高压电气设备状态检修分析

摘要：高压电气设备作为电力系统的重要组成，其设备状态正常与否对于电网的安全运行有着直接的影响，同时也和人们的生产生活密切相关，为此应加强对高压电器设备状态的检修与维护工作，确保电网健康和稳定运行。本文主要对高压电器设备状态检修进行了分析，同时对检修维护措施、故障诊断方法以及变电站高压电气设备状态检修的发展措施进行了探讨。

关键词：高压电气设备；状态检修；故障分析

中图分类号：F407文献标识码： A

前言：高压电气设备是变电站的重要组成部分，其直接影响着变电站的正常运行，为此，实行定期的电气设备的状态检修可以有效降低事故的发生几率。状态检修具有很多的优点，不但可以及时的诊断出故障点，有效缩短维修时间，同时还能够在线进行监测，对于隐形故障能够发出预警，减少事故的发生几率。状态检修是高压电气设备的主要检修方式，并具有一定的发展空间。

一、高压电气状态检修概述

（一）高压电气设备状态检修

状态检修是为状态检修监测系统提供动态、静态数据及故障的详情，通过一系列的分析，最终对高压电气设备的运行状况进行综合的评价和分析，并且要明确检修的主要方向。高压电气设备的信息主要包括动态、静态信息以及故障信息。其中动态信息指的是当设备处于运行状态时，通过检修与实时的监测来获取信息，进而达到对设备进行动态监测的目的；静态信息指的是设备自身所具有的产品信息，其中包括技术资料以及出厂信息等，需要对设备的维修历史，缺陷信息以及台帐信息等进行管理和登记，静态信息作为设备的基本属性，是状态检修工作的的核心，其能够反映出电气设备的根本状况；故障信息主要包括故障的SCA-DA数据、文字和图像，能够为管理提供有效的参考依据，技术人员应将相关信息进行拓展保存，通时建立相对应的故障模式，进而实现对故障信息的有效处理。

（二）状态检修的特点

状态检修就是利用监测和诊断技术对设备的运行状况进行检测、评估，在设备发生故障之前进行检修的一种方式。状态检修是一种实时的检修方式，能够及早的发现故障，减少因为设备故障造成的损失。与传统的检修方式相比，状态检修具有很多优势，主要表现有以下几点。

1、可靠性强

传统的计划检修存在较强的随意性，在两个检修周期内发生故障无法发现。而状态检修是实时监测，在发生故障之前发现问题，具有较强的可靠性，为设备的安全运行创造了有利的条件。

2、针对性强

状态检修是根据设备的结构特征，运行状况等综合因素来判断是否存在故障，检测后需要评价是否有检修的必要，如果需要检修，则在检修的过程中，要对重要部位重点分析，提高检修的效率。

3、经济性强

因为状态检修是在设备出现故障之前就发出预警，从而对设备的运行状况进行分析评价，判断是否需要检修。避免了因为设备出现故障而造成大面积的停电，进而造成较大的经济损失，所以具有较强的经济性。状态检修的诸多优势在变电站发挥了重要的作用，已经在电力系统得到了广泛的应用。在对高压电气设备检修的过程中，不仅降低了事故的发生几率，同时提高了设备的运行效率，保证变电站的可靠运行，进而为经济发展奠定坚实的基础。

二、当前高压电气设备状态检修的现状

变电站状态检修虽然得到了广泛的应用，由于在我国发展的较晚，所以检修技术还不够完善，在实践运行中会产生诸多问题，影响到检修的效果。因为状态检修技术在我国的起步较晚，所以经验不够丰富，受到技术、管理、人员等方面的限制。虽然使用了状态检修设备，但是在相关的技术方面还存在很多的不足，难以高效的发挥状态检修的效果。在管理制度方面还不够完善，没有健全的状态检修管理体系，导致在检修的过程中，没有严谨的规章制度可循，检修结果出现偏差，检修效率低下。因为传统的检修方式实行了很多年，所以检修人员习惯于传统技术方法，在使用状态检修后，还无法详细的掌握检修技巧，对于状态检修过程中应该注意的事项无法及时了解，技术水平低，进而影响到检修效率。这三个方面的问题已经严重的影响到变电站高压电气设备状态检修的进一步发展，所以需要对其进行分析，然后制定出相应的解决对策，提高状态检修的效率，为高压电气设备的安全可靠运行提供基础的保障。

