了熟悉在線(xiàn)監(jiān)測(cè)相關(guān)原理,更應(yīng)提高判斷決策的能力,深刻理解狀態(tài)量及狀態(tài)量變化與電氣設(shè)備狀態(tài)的關(guān)系,這樣才能更有效指導(dǎo)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)工作。我們不能僅僅停留在在線(xiàn)監(jiān)測(cè)所提供的表面數(shù)據(jù)的上,更需要的是總結(jié)出有規(guī)律的東西,明確在線(xiàn)監(jiān)測(cè)狀態(tài)量與電氣設(shè)備故障、絕緣老化的關(guān)系。同時(shí)對(duì)于現(xiàn)行的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)不能過(guò)度依賴(lài),許多測(cè)量數(shù)據(jù)可能并不準(zhǔn)確。例如在介損在線(xiàn)測(cè)量中,其測(cè)量的穩(wěn)定性和重復(fù)性不是很理想,測(cè)量誤差較大。而在信號(hào)采集過(guò)程中也存在傳感器失效,信號(hào)由于外界干擾出現(xiàn)畸變,最終導(dǎo)致在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)失靈。(3)拓寬思路,積極推動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展。雖然在國(guó)內(nèi)外對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)已在許多方面取得了成績(jī),但還有不少問(wèn)題需要進(jìn)一步解決研究,需要在實(shí)際運(yùn)行中考驗(yàn)各種檢測(cè)方法的可行性。目前對(duì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的要求不應(yīng)過(guò)高,只要檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾性較好,且監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠真實(shí)準(zhǔn)確地分辨出電氣設(shè)備狀態(tài)的變化,對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、傳感器和信號(hào)傳輸?shù)纫罂蛇m當(dāng)放寬。第二章電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工業(yè)實(shí)用化條件第一節(jié)被監(jiān)測(cè)設(shè)備和故障的種類(lèi)及特點(diǎn)被監(jiān)測(cè)設(shè)備和故障的種類(lèi)及特點(diǎn)對(duì)不同的設(shè)備和不同的故障類(lèi)型,采用的狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方法可能完全不一樣。一些機(jī)械裝置和控制系統(tǒng)常用的故障診斷方法并不適合于電力系統(tǒng)設(shè)備的特定情況。因此,必須首先認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)設(shè)備故障的類(lèi)型和特點(diǎn)。以下兩方面的問(wèn)題是電力系統(tǒng)設(shè)備故障所特有的。A由于故障發(fā)展速度的差別,形成了瞬變故障和緩變故障兩個(gè)類(lèi)型。以大型發(fā)電機(jī)和變壓器為例,瞬變故障例如相間短路等,發(fā)展很快。繼電保護(hù)裝置必須在10MS20MS內(nèi)處理這類(lèi)故障,以避免損失擴(kuò)大。瞬變故障發(fā)生時(shí)需要解決的問(wèn)題是故障保護(hù)和避免事故擴(kuò)大,不是診斷和監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。緩變故障是從出現(xiàn)故障征兆發(fā)展到故障災(zāi)害進(jìn)程較慢的一類(lèi)故障現(xiàn)象,例如絕緣故障、冷卻系統(tǒng)故障氫冷和水冷系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)故障、部分轉(zhuǎn)子故障等。當(dāng)出現(xiàn)故障征兆時(shí),需要對(duì)故障進(jìn)行定位,或?qū)收系某潭群桶l(fā)展進(jìn)行監(jiān)測(cè),采取措施,防止故障狀態(tài)的進(jìn)一步發(fā)展和造成重大損失。因此,緩變故障是狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的對(duì)象。對(duì)于瞬變故障,繼電保護(hù)可以發(fā)揮巨大的作用,大大減少可能造成的危害。但并不是所有的瞬變故障都是由緩變故障發(fā)展形成的,同時(shí),很多緩變故障及其發(fā)展造成的損害也不在繼電保護(hù)所能保護(hù)的范圍內(nèi)。有人認(rèn)為狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷能防止故障發(fā)生,是比繼電保護(hù)更先進(jìn)的技術(shù),可以取而代之,這是一種誤解。兩種技術(shù)互相補(bǔ)充,缺一不可。B絕緣故障是電力系統(tǒng)設(shè)備的主要故障之一。很多故障現(xiàn)象都直接或間接地與絕緣有關(guān),可以說(shuō),絕緣的壽命就是設(shè)備的壽命4,5。電力系統(tǒng)設(shè)備絕緣故障特征表現(xiàn)在多個(gè)方面,不僅表現(xiàn)在很多電參數(shù)上,而且還有力、熱、聲、光等物理方面和氣體、油等化學(xué)方面的特征變化。