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摘要：科技在不断的发展，社会在不断的进步，以电气设备故障监测和诊断技术为背景，以传统电气设备状态监测方案为基础，探索一种基于智能测控单元、面向民用建筑电气设备的远程监测与诊断系统，并在实际工程中展开实验。实验表明，远程监测和诊断技术可以方便电气故障的检修与维护工作。
关键词：民用建筑；建筑电气；设备状态；远程监测
引言
电气设备的绝缘在线检测现在成为了国内外电力系统方面研究的焦点问题，一方面电气设备绝缘的在线监测是电力设备故障诊断和状态维修的基础，另一方面电气设备绝缘的在线监测能够帮助我们实现电气设备的平稳运行。电气设备绝缘的在线监测是通过各种传感器技术实现对设备状态的时时观测和诊断，一旦发生绝缘的老化和故障问题将会第一时间进行通知，这对于我们的故障检测和状态维修有着重要的意义。随着现在计算机监控系统的不断发展，电气设备绝缘的在线监测能够更容易的实现，并且随着技术的发展我们将会实现更高的监测效率和准确度。
1电气设备状态在线监测与诊断技术的重要性及前景分析
1.1是以防电网发生大面积停电事故的重要技术
据相关研究显示，如果气候环境比较恶劣复杂的话，电网很容易发生大面积停电，而电气设备本身所带故障也是造成电网事故的重要原因，而且这样的趋势在逐年增多。不但国内如此，国外情况也是这样，从中分析可以得出，电气设备自身发生故障是导致电网发生事故的主因素。电气设备运行状态在线监测和诊断技术可以很好的估计出电气设备寿命剩余年限，同时，评估其运行状态如何，这在维修的时候就变得很容易，因为有判断理论和依据，这能够提高电网运行的经济性和安全性。所以，预防复杂气候因素是防止电网大面积停电的第一道屏障，但是电气设备状态在线监测和诊断技术却是第一道屏障中的核心。
1.2电气设备状态在线监测和诊断技术阐述
设备诊断技术，就是指设备在运行或者是停止的时候，通过其运行状态做出判断，看设备某些部位是否发生故障，严重程度如何，什么原因导致，而且对设备的可靠性及寿命期限做出预测，然后，进行针对性维修的一门技术。其诊断方法有多种，比如，定时诊断、实时诊断、间接诊断、直接诊断以及在线诊断和离线诊断等，它们之间相互结合进行诊断，可以形成模式较多的诊断方式。状态监测，不是所谓的设备状态在线监测，其是在监测结果的基础上，判断故障原因、类型、位置、程度等，同时，预测出设备大概寿命还剩多少，以及如何做好维修工作。设备状态在线诊断，也不是设备状态的故障诊断，设备状态的故障诊断，是把某刻监测到设备的特征跟之前监测的进行比对，其是横向比较，同时，通过往年监测的数据和经验，对故障原因及类型还有损坏程度进行综合判断，并得出维修方法。
2建筑电气设备状态监测与远程诊断技术的工程试验
1）核心设备选型与设置为了实现建筑电气设备状态的远程监测，需要一种可精确采集电气设备运行参数并且可将测量结果远传到上位机的电气元件。本文选用某公司研发的智能测控单元（IntelligentMeasurementandControlUnit，简称“ICU”）。1、ICU的基本性能额定电压：~220V/50Hz；额定电流：16A；计量精度：电压、电流为0.5级，功率为1级；工作环境：温度10~60℃，湿度＜85%RH。2、ICU基本功能计量功能：计量电气设备的运行参数，包括电压、电流、有功功率、无功功率、相位角。远传功能：可通过有线方式（RS485）和无线方式（ZigBee）将数据传输到上位机，上位机也可以给智能测控单元发送控制指令。3、实验场所本研究选取华南理工大学某办公楼的一间大开间办公室中的照明系统作为研究对象。4、设备安装与调试智能测控单元在电箱中采用导轨安装，主要接线有两种：一种为~220V回路接线，另一种为RS485通信线，每一种均为一对进一对出。接线完成后，对每个智能测控单元进行调试与设置，完成后即可正常监测电气设备（电灯）的状态。