三、高压电气设备状态检修技术的应用分析

（一）状态检修所涉及到的技术支持

状态检修主要采用的技术有传感、抗干扰、寿命预估和可靠性的评估。传感技术是故障诊断的基础，要进行设备的预测性维修，就以应得采用传感技术。在当前技术不断进步的情况下，传感技术的作用与价值也逐步得到了体现。抗干扰技术：由于在变电设备中的高集成电路与微电子组件数量较大，而这两者所携带的电磁干扰直接影响了变电设备的正常运行，其具体表现为：保护装置使用异常，信号不稳，自动装置停摆与组件的损坏。针对这样的问题，需要对电磁的兼容性进行调查分析，并且必须采用抗干扰来抑制电磁对信号造成的干扰。寿命预估作为变电设备检修工作的重要参考指标，其具体的方式是通过反复的实验来得出结果的，发电机和电容器分别服从于指数分布和威布尔分布。可靠性评估是通过设备的时间模型、结构类型和试验状态信息，以及数据分析最终获得的设备评价结果。

（二）状态检修技术在高压电气设备中的应用

状态检修技术是指对断路器、变压器与隔离开关的检修。对于变压器监测方法主要有频率响应分析、气体分析与局部放电法，其主要是针对电器回路、油中气体与局部放电这三个方面进行监测。在实际的操作中采用循环管道循环变压器本体油，而后送到脱气装置中去，通过对仪器处理分析，获得最终的谱图与气体含量的数据，把结果和设备的历史资料进行对比，最终对故障部位进行定位，并明确故障范围。此外，断路器的故障类型较多，其主要有误动、拒动、温度过高以及爆炸等，同时在二次接线错误等因素的影响下，都会对断路器造成不良的影响，对于设备的检修要求应充分掌握设备的工作原理，根据设备构件间的问题采用相应的措施。隔离开关通常所发生的故障原因，主要是由于接触不良亦或载流接触面的温度过高，当发生抵触过大的情况时，支柱绝缘子便会易于折断，造成极为恶劣的影响，为此，可采用铜套保障导电系统的可靠性。

四、关于高压电气设备故障诊断的常用方法

故障诊断技术是通过对不同领域、不同学科的交叉与结合的基础上所形成的诊断方法，故障诊断技术可实现故障分析、预防以及监测，并能够有效提升设备的运行状态。目前，故障诊断技术主要有传统故障诊断技术以及基于人工智能的诊断技术两大类，传统故障诊断方法包括基于信号处理的故障诊断方法以及基于解析模型的故障诊断方法。

（一）基于信号处理的方法

在信号处理中不需要对不同的对象构建准确模型，可存在一定的差异性，具有较高的实用性。目前的信号处理技术主要有Kull2back信息准则检测法以及小波变换故障诊断法两种。

1、运用Kullback信息准则检测法进行故障诊断时，可以结合Goodwin的随机嵌入式方法将未建模动态特性作为软界估计，运用遗传算法以及梯度法进行参数与软界的辨识，随后对Ku112back信息准则中引入一个新的指标评价未建模动态特性，并计算阀值，进而分析设备的故障情况。

2、小波变换的故障诊断方法是目前信号处理的一种新方法，其主要通过时间-尺度分析法来完成各项分辨，以实现信号控制。在处理过程中，应该明确小波在连续变换过程中信号的奇异性，并根据信号指标来区分信号的突变与噪声。这就需要对信号频率结构的突变进行检测，通过对频率来判定设备的故障情况。小波变换的故障诊断方法在运行中，主要通过两个方面来实现对故障状态的分析：其一，利用观测器信号频率结构的变化情况进行故障诊断；其二，利用观测器信号的奇异性。小波变换的故障诊断达到了连续的非线性映射要求，并实现了优化及提升神经网络的分析，进一步提高了非线性信号的辨识效果。然而在小波变换的故障诊断的实际应用中，需要人员不断的对信号的尺度行为进行刻画，并保持实施动态分析，对系统自动化的监控标准要求极高。