絕緣故障與設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)、分布、環(huán)境都有關(guān),形成機(jī)理復(fù)雜。另一方面,對(duì)設(shè)備絕緣故障的定位和絕緣損壞程度的診斷還存在很大的困難。這也正是電力系統(tǒng)設(shè)備故障的特點(diǎn)和難點(diǎn)之一。由于絕緣故障的特點(diǎn),很多絕緣在線(xiàn)和離線(xiàn)檢測(cè)技術(shù),如局部發(fā)電、油色譜分析、超聲監(jiān)測(cè)等近幾年已經(jīng)有了較大的發(fā)展,可以逐步開(kāi)展對(duì)絕緣狀態(tài)的評(píng)估工作。第二節(jié)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)十幾年來(lái),已經(jīng)有很多監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),但是,大多數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)裝置沒(méi)有形成系統(tǒng),記錄數(shù)據(jù)仍然依靠人工觀(guān)測(cè)和抄表的方式,這對(duì)于突發(fā)的故障很難及時(shí)反映,也不利于綜合分析和查閱歷史資料。采用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。集站,通過(guò)局域網(wǎng)連接起來(lái)。在網(wǎng)上建立數(shù)據(jù)庫(kù)和分析中心,對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。局域網(wǎng)可以通過(guò)一個(gè)服務(wù)器與INTERNET相聯(lián)。由于有數(shù)據(jù)庫(kù)和分析中心的支持,可以建立設(shè)備運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)檔案和進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)分析。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般分為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)控制層、信息管理層三層其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要負(fù)責(zé)底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的模擬量參數(shù)的采集與AD轉(zhuǎn)換,網(wǎng)絡(luò)控制層負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)的傳輸,通過(guò)信息層的組態(tài),對(duì)底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。由于以太網(wǎng)支持的傳輸介質(zhì)為粗同軸電纜、細(xì)同軸電纜、雙絞線(xiàn)和光纖等,其最大的優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、易于掌握。與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)相比,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面通信協(xié)議透明,兼容性好,有廣泛的技術(shù)支持;為了更好地發(fā)揮各種監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的作用,協(xié)調(diào)生產(chǎn)過(guò)程中各系統(tǒng)間的關(guān)系,提高安全生產(chǎn)和管理水平,必須對(duì)上述系統(tǒng)整合,進(jìn)行綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的集成建設(shè)?;谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體上劃分為三層信息管理層、中間層、設(shè)備控制層。信息管理層的主要目的是利用設(shè)備控制層提供的大量生產(chǎn)信息使變電站各個(gè)實(shí)體部門(mén)將能夠不受地域的限制進(jìn)行監(jiān)視與控制變電站局域網(wǎng)里的各種數(shù)據(jù),并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和整理,為相關(guān)的各種管理、經(jīng)營(yíng)決策提供支持,實(shí)現(xiàn)管控一體化。信息管理層實(shí)現(xiàn)的途徑是通過(guò)企業(yè)外部網(wǎng)INTERNET和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)INTRANET,由于涉及實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程,必須保證網(wǎng)絡(luò)安全。中間層即所搭建的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),具體由DCS現(xiàn)場(chǎng)控制分站、遠(yuǎn)程IO分站、現(xiàn)場(chǎng)操作員站、中央控制站和交換機(jī)設(shè)備及控制總線(xiàn)等組成。中間層為整個(gè)變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的綜合業(yè)務(wù)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和傳輸、IO控制以及編程下載等功能。