電力設備狀態監測與故障診斷

李鵬程 陳勇 王春霞

摘要：為促進我國電力系統的安全發展和穩定運行，電力設備故障監測診斷工作變得非常重要，在電力設備故障監測過程中，必須要提高電力設備診斷技術。故障監測診斷逐漸從以時間為基準方式轉變為以狀態為基準方式，從內容上也對監測范圍進行了分類。下面本文通過對當前電力設備診斷技術進行分析探討，應用多傳感融合技術等實現了對電力設備運行狀態的良好監測和診斷，能夠提高診斷效率，降低各類因素影響，使得電力設備狀態監測和故障診斷逐漸向著智能化、自動化、數字化的方向發展和進步。

關鍵詞：電力設備；狀態監測；故障診斷

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

電力設備診斷技術當前在開展過程中，主要是實現了狀態監測和故障診斷兩個方面的技術實施，在診斷監測過程中，通過提取故障信號，進一步開展檢查維修工作，或者是通過對收集到的信號進行分析和處理，從而能夠獲取有效的狀態信息，進一步做好故障機理分析、在線監測、監測信息傳遞、處理和存儲等工作，從而不斷的推動我國電力設備狀態監測和故障診斷技術的提高，促進我國電力系統的良好行業，改善我國電力行業的發展現狀，實現可持續、安全發展。

1.在線狀態監測系統

1.1信號采集

電力設備在系統狀態監測運行過程中，其在線狀態監測系統主要就是在設備運行過程中，能夠持續的開展檢查工作，準確的判斷設備運行狀態，預測設備在未來的運行發展狀態，通過設備運行狀態量能夠有效的反映設備運行情況，獲取診斷對象的狀態信息，通過采集電力設備的電壓、電流和頻率等信號，進一步依據所獲取的信號來開展信號采集工作。通常情況情況下，在獲取信號的過程中，有多種采樣方式，第一，一次性采樣方式，每次獲取一個足夠數據處理所需長度的信號樣本；第二，定時采樣，按照事前制定的周期進行采樣分析；第三，在設備運行過程中發生故障后對其輸出信號進行采樣；第四，在設備故障診斷過程中，針對其有關的監測和跟蹤信號，采取特殊的采樣方式。

不同的采樣方式目的就是為了能夠獲取電力設備運行狀態，能夠做出準確的判斷，提高設備運行效率，對于斷路器狀態的好壞監測能夠利用跳閘輪廓法和振動監測方法獲得斷路器的狀態信息。

1.2數據傳送

信號處理系統和監測設備的距離通常情況下都比較遠，在傳輸過程中很容易受到外界的干擾，那么就可能造成對系統運行的影響，因此在信號傳輸過程中，需要先將信號進行模數轉換，預處理和壓縮打包后，再利用通信路徑傳輸到處理控制中心，這樣就可以將信號進行無阻斷傳輸，保證信號傳輸的準確性。

1.3數據處理

在數據處理過程中，當接收中心收到通信線路傳輸來的狀態量數據包以后，就可以利用不同的數學方式來對數據包進行很好的解析處理，在使用過程中，通過信號之間的數字化轉換能夠保證在時域中實現兩個不同信號之間的相關分析搜索，進一步對另一個信號進行處理分析，在整個數據處理過程中，可以通過利用數字信息技術、智能控制技術等進行數據處理，提高了電力設備在線監測效率。

2.故障診斷

2.1故障信號特征量的選取

信號處理技術就是在很多的信號中能夠準確的獲取有用的信息，通過對這些信息進行進一步的傳輸和轉換，從而能夠提高電力系統的運行效率。在系統設備運行過程中，一種故障通常是通過若干的故障特征量來顯示的，但是一個故障特征量也可能是不同的故障原因所致，因此在故障和故障特征量兩者之間的關系并不明確，故障特征量的選取和提取是故障診斷中的難點問題。在對電力設備運行狀態進行狀態監測和故障診斷過程中，通常會由于故障特征量選取不當，而造成錯誤的故障診斷，當然也可能是由于故障的錯誤判斷，選錯了故障特征量，從而使得其運行狀態存在很大的不合理。在選取過程中，存在錯誤診斷的原因就是由于故障特征量之間存在交叉區域，這就使得在交叉區域的故障特征量存在很大的模糊性，因此在選取故障信號特征量時，一定要選擇具有代表性的特征量。