（二）基于解析模型的故障诊断方法

模型的故障诊断方法在构建过程中，其主要是通过解析冗余来取代硬件冗余，通过观测器对系统的输出值进行估算，并通过比较输出值与输出的测量值，来实现故障信息的处理，以及对故障状态进行分析。解析模型上的故障诊断构建的过程中需要对残差产生的方式进行明确，通过状态估计、运行参数等，实现各项数据指标控制，达到一致性检验，提升运行状态控制效益。在上述模型构建的过程中要首先重构被控过程的状态，通过与真实系统的输出变量比较构成残差序列，其次构造适当的模型，用统计检验法从残差序列中提取故障特征并把故障检验出来，最后，对各项数据进行对比，实施故障诊断。

（三）一致性检验法

一致性检验法在操作的过程中主要是通过对实际模型与正常模型（或叫标称模型）之间的一致性关系观察设备运行状态。上述监测的过程中可以通过能观性子空间及子空间的正补交实现信号的投射，将输出信号投影在正补交上，形成残差。

（四）基于人工智能的方法

基于智能故障诊断的人工智能故障诊断的方法，也被称为基于知识的故障诊断方法。基于人工智能的故障诊断方法是由神经网络技术以及专家系统技术两方面的发展内容而形成的故障诊断技术，可以从根本上提升高压电器设备分析的有效性，可靠性以及合理性。基于人工智能的故障诊断方法主要包括基于人工神经网络的方法，基于实际案例的方法，专家系统方法，基于模糊数学方法的和基于故障树的方法。在这中间基于神经网络的故障诊断方法与基于专家系统的故障诊断最为广泛。专家系统故障诊断技术主要是指以计算机为基础对信息数据的收集，来完成一个信息数据诊断的操作。

在此项技术的应用过程中，应进行计算机技术的全方位提升，并综合利用知识库中的经验规则来进行推理，进而准确判断高压电气设备的运行状态。基于专家系统的故障诊断体系主要是由人机接口、数据库、知识库、推理机四部分构成。人机接口可以为用户提供友好的人机界面。数据库对各项中间信息进行存放，实现动态数据、推理过程、原始数据等的存贮。知识库依照各项原有数据数据，为专家系统建立提供扎实理论内容及“规则”形式，提升诊断有效性。推理机通过对各项数据的总结，完成系统知识及经验的分析，实现与人判断能力相仿的推理，对故障状态及故障位置进行判断。作为一种新型的设备故障诊断方法，专家系统的故障诊断技术主要由人机接口，知识库，数据库，推理机四部分组成。人机接口可能够为用户提供友好的人机界面。数据库对于中间信息进行存储，实现动态数据存储，推理过程，原始数据等的存储。知识库根据原始数据，为专家系统的建立提供了坚实的理论内容和 “规则”形式，提高了诊断的有效性。通过对数据的分析总结，完成对系统知识与经验的总结分析，以达到与人的判断能力的相似性，实现对故障状态的判断以及故障定位。作为设备故障诊断的新方法，故障诊断专家系统技术不但可以在模仿人的逻辑思维过程，还可以有效地提高逻辑问题的诊断效率。基于专家系统的故障诊断技术应用各项数据符号，完成了数据细节知识的处理，从根本上改善了基本规则内容监测效益及运行效益。此外，上述体系在操作的过程中便于模块化，具有传统符号数据库接口，能够及时对各项事实进行修改，通过图像、文字等展示推理过程。

（六）基于神经网络的方法

随着神经网络的逐渐容错、联想、推测、记忆、适应、学习等，基于神经网络的故障诊断内容逐渐丰富。该技术可以应用在复杂的环境中，具有非常高的应用前景及应用价值。神经网络作为一种新型的处理方法，可以有效提升故障诊断的有效性。该项操作主要是通过建立简单的数学模型对各项负载系统体系进行展现，有效提升了故障诊断领域的监测范围，尤其是在领域独特性展现中，得到了本质的转变：