通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)往下能對(duì)變電站內(nèi)各控制子系統(tǒng)發(fā)布調(diào)用、監(jiān)測(cè)和控制命令,并能見(jiàn)各子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),收集所需的生產(chǎn)和安全參數(shù)。設(shè)備控制層是通過(guò)采用傳感器對(duì)底層生產(chǎn)設(shè)備的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并發(fā)送傳輸,以完成各種控制、運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)、報(bào)警和趨勢(shì)分析等功能。設(shè)備控制層是面向變電站的電氣設(shè)備及自動(dòng)控制要求的遠(yuǎn)程監(jiān)控體系的最底層,主要包括現(xiàn)場(chǎng)的各種監(jiān)測(cè)、控制子系統(tǒng)等。第三節(jié)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)施與管理體制狀態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)施與管理體制的變革狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的推廣和應(yīng)用將會(huì)對(duì)現(xiàn)有的發(fā)電廠(chǎng)和變電所的管理體制產(chǎn)生影響。狀態(tài)監(jiān)測(cè)和電力系統(tǒng)測(cè)控自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)取代現(xiàn)有的運(yùn)行人員值班的體制,逐步實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的無(wú)人值班。狀態(tài)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用和狀態(tài)檢修的實(shí)現(xiàn)也需要國(guó)產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量的進(jìn)一步提高作為支持和保證。發(fā)展以狀態(tài)監(jiān)測(cè)(通常是在線(xiàn)監(jiān)測(cè))和故障診斷為基礎(chǔ)的狀態(tài)維修。其基本原理可簡(jiǎn)述如下。設(shè)備的劣化、缺陷的發(fā)展雖然具有統(tǒng)計(jì)性,發(fā)展的速度也有快慢,但大多具有一定的發(fā)展期。在這期間,會(huì)產(chǎn)生各種前期征兆,表現(xiàn)為其電氣、物理、化學(xué)等特性發(fā)生少量漸進(jìn)的變化。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)和各種傳感技術(shù)的發(fā)展,可以對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行在線(xiàn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè),及時(shí)取得各種即使是微弱的信息。對(duì)這些信息進(jìn)行處理和綜合分析后,根據(jù)其數(shù)值的大小及變化趨勢(shì),可對(duì)設(shè)備的可靠性隨時(shí)作出判斷和對(duì)設(shè)備的剩余壽命作出預(yù)測(cè),從而能早期發(fā)現(xiàn)潛伏的故障,必要時(shí)可提供預(yù)警或規(guī)定的操作。狀態(tài)監(jiān)測(cè)(在線(xiàn)監(jiān)測(cè))與故障診斷技術(shù)的特點(diǎn)是可以對(duì)電氣設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行連續(xù)或隨時(shí)的監(jiān)測(cè)與判斷,故可避免上述預(yù)防性試驗(yàn)的缺點(diǎn)。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和離線(xiàn)試驗(yàn)也不是對(duì)立的,而是相輔相成的。如在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)事故隱患后,必要時(shí)在離線(xiàn)狀態(tài)下進(jìn)行更為徹底的全面檢查。采用狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)后,可以使預(yù)防性維修向預(yù)知性維修即狀態(tài)維修過(guò)渡,從“到期必修”過(guò)渡到“該修則修”。狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)有很大的難度。潛伏性故障前期征兆的信號(hào)通常極為微弱,而運(yùn)行條件下現(xiàn)場(chǎng)又存在強(qiáng)烈的電磁干擾。因此,抑制各種干擾,提高信噪比是在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中首先必須解決的難題。此外,監(jiān)測(cè)到的各種特征量和設(shè)備的狀態(tài)通常也不是一一對(duì)應(yīng)的,而具有錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。