试论电力设备状态监测与故障诊断技术
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[摘 要]电力设备的故障检测与诊断，是保证设备安全可靠运行的重要环节。为了减少停电并降低维修费用，对运行中的电力设备状况进行连续的状态检测。
中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0358-01
1、引言
随着人类的发展和科学的进步，能源科学不断的受到关注，带来的更新换代，电力系统也迅猛发展。特高压、超高压输、变电技术的发展，电网容量提高，覆盖面积的增加都是涌现的新科技成果，当然科技的提高，必须有硬件设施作为前提，电力系统的安全和稳定性就越来越多的受到人们的关注，故障的诊断是人们努力攻克的一面，在线监测，能够对初期故障进行解决，减少不必要的经济损失，及早解决安全隐患更是人们不断追求的技术关键。
2、电气设备状态监测与故障诊断技术的含义
电气设备故障是由于设备的某些劣化积累到一定程度后所产生的。特别是大多为有机材料制成的电气设备绝缘介质，在外界因素作用下容易发生老化。组成电力系统的基本元件是电气设备，局部或广大范围的停电会因它的失效而产生，必将导致巨大的经济损失，并造成不良的社会影响。
为了特殊的目的而进行的注视、观察与校核即为监测。设备的状态监测就是通过使用各种传感器，运用各种测量手段，来检测一些物理、化学量，他们能够反映设备的运行状态，监测是为了使我们能够知道设备是在正常运行，还是出现了某些的异常。设备的“故障诊断”是指根据状态监测，设备故障的严重程度及类型、部位都需要专家用所得到的各测量值、运算处理结果所提供的信息后结合掌握的有关设备的知识和经验进行推理判断，并根据此判断提出维修处理设备的建议。简单的说就是特征量收集后的分析判断过程是故障诊断，状态监测是特征量的收集过程。
3、电气设备状态监测的基本原则
（1）电气设备的维护需要统筹考虑
由于电气设备的特殊性，无论是全面的预防性试验还是拆装性检修，一般都要求设备退出运行。所以，在设备的监测维护过程中要考虑各种设备间的相互关联和影响，统筹安排电气设备的检修工作，将检修的周期和项目上升到管理策略的层面，尽可能的保证设备的可用性，减少电气系统的停电时间。
（2）采用综合的设备状态信息获取方法
反映设备的状态信息应来自于，在线监测获取信息，各项试验获取信息，设备家族缺陷事故记录信息，不良运行工况记录信息。这是一个综合的信息来源，各项信息依其对设备状态的准确反映以权重反映，信息也应考虑折旧，越新的设备折旧越小。
（3） 建立数字化管理体系
状态检修主要包括设备信息获取、综合诊断、检修管理。建立数字化管理体系才能引入智能综合诊断和检修管理系统，才能适于未来发展的需要，前述的量化的设备状态评价体系就是为建立数字化管理体系奠定基础，实际上，建立数字化管理体系就是建立数字化综合诊断，数字化检修管理系统。
4、电力设备状态监测与故障诊断技术
（1）故障机理研究
我们之所以研究故障机理是因为为了了解故障的形成和发展过程中的原理，能够熟悉故障的本质和特征。我们只有充分了了被诊断对象的工作原理和易损件的失效机理，才能保证电力设备状态故障诊断技术安全高效地运行，故障机理研究的方法必须有相关的基础学科做铺垫，我们还需要对故障机理进行分析，需要做大量的实验来观察，保证诊断技术的可靠性。
（2）状态监测与故障诊断技术的发展
随着电力系统的不断发展，电力设备的状态监测与故障诊断技术也再发展，人工智能技术就是其中一种。人工智能技术是一种方法，是对信息进行吸收和处理，从简单数值的计算发展到模拟人脑不能准确辨认和思考。随着现代计算机的迅猛发展，也带动了智能技术的发展，形成一整套相关的智能计算方法，并在很多领域得到了应用，这些方法主要有模糊方法、时序分析法以及遗传算法等等，结合原有的专家系统、神经网络、自学习等等技术进而相互之间进行补充，不断完善，从而在很多的领域做出相应的贡献。
