工业园区电气设备故障检测新方法

【摘 要】近年来,科学技术迅猛发展,各地经济的崛起促成了工业园区的大力建设.在工业园区中,由于企业众多,用电量巨大,对于电器设备的要求也就更高,同时,工业园区地域大、技术精的优势也适应于一些新技术的改革与推广.传统的电气设备监测方法不仅耗费财力,而且必须使机器停止运作,延误工作,因此,在参阅有关文献的基础上对于电气设备的绝缘以及温度等外相表现异化进行研究,并构建新的方法用于绝缘和温度的在线监测,以此来通过测试此二项的数值确定电气设备是否运作正常.

【关 键 词】电气设备；在线监测；绝缘监测；温度监测

随着电力系统的发展,对发、输、供和用电的可靠性要求越来越高,为了保障电网的运行安全,提高供电质量,人们致力于变电站监视、控制和保护系统的研究与开发,并辅以各种手段保障电气设备的运行安全.高压电气设备绝缘部分缺陷或劣化会导致绝缘故障或事故发生.传统的预防性试验和事后维修已不能满足电网高可靠性的要求.近年来,高科技的发展水平已经为我们提供了一些在线监测电气设备的新思路和新方法.

一种新的绝缘监测技术——电气设备绝缘在线监测技术,已成为国外高电压技术工作者关注的研究热点,随之出现的电气设备的“状态维修”概念也在电力系统中引起高度重视.在近年来召开的历届国际高压学术年会（0NO）及亚洲（中日）绝缘诊断会议（ACEID）上,有关电气设备绝缘在线监测与状态维修方面的论文都占有相当大的比例.

绝缘在线监测技术的发展,大体经历了以下三个阶段：第一阶段为带电测试阶段,这一阶段起始于70年代左右,当时人们仅仅是为了不停电而对电气设备的某些绝缘参数（主要是泄漏电流）进行直接测量.其结构简单,测试项目极少,而且要求被试设备对地绝缘,测试的灵敏度较差,所以应用范围较小,未能得到普及应用.第二阶段从80年始,出现各种专用的带电测试仪器,使在线监测技术开始从传统的模拟量测试走向数字化测量,摆脱将测试仪器直接接入测试回路中的传统测量模式,而代之以利用传感器将被测量转换成数字仪器可直接测量的电气信号.同时还出现一些其他通过非电量测量来反映绝缘状况的测试仪器,如远红外装置、超声装置等.第三阶段从90年始,出现以数字波形采集和处理技术为核心的微机多功能绝缘在线监测系统.利用先进的传感器技术,计算机技术和数字波形采集与处理等高新技术,实现更多的绝缘参数（如介质损失角正切值tgδ、试品Cx、泄漏电流ι、局部放电等）在线监测.

绝缘在线监测的基本原理是在电气设备处于运行状态中,利用其工作电压来监测绝缘的各种特征参数.因此,可以有效地反映绝缘的实际工况,从而对绝缘状况作出比较准确的判断.目前在我国运行的绝缘在线监测装置大体可分为2大类,集中式微机在线监测系统和分散式在线监测装置.前者是将被测信号通过电缆引入设在控制室的微机在线监测屏进行集中监测,并迅速完成对监测数据的处理与分析.其突出优点是,可以对所有被测设备实施定时或巡回自动监测,运行方式灵活、易于扩展、监测容量大、便于建立专家诊断系统,实现发电、变电站的综合自动化.后者则是利用专用的测试仪器,从固定安装在电气设备附近的专用传感器上取得信号,就地进行测量.其优点是结构简单,较低,易于更新,便于推广；缺点是测试工作仍需人工操作,不能纳入发电厂和变电站的整个自动化系统.

由于不同电气设备的绝缘在线监测项目不同,因此要求采用各种不同形式的传感器,将被测信号（电的和非电的）抽取出来,转换成检测装置可以检测的信号,并通过电缆送入检测装置.现代的检测装置大都采用数字化测量或微机处理系统,因此要求对被测信号必须进行A/D转换,一般是通过数字波形采集装置来完成.当然,为了提高系统的抗干扰性能,对输入输出信号往往还要采用光电耦合器进行隔离,有的甚至采用光纤传输进行光/电隔离.

与电气量检测法相比,利用非电气量检测法对电气设备进行故障诊断在一定程度上更为有效.因为,在电气设备发生故障前,设备的电气量还没有明显改变,但有些非电气量的变化信息（如各种气体的含量、温度等）却包含了故障将要发生或已经发生的信息.由于设备工作状态的正常与否与其热信息有关,所以具有不接触、不停运、不取样、不解体的“四不”优点的红外检测技术是一项行之有效的技术手段.然而,由于电气设备数量众多,红外检测工作的开展受环境因素制约较大,即便对各个设备的检测时间较短,检测工作仍然显得费时、费力；检测人员的行动受周围高压电气环境约束；最突出的一点不足则是不能对电气设备进行实时、远程的状态监测.随着红外成像技术和多媒体通信技术的发展,人们已开始将红外热成像技术与图像监控系统相结合,以实现对可见光图像和红外热图像的监控,这些系统采用的是红外热像仪,由于其昂贵目前没有在电力系统大规模应用,而在不要求精确测量设备表面二维温度分布的情况下,红外测温仪具有结构简单、便宜等优点.