如果說(shuō)離線(xiàn)的預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果的分析,已經(jīng)積累了大量經(jīng)驗(yàn),據(jù)此可以制訂出相應(yīng)的規(guī)程推廣施行(當(dāng)然也需要根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,不斷加以修訂補(bǔ)充);那么對(duì)于在線(xiàn)診斷現(xiàn)在則仍處于研究試行、積累經(jīng)驗(yàn)的階段。發(fā)展在線(xiàn)診斷技術(shù),既需對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)及其老化機(jī)理有深入的了解,也需應(yīng)用傳感、微電子等高新技術(shù)。它是具有交叉學(xué)科性質(zhì)的一門(mén)新興技術(shù),有重大的學(xué)術(shù)意義,也有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。第四節(jié)電力系統(tǒng)常見(jiàn)電氣故障的特征量及其診斷故障診斷的目的及產(chǎn)生故障的原因1故障診斷的目的是“識(shí)別現(xiàn)狀、預(yù)測(cè)未來(lái)”。2故障包括使設(shè)備立刻喪失其功能的破壞性故障降低設(shè)備功能的但沒(méi)有完全喪失功能的功能性故障人為的誤操作停車(chē)故障。設(shè)備狀態(tài)量及監(jiān)測(cè)狀態(tài)量的分類(lèi)及采集1運(yùn)行狀態(tài)量電氣運(yùn)行中的各種狀態(tài)量。2狀態(tài)量的采集方法檢查、測(cè)量、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)3常用于診斷的監(jiān)測(cè)技術(shù)31電流分析法監(jiān)測(cè)負(fù)載電流幅值、波形并進(jìn)行頻譜分析,可診斷出電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組斷條、氣隙偏心、定子繞組故障、轉(zhuǎn)子不平衡等缺陷。定子電流檢測(cè)診斷斷條的原理理論上,定子電流的頻率是單一的,即電源頻率。特征邊頻分量隨負(fù)載增加而增加隨故障程度加重而加重。32振動(dòng)診斷對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理和分析33絕緣診斷對(duì)設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)、工作性能和是否存在缺陷做出判斷,并對(duì)絕緣剩余壽命作出預(yù)測(cè)34溫度診斷對(duì)設(shè)備各部分溫度進(jìn)行檢測(cè)或紅外測(cè)試35振聲診斷對(duì)診斷的對(duì)象同時(shí)采集振動(dòng)信號(hào)和噪聲信號(hào)。4各種電力設(shè)備可用于診斷的輸入/輸出的電量。41避雷器工作電壓下流過(guò)避雷器的電流及其變化。42電磁式電壓互感器工作電壓下的勵(lì)磁電流及其變化43耦合電容器工作電壓下流過(guò)絕緣的電流I0及工作電壓下的噪音干擾。44三相電容型設(shè)備工作電壓下每相流過(guò)絕緣的電流I0和三相選頻電壓U0值45電力變壓器及電機(jī)電壓、電流空載勵(lì)磁電流、負(fù)載電流、不對(duì)稱(chēng)電流等、頻率、有功及無(wú)功功率等一些特殊電磁量及診斷方法1軸電壓運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸兩端的電位差。設(shè)計(jì)和正常運(yùn)行的電機(jī)設(shè)備其值很小。當(dāng)電機(jī)設(shè)計(jì)、調(diào)整存在問(wèn)題,電機(jī)出現(xiàn)故障的情況時(shí),電機(jī)往往會(huì)出現(xiàn)較高的軸電壓,軸電壓產(chǎn)生的原因通常有磁通脈動(dòng),通常由磁路不對(duì)稱(chēng)或磁場(chǎng)畸變引起單極效應(yīng)電容電流等因素。軸電壓含有交流分量、直流分量和高頻分量,必須進(jìn)行頻譜分析。2負(fù)序不對(duì)稱(chēng)電流出現(xiàn)可能原因有三相負(fù)荷不對(duì)稱(chēng)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)故障3電氣試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析與判斷能發(fā)現(xiàn)可能存在的電氣故障隱患。4感應(yīng)電勢(shì)的微分探測(cè)采用微分探測(cè)線(xiàn)圈,安裝在定轉(zhuǎn)子間氣隙或固定于定子槽內(nèi),由于探測(cè)線(xiàn)圈的感應(yīng)電勢(shì)正比于轉(zhuǎn)子各槽漏磁密波的微分,從感應(yīng)電勢(shì)波形圖可以判斷對(duì)應(yīng)各槽有無(wú)匝間短路。聲音與故障的關(guān)系1電力變壓器的異常聲響根據(jù)異常情況的不同,發(fā)生異常的原因主要有11聲音均勻持續(xù),但比平時(shí)明顯增大。電網(wǎng)發(fā)生單相接地或諧振過(guò)電壓、變壓器過(guò)負(fù)荷,使變壓器電流超過(guò)額定值。12聲音比平時(shí)增大,且有明顯雜音。轉(zhuǎn)貼緊固部件如內(nèi)部夾件、鐵芯壓緊螺釘松動(dòng),在電磁應(yīng)力下引起硅鋼片共振,使振動(dòng)增強(qiáng)。聲音中夾雜“劈啪”的放電聲或不均勻的爆裂聲。多是由于繞組或引出線(xiàn)對(duì)外殼閃絡(luò)放電,接地不良或未接地的金屬部件發(fā)生靜電放電,變壓器內(nèi)部絕緣擊穿,產(chǎn)生嚴(yán)重放電。此時(shí)應(yīng)立即停運(yùn)并通知檢查。聲音中有像水沸騰的“咕嘟”聲。變壓器內(nèi)部發(fā)生匝間短路或分接開(kāi)關(guān)接觸不良,造成局部嚴(yán)重過(guò)熱,使油溫急劇升高沸騰。