电力系统中电气设备的运行状态监测与维护

摘要：电力系统的安全稳定是关系到人们日常生产的大事，而其关键环节——电气设备的正常工作状态是决定其能否正常工作的关键。但是，电气设备在长时间的使用中，由于种种原因，极易出现故障，严重时甚至造成严重的断电事故。目前，我国电气设备运维方式普遍采用常规检修与经验判断相结合的方式，已很难适应高可靠、智能化的设备运维需求。在这种情况下，对电气设备在使用过程中的监测与维护进行深入研究，以创新的方法对其进行精细调控与有效维护，是保障电力系统安全稳定经济运行的迫切需求。

关键词：电力系统；电气设备；运行状态；监测；维护策略

引言

在电力系统中，电气设备是一个非常重要的组成部分，其作用是多方面的。利用现代的监测技术和数据分析方法，可以对设备的工作状态进行监测，并对其发生的各种故障进行预报，及早采取维护措施，使电力系统不至于因事故而受到严重的影响。定期检修、现场检修、预测检修及联机检修是保证设备长期工作在最佳工况下，延长设备使用寿命及可靠性的关键。

1.电力系统电气设备概述

在电力系统中，按照不同的用途、不同的使用环境，可以将不同的电气设备划分为若干类。高压断路器是一种重要的控制与保护设备，其主要作用是在线路正常或发生故障时，将线路接通或断开。作为电压变换的核心设备，变压器通过电磁感应原理实现电压电平的变换，以减少输电损失，满足各种用电需求，其性能的好坏关系到电力系统的经济性和供电品质。发电机是一种发电设备，其把外部的机械能转换成外部的电能，同时在定子绕组内生成感应电流，实现对整个系统的持续供电。

2.电气设备运行状态监测技术

2.1信号采集

对电气设备进行状态监测，是对其进行状态分析与诊断的前提。在进行监测时，应先确定监测目标，搜集其运行参数、规格及型号等相关信息。随后，对设备的电流、电压、温度、振动等信号的采集。在采集过程中，需要针对不同的信号进行不同的处理，例如模拟变换、滤波降噪等。以保证信号的品质。另外，还需有较大的样本容量才能满足数据处理的需求。为得到更为精确的信号，工程师可采用特定的方式，如速度追踪、峰值取样等。电气设备的监控方式因其功率大小而异。如对变压器进行局放监控、极化光谱分析等；由于存在多种不确定因素，以及在运行过程中的位置变化，对基于神经网络的在线监控与预报提出了更高的要求。另外，作为线路保护核心设备的断路器状态监控也是十分重要的。此外，通过现场测试，可以实现对断路器工作过程中的电流、电压等重要参量的实时监控，从而保证电路的安全性、稳定性。

2.2数据传输

电气设备的状态监控中，检测前端与后端处理相结合，可以实现信息的传递。但是，由于外部干扰、信号衰减以及数据传输时的损伤等因素，使得后台调度人员无法精确判断设备运行状态，从而导致系统的运行异常复杂和不确定。电信号的转换与压缩技术是其关键所在。通过对传统的电子数据进行变换，充分发挥了其自身的特点，使其具有较好的抗干扰能力，从而有效地增强了信息的安全与保密性能。数据打包技术是指将经过处理后的数据按一定的形式进行封装，以保证数据在传送时的结构性与正确性。当数据包送至监控中心时，后台可以将其进行解包，从而使整个过程得到极大的提高。由于其传输速度快、损耗小、抗干扰能力强，所以被广泛应用于远距离通信与数据传输。将光纤技术用于电气设备的状态监测，可以有效地提升电力系统的信号传输品质和稳定度，从而达到远距离、高带宽、低时延的通信需求。

2.3传感器检测技术

在电力系统中，传感器检测技术是实现电力系统运行的重要手段。通过安装各类传感器，采集设备的实时操作信息，为进一步的研究提供依据。常见的传感器有温度、振动、电流等传感器。其中，温度传感器用于测量被测设备的温度，振动传感器用于测量被测设备的振动，电流传感器测量被测电流。这些传感器不但可以给设备提供实时的工作信息，同时也可以为系统的运行状态监测和故障诊断提供基本的数据支持。

3.电力系统中电气设备的维护措施

3.1设备故障数据的采集策略

高质量的数据采集是实现智能化电力系统安全运行的关键，也是实现电力系统故障预报与维护决策的关键。然而，在实际应用中，由于电气设备的可用性、电气设备的故障模拟和电气设备的敏感性等多种原因，使得高准确的数据采集一直是一个难题。然而，在实际应用中，一个小的故障又会引发另外的故障，给信息获取带来极大的难度。另外，多台电气设备同时出现故障情况下的信息收集也是制约基于人工智能技术进行维护决策的主要原因。当前电气设备的故障预报需求，迫切需要一套成熟的、完善的数据获取体系。其对于设备的正常工作具有非常大的作用，对于预测可能发生的故障，提高设备的使用效率，提高设备的使用年限具有十分重要的意义。第一，通过对设备工况及外界影响的动态分析，对设备可能出现的故障问题进行预报。为此，需要对观察数据进行实时、精确的获取，以便对其进行预报。第二，当设备规模越来越大、结构越来越复杂时，对数据获取系统提出了更高的要求。这就说明，该系统既能满足现有需求，又能对将来的需求进行调整。

3.2高压柜检修维护实践

首先，对高压柜的运行机构进行检测，发现部分操纵机构存在卡死现象，致使其不能自如地操纵，从而造成了操纵设备的卡死。维修小组对机体进行清洗、润滑，并对各传动机构之间的间隔进行了调节，使机体具有较好的柔韧性与可靠性。其次，二次回路对高压柜进行检查。经通电试验及接线检查，找出二次回路存在连接不良、元件损坏等问题。检修组负责纠正有问题的线路，并将受损部件替换，从而让二次回路重新发挥其作用。并在此基础上，完成低压箱整体的气压测量。通过对开关柜进行适当的交变电压测试，看其有无异常情况，如断路、放电等。试验证明该高压柜的绝缘性能较好，无变形现象。通过对高压变压器进行检修维护，既能很好地解决故障，又能有效地保证高压变压器运行的安全、可靠。对以后的检修、保养工作起到了很好的借鉴作用，也为以后的检修和保养工作积累了一定的经验。

3.3智能维护决策支持系统

采用基于专家系统与模糊逻辑相融合的智能维护决策支持系统，对电气设备运行的健康状态进行综合评估，为电气设备维护管理提供新的思路。智能维护决策支持系统能有效地解决各种不确定因素及不确定因素，为企业的经营管理工作带来更大的灵活性和准确性。利用无线传感网及数据获取系统对各部件的状态信息进行实时获取，利用信号处理及数据挖掘等方法对各部件进行预处理及特征信息的抽取，从而实现对各部件的运行状态及可能出现的故障进行诊断。结合专家系统和模糊逻辑，智能维护决策支持系统对设备的健康状况并制定维护策略，实现故障诊断与维护决策的一体化。

4.结束语

综上所述，在电力系统中，为了保证设备的安全、可靠地运行，需要对电气设备运行状态进行有效的监测与维护。通过不断的技术革新与策略优化，能够大幅提升电力系统综合性能，进而实现对电力系统高频率故障的有效抑制，保障电力系统安全、高效地运行。

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