電力設(shè)備運(yùn)行故障診斷方法匯編電力設(shè)備作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的核心載體，其故障的及時(shí)診斷與處置直接關(guān)系到供電可靠性與電網(wǎng)韌性。隨著電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大、設(shè)備類型多元化發(fā)展，故障診斷技術(shù)已從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)判斷向多學(xué)科交叉、智能化融合的方向演進(jìn)。本文系統(tǒng)梳理電力設(shè)備故障診斷的主流方法，結(jié)合實(shí)際運(yùn)維場(chǎng)景分析其應(yīng)用邏輯與實(shí)踐價(jià)值，為電網(wǎng)運(yùn)維人員提供技術(shù)參考與決策依據(jù)。一、傳統(tǒng)檢測(cè)診斷方法：基礎(chǔ)與實(shí)踐的結(jié)合傳統(tǒng)方法依托長(zhǎng)期運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)與物理特性分析，是故障診斷的“基石性”手段，雖存在一定局限性，但在離線檢測(cè)、故障定位中仍不可替代。（一）電氣試驗(yàn)法：絕緣狀態(tài)的“體檢表”電氣試驗(yàn)通過施加特定電壓、電流激勵(lì)，檢測(cè)設(shè)備絕緣參數(shù)的變化，典型方法包括：絕緣電阻測(cè)試：利用兆歐表測(cè)量設(shè)備絕緣電阻，判斷整體絕緣水平（如電纜絕緣電阻驟降提示受潮或局部放電）。介質(zhì)損耗測(cè)試：通過測(cè)量tanδ值，評(píng)估絕緣介質(zhì)的老化程度（變壓器油紙絕緣老化時(shí)，tanδ隨溫度變化的規(guī)律會(huì)偏離正常值）。直流電阻測(cè)試：檢測(cè)繞組、觸頭的接觸電阻，定位接觸不良或繞組匝間短路（斷路器觸頭接觸電阻超標(biāo)常伴隨溫升異常）。應(yīng)用場(chǎng)景：新設(shè)備投運(yùn)前驗(yàn)收、停電檢修時(shí)的絕緣狀態(tài)評(píng)估。局限性：需停電操作，難以捕捉動(dòng)態(tài)故障。（二）油色譜分析（DGA）：變壓器故障的“血液檢測(cè)”通過氣相色譜儀分析變壓器油中溶解氣體（H?、CH?、C?H?等）的組分與含量，結(jié)合三比值法、Doernenburg法等判斷故障類型：過熱故障：C?H?、CH?占比高（如變壓器繞組過熱時(shí)，油中乙烯濃度隨溫度升高呈指數(shù)增長(zhǎng)）。放電故障：C?H?含量驟增（局部放電或電弧放電時(shí)，乙炔生成速率遠(yuǎn)高于其他氣體）。典型案例：某220kV變壓器油色譜監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)C?H?濃度從0.5μL/L升至5μL/L，結(jié)合電氣試驗(yàn)確診為繞組匝間放電，及時(shí)停運(yùn)檢修避免爆炸事故。（三）紅外測(cè)溫：熱缺陷的“可視化探針”利用紅外熱像儀捕捉設(shè)備表面溫度分布，定位接觸不良、局部過熱等故障：接觸類故障：母線接頭、斷路器觸頭溫度高于本體10℃以上（環(huán)境溫度25℃時(shí)，正常觸頭溫度≤60℃，超標(biāo)提示接觸電阻過大）。絕緣類故障：套管、絕緣子局部溫升（如GIS套管內(nèi)部放電時(shí)，表面溫度呈“熱點(diǎn)”分布）。實(shí)踐技巧：選擇陰天、夜間等環(huán)境溫度穩(wěn)定時(shí)段檢測(cè)，避免陽光直射干擾。（四）機(jī)械特性測(cè)試：斷路器的“運(yùn)動(dòng)健康檔案”通過高精度傳感器采集斷路器分合閘時(shí)間、速度、行程曲線，分析機(jī)械機(jī)構(gòu)故障：分合閘時(shí)間偏差超10%設(shè)計(jì)值：提示機(jī)構(gòu)卡澀或彈簧儲(chǔ)能不足。速度曲線“陡降”：斷路器觸頭磨損或緩沖器失效（如某110kV斷路器分閘速度從2m/s降至1.2m/s，拆解發(fā)現(xiàn)觸頭磨損達(dá)3mm）。二、智能診斷方法：算法驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)診斷人工智能技術(shù)的介入，使故障診斷從“經(jīng)驗(yàn)依賴”轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”，尤其在多維度數(shù)據(jù)處理、隱性故障識(shí)別中優(yōu)勢(shì)顯著。