必須立即退出運(yùn)行進(jìn)行檢修。電壓互感器的聲音異常電壓互感器中有游離放電、靜電放電等原因引起聽(tīng)得見(jiàn)的“噼啪、咝”之類(lèi)聲音因螺栓、螺帽等的松動(dòng)引起的共振聲,等。電流互感器的聲音異常當(dāng)電流互感器開(kāi)路時(shí),會(huì)發(fā)出比正常時(shí)大得多的“嗡嗡”聲。絕緣子的電暈放電聲端子金具上突出部分的電暈放電,被污染的絕緣表面產(chǎn)生的沿面放電會(huì)發(fā)出可聽(tīng)得見(jiàn)的聲音,還有其它如絕緣子、套管的龜裂和內(nèi)部缺陷等原因溫度與故障的關(guān)系當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部存在短路性故障時(shí),就會(huì)在局部產(chǎn)生溫度的急劇升高,形成所謂的局部異常溫升。1鐵心過(guò)熱點(diǎn)11早期特征是鐵心的渦流和局部區(qū)域的溫度過(guò)高。12可通過(guò)紅外熱成像準(zhǔn)確測(cè)量。2繞組局部過(guò)熱點(diǎn)21電機(jī)和變壓器的繞組由于匝間短路、股線(xiàn)斷裂造成內(nèi)部放電,因絕緣磨損造成局部漏電流增大,導(dǎo)致局部過(guò)熱是較常見(jiàn)的故障。其先兆是局部溫升高,出現(xiàn)絕緣分解的異味等。22局部過(guò)熱的測(cè)量主要有分布測(cè)點(diǎn)溫度測(cè)量如熱電偶、光纖溫度傳感器、紅外熱成像、絕緣分解物監(jiān)測(cè)等手段。3變壓器絕緣油油溫異常31導(dǎo)致變壓器油溫異常的原因主要有311變壓器內(nèi)部故障引起的發(fā)熱劇增,發(fā)熱不平衡,油循環(huán)死角。變壓器繞組的匝間短路、線(xiàn)圈的放電、鐵芯及夾件的環(huán)流、內(nèi)部引線(xiàn)接頭發(fā)熱乃至鐵芯起火等都引起變壓器溫度異常增高。312冷卻裝置散熱不正常。冷卻裝置運(yùn)行不正?;虬l(fā)生故障,如潛油泵停運(yùn)、風(fēng)扇損壞、散熱管道積垢不暢、散熱器冷卻效果差等都引起溫度升高。32監(jiān)測(cè)手段變壓器頂層油溫計(jì)指示變壓器。第三章?tīng)顟B(tài)監(jiān)測(cè)的基本組成狀態(tài)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)傳感器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)分析等3部分是狀態(tài)監(jiān)測(cè)的基本組成。其中,傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)是狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所特有的關(guān)鍵技術(shù),以下將分別加以說(shuō)明。第一節(jié)傳感器技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸入的信號(hào)傳感器技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸入的信號(hào)包括電、熱、聲、振動(dòng)等物理量,還有油、氣體經(jīng)化學(xué)分析得到的分解物含量,各種來(lái)源的信號(hào)都要通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。傳感器是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸入端,直接影響監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度和準(zhǔn)確性,也是控制和測(cè)量技術(shù)的難點(diǎn)和瓶頸。國(guó)產(chǎn)傳感器的性能和質(zhì)量與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有差距。傳感器作為一個(gè)裝置,由變換元件、單片機(jī)系統(tǒng)和通信接口等組成,基于對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特性的分析,設(shè)計(jì)了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)采集單元與遠(yuǎn)程控制單元兩部分組成?,F(xiàn)場(chǎng)采集單元包括精簡(jiǎn)功能節(jié)點(diǎn)(RFD)、匯聚節(jié)點(diǎn)(SINK)以及網(wǎng)關(guān)。其中,RFD只采集數(shù)據(jù),不進(jìn)行路由,不同的RFD之間不能通信;匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集RFD發(fā)送的數(shù)據(jù),并選擇最適合的路由將數(shù)據(jù)發(fā)送出去;網(wǎng)關(guān)將接收到的無(wú)線(xiàn)信號(hào)通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠(yuǎn)程控制單元。遠(yuǎn)程控制由路由器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器和遠(yuǎn)程控制終端組成。