摘要:为保证电力系统安全稳定运行，电气设备的安全运行是非常关键的一步。发电厂的电气设备的状态监测和故障诊断技术在发电厂的生产和运行中起着至关重要的作用。通过总结状态监测和故障诊断分析方法，实现电厂电气设备的状态维护，提高设备运行的安全性和可靠性具有重要意义。为了将技术提高到一个新的阶段，不仅需要正确的处理方法，还需将电器设备分类找出各自对应的最合适的方法。
关键词：发电厂；电气设备；状态监测；故障诊断
1 状态监测与故障诊断
电力系统是国家的主要经济收入的重要组成部分，在电器的运转过程中受到任何的干扰和影响都可能导致电气设备的状态不稳定，甚至产生设备故障也因此会产生巨大的经济损失。状态维护的关键因素有状态监测和故障诊断技术。状态监测主要包括以下环节:检测信号，收集数据，处理数据和状态诊断。随着微处理器的兴起和新的抗干扰传输技术，电力设备状态监测技术迅速发展。如：溶解气体监测系统用于发电设备的油，局部放电和泄漏监测系统。这些设备的成功开发使得可以在线监控发电厂设备的全部状态。
在过去十年中，一些新的理论和方法，如：主成分分析，小波变换，数据挖掘算法，非线性理论，模式识别等已成功应用于故障诊断。通过对数据的分析，找出其规律，然后根据数据方法的描述做出推断，及时分析和处理发现的缺陷，避免产生重大故障。
2 发电厂电气设备状态监测技术
2. 1 局部放电在线监测技术
电气设备中，由于设备绝缘平均工作场的结构复杂，不均匀的电场分布，非常有可能会产生局部电场较高。不当的工艺处理方法和恶劣的运行条件，都会发生个别区域先出现局部放电，最终逐渐发展到严重事故程度。特别是在变压器的油纸绝缘中存在一些有气隙的地方，也容易产生局部放电现象。变压器放电的检测方法主要有以下几种:
2. 1. 1 超声检测法的应用
变压器油枕壁上固定着超声传感器，这个传感器能够接受到变压器内部的局部放电所产生的超声波，可以非常准确地监测到局部放电的大小和所在位置。压电传感器是超声检测法通常采用的超声波传感器，选用的是 70 ～ 150KHz 的频率范围，这样能完全把铁心磁噪声和变压器机械振动噪声所避开。超声检测法还有一个好处就是它可以很少受电气的干扰，所以它在局部放电方面得到了广泛的应用。虽然我国现阶段对超声检测法有了较为深入的研究，但各种声介质对声检测都有一定的衰减，声速强弱和变压器内部绝缘的复杂结构，造成了检测结果各不相同。尤其是现在一些超声波的检测传感器在抗电磁干扰方面能力不强，灵敏度也不太高的情况下，大大增加了检测难度。这几年来，由于电子放大技术和声电换能元件效能的大幅提高，灵敏度超声检测技术也得到了较大的发展，因而这种超声检测法是非常有希望得到大的发展和应用的。
2. 1. 2 光测法的应用
这种方法的原理是变压器内部局部放电产生了光辐射而形成的。在变压器中，各种局部放电产生的波长是在 500 ～700 mm。检测法还可以测试光电转换后的电流属性，对局部放电能够有效鉴别。光测法在实验验证理论方面取得了较大进展，尤其针对局部放电有较好的测试效果。但是由于光测法灵敏度低、价格昂贵，而且被检测的物体还必须处于透明状态，因而没有广泛推广。
2. 1. 3 化学检测法的应用
变压器内的局部放电会使一些绝缘体化学反应成一种或几种新的物质，而通过检测这些物质的构成和浓度，也能探知到局部放电状态。由于这种方法比较方便实用，所以被广泛应用于在线故障检测当中。虽然对一些早期故障比较敏感，但对突发性故障检测的能力明显不足，并且这种方法截至目前还没有形成一个统一的标准，也没有建立起故障可自动识别系统。
2. 1. 4 脉冲电流法的应用
这种检测局部放电的方法其实是一种比较早的检测识别方法，它主要是通过几个组件上所引起的局部放电而导致产生了脉冲电流，以电流的大小来判断实际放电量的多少。在国际上，它有统一的标准，也被广泛的应用到检测局部放电的各个领域。它的传感器可按窄带和宽带两种进行划分。窄带电流传感器的优点是比较灵敏，比较稳定，不易受外界因素的干扰。但这种传感器在输出的波形方面还存在着一定的不足。宽带电流传感器优点是分辨识别比较高，但它也有许多缺点与不足，如: 抗干扰能力不好，极易受到外界因素的干扰而产生不稳定的现象。测试频率较低，测试容易出现不准确的现象。测试的样品电容比较大时，受阻抗的影响比较大，也影响灵敏度。
2. 1. 5 射频检测法的应用
这种方法主要从变压器的中点处测量信号源，并且不需要改变电力系统的原有运行方式，可以提高局部放电的测算频率。但这种方法也有它的缺点，如对局部放电的总和测算不详细，易受外来因素的干扰。然而随着在线监测技术的不断发展，射频检测法在局部放电检测领域得到了很好的发展和应用。
