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1、第27卷第1期电力系统自动化Vol.27No.1200361年1月10日AutomationofElectricPowerSystemsJan.10,2003电力系统设备状态监测与故障诊断技术分析苏鹏声,王欢(清华大学电机系,北京市100084)摘要:针对我国电力系统状态监测和诊断技术研究及应用中存在的问题,对状态监测和故障诊断的任务、电力系统设备故障的特点、状态监测的实现条件及关键技术等进行了讨论和分析。对状态监测中的数据处理和分析技术进行了说明,指出“状态分类”和“处理决策”是数据分析的核心技术。介绍了国内外状态监测技术的现状和发展,指出只有国内设备管理体制改变
2、和状态检修实施以后,状态监测的应用才会开展起来。关键词:状态监测;状态检修;故障诊断;在线监测中图分类号:TM407;TP2770引言障诊断,其结论应该属于状态监测范围。电力系统设备的状态监测与故障诊断是近10年来发展较快的新技术,具有良好的发展和应用[1～3]前景。在国内,状态监测与故障诊断技术已经发展了十几年,一些厂家已经能生产各种检测装置。但是,目前状态监测与故障诊断的应用还不普遍,还存在种种问题,包括一些认识上的误区。本文将从电力系统设备状态监测与故障诊断的内容和任务的讨论开始,对目前存在的问题和未来图1按故障发展进程分类的故障处理方法的发展提出看法。Fig
3、.1Methodsaccordingtofaultprogress1状态监测的概念和任务图2表示了它们的理论依据。对故障的预测或在实际应用中,有故障预报、故障诊断和状态监预报必须建模和仿真,而故障诊断也需要对故障的测等几个在内容上相近但存在差别的概念。一般来机理进行分析和研究,不能仅仅依靠信号处理的方讲,它们在内容上没有严格的界限,采用的方法很多法,只分析故障的外在表现,因而存在较大的难度。是一样的,都要进行在线检测和数据分析,而且最终状态监测主要依据信号处理和模式识别对设备进行目标也是一致的,即防患于未然。但是,它们的任务评估和判断,相对容易实现。但是,也不能认为
4、预测不尽相同,这里指出它们的区别,是为了进一步明确或预报是最好的方法,而状态监测只是一种初级的状态监测的任务,避免一些误解。手段。每一种方法必须适合具体的对象,关键在于准故障预报——根据故障征兆,对可能发生故障确,要得到准确的结论都是不容易的。的时间、位置和程度进行预测。故障诊断——根据故障特征,对已发生的故障进行定位和对故障发展程度进行判断。状态监测——对设备的运行状态进行记录、分类和评估,为设备维护、维修提供决策。以上几个概念的关系如图1所示,它们是按故障发展的时间进程进行分类的。如果不能对未发生图2故障预报、故障诊断和状态监测的依据的故障时间、位置进行预测和不
5、能对已发生故障的Fig.2Basisofprediction,diagnosisandmonitoring位置、程度进行准确判断,则不能称为故障预报和故状态监测适合电力系统主设备的现状。主设备的主要故障,例如绝缘故障、机械故障等的一些故障收稿日期:2002203214;修回日期:2002206206。机理还不清楚,全系统的故障建模和仿真更难,而作62电力系统自动化2003,27(1)为一个产品,其生存期有限,也没有必要进行大量的故障所特有的。研究工作。如果强调对主设备故障的“预报”和“定a.由于故障发展速度的差别,形成了瞬变故障位”,不仅现有条件下很难达到预期效果,
6、而且容易和缓变故障两个类型。以大型发电机和变压器为例,产生过分的期望和误解,并将影响监测技术的推广如图3、图4所示。和发展。同时,生产现场也没有“预报”和“定位”的急需,现场人员首先需要知道主设备是否存在异常和是否需要检修;对于主设备,如果需要打开机盖检修,进一步查找故障点,就比在线监测时的定位容易得多。另一方面,有些情况需要具体对待,例如对于输电线和电缆的接地故障,用户首先要对故障点定位,这就需要采用故障诊断的方法,而不是状态监测的图3汽轮发电机故障按处理时间分类(示意图)方法。Fig.3Turbo-generatorfaultsaccording状态监测应该包括
7、以下任务:totimeoffaultprocessinga.为设备的运行情况积累资料和数据,建立设备运行的历史档案。b.对设备运行状态处于正常还是异常做出判断,根据历史档案、运行状态等级和已出现的故障特征或征兆,判断故障的性质和程度。c.对设备的运行状态进行评估,并对这种评估进行分类。当一定的标准形成后,为状态检修的实施提供依据。图4变压器故障按处理时间分类(示意图)Fig.4Transformerfaultsaccordingtotime当然,状态监测的评估也应该包含对设备异常offaultprocessing(或故障)状态的估计及对未来变化的预测,并不断瞬变
