【正文】 狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)在現(xiàn)場的實(shí)施 和推廣 ,有一個積累資料、逐步提高的過程。信號的處理和分析是要從現(xiàn)場大量的噪聲背景下提取有用的信息量，通過對這些信息量與注意值的分析，從而判斷設(shè)備是否趨向故障或是已處在故障狀態(tài)，根據(jù)需要確定是否退出運(yùn)行。不需要先驗知識的分類方法一般稱為聚類分析 ,如二維的特征指數(shù)空間。很多情況還需要人工處理 ,計算機(jī)只能對少數(shù)故障進(jìn)行分析和決策。現(xiàn)場采集單元包括精簡功能節(jié)點(diǎn)（ RFD）、匯聚節(jié)點(diǎn)（ Sink）以及網(wǎng)關(guān)。 12 可通過紅外熱成像準(zhǔn)確測量。 采用微分探測線圈 ,安裝在定轉(zhuǎn)子間氣隙或固定于定子槽內(nèi) ,由于探測線圈的感應(yīng)電勢正比于轉(zhuǎn)子各槽漏磁密波的微分 ,從感應(yīng)電勢波形圖可以判斷對應(yīng)各槽有無匝間短路。 定子電流檢測診斷斷條的原理 :理論上 ,定子電流的頻率是單一的 ,即電源頻率。 在線監(jiān)測和離線試驗也不是對立的，而是相輔相成的。信息管理層實(shí)現(xiàn)的途徑是通過企業(yè)外部網(wǎng) (Inter)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng) (Intra)，由于涉及實(shí)際的生產(chǎn)過程，必須保證網(wǎng)絡(luò)安全。電力系統(tǒng)設(shè)備絕緣故障特征表現(xiàn)在多個方面 , 不僅表現(xiàn)在很多電參數(shù)上 ,而且還有力、熱、聲、光等物理方面和氣體、油等化學(xué)方面的特征變化。一些機(jī)械裝置和控制系統(tǒng)常用的故障診斷方法并不適合于電力系統(tǒng)設(shè)備的特定情況。據(jù)報道 ,國外有的企業(yè)因為采用了狀態(tài)檢修的管理方法 ,已經(jīng)能做到一些設(shè)備可以十幾年內(nèi)不進(jìn)行常規(guī)的檢修 ,其經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。 廣義而言，“診斷”的含義概括了“狀態(tài)監(jiān)測”和“故障診斷”：前者是“診”；后者是“斷”。故障診斷 —— 根據(jù)故障特征 ,對已發(fā)生的故障進(jìn)行定位和對故障發(fā)展程度進(jìn)行判斷。近幾年 ,國內(nèi)一些大型發(fā)電廠較全面地安裝了成套進(jìn)口的先進(jìn)傳感器裝置 ,通過計算機(jī)網(wǎng) 絡(luò)形成一定規(guī)模的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) ,并達(dá)到了先進(jìn)水平 ,而這些成套軟件系統(tǒng)全部由我國技術(shù)人員開發(fā)。②狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用比較普遍 ,有經(jīng)濟(jì)效益。 國外對電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的研究，始于 60 年代。各發(fā)達(dá)國家都很重視。國外傳感器產(chǎn)品的性能和可靠性都達(dá)到了較高的水平 ,產(chǎn)品監(jiān)測范圍逐漸覆蓋包括溫度、壓力、振動和絕緣狀態(tài)等各種物理量 ,以及變壓器、斷路器和發(fā)電機(jī)機(jī)組等各種主要設(shè)備。例如 ,一臺 300 MW 發(fā)電機(jī)組的鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的模擬量和開關(guān)量的測點(diǎn)多達(dá) 5 000 個 ~6 000 個 (其中發(fā)電機(jī)的測點(diǎn)有 300 個 ~400 個 ),從測點(diǎn)得到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫管理起來 ,在控制室的終端可以任意調(diào)用各點(diǎn)實(shí)時的和歷史的數(shù)據(jù) ,并顯示出來。狀態(tài)監(jiān)測 —— 對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行記錄、分類和評估 ,為設(shè)備維護(hù)、維修提供決策。 