（一）機(jī)器學(xué)習(xí)算法：特征挖掘與模式識(shí)別支持向量機(jī)（SVM）：在小樣本數(shù)據(jù)下（如新型設(shè)備的故障案例少），通過核函數(shù)映射實(shí)現(xiàn)高維空間的分類，典型應(yīng)用于變壓器DGA數(shù)據(jù)的故障類型識(shí)別（將氣體組分作為特征向量，分類準(zhǔn)確率達(dá)92%）。隨機(jī)森林：集成多棵決策樹，降低過擬合風(fēng)險(xiǎn)，適用于斷路器機(jī)械特性、電氣試驗(yàn)的多參數(shù)融合診斷（某電網(wǎng)公司用隨機(jī)森林分析1000組斷路器數(shù)據(jù)，故障預(yù)測(cè)精度提升35%）。實(shí)施流程：數(shù)據(jù)采集→特征工程（如氣體組分歸一化、機(jī)械參數(shù)降維）→模型訓(xùn)練→交叉驗(yàn)證→現(xiàn)場(chǎng)部署。（二）深度學(xué)習(xí)：復(fù)雜場(chǎng)景的“智能眼”卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）：處理紅外熱像、局部放電圖譜等圖像數(shù)據(jù)，自動(dòng)提取故障特征（某團(tuán)隊(duì)用CNN識(shí)別GIS局部放電圖譜，準(zhǔn)確率超95%，遠(yuǎn)高于人工判讀的78%）。循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（LSTM）：分析時(shí)序數(shù)據(jù)（如在線監(jiān)測(cè)的油中氣體濃度變化、斷路器分合閘振動(dòng)信號(hào)），捕捉故障發(fā)展的動(dòng)態(tài)規(guī)律（預(yù)測(cè)變壓器故障發(fā)展趨勢(shì)的RMSE值降至0.03）。落地挑戰(zhàn)：需大量標(biāo)注數(shù)據(jù)（如故障熱像圖、振動(dòng)波形），需結(jié)合遷移學(xué)習(xí)解決“數(shù)據(jù)稀缺”問題。（三）專家系統(tǒng)：經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的“數(shù)字化傳承”將領(lǐng)域?qū)＜业墓收显\斷規(guī)則（如“變壓器油中H?＞100μL/L且C?H?＞5μL/L→放電故障”）編碼為知識(shí)庫，通過推理機(jī)實(shí)現(xiàn)故障推理：規(guī)則庫構(gòu)建：整合《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》、典型故障案例的診斷邏輯。推理機(jī)制：正向推理（從數(shù)據(jù)到故障類型）或反向推理（從故障假設(shè)驗(yàn)證數(shù)據(jù)）。應(yīng)用場(chǎng)景：基層運(yùn)維人員缺乏經(jīng)驗(yàn)時(shí)，快速提供診斷建議（某縣級(jí)供電公司部署專家系統(tǒng)后，故障診斷響應(yīng)時(shí)間縮短40%）。三、多源信息融合診斷：突破單一方法的局限單一方法易受干擾（如紅外測(cè)溫受環(huán)境影響），多源信息融合通過“優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”提升診斷可靠性，是復(fù)雜故障診斷的核心思路。（一）多傳感器數(shù)據(jù)融合：從“片面”到“全面”以變壓器故障診斷為例，融合油色譜（化學(xué)特征）、局部放電（電氣特征）、振動(dòng)（機(jī)械特征）數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)層融合：直接拼接原始數(shù)據(jù)（如油中氣體濃度與局部放電量的時(shí)序序列）。特征層融合：提取各數(shù)據(jù)的特征向量（如氣體三比值、放電圖譜的時(shí)頻特征）后拼接。決策層融合：對(duì)各方法的診斷結(jié)果進(jìn)行加權(quán)投票（如DGA診斷為“過熱”，局部放電診斷為“放電”，融合后結(jié)合權(quán)重判斷為“復(fù)合故障”）。融合算法：D-S證據(jù)理論（處理不確定性信息）、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)（量化各證據(jù)的關(guān)聯(lián)性）。（二）跨設(shè)備關(guān)聯(lián)分析：電網(wǎng)故障的“全景追蹤”線路故障時(shí)，關(guān)聯(lián)分析斷路器動(dòng)作信號(hào)、保護(hù)裝置錄波、PMU（相量測(cè)量單元）數(shù)據(jù)：保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與斷路器分閘時(shí)間差＞50ms：提示斷路器拒動(dòng)。