电力系统设备状态监测与故障诊断技术分析

摘要 电力系统设备的状态监测和故障分析，是一个重要的电力系统中的新兴起的研究领域。由于电力系统的故障分析，越来越受到人们的关注，无故障的运行，成为人们的追求，因此，状态监测得到科研、运营的不断关注。本文分析电力系统中状态监测的概念和相关技术做了简要的介绍，也提及了在线监测技术的发展方向和前景，并且从监测的方向，研究分析了故障预测和故障诊断两项实用的技术。

关键词 故障诊断；状态检修；在线监测

中图分类号TM711 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）77-0050-02

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。

为了保证电力系统的安全、稳定、经济的运行，在线监测与故障诊断两方面都要同时进行。在线监测通过监测故障系统的特性信号，为故障诊断、故障维修提供真实数据依据，故障诊断则对已经提取的信号进行分析和处理。二者共同服务于电力系统的安全运行。

1 状态监测分析

1.1 状态监测内容与目的

从实践来看，对电力系统设备状态进行监测，实际上就是对电力装置及其系统的具体运行状态进行记录，并在此基础上实施类别分辨与状态评估，从而为电力设备及电力系统的维修与维护提供有效的基础。电力系统状态监测由数据采集、数据分析及特征提取、状态评估或故障诊断及分类三个基本步骤组成。

状态监测的目的，为设备、系统的运行具体状况积累的数据和资料，建立电力系统运行的详细记录；对设备及系统的运行状态是否安全稳定、是否异常，做出了有效的判断，并在此基础上进行详细的记录，对电力系统的运行状态进行登记，对于现在的系统故障征兆及其特征，进行判断故障的程度与性质；并对电力设备及其系统的运行状态进行严格的评估，之后再对评估结果实施分类操作，在逐渐形成一个体系化的标准之后，即可作为电力设备和电力系统状态维修与具体操作的重要依据。此外，电力状态监测过程中的分析评估结果，也要包括对设备状态异常进行一个估计以及对系统将要发生的变化，进行一个预测，并且不断提高监测系统对系统进行评估的水平，使其无限接近真实。

1.2 状态监测的核心技术

状态监测技术，包含三方面内容：信号收集、数据传输、数据处理。

信号收集，获取设备、系统运行时的状态信息，收集电力设备、系统的电流、电压、频率和局部放电量、磁力线密度信号。这其中，由于表征系统、设备状态量的不容信号的不同特征，采用不同的对应的信号收集方法。常用的方法，包括一次性采样、定时采样、应用产生极其故障的信号突变采取自动采样，根据故障的诊断特殊需求，采取其他多样化的信号特殊采样方式。现今，通讯设备已经广泛的应用到电力领域。光纤的传输数字信号，已经可以比较好的抑制环境造成的干扰，使信号的质量更接近收集的原本信号。

数据传输，信号的处理系统，通常距离监测相对较远，所以，数据在传输的过程中，容易受到干扰，并且受到环境因素的影响较大，需要先行对数据的值进行模数转换和预处理，以及压缩打包处理，再经由通信的线路传输到了处理控制的中心。

数据处理，工控手段的数据处理的中心，在受到通信路径传输来的状态量的具体数据以后，根据不同的数学处理方法，对状态量的数据进行处理。在数据处理的过程中，数字化的信息技术以及智能技术，二者都应用到电力设备、系统监测系统进行数据处理，能够使电力设备的状态监测，变的更加真实、准确。

1.3 状态监测的发展方向

随着状态监测技术的发展，将有越来越多的设备和系统将要纳入这项技术的范畴，保证更多设备系统安全、稳定的运行。而传感器的技术发展，和计算机不断的更新换代，带来的技术发展，不断深度带动着监测技术的发展，状态监测能够监测到的状态将会越来越多设备能够允许进行处理的数据量也将增加。数据量的增加，常规的数据进行处理的方式将会遇到攻克的必要，智能状态的监测系统的进一步研究和应用是必要的，特别是在知识系统、神经网络技术、模糊逻辑等领域的应用。

另外，设备、系统的标准化的问题，也应该能够得到重视。为了加速状态监测系统的稳步发展，应该尽早的制定相关的状态监测技术标准，规范设备、系统的设计、安装、运行、调试以及维护。

2 故障诊断

2.1 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。由此可见，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。

2.2 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。

2.3 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。

参考文献

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