1、经过训练的神经网络能够对各项过程知识进行存贮，完成神经网络信息的学习，形成系统的故障状态监测内容。上述主体能够将各项日常数据通过网络展现出来，将信息与测量数据进行对比，明确各项故障类型。

2、经过训练的神经网络可以有效消除各项噪声，降低噪声对各项数据的影响，提升数据的准确性。该项神经网络能够识别各项故障信息，依照各项噪声环境诊断故障状态，对内容进行评价。

3、神经网强具有分辨故障原因及故障类型的能力。

神经网络是由大量的处理单元（神经元、处理组件、电子组件、光电组件等）广泛互连而成的网络。在处理的过程中可以依照人类信息处理内容，通过硬件或软硬件结合，形成系统的神经网络体系。在上述处理的过程中，神经网络系统具有并行处理能力、非线性映像能力、分布式存储能力、自学习、自组织和自适应能力。上述特点有效提升了神经网络系统状态监测在线性及非线性中的控制效果，已经在当前高压电气中得到广泛应用。

五、分析变电站高压电气设备状态检修的发展措施

（一）变电站的数字化状态检修

在状态检修的含义上能够分析出来，状态检修的针对性措施需要包括几大组成部分：应用检修措施、状态诊断方式、采集状态信息。在采集状态信息过程中是输入整体应用体系的阶段，应用检修措施就是输出整体的应用体系，状态诊断方式主要就是合理分析出模型的建立合理性，也就是怎样科学完善的健全变电站高压电气设备的健康评价体系，是在状态检修的整体维护措施上主要贯穿整体的内容，同时在工程应用方面是较大的难点。

（二）状态监测变电设备

在监测变电设备状态的过程中，具体需要利用预防性的试验模式，其中检修设备状态的阶段，需要对在线监测数据加以利用。通过在线的监测并故障诊断，再加上最后进行的实施维修，是电气设备状态检修中主要的实施过程。开展电气设备的状态检修具体需要探究的就是电气设备中最为主要的故障模式。具体的进行分析，电气设备的状态具体包含：电气设备当前所运行的参数情况、电气设备的历史检修状况和运行情况、预防形式试验的结果依据、在线监测的特征数据等。想要将故障诊断作用在在线监测的条件下，需要按照所有的电气设备状态，细致的开展评价流程。重点监测的设备包含：GIS、容性设备、断路器、电力变压器等。

（三）状态监测电力变压器

在分析故障模式的过程中，变压器和变压器的有载开关是在线监测中的关键点。在线监测变压器当中具体包含：完整性测量电气回路、有载开关当中的触头磨损、电气设备部分中的放电测量、分析和测量油中气体等。在线监测电压器方面能够在分析特征的角度上，从缺陷转换成为故障的产生。这一转换流程一般情况会经过较长的时间，设备老化的流程中主要的特征为：调压开关产生错位现象、机械支撑材料产生收缩现象、油泥的沉积现象等。小部分的运行方法会造成过热的现象，促使在油中溶解的水分逐渐的会形成气泡，气泡会极大的降低液体绝缘介质的强度，在最后会造成介质失去效果的现象。在特殊的状态下，还会在瞬间快速的产生失效现象。

结语：当前，高压电力设备状态检修正朝着自动化、智能化的方向发展，通过对多项技术的综合应用来完成设备故障的监测、分析及处理。实现在线监测和故障诊断是开展状态检修的重要前提，相信自动化技术的不断进步将更好的推动电网现代化发展。

参考文献

[1]胡树平.变电站电气设备状态检修技术的研究[J].黑龙江科技信息，2014，（10）.

[2]李凤军.浅谈电力电气设备状态检修技术[J].电工文摘，2014，（1）.

[3]郭剑.高压电气设备状态检修常见问题探讨[J].经营管理者，2013，（9）.

[4]肖建初.高压电气设备“状态检修”浅析[J].通讯世界，2013，（17）.

[5]朱峰.关于电气设备状态检修有关问题的探讨[J].中小企业管理与科技，2013，（11）.