电气设备安全运行的关注度日益提升,监测设备运行状态的需求与日俱增,只有及时掌握电气设备状态与绝缘的劣化程度,才能更好地采取预防措施,防止事故发生,而作为电力企业的贵重资产,电气设备维护费用消耗较大,故状态监测技术应运而生,该项技术的目的是防止意外停机、降低维修费用、尽可能减少停机时长以及增加机器的耐疲劳性,凭借提供的有效信息,使设备得到最优应用,增加经济效益,因此,为提升状态监测技术的可靠性与经济性,该项技术得到了众多相关学者的深入研究。
1 电气设备在线监测特点
分布式并行计算机技术、大规模实时数据库技术、对象软件技术等和下一代通信网络技术等持续飞速向前发展,为现代互联网在现代电气设备在线监测技术与电子诊断维修技术中的应用推广提供良好的应用基础。这实际上是为了快速收集电气设备的技术状态数据,能够在电气设备出现事故时,由智能化装置早期诊断预警和快速修理维护。互联网技术发展必将有效缩短维修保养专家与故障电气设备之间的距离。首先,数据处理。在电气设备在线监测系统对检测分析单元中传输回来的故障数据信息进行数据预处理,并同时对后台机器状态进行综合对比分析,提取能反映出设备故障程度的数据。其次,状态信息处理。将被处理对象的全部有效信息数据分别与故障操作处理程序、历史数据经验资料和相关专家知识进行综合比较,以确定获得的故障类型数据并精确定位出故障位置。最后,预测分析和诊断决策。通过设备状态信息识别设备故障,决策分析系统能够预测诊断和定量评估设备故障的发展及趋势和检测设备的绝缘性能状态,为应急维修方案提供支持。
2 电力设备在线监测技术的应用
2.1 超声波检测
超声波检测技术可以用于检测电子元器件的衰老程度。由于设备在线监测安装中使用到的电子元器件类型很多,其中电子元器件一旦在一些严酷的条件下运行,在电力系统中短路等故障的冲击影响下极易受到磨损,在复杂环境下以及持续高温高压作业的条件下,电子元器件的工作寿命和稳定性很容易受到影响。如果后台的工作控制机品质不过关,冲击所形成的热负荷对主板集成电路和控制元件的影响极大,甚至还会发生死机现象。因为电气设备及在线检测装置的感应器等重要部件,要在复杂恶劣的工作环境中长期运行,电气元器件往往会发生老化,它的功能和灵敏度会发生改变,而光敏、气敏传感器也因敏感性改变因此会使相应的监测数据值发生偏移,所以需要定时设置数据值、检测与保养。因此,电气设备检测仪器厂家应规定好维修期限和更新时间,使用中也要适时对检测设备进行检查维修。同时,电气设备工作流程中的监测数据与离线系统中测试结果存在不同程度的差异,因此不要将在离线系统中做试验的检测标准结果当作现场监测数据的判断指标,目前大多采取横纵比与综合因素相结合的在线诊断新方法。
2.2 总体方案设计
在线监测系统不仅需要满足对高压电缆的基本监测和诊断功能,同时需要满足煤矿井下环境要求等,具体功能要求如下。(1)诊断系统能够准确、实时、在线监控电缆的各种状态参数变化,能够显示电缆接线盒的各种状态参数变化并迅速做出反应。(2)具有良好的可视化性能,直观清晰展示电缆的运行状态,通过采用直观的图表或曲线展示电缆内部电流或电压等参数的变化。(3)具有分析功能,系统对电缆运行故障进行综合评判,对电缆进行智能化诊断和分析。通过电压互感器、电流互感器、温度传感器采集电缆运行状态,并通过数据采集与分析处理模块对采集到的物理信号转变为电信号,在线检测模块通过RS-485总线联系,最后通过以太网与上位机监控系统界面联系,实现对远程在线监控。相比于现有的高压电缆绝缘检测方法而言,采用本套方案可以实现对高压电缆在线检测,建立了井下检测与地面监控网络,检测结果可信度更高,信号质量更加稳定。
2.3 状态监测预警装置
在电子设备运行状态监测的过程中,会生成、采集大量的运行状态信息,仅靠LabVIEW无法进行存取调用,因此需要对EMI虚拟检测仪进行优化,设置合理的监测接口和驱动函数,使其满足电子设备运行状态监测预警驱动需求。为了实现监测预警装置的数据交换需求,需要利用VC++对EMI虚拟检测仪内部的程序进行多次开发,并在Advanced功能板中重新进行优化配置,从而设置合理的仪器监测参数,规定仪器预警触发的范围。在复杂的监测过程中,EMI虚拟检测仪主要利用核心数据分析程序进行数据协同运算,内部设置了大量的运算矩阵降低监测工作量,提高电子设备运行状态监测的监测效率,但在实际监测过程中,还需要剔除相应的误差节点,保证EMI虚拟检测仪的预警可靠性,最大程度上降低电子设备运行状态监测的监测延时。
3 在线监测技术发展趋势
状态检测系统是状态检修的基础。目前常用的估算变压器寿命的方式,还只是单纯考察设备、温度、电子电气。因为电力变压器所遭受的故障频率、过电压时间、技术缺陷、维护情况以及实际使用状况等各种因素都将影响电力变压器实现功能的水平,要准确估计电力变压器的寿命,需要全面掌握相关运行状况和历史资料,也需要对电力变压器的现状有较广泛的认识。目前,国内外已出现了根据触头和喷射器在开断后的质量损失预测使用寿命,以及根据具有线性上升弧压降功能的焊接头电弧能量测算使用寿命这两种方式。但因为开关动作分散性较大,且开关开断时输出电压的变化和电的损耗率之间是非线性关联的,所以在寿命累计中还需要进行加权处理。
4 结束语
在我国经济发展过程中,电力行业一直有着重要的贡献,是保证农业、工业生产的基础,因此电力系统的稳定运行就显得尤为重要。监控系统功能的逐步完善主要体现在目前已经发展了分层分布设计、模块化结构、现场总线管理等功能,并可利用局域网技术将整个电网系统内多个变电所的监测数据汇总到计算机管理系统,从而完成对整个电网系统内各个变电所设备状况的实时网络监控与故障诊断。在实际应用中,电气设备的在线检测诊断技术将会成为避免大面积断电的关键科技措施。
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