电力设备状态监测及故障诊断

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为保证人们正常的生产和生活，需要定时对电力系统设备进行故障监测诊断。在进行电力设备故障监测诊断的时候一般包括电力设备的状态监测以及故障诊断两方面内容，本论述将分析这两方面的具体内容。

1电力系统设备状态监测以及故障诊断的意义

1.1电力设备状态检测和故障诊断的必要性

电力设备在建成运行的过程中会受到多方面的影响，比如环境、机械、温度等，这些因素的存在会逐渐的降低电力设备的性能，最后出现一些故障。为了保证电力设备的安全性，在电力设备中都存在着一些绝缘材料，这些材料的成分基本都是有机材料，比如绝缘纸、矿物油等，有机合成材料受到影响后极易老化。电力设备对于电力系统是十分重要的，如果电力设备发生故障，就会导致电力系统瘫痪，从而发生大规模停电，给社会带来严重影响。另外，随着科技水平的不断提高，电力系统的自动化程度也越来越高，只要一台设备出现故障，就会影响整个系统。并且随着电力设备越来越先进，原本的人工判断已经很难找出设备的故障所在，因此做好电力设备状态检测和故障诊断就变得十分重要。监测是在某种目的下对目标进行观察和监视，而在电力设备中的状态监测就是利用一些传感器对电力设备的运行状态进行监测，通过获取的数据来判断设备是否良好。而电力设备的故障诊断，则是通过状态检测获取的数据，相关人员凭借自己的经验对监测数据进行分析，从而判断出故障的具体内容，比如故障的类型、位置等，通过故障的明确来进行相应的维修工作。由此可以看出，状态监测主要是对数据进行收集，而故障诊断则是对数据进行分析和判断。

1.2状态监测和故障诊断的技术依据

在进行电力设备状态监测的时候，想要获取不同的数据就要使用不同的监测设备进行监测，如果发现设备的某项参数大于最高允许值时，就可以初步判断设备的异常。电力设备故障诊断技术则是通过监测到的数据，来分析设备的运行情况，找出可能会发生故障的部位或者发生故障的部位，并对故障的具体内容做出判断，然后进行相应的维修工作，阻止故障的继续发生，从而使设备恢复到正常的运行状态，保证电力系统的稳定性。目前在对电力设备进行管理的过程中，状态检测和故障诊断技术已经成为重要内容，对保障电力设备的正常运行有重大作用。另外，随着市场竞争的日益激烈，电力企业也要通过降低一些成本来获得竞争优势，而在设备故障诊断方面可以进行不断优化以减少维修成本。所以对电力设备使用先进的状态监测和故障诊断逐渐成为电力行业的主流趋势，最终取代传统的维修方式。

2电力设备的状态监测

随着科技水平的不断提高，电力系统变得越来越复杂，电力设备的类型也越来越多。为了保证电力系统的安全和稳定，原本依靠人力进行电力设备监控已经无法满足日益变化的要求，因此要通过一些技术手段来进行设备的监测工作。

2.1离线状态监测

在电力设备管理过程中，进行设备的离线状态监测一直是一项比较重要的内容。既便监测技术在不断的更新，但进行离线状态监测还是十分必要的。进行离线状态检测时，无论设备处于运行状态还是停机状态，都需要定期的对规定项目进行检查，从而发现电力设备中存在的一些问题。电力设备的离线监测有很多优点。比如其成本比较低，离线监测的设备价格相对于在线监测设备价格要低，并且离线监测设备通常是便携式的移动设备，可以根据工作需要安装在各种设备上，因此降低了成本。由于离线监测设备是可移动的，所以可根据时间和空间的需要对电力设备进行监测，为监测提供了很大的便利。并且一些电力设备是在线监测系统无法监测的，因此需要离线监测设备进行监测。由于离线监测设备的便携性，其相对于在线监测设备来说，只有最基础的监测功能，因此使用起来比较简单方便，并且能够进行灵活监测。由于其比较简单的特点，离线检测设备只适用于一些小型的电力系统和电力设备，这类系统设备通常比较简单，因此离线监测设备采集的数据能够满足需要。而在线监测设备成本比较高，监测的内容比较多，因此对于小型电力系统和设备来说，有点大材小用，并且还会增加一些不必要的成本。离线状态监测是不需要安装在电力设备上的，也就无需对设备进行改造和更换，因此不会对电力设备造成较大的影响，保证了电力设备的安全性和稳定性。

2.2在线状态监测

在线状态监测系统相对于离线监测设备来说是比较复杂的，其涉及到计算机技术、信息技术、传感技术等比较先进的现代技术。根据使用功能的不同，可以将在线状态监测系统分为检测与诊断系统、检测与分析系统和状态监测系统。首先是监测、分析和故障诊断系统，需要比较先进的计算机支持，并且涉及到的计算机软件比较多。在进行诊断的时候，首先在计算机的数据库中提取故障的征兆，并在知识库中提取此故障的相关知识进行诊断。但是有些故障信息是系统采集不到的，因此需要人工输入故障的一些特点，进行故障的确定。而诊断系统中存在着大量的经验和知识，可以对这些故障进行诊断和推理，并且将判断出来的数据通过计算机呈现给相关人员。然后是监测和分析系统，此系统是在监测系统的基础上添加了分析系统。检测和分析系统在对电力设备进行监测的时候，可以全面的检测到所有的数据，因此在进行分析的时候，分析的数据量比较大，特别是对一些比较特殊的数据进行分析的时候，需要消耗比较多的计算机资源，因此检测的时候比较困难。最后是单纯的状态监测系统。它主要的功能是进行数据采集并且建立数据库，来代替传统的电子仪表。在进行数据采集的时候，主要利用的仪器是各种传感器，因此传感器的运行好坏，直接决定着数据采集的质量。状态检测系统与电子仪表不同的是它可以建立数据库，通过数据库能够存储电力设备在一段时间内的所有数据，包括事故追忆记录、参数异常恢复记录、模拟量值等。