第二節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測適合電力系統(tǒng) 主設(shè)備的現(xiàn)狀 狀態(tài)監(jiān)測適合電力系統(tǒng)主設(shè)備的現(xiàn)狀。狀態(tài)檢修是我國即將面臨的先進(jìn)的 設(shè)備管理體制 ,而狀態(tài)監(jiān)測是這一管理體制的技術(shù)保證和實(shí)施的依據(jù)。因此 ,必須首先認(rèn)識電力系統(tǒng)設(shè)備故障的類型和特點(diǎn)。絕緣故障與設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)、分布、環(huán)境都有關(guān) ,形成機(jī)理復(fù)雜。 中間層即所搭建的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，具體由 DCS 現(xiàn)場控制分站、遠(yuǎn)程 I／ O 分站、現(xiàn)場操作員站、中央控制站和交換機(jī)設(shè)備及控制總線等組成。如在線監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)事故隱患后，必要時在離線狀態(tài)下進(jìn)行更為徹底的全面檢查。 特征 :邊頻分量隨負(fù)載增加而增加 。 聲音與故障的關(guān)系 ： 根據(jù)異常情況的不同 ,發(fā)生異常的原因主要有 : 聲音均勻持續(xù) ,但比平時明顯增大。 電機(jī)和變壓器的繞組由于匝間短路、股線斷裂造成內(nèi)部放電 ,因絕緣磨損造成局部漏電流增大 ,導(dǎo)致局部過熱是較常見的故障。其中， RFD只采集數(shù)據(jù)，不進(jìn)行路由，不同的 RFD 之間不能通信；匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集 RFD 發(fā)送的數(shù)據(jù)，并選擇最適合的路由將數(shù)據(jù)發(fā)送出去；網(wǎng)關(guān)將接收到的無線信號通過有線網(wǎng) 絡(luò)發(fā)送給遠(yuǎn)程控制單元。因為涉及設(shè)備的具體問題 ,準(zhǔn)確結(jié)論完全依據(jù)對設(shè)備故障機(jī)理的了解和經(jīng)驗的積累 ,這是一個復(fù)雜的過程 ,一般很難通過建 ?；蚍抡鎭斫鉀Q。各測點(diǎn)代表每一個運(yùn)行狀態(tài) ,根據(jù)在特征指數(shù)狀態(tài)空 間上的分布 ,可以分為“ 0”、“ 1”、“ 2”等 3 類。從運(yùn)行中電氣設(shè)備提取信號，不可避免地會受到現(xiàn)場噪聲環(huán)境的影響。 18 謝辭 在此論文撰寫過程中，要特別感謝我的導(dǎo)師王教授的指導(dǎo)與督促，同時感謝他的諒解與包容。目前 ,國內(nèi)的變電站和發(fā)電廠已具備實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的初步條件。 （ 2）對采集的的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，是在線監(jiān)測又一關(guān)鍵步驟。因此 ,首先可以做到的事情只能是識別正常和非正常狀態(tài)。其中 ,處理決策是得出最后結(jié)論 ,例如確定設(shè)備是否存在故障 ,存在何種故障 ,故障部位和程度等 ,以及確定是否進(jìn)行檢查和維修。該系統(tǒng)由現(xiàn)場采集單元與遠(yuǎn)程控制單元兩部分組成。 早期特征是鐵心的渦流和局部區(qū)域的溫度過高。 :對試驗結(jié)果的分析與判斷能發(fā)現(xiàn)可能存在的電氣故障隱患。 2 狀態(tài)量的采集方法 :檢查、測量、檢測 、監(jiān)測 電流分 析法 :監(jiān)測負(fù)載電流幅值、波形并進(jìn)行頻譜分析 ,可診斷出電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組斷條、氣隙偏心、定子繞組故障、轉(zhuǎn)子不平 衡等缺陷。狀態(tài)監(jiān)測（在線監(jiān)測）與故障診斷技術(shù)的特點(diǎn)是可以對電氣設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行連續(xù)或隨時的監(jiān)測與判斷，故可避免上述預(yù)防性試驗的缺點(diǎn)。 