（3）电力设备在线监测
传统的电力设备的定期预防性试验对于故障的检测具有一定的作用，但是也存在着明显的不足。第一，在进行停电试验时，由于试验时的电压与设备正常工作时的电压存在一定的差距，从而使得设备可能存在的缺陷无法被及时的查找出来；第二，定期预防性试验所需要的试验周期较长，对于那些急需要实用的设备而言，无法满足生产的需要。因此对于这些离线的预防性试验而言，在线的监测就显得方便快捷。在线监测通过对设备相关的状态信号进行监测，从而达到对设备的故障缺陷监控的目的。设备的各项状态信号是反应设备故障的重要依据和载体，通常这一过程包括：信号测取、中间转换、数据采集三个过程。这一技术在电力设备的日常检修中应用时间较短，有的系统还存在一定的问题，但总的系统设计通常包括：传感器、数据采集装置以及计算机等设备。
5、电气设备故障诊断
（1）电力系统、设备出现故障的种类
基于电力系统及相关设备运行故障发展中的差别，通常将电力系统中的故障分成瞬变故障型与缓变型故障两类。其中，瞬变型故障如相间短路，在电力系统运行故障诊断过程中，发展相对比较快。一般而言，继电保护设备应当在10ms～20ms范围内将这些故障问题处理好，为能够有效地避免造成巨大损失，在瞬变故障发生的时候，应当努力做好电力系统故障保护，以免事故及问题进一步扩大化，该种类型故障并非诊断与监测过程中存在的问题；对于缓变型故障而言，它主要是从电力系统、电力设备运行过程中发现故障问题征兆，并一直发展至系统故障灾害的发生，由此可见，它实际上就是一种进程相对比较缓慢的故障类型。当发现系统故障征兆时，应当对系统故障问题进行准确定位，并对故障程度及发展进程进行实时监测，并在此基础上及时采取有效的应对策略，以免系统故障进一步恶化或向不利的方向发展。缓变型故障问题是可状态监测和故障诊断的重要对象。绝缘故障，电力设备、系统的主要故障，很多故障问题均与绝缘有着密切的关系；绝缘故障问题及电力设备中的绝缘环境、结构以及分布状况有着密切的关系。对电力设备及电力系统绝缘故障问题进行定位和诊断绝缘损坏情况时，存在着很大的困难。
（2）故障监测特征信号的选取
一种故障，由很多故障的特征量反映出来，而一个故障的特征量，又可能产生于多种故障的状态，故障的特征量选取以及提取，是故障诊断的难点问题。识别运行的电力设备故障的状态以及正常状态的时候，通常因为特征量的选取不恰当出现误诊或者漏诊，误诊的主要原因，是正常状态及故障状态特征参量，存在着交叠的区域，就是故障的特征量存在模糊性。因此，需要选取有着代表性和有效性的故障特征参量。
（3）故障诊断的分析技术以及信息技术
故障诊断的分析，是分析致使电力设备、系统发生故障下的物理过程以及化学过程、故障因果关系。步骤为：对大量复杂的设备、系统状态特征量进行归纳、整理和降维简化，然后用识别技术进行识别故障的特征参数，最后对故障的性质、程度、类别、部位以及原因进行判定。
6、结束语
电气设备系统是一个复杂的、牵涉面广的综合性系统，电气设备的安全稳定直接关系到整个电力系统的有序运行。同时，电气设备的运行状态评估和预测以及电气设备的故障诊断十分复杂。因此，运用综合性的技术手段，掌握电力设备运行状态，预测设备故障发生、发展情况，并采用人工智能信息处理技术进行故障诊断，对提高我国电力设备的安全稳定性，保证电力系统高效有序运行都具有十分重要的意义。
参考文献
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[3] 刘爱玲，董飞飞，刘晓飞.电力系统故障诊断方法综述[J].中国电力教育，2009，（S2）.