电气设备在线监测及故障诊断分析

电气设备在线监测及故障诊断分析

1、电气设备故障及其危害性分析

为了保证系统供电的可靠性,电机、变压器、输电线路、电力电容器、避雷针、绝缘子构成电力系统的主要电气设备。电气设备一旦发生故障,将会出现大面积停电停产、造成巨大的经济损失。国内外的大量资料和统计结果表明,导致设备失效的主要原因是其绝缘性能的劣化。例如:2003年8月14日的北美电力系统大停电的分析报告就指出:造成停电的主要

原因是俄亥俄州的地区电力局计算机失效和几条关键的345千伏输电线对生长过速的树木放电而引起的对地短路事故。绝缘老化因子可分为热、电、环境和机械因子四种。

2、在线监测与状态维修的必要性及意义

为了保证电力设备质量,在设备投入运行前都要进行严

格的质量检查,基本消除了由于质量而引发的事故。而为了发挥电气设备的最大生产能力,常常需要进行日常的科学管理

和维护。

2.1 预防性维修阶段

早期阶段:对设备使用直到发生故障,然后维修。其后,发展成定期试验和维修,即预防性维修。现在,定期预防性试验和维修已在电力部门形成制度,对减少和防止事故的发生起

到了很好的作用。缺陷:离线进行试验带来一些不足。

(1)离线试验需停电进行,而不少重要电力设备轻易不能停止运行。

(2)停电后设备状态(如作用电压、温度等)和运行中不符,影响判断准确度。

(3)由于是周期性定期检查,而不是连续地随时监测,设备仍可能在试验间隔期间发生故障,即造成维修不足。

(4)由于是定期检查和维修,设备状态即使良好时,按计划仍需进行试验和维修,造成人力物力浪费,甚至可能因拆卸组装过多而造成损坏,即造成所谓维修过度。

例如某条高压电缆出厂计划寿命为10年,工作10年后必须更换。计划寿命是一个估算数字,并且留有一定的安全裕度,极少数可能工作作寿命不足10年。大多数运行寿命能超过10年,或在15年以上。实行计划寿命一刀切的方法是不合时宜的。

2.2 状态维修

目前正在发展以状态监测(通常是在线监测)和故障诊断为基础的状态维修。采用状态监测与故障诊断技术后,可以使预防性维修向预知性维修即状态维修过渡,从“到期必修”过渡到“该修则修”。

状态维修步骤:

(1)在线监测:获得能反应故障的信号;

(2)分析诊断:进行信号分析处理做出诊断;

(3)预防性维修:根据诊断结果有的放矢维修。

在线监测预诊断的优点是:

(1)被监测设备全过程受控,没有死区;

(2)适时维修可避免过剩维修,节约维修资金;

(3)适时维修可避免维修不足,可避免设备带病工作。减少事故的发生,减少经济损失;

(4)预诊断出设备较精确的剩余寿命,合理使用设备,避免设备浪费。

现代企业设备(特别是大型关键的电气设备)装备在线故障监测诊断装置,应用新的故障监测技术巳成必然的趋势,是提高企业经济效益的有效手段之一。

3、状态监测与故障诊断技术的发展概况

国外对电气设备状态监测与故障诊断技术的研究,始于20世纪60年代。各发达国家都很重视,但直到70～80年代,随着传感器、计算机、光纤等高新技术的发展与应用,设备在线诊断技术才真正得到迅速发展。

我国对电气设备状态监测与故障诊断技术的重要性也早已认识。60年代就提出过不少带电试验的方法,但由于操作复杂,测量结果分散性大,没有得到推广。80年代以来,随着高新技术的发展与应用,我国的电气设备在线诊断技术也得到了迅猛发展。由于我国工业发展迅速,用电一直紧张,加之

部分设备故障率较高,因此,对于推行在线诊断技术以提高电力系统的运行可靠性更为迫切。

4、在线监测的发展趋势

由于状态监测与故障诊断技术的难度,不论是国内,还是国外,目前多数监测系统的功能还比较单一。今后发展趋势为:

(1)多功能多参数的综合监测和诊断,即同时监测能反映某电气设备的绝缘状态的多个特征参数;

(2)对电站或变电站的整个电气设备实行集中监测和诊断,形成一套完整的分布式在线监测系统;

(3)不断提高监测系统的可靠性和灵敏度;

(4)在不断积累监测数据和诊断经验的基础上,发展人工智能技术,建立人工神经网络和专家系统,实现绝缘诊断的自动化。

5、在线监测系统的技术要求

(1)系统的投入和使用不应改变和影响一次设备的正常运行;

(2)能自动地连续进行监测、数据处理和存储;

(3)具有自检和报警功能;

(4)具有较好地抗干扰能力和合理的监测灵敏度;

(5)监测结果应有较好的可靠性和重复性,以及合理的准确度;

(6)具有在线标定其监测灵敏度的功能;

(7)具有对电气设备故障诊断功能包括故障定位、故障性质、故障程度的判断和绝缘寿命的预测等。

参考文献:

[1]《电力设备的在线监测与故障诊断》,王昌长等,北京:清华大学出版社,2006

[2]《电气设备状态监测与故障诊断技术》,朱德恒,严璋,谈克雄等,北京:中国电力出版社,2009

[3]《高压电气设备试验与状态诊断》,李景禄,北京:水利电力出版社, 2008