针对输变电设备的状态检修,破除单纯以时间为基础的设备维修制度,建立以状态检测为基础的设备维修制度,是维修工作摆脱盲目性、走向科学化的一场深刻变革。电气设备在线检测是通过实时提取故障的特征信号,为故障诊断提供参考来实现的,正确的故障诊断为状态维修提供了检修依据。输变电设备状态检测的目的是通过测量在运设备的健康状况,识别其现有的和即将出现的缺陷,分析、预计检修的时间,以有效地减少设备损坏。
为规范和有效开展输变电设备的状态检修工作,国家电网公司在2008年发布了Q/GDW1168—2008《输变电设备状态检修试验规程》作为状态检修工作的纲领性文件。为适应电网快速发展和状态检修工作的新形势,2013年,国家电网公司对标准进行了修编,形成了最新的Q/GDW1168—2013,对设备类型、试验项目、试验周期等项目进行了更细致的阐述。
输变电设备状态检测可定义为一种实时监测输变电设备运行特性的技术或过程,通过提取故障特征信号(故障先兆),被监测特性的变化或趋势可用于在严重故障发生前预知维护需要,或者评估机器的“健康”状况。状态检测利用了整个设备或者设备的某些重要部件的寿命特征,开发应用一些具有特殊用途的设备,并通过数据采集以及数据分析来预测设备状态发展的趋势。对输变电设备状态进行实时在线监测是为基于状态的维护(Condition-Based Maintenance,CBM)或预知性维护(Predictive Maintenance,PM)服务的一种技术。在应用状态监测技术以前,基于时间的维护(Time-Based Maintenance,TBM)策略一直被采用。基于时间的维护根据检修时间表或运行时间离线检修设备,虽可以防止许多故障,但在检修间隔期内对发生的故障却无能为力。由于没有设备当前状态的任何信息,维护活动的安排具有盲目性,浪费了大量人力、时间和财力。与此相反,CBM将使运行人员了解许多设备的状态信息,清楚地知道什么时候需要何种维护,从而在确保设备不会意外停机的情况下,减少人力的消耗。借助于状态检测系统提供正确和有用的机器状态信息,CBM将发展成为一种最优维护策略。
要构成一个状态检测系统,必须首先考虑监测及诊断对象的故障机理,这有赖于监测对象物理模型的建立。例如,大型变压器的油中溶解气体监测、断路器机械振动监测,首先要考虑物理模型,由模型分析确定出合适的特征量,为故障检测和诊断提供基础。状态检测系统借助于电气接口,监控运行中的设备,在故障发生前预知维护需要,判定并详细定位故障,甚至估计设备寿命。一般而言,完整的状态检测系统应包括以下四个部分:
1.传感器
传感器用于把物理量转换为电信号,传感器的选择取决于监控方法和设备故障机理的有关知识。通常选用的传感器应适于在线测量,灵敏度、经济性和非侵入性是对传感器的主要要求。
2.数据获取(www.daowen.com)
数据获取单元用于对来自传感器的信号进行放大和预处理,例如:实现数模转换和传感器误差修正。这一单元需要应用数据通信技术和微处理器技术。
3.故障检测
故障检测的主要目的是弄清机器内是否有潜在故障出现,以便给出报警信号并做进一步的分析。当前有两种不同的故障检测方法:模型参考方法和特征提取。模型参考方法通过把测量结果和模型(可以是数学仿真模型或是基于人工智能的模型)预测值进行比较来检测故障,而特征提取绝大多数采用频域和时域信号处理技术来获取能代表正常和故障参数的特征量。
4.故障诊断
故障诊断对检测到的异常信号如何进一步处理以给出明确的维护指示。过去故障诊断通常由专家或离线分析来完成,而目前倾向由计算机在线自动实施。提供给用户的诊断结果应包括故障名称、故障位置、设备状态、维护建议等。在状态监测中,先进的信号处理和人工智能技术尤为重要。考虑到状态监测系统越来越重视自动分析和在线诊断,现代的状态监测也可称作智能状态监测(ICM),它具有快速计算、智能分析和低成本的特征。
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