2.1建筑电气设备状态的故障预警
系统可根据电气设备状态监测系统所测量的电气设备运行过程中的状态参数进行自动分析。基于对设备状态运行参数的分析，可以设定故障预警。以电压状态故障预警为例，假定所需监控的电气设备耐压值为220V±20%（176~264V），则可取电压高压报警阈值为250V，电压低压报警阈值为190V。若设备实际运行电压高于250V，或低于190V，电气设备状态监控系统即发出警报，警告设备将会出现运行故障甚至损坏。如图1中的AlarmUh值和AlarmUl值，若为“FALSE”表示未有报警，若为“TRUE”则表示报警。本研究中，研究对象为照明灯具，经实测，电压一般可稳定在218~230V之间，电流值则一般为0.15~0.38A之间。因此，设定电压高压报警阈值为250V及低压报警阈值为190V较为合理。同时，可设定电流报警阈值为0.5A。
2.2诊断技术和系统分析
第一，检测信号的诊断和处理。信号传感器进行采集，这些信号要通过处理，为的是防止干扰，找出信号特征，处理信号的方法有多种，常用的分为时频分析、频域分析还有时域分析等。传感器的多维化和精密化是以后诊断技术的发展方向。第二，集成分布式远程诊断系统。变电站多台需要监测的电气设备通过前台机采集数据，预处理和诊断，而后台机负责整个系统的诊断、识别和管理。另外，也可以由MIS或者是互联网，连接电力公司所有变电站诊断子系统和管理部门的调度，这样就可以远程监测和诊断。第三，电气设备虚拟医院。由于集成分布式远程诊断系统在不断发展进步，电力管理部门、专家以及厂商等很希望对在线监测和诊断系统的信息共享，以此借鉴和收集案例，不断完善此系统，电气设备诊断技术信息中心就是所谓的电气设备虚拟医院，能够准确诊断故障，也利于该系统制造商优化自己系统的不足，不仅如此，还能构建电气设备维修的标准。
2.3建筑电气设备状态的故障诊断
某次，使用人员通过开关按钮开启一盏电灯，电灯在点亮后瞬间熄灭，后续没法继续开启，出现故障。为了分析故障原因，可从数据库中调取存储的数据进行分析，如表1所示。从表1中可看出，该电气设备在10时14分20.17秒之前处于关闭状态，电压稳定为221V，电流值稳定为0.01A（由于智能测控单元本身有一定能耗，所以电流值不为零）。在10时14分20.17秒时，使用人员手动通过开关按钮开启电源，电流值开始上升。由于发生故障，电流上升极快，0.01s内即达到电气设备状态监测系统所设定的电流报警阈值，并且0.03s后超过16A，之后，电流、电压均变为0。由数据可分析出，由于电流过大，触发了空气开关保护动作，所以，空气开关及时切断了电源。查明原因后，技术人员恢复空气开关供电即可；如无法恢复，则进一步检查配电线路是否存在短路等问题。
表1电气设备状态监测系统数据记录
结语
借助智能测控单元，可以建立基于远程通信网络的建筑电气设备状态监测系统，对建筑电气设备的运行状态进行实时监测，可以监测其电压、电流等信息，并实时进行存储。当出现电气设备的故障后，可以很容易根据监测的数值分析出设备的故障原因，极大地方便了电气故障的检修与维护工作。在当前物联网技术和监测技术突飞猛进的情况下，民用建筑电气设备状态的远程监测与诊断技术必然迎来更大的突破。
参考文献
［1］黄文生.电气设备故障诊断的现状与发展趋势［J］.中国电力教育，2010（31）：265-266.
［2］朱德恒，沿璋，谈克雄，等.电气设备状态监测与故障诊断技术［M］.3版.北京：中国电力出版社，2009.
论文作者:吴煜
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/6/6
标签：电气设备论文; 状态论文; 在线论文; 故障论文; 技术论文; 设备论文; 电流论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;