电气设备的故障诊断技术与发展趋势

李继鹏

中国市政工程东北设计研究总院有限公司哈尔滨分公司， 黑龙江哈尔滨  150000

摘要：电网的安全稳定运行是国民经济发展的重要保障，目前，由于电力设备的故障导致电网停电，破坏电网的稳定运行的现象时有发生。因此，需要实时监测和诊断电网中电力设备的运行状态，若设备发生故障，能够迅速做出反应，最大限度地降低运行和维修成本，保证电网的安全稳定运行。

关键词：电气设备;状态监测;故障诊断;系统运行

引言：电气设备状态监测与故障诊断技术作为保证电气设备运行正常的关键，结合其重要性剖析，对故障诊断技术具体应用进行详细研究，目的在于更有效地保证电气设备运行正常，提高电气设备的运行效率。电气设备状态监测与故障诊断技术的应用，直接影响电气系统运行情况。

1电气设备状态监测与故障诊断重要性分析

1.1保障包装机组电力系统正常运行

包装机组正常运行关系到行业包装生产效率、电气设备监测以及故障诊断，有效维护电力系统运行安全，提高电力系统运行稳定性，掌握设备状态情况与使用寿命。如果包装机组运行期间，存在隐藏故障检查不及时或者不到位，运行效率明显下降，引发一系列后续问题。电气设备状态监测与故障诊断，能够随时了解设备运行情况，及时发现设备故障，并且第一时间对故障进行处理，保证包装机组的设备运行正常。

1.2减少包装机组设备维修成本

包装机组设备状态检修与故障诊断技术的应用，加快设备故障诊断速度，减少隐形故障对设备运行带来的影响，提高设备安全性的同时，有效节省部分设备维修成本。当前，市场竞争激烈，为了进一步优化包装机组设备检修，必须做好电气设备状态监测与故障诊断，有效减少企业成本，提高企业的经济效益。

2电气设备在线监测和故障诊断的应用现状

2.1电气设备在线监测应用现状

电气设备的故障往往是一个渐变的发展过程，在这个过程中总会表现出一定的故障征兆，如温度过高、局部放电、泄漏电流增大、介质损耗增大、三相电流不平衡、油中溶解气体含量变化等。每种故障征兆都对应着一种或多种在线监测技术，由于不同电气设备的结构和安装运行环境的不同，因此在线监测的技术也不相同。

2.2电气设备故障诊断应用现状

2.2.1基于解析模型的方法

其主要是通过将设备的实际运行状态与建模后的预测运行状态进行对比分析，对设备故障进行诊断，但是此种故障诊断算法跟模型参数关系较大，有一定的误差。

2.2.2基于定性经验知识的方法

其依赖于系统的先验知识，主要是应用专家系统、神经网络、粗糙集理论等技术对故障进行诊断，但由于涉及到的专业知识比较复杂，应用起来相对困难，不易操作。

2.2.3基于数据驱动的方法

其主要是通过对监测的实时数据和离线历史数据的分析，来对设备故障进行诊断。若只采用某一种算法对电气设备进行故障诊断，在实际引用时可能存在缺陷，因此，考虑将三种方法进行融合，综合三种算法的优势，达到很好的故障诊断效果。例如，在神经网络中加入粗造集理论，既可以减少训练数据，提高故障诊断效率，又能提高数据的代表性，较少噪声干扰。

3变压器监测诊断

包装机组运行需要变压器的支持，变压器运行以充油绝缘为主，当前，为了进一步优化变压器性能，同样还会应用环氧树脂浇注绝缘。充油变压器在进行绝缘诊断期间，故障诊断的主要方法为油中溶解气体分析。不同形式下的变压器绝缘，诊断手段以局部放电测量形式展开。局部放电诊断中，注意关注电回路变化，是否会产生电脉冲信号，观察声辐射以及电磁辐射等变化。结合变化情况及时进行实验研究，关键点在于局部放电情况下所发出的声辐射信号。局部放电故障诊断期间，在线检测诊断，需要在接地线位置以及变压器套管末端位置连接设置电流传感器，及时对声信号进行收集。随后将收集到的信号传输至数据采集单元进行数字化处理，做好数据分析与数据存储等工作。在线检测系统运行主要涉及电力变压器、微计算机、光纤、超声传感器以及电流传感器。

同时，还包括数据采集单元、数据分析与控制单元。准确对变压器放电量进行判断，必须严格按照规定要求展开。诊断过程中因为无线电会造成一定的干扰，所以需要在安装在线检测装置期间，尽量提高分辨率。绘制分布谱图进行科学判断，将谱图信息转变为指纹信息，以此对放电模式进行准确识别，并且确定故障的严重情况。准确对放电源进行定位，具体包括声信号定位、电信号定位。其中，声信号定位主要针对放电信号进行分组处理，根据电信号参考基准，对时差速度以及声传播速度等进行对比，及时编制方程式，随即确定放电源具体位置。随即进行延时分析，设双曲面方程，根据计算数值准确诊断放电故障。电信号定位，则针对变压器绕组过程中所出现的放电现象，主要通过绕组二端进行传播。及时对绕组的中端与高端电信号进行采集，分析电信号的线性关系，由此与准确定位放电源位置。

4电气设备在线监测与故障诊断的发展前景及建议

4.1基于先进物联网技术及信息融合技术的发展

在电气设备在线监测和故障诊断中应用无线传感网络等先进的物联网技术和信息融合技术对设备运行信息进行采集，传送，处理。

4.2电气设备状态的远程监测和网络化跟踪

利用信息技術高效获取信息、处理信息、传输信息和使用信息的优势，将其融入到电气设备在线监测和故障诊断中，实现对电气设备的状态的实时监测，并将监测到的数据信息进行远程传送和网络化跟踪，提高对电气设备的监测能力，及时发现设备运行故障并进行维修。

4.3基于虚拟化技术的发展

为了提高故障诊断系统的可视性和交互性，将虚拟化技术融入电气设备在线监测与故障诊断中，有助于运行人员全面把控电气设备的运行状态。

结语：电气设备的故障有很多种。同一种故障可能有不同的故障，不同的故障也可能是同一种故障。而故障现象是发现电气故障的基本依据，是发现电气故障的起点。因此，要仔细观察和分析故障现象，找出故障现象中最重要、最典型的方面，找出故障发生的时间、地点、环境等。很多电气故障的排除，都要靠专业的理论知识才能真正理解。与其他类型的维修人员相比，电气维修人员更加理论化，有时很多工作离不开理论的指导，所以有必要具备一些专业的理论知识。我们应该不断加强对自身专业理论知识的学习，提高操作技能水平，当出现电气故障时，能够准确地找出故障所在，从而消除故障，使电气设备能够正常稳定运行。

参考文献

[1]谢锦田.医药化工企业低压电气设备的故障与维修[J].化工设计通讯，2018，44（12）：202+231.