2.2故障診斷

在故障診斷過程中，其診斷方式不是單一的，下面我簡單對常見的幾種故障診斷方式加以分析探討。

第一，利用多種傳感技術和信息融合處理技術進行診斷。多種傳感技術就是通過多個傳感器來對同一個監測對象進行不同角度的診斷和觀察，對同一個故障采用多個故障特征量進行分析，實現了多層次、多領域角度的特征量采集，在故障運行過程中，可以選擇反映靈敏度較高的狀態信息量，從而能夠實現全面的故障診斷。

信息融合處理技術就是將傳感器獲取的信息數據進行處理，在設備故障診斷過程中，針對不同特征空間的反映進行相互聯系，然后在信息融合處理技術實施過程中，能夠求同去異，這樣就可以提高電力設備監測和診斷的準確性，在信息融合技術實施過程中，不斷的提高診斷準確率。

第二，基于特征空間矢量的診斷方式，這是一種通過對故障誤差來進行故障特征量修正處理的方式，在故障診斷過程中，這種診斷方式具有較高的適應能力，能夠針對不確定性和改變性的復雜對象進行故障診斷，在診斷過程中，在每次發生故障后，選擇之前的故障征兆矢量作為監測對象，之后再選擇一個新的先驗征兆矢量，通過對誤差進行計算和修正后，從而獲取準確的征兆矢量，提高故障診斷效率。

第三，針對電力設備固有特性和在線監測狀態信息量中的不確定因素進行綜合考慮，能夠按照最大隸屬度原則進行故障分析和診斷。將信號采用模糊數學方式進行故障診斷，對故障的隨機性和模糊性問題進行分析，建立相應的隨機性方程和模糊性方程，能夠以故障原因為方程變量，故障征兆為方程參數進行分析探討，建立關系矩陣，做出正確的故障變量分析，提高故障診斷的準確性。

在上述三種不同的故障診斷方式進行診斷過程中，可以通過結合現代化技術，比如專家系統、人工智能等方法進行診斷，通過改進模糊神經網絡在故障診斷中的應用效果，能夠在建立的故障模型中進行故障的準確識別，提高故障診斷效率。

2.3故障診斷分析技術

故障診斷分析主要是對系統設備運行過程中發生故障的物理、化學過程等進行故障因果分析，在設備運行發生故障后，需要尋找故障特征量，對大量復制的設備狀態特征量進行分析和整理，能夠利用基于特征空間矢量的診斷方式，從而能夠進行模糊識別，通過尋找適合的故障特征參數，從而判斷故障種類和原因，能夠進行很好的維修工作開展，提高設備運行效率，降低設備運行過程中的故障發生率。

電力設備故障診斷技術逐漸向著數字化、智能化等方向發展，在設備運行過程中，利用局域網傳輸的診斷信息，實現遠程信息傳輸和故障診斷，在電力系統運行過程中，逐漸實現了設備狀態監測和故障診斷信息的傳輸，在技術裝備上進行很好的狀態監測和故障診斷分析，從而保證信息傳輸的準確性和系統設備的良好運行。

3.結束語

隨著我國電力監測技術的快速發展，傳感器技術和信息技術也不斷取得發展進步，在電力設備狀態監測和故障診斷分析過程中，通過融合傳感器監測技術和信息處理技術能夠有效的提高設備監測的準確率，做好相應的設備運行故障監測和診斷，實現對故障設備的預測和準確診斷，進一步提高我國電力系統的運行效率。

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