GIS电气设备状态监测与故障诊断研究综述

　　摘 要：现代的工业生产进程中，电气设备是不可或缺的。保证电气设备的安全稳定运行是提高企业生产质量和生产效率的关键。在电气系统运行中，很有可能产生电压不稳定或者负荷超标的问题，产生这种现象主要是由于线路存在漏电的问题、短路的问题等导致电气设备被烧坏，造成的后果非常严重。对高压电气设备实施在线监测，能够有效地避免因此导致的安全事故，对电气设备在线应用状态检修技术，能够预防故障发生，保证电气设备稳定可靠的运行。该文着重于研究电气设备在线监测及状态检修技术。

　　关键词：电气设备;在线监测;故障诊断

　　引言

　　电力工业系统使用的电气设备种类繁多，典型的有变压器、避雷器、绝缘套管等。电气设备一旦出现问题，必然会影响到整个电力系统的平稳运转，因此，全方位把握电气设备运转状态，将排查电气设备潜伏故障作为目标的电气设备状态监测与诊断技术，已是电力工业发展的重点，同时也是革新设备后勤养护体制、执行状态监测的基础。该技术的重点是精准捕获电气设备状态信息并加以运用。

　　1电气设备状态监测与故障诊断重要性分析

　　1.1减少包装机组设备维修成本

　　包装机组设备状态检修与故障诊断技术的应用，加快设备故障诊断速度，减少隐形故障对设备运行带来的影响，提高设备安全性的同时，有效节省部分设备维修成本。当前，市场竞争激烈，为了进一步优化包装机组设备检修，必须做好电气设备状态监测与故障诊断，有效减少企业成本，提高企业的经济效益。包装机组设备运行中，保证状态检测及时，避免设备过度损坏，及时进行维修，缩短设备维修时间，节省更多人力、物力资源，保障烟草行业经济效益。

　　1.2保障电力系统运行的安全性和稳定性

　　电气设备在电力系统中扮演着重要的角色，是电力系统运行的基础，只有保证设备安全运转，才能确保整个电力系统的稳定运行。为此，首先监控每个电气设备的运转状态，确保获取精准的第一手资料。这样当设备潜在问题暴露出来时，可以尽快发现、尽早处理，确保电气设备的稳定运行，以此保证电气系统的整体稳定。随着国家经济的突飞猛迸，国民生活水平有了极大提升，对电力的要求越来越高，一旦发生重大故障，必然导致电力供应难题，人们正常的社会生活就会受到影响。因此，只有确保电力系统的平稳运行，才能满足社会的电力需求。

　　2 GIS电气设备状态监测与故障诊断

　　2.1射频相关检测技术

　　射频相关检测技术的应用原理是无线电接收器运行对空间电磁波信号接收，应用扫频和选频检测方式就可以对电磁波信号的大小予以明确，定位的时候还可以扩大范围。针对选取的频率范围制作出图形，明确是否为局部放电信号，还要测量其大小。”射频检测技术有2种应用模式，即频谱分析模式和时间处理模式。其中，频谱分析模式有很高的检测灵敏度，在安装检测系统时，操作简单，在检测的过程中不会改变电气设备的运转方法。射频检测技术应用中也存在一定的缺陷，即局放信号的分析能力不够，对于这种现象的解决能力也非常有限。西方国家采用实验模拟的方法对射频检测技术进行分析，探讨变压器内部结构对于测定灵敏性所产生的影响，比较一般的局放检测装置灵敏性与lGHz射频检测系统灵敏性的不同，结果是射频系统有更高的灵敏性。中国研制出了平面等角螺旋天线，其频带为2GHz～8GHz，有很高的灵敏性，将其作为定位传感器，可以运行空间网格定位，避免使用传统解析算法的时候导致的时延检测值偏差以及波速参数偏差的问题，产生的定位结果相对比较大，由此表明，这一定位系统有很高的可靠性。

　　2.2变压器监测诊断

　　包装机组运行需要变压器的支持，变压器运行以充油绝缘为主，当前，为了进一步优化变压器性能，同样还会应用环氧树脂浇注绝缘。充油变压器在进行绝缘诊断期间，故障诊断的主要方法为油中溶解气体分析。不同形式下的变压器绝缘，诊断手段以局部放电测量形式展开。局部放电诊断中，注意关注电回路变化，是否会产生电脉冲信号，观察声辐射以及电磁辐射等变化。结合变化情况及时进行实验研究。关键点在于局部放电情况下所发出的声辐射信号。局部放电故障诊断期间，在线检测诊断，需要在接地线位置以及变压器套管末端位置连接设置电流传感器，及时对声信号进行收集。随后将收集到的信号传输至数据采集单元进行数字化处理，做好数据分析与数据存储等工作。在线检测系统运行主要涉及电力变压器、微计算机、光纤、超声传感器以及电流传感器，同时，还包括数据采集单元、数据分析与控制单元。准确对变压器放电量进行判断，必须严格按照规定要求展开。诊断过程中因为无线电会造成一定的干扰，所以需要在安装在线检测装置期间，尽量提高分辨率。绘制分布谱图进行科学判断，将谱图信息转变为指纹信息，以此对放电模式进行准确识别，并且确定故障的严重情况。准确对放电源进行定位，具体包括声信号定位、电信号定位。其中，声信号定位主要针对放电信号进行分组处理，根据电信号参考基准，对时差速度以及声传播速度等进行对比，及时编制方程式，随即确定放电源具体位置。随即进行延时分析，设双曲面方程，根据计算数值准确诊断放电故障。电信号定位，则针对变压器绕组在此过程中所出现的放电现象，主要通过绕组两端进行传播。及时对绕组的中端与高端电信号进行采集，分析电信号的线性关系，由此准确定位放电源位置。

　　2.3金属氧化物避雷器在线监测

　　对于金属氧化物避雷器中发生的老化和受潮现象产生的故障，可以根据其结构和工作特性，进行在线监测。采用的方法，如实际运行中进行部件种类的考察，一旦发生故障，则可以通过在线监测仪进行泄漏全电流和泄漏电流组量分量的检测方法，如全电流法。当避雷器发生老化受潮故障时，阻性电流会增加，此时根据这一特征，全电流法可以判断金属氧化物避雷器的运行状况。同期整流法原理是将金属氧化物避雷器的总电流通过基波滤波器得到基波电流，得到阻性基波电流平均值，结合电压传感器，提高检测灵敏度。谐波电流法可以判断金属氧化物避雷器的老化状况。基波电流法可以判断金属氧化物避雷器的運行状况。电容电流补偿法可以将避雷器中的容性部分加以抵消，得到阻性泄漏电流。

　　结语

　　GIS电气设备在实际运行过程中如果存在设备缺陷的话就会导致其分析检测过程出现十分严重的缺陷，因而必须要做好其状态监测以及相对的故障诊断工作。

　　参考文献：

　　[1]张永强.110kVGIS故障原因分析及应对措施[J].电工电气，2019(6)：41-43.

　　[2]钟世强.500kV变电站GIS设备的故障诊断与维护[J].自动化应用，2019(2)：117-118.

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