路由器協(xié)調(diào)不同現(xiàn)場(chǎng)采集單元與遠(yuǎn)程控制終端的通信;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器不僅收集和存儲(chǔ)不同網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù),而且為各個(gè)單獨(dú)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)提供備份,加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)體系的可靠性;遠(yuǎn)程控制終端則為工程技術(shù)人員提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù),并對(duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出控制命令。現(xiàn)場(chǎng)采集單元與遠(yuǎn)程控制單元采用現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接,保證了網(wǎng)絡(luò)的可靠性與及時(shí)性。通常無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作環(huán)境非常惡劣、節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大、維護(hù)困難且大部分區(qū)域人力無(wú)法靠近,因此在其設(shè)計(jì)上首要考慮的因素就是能夠盡量節(jié)省能耗,延長(zhǎng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作壽命。第二節(jié)數(shù)據(jù)分析技術(shù)數(shù)據(jù)分析技術(shù)在狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)分析的任務(wù)是從采集到的數(shù)據(jù)中得到設(shè)備運(yùn)行的有關(guān)信息。數(shù)據(jù)分析過(guò)程分為數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取、狀態(tài)分類(lèi)和處理決策等4個(gè)部分。數(shù)據(jù)分析(DA)是以得到有關(guān)信息的一些結(jié)論為目的而對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行研究的一門(mén)科學(xué)。數(shù)據(jù)分析用于許多行業(yè),使各企業(yè)及組織能夠做出更佳的業(yè)務(wù)決策;而在科學(xué)研究方面,可以用以驗(yàn)證或否定現(xiàn)有的模型或理論。數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘的區(qū)別在于所分析的范圍、目的及重點(diǎn)。數(shù)據(jù)挖掘采用先進(jìn)的軟件對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分類(lèi),以識(shí)別其中所隱藏的規(guī)律,并確定其中所隱藏的關(guān)系。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括數(shù)據(jù)選取、消除噪聲等前期處理過(guò)程。特征提取是指采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、信號(hào)處理FFT、小波分析、分形和混沌等方法提取信號(hào)的特征。狀態(tài)分類(lèi)和處理決策是數(shù)據(jù)分析的核心部分,也是難度較大的部分。其中,處理決策是得出最后結(jié)論,例如確定設(shè)備是否存在故障,存在何種故障,故障部位和程度等,以及確定是否進(jìn)行檢查和維修。很多情況還需要人工處理,計(jì)算機(jī)只能對(duì)少數(shù)故障進(jìn)行分析和決策。因?yàn)樯婕霸O(shè)備的具體問(wèn)題,準(zhǔn)確結(jié)論完全依據(jù)對(duì)設(shè)備故障機(jī)理的了解和經(jīng)驗(yàn)的積累,這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,一般很難通過(guò)建模或仿真來(lái)解決。狀態(tài)分類(lèi)是一個(gè)模式識(shí)別問(wèn)題。例如,一個(gè)一維的狀態(tài)分類(lèi)問(wèn)題,設(shè)X為特征指數(shù),X0為特征指數(shù)的閾值,則XX0為故障狀態(tài)。對(duì)于多維問(wèn)題,特征指數(shù)不止1個(gè),狀態(tài)分類(lèi)在多維空間中不是一個(gè)簡(jiǎn)單的區(qū)域劃分問(wèn)題。這個(gè)過(guò)程一般都采用了人工智能技術(shù),如模式識(shí)別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)、專(zhuān)家系統(tǒng)等。無(wú)論采用哪種方法,推理過(guò)程都可分為歸納推理和演繹推理。一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)過(guò)程應(yīng)包括歸納推理和演繹推理兩個(gè)階段。歸納推理階段為樣本學(xué)習(xí)過(guò)程,而狀態(tài)分類(lèi)過(guò)程就是演繹推理。因此,分類(lèi)的知識(shí)不會(huì)超過(guò)樣本提供的范圍,樣本提供的知識(shí)又稱(chēng)為先驗(yàn)知識(shí)。在專(zhuān)家系統(tǒng)中,這種先驗(yàn)知識(shí)由知識(shí)庫(kù)組成。知識(shí)庫(kù)的知識(shí)來(lái)源是一個(gè)問(wèn)題。雖然,從理論上可以通過(guò)很多渠道獲得知識(shí),但在實(shí)際操作過(guò)程中建立專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)是很難的。