电力设备在线监测及发展

1.3　电力设备在线监测及发展

国际上在早期采用的是事后维修（BREAKDOWN MAINTENANCE）。美国在20世纪40年代、日本在20世纪50年代曾经改用定期维修，它虽对提高设备可靠性起了一定作用，但存在如下缺点：

（1）需停电进行试验，而不少重要电力设备，轻易不能停止运行。

（2）停电后设备状态（如电压、温度）与运行中不符，影响测量和判断。

（3）由于是定期检查而不是实时连续监测，绝缘仍可能在试验间隔期内发生故障。

（4）由于是定期检修，没有充分考虑设备实际状态如何，以致出现了过多不必要的停机及维修，造成了人力及物力的大量浪费，甚至因拆卸、组装过多而出现过早损坏。

美国通用电气公司等在20世纪50年代，已经提出从以时间为基准的维修方式发展到以状态为基准的维修方式，即状态维修（CONDITION BASED MAINTENANCE），它是以在线监测和故障诊断为基础的。其基本原理是利用计算机和传感器对运行中的电力设备绝缘状况进行在线状态监测，及时取得能反映绝缘状况变化的信息，在进行分析处理后，根据其数值的大小及变化趋势，可对绝缘的状况作出判断，从而发现早期潜伏的故障，并根据诊断结论安排必要的维修。状态维修主要优点如下：

（1）可有效地使用设备，提高设备利用率。

（2）降低备件的库存量以及更换部件与维修所需费用。

（3）有目标地进行维修，可提高维修水平，使设备运行更安全可靠。

（4）可系统地对设备制造部门反馈设备的质量信息，用以提高产品的可靠性。

由于绝大多数故障事前都有先兆，表现为电气、物理、化学等特性有少量渐进的变化，电力设备在线监测技术与故障诊断技术的特点就是可以对电力设备在运行状态下进行连续实时监测与判断，它可以大大提高试验的真实性与灵敏度，及时发现绝缘缺陷。同时在线监测可以积累大量的数据，将设备的当前数据和历史数据相结合，用各种智能算法进行及时、全面的综合分析判断，就可以发现和捕捉早期缺陷，确保安全运行，从而减小由于预防性试验间隔所带来的误差。

电力设备的在线监测系统，通常由传感器、信号采集系统、分析诊断系统组成。常用的传感器有电磁传感器、振动传感器、超声传感器、温度传感器、气敏传感器等。信号采集系统是将传感器得到的模拟量转换成数字量传输到计算机进行处理。分析诊断系统利用模糊诊断技术、小波分析技术、神经网络技术等智能算法对所采集信号进行综合处理，得到当前电力设备的绝缘状态，并根据需要进行绝缘诊断和寿命评估。

离线和在线试验是相辅相成的。如在线监测中发现事故隐患，为真正确定故障，可在离线状态下进行更详细的检查。电力设备故障诊断过程的流程示意图如图1－1所示。

图1－1　电气设备监测诊断过程流程示意图

随着电力设备在线监测与故障诊断技术的研究进展，状态检修制将会逐步取代定期检修制，必将大大提高电力设备的运行可靠性。