相鄰線路PMU的電壓相位差突變：定位故障區(qū)段（某220kV線路故障，通過PMU數(shù)據(jù)5分鐘內(nèi)鎖定故障點(diǎn)，比傳統(tǒng)巡線效率提升90%）。四、在線監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)診斷：故障的“動(dòng)態(tài)哨兵”在線監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知，結(jié)合邊緣計(jì)算、云計(jì)算，構(gòu)建“監(jiān)測(cè)-診斷-預(yù)警”閉環(huán)。（一）在線油色譜監(jiān)測(cè)：變壓器的“實(shí)時(shí)心電儀”采用光聲光譜、氣相色譜等技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油中溶解氣體濃度：預(yù)警閾值：設(shè)置多階段閾值（如H?濃度從50μL/L升至80μL/L時(shí)預(yù)警，100μL/L時(shí)告警）。趨勢(shì)分析：通過氣體濃度的增長(zhǎng)率（如C?H?日增率＞10%）判斷故障發(fā)展速度。案例：某500kV變壓器在線監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)H?濃度日增率達(dá)15%，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)故障將在72小時(shí)內(nèi)惡化，提前安排帶電檢測(cè)確認(rèn)繞組過熱，避免非計(jì)劃停電。（二）局部放電在線監(jiān)測(cè)：絕緣缺陷的“早期雷達(dá)”超高頻（UHF）監(jiān)測(cè)：捕捉GIS、變壓器內(nèi)部局部放電的超高頻電磁波（頻率300MHz-3GHz），定位放電位置（精度±10cm）。超聲波監(jiān)測(cè)：通過聲學(xué)傳感器檢測(cè)放電產(chǎn)生的機(jī)械波，適用于變壓器、電纜的局放監(jiān)測(cè)（某電纜接頭超聲波監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)局放信號(hào)，開挖后確認(rèn)絕緣破損）。（三）振動(dòng)與聲學(xué)監(jiān)測(cè)：機(jī)械故障的“聽診器”斷路器振動(dòng)監(jiān)測(cè)：采集分合閘過程的振動(dòng)信號(hào)，分析頻譜特征（如正常分閘振動(dòng)主頻為100Hz，機(jī)構(gòu)卡澀時(shí)主頻偏移至80Hz）。GIS聲學(xué)監(jiān)測(cè)：通過麥克風(fēng)陣列捕捉局部放電的超聲波，區(qū)分放電類型（電暈放電的聲信號(hào)為“滋滋聲”，電弧放電為“爆裂聲”）。五、故障診斷的實(shí)踐優(yōu)化：從技術(shù)到管理的協(xié)同診斷方法的價(jià)值最終體現(xiàn)在運(yùn)維效率提升，需通過流程標(biāo)準(zhǔn)化、案例庫建設(shè)、方法互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)診斷、高效處置”。（一）診斷流程標(biāo)準(zhǔn)化制定《電力設(shè)備故障診斷導(dǎo)則》，明確不同設(shè)備、故障類型的診斷路徑：變壓器故障：先查油色譜（初步定位故障類型）→再做電氣試驗(yàn)（驗(yàn)證絕緣狀態(tài)）→結(jié)合紅外測(cè)溫（排查局部過熱）。斷路器故障：先測(cè)機(jī)械特性（判斷機(jī)構(gòu)問題）→再做絕緣試驗(yàn)（排查電氣缺陷）→結(jié)合振動(dòng)監(jiān)測(cè)（分析隱性故障）。（二）案例庫建設(shè)：經(jīng)驗(yàn)的“活教材”構(gòu)建涵蓋設(shè)備類型、故障現(xiàn)象、診斷方法、處置措施的案例庫：數(shù)據(jù)維度：設(shè)備參數(shù)（容量、投運(yùn)年限）、故障特征（油色譜數(shù)據(jù)、熱像圖、振動(dòng)波形）、診斷過程（方法組合、關(guān)鍵決策點(diǎn)）、處置結(jié)果（檢修方案、恢復(fù)時(shí)間）。應(yīng)用場(chǎng)景：新員工培訓(xùn)（通過典型案例學(xué)習(xí)診斷邏輯）、模型訓(xùn)練（為AI算法提供標(biāo)注數(shù)據(jù)）。（三）方法互補(bǔ)策略：因“備”制宜、因“障”施策新投運(yùn)設(shè)備：以電氣試驗(yàn)、油色譜分析為主，建立基準(zhǔn)狀態(tài)。老舊設(shè)備：增加在線監(jiān)測(cè)（如油色譜、局部放電），實(shí)時(shí)跟蹤狀態(tài)。突發(fā)故障：優(yōu)先用紅外測(cè)溫、振動(dòng)監(jiān)測(cè)快速定位，再結(jié)合