其基本原因在于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)分類(lèi)問(wèn)題不同于文字識(shí)別之類(lèi)的分類(lèi)問(wèn)題。文字識(shí)別的樣本不成問(wèn)題,而對(duì)一臺(tái)具體設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)分類(lèi)問(wèn)題,除正常狀態(tài)樣本容易得到外,完整的故障狀態(tài)樣本一般得不到。因此,首先可以做到的事情只能是識(shí)別正常和非正常狀態(tài)。不需要先驗(yàn)知識(shí)的分類(lèi)方法一般稱(chēng)為聚類(lèi)分析,如二維的特征指數(shù)空間。各測(cè)點(diǎn)代表每一個(gè)運(yùn)行狀態(tài),根據(jù)在特征指數(shù)狀態(tài)空間上的分布,可以分為“0”、“1”、“2”等3類(lèi)。這種分布比較容易區(qū)分正常與非正常,如狀態(tài)“0”為正常,其余為非正常,但是,至于狀態(tài)“1”和狀態(tài)“2”對(duì)應(yīng)哪種故障則需進(jìn)一步分析后確定。比較法和趨勢(shì)分析法是聚類(lèi)分析應(yīng)用到特征指數(shù)為一維情況的方法,比較法例如用8臺(tái)設(shè)備的套管泄漏電流I0測(cè)值的互相比較來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。第5臺(tái)設(shè)備測(cè)值偏大,說(shuō)明可能存在某種不正常,可以提示運(yùn)行人員注意。隨著運(yùn)行中積累數(shù)據(jù)的增多,可以逐步制定合理的偏差極限值報(bào)警值。這種方法可以用于泄漏電流、溫度、局部放電、介質(zhì)損耗角等物理量的監(jiān)測(cè)。趨勢(shì)分析法。例如觀(guān)察一個(gè)溫度測(cè)值的歷史和當(dāng)前值的變化規(guī)律。溫度值出現(xiàn)了上升的趨勢(shì),超過(guò)了正常運(yùn)行的歷史平均值,說(shuō)明存在問(wèn)題。這種方法需要利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)功能來(lái)積累歷史的記錄資料。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的主要技術(shù)手段;電力設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)依靠的主要技術(shù)有傳感器技術(shù),數(shù)據(jù)處理和分析以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。(1)首先,先進(jìn)的傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的重要手段,設(shè)備的故障診斷依靠傳感器獲取的盡可能多的準(zhǔn)確的狀態(tài)量數(shù)據(jù)。為了滿(mǎn)足在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的要求,傳感器技術(shù)不斷進(jìn)行改進(jìn),如光傳感器、氣體傳感器以及溫度傳感器等,他們都可以正確的測(cè)量電氣設(shè)備的狀態(tài)量,并將它轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸。為了對(duì)輸變電設(shè)備絕緣子的鹽密進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè),相關(guān)研究人員已經(jīng)提出用光傳感器來(lái)對(duì)絕緣子的污穢程度進(jìn)行監(jiān)測(cè),盡管現(xiàn)在并未得到大范圍的推廣,但卻是對(duì)電力系統(tǒng)現(xiàn)行等值鹽密法的一種突破。(2)對(duì)采集的的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,是在線(xiàn)監(jiān)測(cè)又一關(guān)鍵步驟。信號(hào)的處理和分析是要從現(xiàn)場(chǎng)大量的噪聲背景下提取有用的信息量,通過(guò)對(duì)這些信息量與注意值的分析,從而判斷設(shè)備是否趨向故障或是已處在故障狀態(tài),根據(jù)需要確定是否退出運(yùn)行。從運(yùn)行中電氣設(shè)備提取信號(hào),不可避免地會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)噪聲環(huán)境的影響。為了消除噪聲的影響,除了應(yīng)用硬件濾波,往往還需要運(yùn)用許多的數(shù)字濾波技術(shù)。比如目前常用的小波變換濾波技術(shù),它可以有效消除穩(wěn)態(tài)干擾信號(hào),把有用信號(hào)提取出來(lái)進(jìn)行分析;還有當(dāng)前廣泛受到關(guān)注的數(shù)學(xué)形態(tài)濾波,具備比小波濾波更好的濾波效果,它不僅可以消除穩(wěn)態(tài)干擾,而且對(duì)暫態(tài)干擾也有不錯(cuò)的抑制效果。隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn),更加有效的數(shù)據(jù)處理技術(shù)必將推陳出新。在對(duì)故障的分類(lèi)方面,大多數(shù)的處理思路是尋找某一個(gè)或一些特征量來(lái)進(jìn)行模式識(shí)別。例如基于傅里葉變換的頻譜分析,在故障分類(lèi)上效果良好,但這種方法很難克服不同類(lèi)型的故障信號(hào)在頻譜上重疊的問(wèn)題。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家系統(tǒng)等也被廣泛應(yīng)用于故障診斷系統(tǒng)中。