关键词：水电厂；电力设备；在线监测；诊断；状态检修
水电厂电力设备在长期运行中，由于作业环境较为恶劣，运行负荷较大，导致电力设备出现不同程度上的故障问题。加强电力设备的在线监测和诊断，有助于实时监控电力设备运行情况，一旦发现故障问题可以及时解决，并且可以预防故障出现。设备的状态进修作为一种前沿手段，在线监测、诊断可以提供可靠的依据，合理安排状态检修活动，确保电力设备可以安全稳定运行，带来更大的经济效益。由此看来，加强设备在线监测、诊断，推行状态检修是必然选择，可以为后续电力设备管理工作提供指导，推动水电厂建设和发展。
一、水电厂设备在线监测技术的发展和背景
（一）电力设备在线监测技术发展
电力事业的快速发展，新技术、新工艺广泛应用在电力系统中，在提升供电服务质量的同时，促使设备之间的矛盾冲突不断加剧。电力部门通过在线监测，实时监控电力设备运行情况，以求及时发现设备隐患，防患于未然。由于种种可观因素影响，电力系统很容易出现故障问题，一些部门尝试推行状态检修方式进行检修，通过在线监测来获取可靠的数据信息，以便于反馈电力设备运行情况，后续工作针对性开展[1]。
通过在线监测电力设备运行情况，可以无人值守或是少人值守，是一种有效的设备监测手段。当前供电企业内部的电力设备过于老旧，也有部分设备由于外界破坏导致设备出现故障，在线监测电力设备运行情况，一旦发现问题可以及时有效的予以解决，降低设备故障带来的不良影响，延长设备使用寿命。与此同时，测试技术不断发展和完善，信息技术水平随之提升，可以为在线监测提供可靠的依据，有效缩短设备停止运行时间，延长设备使用寿命，尽可能规避严重安全事故出现，形成良性循环。
在线监测技术尽管完善和创新，逐渐进入到智能化阶段，尤其是信息技术和网络技术的应用，为在线监测和诊断进一步拓展技术空间，如虚拟故障诊断和分布式故障诊断技术，可以打破传统技术局限性，提升技术水平。
（二）工程背景
水轮发电机组在运行中，机组运行稳定与否主要表现在振动，发电机组振动严重影响供电质量和使用寿命。就水电机组振动问题来看，主要是由于水力、机械和电磁等因素耦合作用影响，仅凭直观难以判断具体原因所在。部分故障的出现和机组运行参数存在联系，故障出现具有偶然性特点，难以有效捕捉。水电机组由于自身优势，在电网调度中水电厂的作用愈加突出，需要在供电范围内具备更强的实用性，满足正常电力需求的同时，尽可能改善不稳定因素。为了改善水电机组运行中的问题，应该在设计阶段综合考量影响因素，推行在线监测和故障诊断，实现水电站设备的状态监测和维护，以求更为充分的发挥水电厂效益，为社会经济持续增长做出更大的贡献[3]。
二、在线监测的对象和内容
电力设备在线监测中，根据故障类型和特征规律，寻求合理的诊断技术进行分析。水电厂计算机监控系统在实际应用中，凭借自身独特的监测功能，可以实现数据资源的合理开发和利用。SCADA系统可以获取可靠的数据参数，降低在线监测工作量，提升系统先进性和经济性。水电厂的发电机以变压器组方式接入220kV母线，总共六回220kV出线；30万kVA单相变压器和二回500kV出线。
（一）水轮发电机组
对于水轮发电机组的监测，主要包括振动、电压、位移、温度、功率、对暗流、流量和压力等，同时监测水路及气蚀音响等，
（二）高电压设备
高电压设备中包括电压互感器、电流互感器、耦合电容器、短路其以及铁芯等等，并且对等值电容和泄露电流进行在监测和诊断[4]。
（三）主变压器
对于主变压器的在线监测和诊断，主要包括对变压器油可燃气体含量、变压器振动和局部放电现象等。
三、状态监测和诊断的应用
（一）水轮发电机组在线监测和诊断
（1）发电机。发电机的在线监测和故障诊断，主要是包括对轴承瓦温、油温、空冷器进出口风温等内容。电容式位移传感器在线监测转子和定子位置。红外线温度传感器测量控制电刷磨损程度以及集电环的温度变化情况，同时监测封闭母线温度。通过相互垂直轴线振动测量，可以了解到轴承的实际工作情况，一旦出现异常信号，直接传入到中心控制系统中，以便于为后续的故障维修提供参考依据，快速判断故障位置和解决故障问题[5]。
（2）水轮机。对于水轮机日常运行状态的实时监测，可以了解水轮机是否存在异常情况，可以进一步优化机组运行工况，为后续的维修工作提供指导和帮助。两个涡流式位移检测器监测底部转轮位置，通过转轮上安装检测器来在线监测振动情况；水轮机过机流量在线监测，可以通过超声波法进行检测，此种方法可以不接受被检测物体的前提下，对物体内部结构和异常缺陷进行无损检测，在压力钢管内部安装探头，从而获取相关参数和数值。
（3）机组振动监测和发电机局部发电监测，是机组稳定运行的参考依据。通过对机组振动监测，安装3路速度传感器和6路位移传感器，对顶盖和上机架进行实时监测，掌握轴承的工作状况。发电机定子局部发电现象的在线监测，可以使用GENGUARD系统实现，其中包括信号分析处理装置和耦合电容式传感器构成。在获取测量结果基础上，可以对发电机绝缘老化程度进行综合评估，同时判断故障位置所在。发电机实际运行中，故障问题可以从PD中反映出来，包括冷却系统故障、定子部件松动以及发电机局部温升等问题，都可能导致PD放电量变化。
（二）变压器在线监测管理系统
变压器运行中，通过对变压器运行参数的采集和处理，可以监测故障信号，通过在线监测和故障诊断，可以为后续变压器运行维护提供可靠依据，确保变压器可以安全稳定运行。
（三）高电压设备绝缘在线监测
对于高电压设备绝缘在线监测系统，可以对500kV升压站、开关湛河升压站进行在线监测和故障诊断。监测变压器温升、油色谱以及放电位置，了解电容变化量和泄露电流，为后续的故障诊断提供支持。
结论：
综上所述，水电厂电力设备运行中，通过在线监测和故障诊断技术，可以快速判断故障位置，分析故障原因，为后续的状态检测提供支持，确保电力设备可以尽快恢复运行。
参考文献：
[1]尚广强.解析水电厂在线监测分析诊断与状态检修决策评估应用[J].通讯世界,2017,19(23):219-220.
[2]芦国峰.试论水电厂设备在线监测与状态检修[J].科技与企业,2014,20(23):175.
[3]周云飞,陈佳,肖志怀,卢娜,胡勇健.基于虚拟仪器平台的水电厂大坝施工设备在线监测与预警系统[J].水电自动化与大坝监测,2014,38(05):72-77.
[4]潘伟峰,赵连辉,朱传古.水电厂在线监测分析诊断与状态检修决策评估应用研究[J].水电自动化与大坝监测,2012,36(05):1-4.
[5]林礼清.水电厂设备在线监测、诊断与状态检修[J].水电厂自动化,2016,12(03):11-16.
论文作者:李燚
论文发表刊物:《科技中国》2018年6期
论文发表时间:2018/8/10
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