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2. 1. 6 超高频局部放电检测法的应用
这种检测的方法是一种新的局部放电检测方法，它应用的原理是在变压器局部放电时，产生超高频的信号，并且能进行信号的定位和检测，有很强的抗干扰特征。它的主要优点有: 当只考虑噪声对灵敏度的影响时，会检测到更高的灵敏度。在考虑变压器使用情况时，产生的电磁干扰会有比较低的频率。用这种传感器可以测量到比较真实的局部放电的物理数据。在实际在线检测中，往往几种检测方法联合在一起使用，有物理征兆识别、故障部位定位等几个部分，主要还是以检测电脉冲和超声波信号为主。在不同的部位放置五个超声波传感器，最终从电声信号中超声波型牲，从而测算出放电量的大小，确定局部放电点的准确方位。
2.2 油色谱监测技术
油色谱是一种非常复杂的检测方法，通常用于设备绝缘测试。其主要原则是电和热会使电气设备中的油和材料老化或者分解，产生一些氢气、一氧化碳和二氧化碳等低分子气。当装置内部发生放电故障时，这些气体的产生速率加快。不同类型的故障会产生类型不同的气体，故障的程度不同产生气体的水平也不同。
2.3 介损监测技术
判断电气设备绝缘性能的重要指标是电气设备的介电损耗。介电损耗监测主要用于电容器件。在确定介电损耗时，主要基于介电损耗因子 tanδ。在分析交流电压作用下电气设备的绝缘性能时，可以将其视为并联或串联电路进行分析。该方程可用于通过分析介电损耗相量图来表示介电损耗。
3 电厂电气设备故障诊断方法
电气设备故障有三个主要特征：分别是隐性、显性和区域性。许多电气设备故障没有明显的外部性能，通过例行检查很难找到它们，而一些电气故障具有明显的外部特征。它可以在日常检查过程中及时发现和采取。许多电气设备具有多个部件，这些部件需要对这些区域进行大量检查以确定故障的确切位置并增加对电气设备进行故障排除的难度。
3.1 状态分析法
状态分析方法是指基于电气设备的故障状态进行分析和诊断的方法。电气设备运行过程主要分为这几个阶段，也叫做运行状态，比如电动机。该操作可分为几个过程，例如启动，运行，正向旋转，反向旋转，制动和停止。在一些电气设备运行的状态下，故障频率非常高，设备在一定状态下的运行状态是电气设备故障分析的主要依据。
3.2 图形分析法
每一套电气设备都由相应的设计图纸设计完成。这些设计可在电气设备故障排除中发挥重要作用。电气设备有原理图、施工图、系统图和位置图等，诸如此类许多类型的图纸，例如。在电气设备的故障诊断中，有必要对图纸进行综合分析，以掌握图纸的关系。
3.3 单元分析法
多个单元的运转组合而成一套完整电气设备，每个单元运行特定的功能。电气设备一旦发生了故障，则表示其中一个单元功能已丢失。在对电气设备进行故障排除时，设备的功能应分为几个特定的单元，以便在较短的时间内准确确定故障的位置。
4 变压器振动故障分析
4.1 振动信号诊断法
在电力变压器的铁心出现位移、松动和变形时，就会脱离正常振动信号的状态，而出现高频成分，且铁心的位移、松动和变形的振动程度与高频多少是成正比的。变压器铁心发生故障变化时，信号的能量分布也会相应的发生变化。
4.2 变压器振动故障诊断方法的应用
基于对振动信号故障诊断方法，若对时域信号频谱进行分析，明显看出各分量幅值出现明显变化，因此判断变压器是否出现故障，通过进行测试确定其损坏程度。
5 结论
在这个阶段，电气设备在线监测的应用研究仍然缺乏实践经验。许多监测系统还不够完善，需要继续优化改进，建立相应的检测标准体系，进行实践和应用研究。通过总结状态监测和故障诊断分析方法，实现电厂电气设备的状态维护，提高设备运行的安全性和可靠性具有重要意义。受限于状态监测的准确性，电气设备故障在实际诊断过程中，还有赖于丰富的运行检修管理经验。因此在总结了前人的经验，同时遵守规定原则的条件下诊断维修，才能提高进行电气设备故障诊断时的效率，保障电气故障诊断的质量。保证电气设备的稳定运转。
参考文献：
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[4]陈家斌 . 电气设备各故障检测诊断方法及实例［M］． 中国水利水电出版社，2016.
论文作者:黄宁军
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：电气设备论文; 局部论文; 状态论文; 故障论文; 变压器论文; 故障诊断论文; 方法论文; 《电力设备》2019年第6期论文;