3电力设备的故障诊断

3.1选取故障信号的特征量

由于采集到的数据量比较大，因此通过数据处理技术能够快速的提取到有用的信息，并对其进行转换和传输，增加电力系统运行的效率。通常在电力设备进行运行的时候，一些故障发生时会显示不同的故障特征，但是同一个故障特征也会由不同的故障原因引起，如果没有明确故障和故障特征的话，则在进行故障诊断的时候就比较困难。实际的电力设备状态监测和故障诊断过程中，经常会发生一些由于没有选择正确的故障特征，而造成诊断结果的错误，或者是没有正确的对故障进行分析，从而导致故障特征的选取错误，这些都是在电力设备监测诊断过程中存在的不合理之处。进行故障特征选取时，一些不同的故障经常会有相同的故障特征，这些特征不能成为选择的依据，而应该选择具有代表性的故障特征，这样才能最大程度的保证诊断结果的正确性。

3.2故障的诊断

通过故障诊断系统对电力设备发生的故障进行诊断时，一般有以下几种不同的诊断方式。首先是利用信息融合技术和传感技术对故障进行诊断，对电力设备的诊断过程中通过不同的传感器来对故障进行多角度的监测和诊断，并且使用多个故障特征来分析故障，增加了诊断的准确性。分析监测数据的时候，应该选择灵敏度比较高的信息作为诊断依据，能够在故障诊断的时候比较全面。信息融合处理技术就是处理传感器采集到的信息，分析不同信息数据之间的不同联系，将相同特征的数据融合在一起，方便诊断系统进行诊断，从而使电力设备状态监测和故障诊断的准确性提高。随着信息融合技术的不断进步，故障诊断的准确率也逐渐的增加。第二种故障诊断方式是基于特征的空间矢量来进行诊断。这种方式能够分析出故障的误差，进而对故障的特征进行修正，因此其有着比较强的适应能力，在进行诊断的时候可以对不太确定的诊断对象进行诊断。当电力设备发生故障之后，这种方式能够获取到先前故障的特征，然后跟本次的故障特征进行比较，进行误差的计算修成，就能够获得一个比较准确的故障特征，使得故障诊断的效率得到提高。另外，进行故障诊断的时候，还应该考虑到存在电力设备特性和监测数据中的一些不确定的因素，并根据相应的原则对其故障进行分析和诊断。进行数据分析的时候可以使用模糊数学的方式，分析故障中存在的模糊性问题以及随机性问题，利用数学方程的形式来判断故障，通过数学变量来获得正确的故障特征，从而使故障诊断的准确性提高。在使用上述方式进行故障诊断的时候，还可以与一些现代化的技术相结合来进行诊断，比如人工智能、专家系统等。在使用模糊数学的时候进行不断的改进，提高故障的识别率，增加故障诊断的准确率。

3.3故障诊断分析技术

在电力设备出现故障的时候会伴随着一些物理化学过程的发生，而故障诊断分析技术就能够对此进行分析。当电力设备发生故障的时候，可以及时的寻找到故障特征，并对大量特征进行整理和分析，在分析的时候利用故障特征的空间矢量进行模糊化识别，对故障的特征尽心明确，从而分析出故障的原理和类型。相关人员就可以根据故障的原因开展相应的维修工作，这样不仅能够使电力系统在运行的时候更加稳定，还能降低电力设备的故障发生率。随着科学技术的不断发展。电力设备状态监测和故障诊断技术也开始变得智能化和数字化。当电力系统中的电力设备开始运行的时候，通过局域网就能够实现故障信息的传输和诊断工作。并通过一些先进的技术手段对电力设备的状态进行监测，并进行数据的传输，当出现故障的时候能够及时发现，从而保证电力设备以及电力系统的稳定良好运行。

4电力设备状态监测和故障诊断技术的发展趋势

4.1与先进的技术相结合

在进行电力设备状态监测和故障诊断时，可结合使用各种先进的科学技术，比如电力电子技术、人工智能技术、通讯技术、计算机技术等。通过与这些技术的结合使用，使得状态监测和故障诊断的水平提高。

4.2从单台设备监测到整体监测

电力设备发生故障会对整个电力系统造成影响，因此在进行故障的监测和维修时，目标不再是单一的设备，而是整个电力系统。对电力设备进行状态监测的时候，可以考虑使用分布式的监测系统，这种方式不仅能够节省电缆成本，还能够使监测的工作量降低，使监测结果更加可靠。

4.3进行远程监测和网络跟踪

随着分布式电力监测系统的不断发展以及通信技术的应用，在对电力设备进行诊断的时候还可以结合计算机技术，将采集数据上传到网络之后进行远程故障诊断。

4.4状态监测系统和其他系统相结合

在进行电力设备状态监测的时候可与其他系统结合起来，比如继电保护系统等，来使电力系统更加稳定。

5结束语

综上所述，做好电力设备的状态监测和故障诊断是电力系统良好运行的重要保证。相关人员要根据电力设备的具体情况，选择合适的方式进行监测和诊断，从而提高工作效率，保证电力系统稳定。

作者:李宗 单位:敦煌市研究院