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电力系统设备状态监测的概念及现状探析

崔文汉 姜悦

国网河南省电力公司直流中心,450002

摘要: 状态监测能够准确记录下电子系统设备运行过程中产生的数据与相关资料,以便于相关技术人员能够通过电力系统设备状态监测及时发现异常情况、及时进行检修。除此以外,电力系统设备状态监测还能够帮助相关技术人员明确主要故障类型,进而采取有针对性的处理方法。基于此,本文从电力系统设备状态监测的概念出发,明确了其运行机制,探讨了其发展现状。
关键词: 电力系统设备;状态监测;概念;现状探析
DOI:10.12721/ccn.2022.157417
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引言:电力系统设备状态监测能够监测设备的运行状态,进而能够及时发现电力系统设备的劣化、老化情况,在电力系统设备性能降低、出现故障之前对其进行维修与更换。近年来,科学技术的持续发展促进了电力系统设备监测的更新升级,使其历经了人工故障检修、智能化状态监测以及计算机大数据技术设备状态监测等阶段,发展前景较好。

一、电力系统设备状态监测的概念

(一)电力系统设备状态监测的运行原理

电力系统设备状态监测实际上就是对电力系统设备使用寿命的预测,获知电力系统设备的运行信息与运行状态,进而在电力系统设备的运行状态下降至需要维修与更换之前对其进行检修与更换[1]。因此,电力系统设备状态监测功能的发挥要以电力系统设备整体或其中某些重要部件的寿命特征为依据,以运行数据的采集、分析为基础。电力系统设备的状态监测能够有效减少对电力系统设备运行状态的检查次数,更精准的掌握设备维修时间;且能够及时发现电力系统设备的运行故障,方便相关技术人员及时采取处理措施,以免因电力系统设备故障引发意外停电,影响工程的整体运行。综合以上,电力系统设备状态监测能够有效缩短设备的停电时间、降低停电次数,进而达到减少设备维护费用,延长设备使用寿命的目的。

(二)电力系统设备状态监测的运行步骤

电力系统设备状态监测的运行步骤大体上可以分为四步,依次分别是数据采集、数据分析与处理、电力系统设备状态评估以及电力系统设备故障诊断。以下进行详细论述:第一,数据采集。数据采集主要是获取电力系统设备的运行数据,获知电力系统设备的运行状态。数据采集主要由传感器完成。传感器能够将物理量转变为电信号,进而实时进行电力系统设备运行数据的传送,以便相关技术人员及时掌握电力系统设备的运行状态,选择恰当的处理方法。选择何种传感器由电力系统设备适用的状态监测方法与设备故障机理决定。目前使用最多的是能用于在线监测的传感器。传感器是电力系统状态监测的首要环节。因此,对传感器的要求较高,灵敏、经济、非侵入是传感器必须具备的基础性能。

第二,数据分析与处理。数据分析与处理是对传感器内收集到的信号进行放大与预处理。在进行数据分析与处理时,通常需要用到数据通讯技术与微处理器技术。以上两种技术能够帮助相关技术人员解析传感器内的数据,进而判断电力系统设备的运行状态。

第三,电力系统设备状态评估。电力系统设备状态评估主要是为了明确电力系统设备的运行状态是否正常、是否存在潜在运行风险,以便于相关技术人员及时发出报警信号,并进行深入的检测与维护。目前比较常用的状态评估方法有两种,其一是模型参考法;其二是特征提取法。模型参考法是将获得的数据分析结果与设定好的模型预测值进行比较,进而通过比对结果评估电子系统设备的运行状态。用作比对的模型可以是数学仿真模型,也可以是人工智能模型。特征提取法是通过频域与时域信号处理技术来获取正常运行参数与故障运行参数,进而评估电力系统设备属于哪一种运行状态。

第四,电力系统设备故障诊断。在监测到异常运行信号时,相关技术人员要对其进行进一步的分析与处理,判断故障类型,进而明确应采取的维护方法。电力系统设备故障诊断方式有三种;分别是专家诊断、离线分析以及计算机在线自动实施。基于计算机在线自动实施的快速性与准确性,计算机在线自动实施的使用频率要比其他两种故障诊断方法高。计算机在线自动实施提供给相关技术人员的故障诊断结果涵盖故障名称、故障位置、设备状态以及维护建议等,能够大大节省相关技术人员判断故障类型,出具维护措施的时间,提高故障诊断效率,更好的保证电力系统设备的稳定、安全运行。因此,电力系统设备状态监测中先进的信号处理技术与人工智能技术的应用范围越来越大。

二、电力系统设备状态监测的现状探析

(一)当前正在使用的电力系统设备状态监测方法

电力系统设备有多种类型,诸如电力变压器、交流旋转机械以及断路器等。设备类型不同,其适用的状态监测方法也不同[2]。以下进行不同设备类型当前正在使用的状态监测方法介绍:

第一,电力变压器的状态监测。就目前而言,电力变压器的状态监测方法比较多样,常见的有电压脉冲、局部放电、热成像图极化波谱以及恢复电压等。相关技术人员以电力变压器的电气和机械特性为依据选择更为恰当的状态监测方法。相关技术人员还可以搭建电力变压器的绝缘寿命模型,进而评估不同条件下电力变压器的绝缘寿命,确定维护时机。

第二,交流旋转机械的状态监测。定子匝间短路是交流旋转机械运行过程中较为常见且破坏力较大的故障类型。起因是交流旋转机械的绝缘材料受到污秽等因素的影响出现老化等现象。若相关技术人员不能及时发现交流旋转机械的故障,并及时进行检修与更换,交流旋转机械就有可能会发生更为严重的圈短路故障。对此,相关技术人员通常采取监测交流旋转机械线圈中性点电压的方式来判断其是否发生匝间故障。

第三,断路器的状态监测。常见的断路器状态监测方法有两种,分别是跳闸线圈轮廓法与振动监测法。跳闸线圈轮廓法是以断路器的动作为依据,获取断路器闭合线圈中的电流波形,进而达到监测断路器运行状态的目的。振动监测法相比于跳闸线圈轮廓法来说更为简单、使用频率更高。振动监测法是以断路器的振动波形为依据,不同的振动波形,对应不同的运行状态。

(二)从电力系统设备状态监测的发展现状来预测其发展趋势

近年来,电力系统更加完善,状态监测技术也在原有基础上得到了进一步的发展。应用状态监测的电力系统设备越来越多。传感器技术的发展也在一定程度上促进了状态监测的发展,可供选择的电力设备状态监测方法越来越多。电力系统设备状态监测逐渐向着多功能、多状态的方向发展。

结论:综上所述,电力系统设备状态监测是一项较为重要的工程,愈来愈为工程技术人员所重视。电力系统设备状态监测的发展与实施情况在一定程度上关系着电力系统的安全、稳定运行,影响着电力企业的经济效益与社会效益。基于此,本文从电力系统设备状态监测的概念、电力系统设备状态监测的现状探析这两个角度出发,分析了电力系统设备状态监测的运行机制与发展前景。

参考文献:

[1]曹冬晖. 浅谈电力系统设备状态监测与故障诊断技术[J]. 中国设备工程,2021,(11):160-162.

[2]刘俊,张贤坤. 电力系统设备状态监测与故障诊断技术研究[J]. 科技与创新,2019,(22):102-103.