(3)電力設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了單片機(jī)檢測(cè)到基于DSP技術(shù)的檢測(cè),再到基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的檢測(cè)系統(tǒng)階段,而基于新型總線(xiàn)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也正在被越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)可。目前在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的形式多種多樣,有集中性在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng),也有分散性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置;在線(xiàn)監(jiān)測(cè)可以在設(shè)備終端進(jìn)行信號(hào)處理后進(jìn)行傳輸,也可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器后對(duì)其集中處理。基于變電站高壓設(shè)備繁多,分布分散,文獻(xiàn)1提出利用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)組建總線(xiàn)型的電氣設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)把變壓器套管泄漏電流、電流互感器泄漏電流、電壓互感器電壓和環(huán)境溫濕度等信號(hào)采集后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)提取,經(jīng)數(shù)字化處理,再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方式傳送到工控機(jī)中,在后臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和故障診斷。第四章結(jié)論狀態(tài)監(jiān)測(cè)是從傳統(tǒng)管理模式過(guò)渡到狀態(tài)檢修的技術(shù)支持。狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的概念存在差別,狀態(tài)監(jiān)測(cè)更適合電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行和維修的管理現(xiàn)狀。狀態(tài)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)是傳感器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)分析。目前,國(guó)內(nèi)的變電站和發(fā)電廠(chǎng)已具備實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的初步條件。狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施和推廣,有一個(gè)積累資料、逐步提高的過(guò)程。謝辭在此論文撰寫(xiě)過(guò)程中,要特別感謝我的導(dǎo)師王教授的指導(dǎo)與督促,同時(shí)感謝他的諒解與包容。沒(méi)有王教授的幫助也就沒(méi)有今天的這篇論文。求學(xué)歷程是艱苦的,但又是快樂(lè)的。感謝孟翔教育和電子科技大學(xué)的老師,謝謝他在這兩年中為我們班所做的一切,他們不求回報(bào),無(wú)私奉獻(xiàn)的精神很讓我感動(dòng),再次向他們表示由衷的感謝。在這兩年的學(xué)期中結(jié)識(shí)的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。在此,也對(duì)他們表示衷心感謝。謝謝我的父母,沒(méi)有他們辛勤的付出也就沒(méi)有我的今天,在這一刻,將最崇高的敬意獻(xiàn)給你們本文參考了大量的文獻(xiàn)資料,在此,向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬參考文獻(xiàn)1黃建華,全零三變電站高壓電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的現(xiàn)狀及其發(fā)展2001,25162王善永,范文,鐘敦美基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的水電站設(shè)備檢修計(jì)劃決策系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2001,25163陳維榮,宋永華,孫錦鑫電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的概念及現(xiàn)狀電網(wǎng)技術(shù),2000,24114嚴(yán)璋電氣絕緣在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)北京中國(guó)電力出版社,19955朱德恒,談克雄電絕緣診斷技術(shù)北京中國(guó)電力出版社,19996王文永美國(guó)電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用華北電力技術(shù),19956內(nèi)部資料僅供參考內(nèi)部資料僅供參考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