信息管理層的主要目的是利用設(shè)備控制層提供的大量生產(chǎn)信息使變電站各個實(shí)體部門將能夠不受地域的限制進(jìn)行監(jiān)視與控制變電站局域網(wǎng)里的各種數(shù)據(jù)，并對 這些數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和整理，為相關(guān)的各種管理、經(jīng)營決策提供支持，實(shí)現(xiàn)管控一體化。很多故障現(xiàn)象都直接或間接地與絕緣有關(guān) ,可以說 ,絕緣的壽命就是設(shè)備的壽命 [4,5]。 7 第二章 電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測工業(yè)實(shí)用化條件 第一節(jié) 被監(jiān)測設(shè)備和故障的種類及特點(diǎn) 被監(jiān)測設(shè)備和故障的種類及特點(diǎn)對不同的設(shè)備和不同的故障類型 ,采用的狀態(tài)監(jiān)測的方法可能完全不一樣。這樣 ,可以從根本上改變目前“定期維修”的舊的管理體制 ,避免“過剩維修” ,對有故障隱患的設(shè)備及時檢修 ,提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。簡言之，“狀態(tài)監(jiān)測”是特征量的收集過程，而“故障診斷”是特征量收集后的分析判斷過程。故障預(yù)報 —— 根據(jù)故障征兆 ,對可能發(fā)生故障的時間、位置和程度進(jìn)行預(yù)測。很多發(fā)電廠和變電站已經(jīng)采用了在線監(jiān)測技術(shù) ,加強(qiáng)了對設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和管理的手段。 國內(nèi)外設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測發(fā)展?fàn)顩r美國等發(fā)達(dá)國家從 20世紀(jì) 80年代起就在電力系統(tǒng)各領(lǐng)域開展了各種關(guān)于設(shè)備狀態(tài)監(jiān) 2 測的 研究和應(yīng)用 ,十幾年來有了較大的發(fā)展 ,與我國相比 ,有兩個主要特征 :①已經(jīng)能生產(chǎn)多種傳感器產(chǎn)品 ,傳感器質(zhì)量好 ,性能穩(wěn)定 。本文將從電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的內(nèi)容和任務(wù)的討論開始 ,對目前存在的問題和未來的發(fā)展提出 看法。但直到 70~80 年代，隨著傳感、計算機(jī)、光纖等高新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，設(shè)備在線診斷技術(shù)才真正得到迅速發(fā)展。國外傳感器技術(shù)的全面發(fā)展可以從近幾年國內(nèi)一些發(fā)電廠和變電站引進(jìn)的進(jìn)口傳感器產(chǎn)品情況看出。這充分說明我國技術(shù)人員已經(jīng)掌握了狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)。以上幾個概念的關(guān)系 ,它們是按故障發(fā)展的時間進(jìn)程進(jìn)行分類的。主設(shè)備的主要故障 ,例如絕緣故障、機(jī)械故障等的一些故障機(jī)理還不清楚 ,全系統(tǒng)的故障建模和仿真更難 ,而作為一個產(chǎn)品 ,其生存期有限 ,也沒有必要進(jìn)行大量的研究工作。 6 促進(jìn)在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)意見： （ 1）認(rèn)識在線監(jiān)測是狀態(tài)檢修的必要條件。以下兩方面的問題是電力系統(tǒng)設(shè)備故障所特有的。另一方面 ,對設(shè)備絕緣故障的定位和絕緣損壞程度的診斷 還存在很大的困難。中間層為整個變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的綜合業(yè)務(wù)提供實(shí)時數(shù)據(jù)采集和傳輸、 I／ O 控制以及編程下載等功能。 采用狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)后，可以使預(yù)防性維修向預(yù)知性維修即狀態(tài)維修過渡，從“到期必修”過渡到“該修則修”。隨故障程度加重而加重。 電網(wǎng)發(fā)生單相接地或諧振過電壓、變壓器過負(fù)荷 ,使變壓器電流超過額定值。其先兆是局部溫升高 ,出現(xiàn)絕緣分