电气设备状态维修与在线监测技术（1）

摘要：文中简要介绍了状态维修技术的由来及内涵，阐述应用于电气在线监测的传感器技术、故障诊断的信息处理技术、红外检测技术，分析了在线检测技术现状。

关键词：电气设备 状态维修 在线监测

1.状态维修技术

状态维修技术（Condition Based Maintenance）其包涵可靠性为中心的维修技术（RCM）和预测维修技术（PDM）。状态维修技术始于上时机60年代，在西方发达国家这2项技术最初是应用于航空航天系统，后来移植应用于核电站的维修，近年已成功地用于发电厂设备的维修，并正在用于输变电设备的检修。在国外状态维修技术的应用领域在不断延伸，为电力、化工、冶金等连续生产性强、自动化程度高的企业安全、稳定生产提供了有利的保证手段。

我国实行了几十年的定周期维修制，随着新工艺、新技术的不断应用，供电技术变得日趋完善与成熟，鉴于传统的定期维修制度及离线试验所暴露出来的问题，即一方面盲目地对多数完好设备定期维修，造成人力物力浪费，而且这种过度维修还可能引入新的故障隐患；另一方面还存在因一些产品性能缺陷包括绝缘缺陷未能得到及时发现检修而发展成重大故障的可能。供电系统的可靠性在很大程度上取决于电力设施的可靠性。随着电网容量的增大和用户对供电可靠性要求的提高，维修管理的重要性日益显现出来。维修费用占电力成本的比例也不断提高。如何采取合理的维修策略和正确决定维修计划，以保证在不降低可靠性的前提下节省维修费用，便成为供电部门或负责电气设备维修的公司面临的重要课题。这使得供电企业维修策略由定周期维修方式向状态维修方式发展。通过以在线监测为主与离线试验为辅的监测手段的结合，有利于逐步实现由定期维护到状态维修的转变。提高供电可靠性的途径和措施应主要从加强供电网络改造，提高设备质量，缩短检修时间，改革停电检修制度，逐步推广“状态维护”。

我国于上世纪80年代引进状态维修技术（因是国外引进航天器的配套技术，仅局限与航天和航空业），进入90年代伴随着我国核电站投入商业运行，状态维修技术由核电站延伸到常规发电厂，并在电力行业进一步推广应用。我部于1999年在供电系统首先部分应用状态维修技术，随着技术的不断推广和监测设备的不断完善，每年可减少单回线路停电6个工作日，并有效的保证了供电网络的安全、可靠、经济运行，其取得直接经济效益和间接的社会效益是非常巨大的。

2.在线监测技术

2.1传感器技术

先进的传感器(Advanced Sensor)是实现预测性维修的重要手段,是一个长盛不衰的研究热点。这是因为,故障诊断技术的发展首先决定于能否获取尽可能多的有用信息，这是数据处理和诊断决策的基础。为了提高故障诊断水平，研究各种新型传感器便成为电力界的研究热点。原来用于军事的传感技术，也有一部分移植到电力设备的状态监测上来。例如，用于锅炉管道高温应变测量的光纤传感器，是带有内部谐振腔的光导纤维，它可直接贴在被测管道上。用于测量锅炉燃烧室中温度的传感器，其测量精度优于是用氧化铝保护的铂电阻1%。

美国电力研究院开发出一种直接测量分析油中气体的金属、绝缘子、半导体传感器，它可在线直接测量和分析油中的4种气体并监视其变化趋势^[1]，现已用于一些电力部门的变压器。下一步工作是把测量微水分传感器和它集成起来，并配合负荷电流测量，弄清油中气体、水分随负荷的变化关系。

对紫外光下发萤光的一些传感器，可能会用于测量发电厂中的高温和应变。研究人员还在研究利用偏振光遥测电场和磁场的技术，研究用压电材料的薄膜来测量腐蚀和积尘，传感器测得数据的无线传输也是需要解决的一个重要问题。
2.2 故障诊断的信息处理技术

对采集到的信号加工处理，要比采集信号本身更为困难，信号加工和处理的目标有3：从现场中大量的背景干扰信号中提取有用的信号；根据测得的信号进行故障分类；判断故障的严重程度，以便决定设备是否需要退出运行。

为抑制现场测量中不可避免的干扰，除了应用硬件滤波器和数字滤波技术以外，近年的研究发现小波变换技术可有效地滤除稳态信号（如现场测试中经常遇到的载波信号干扰和噪杂声干扰），可以把有用信号从比信号强几个数量级的干扰中提取出来。

故障信号的分类则是更为困难的研究课题。过去用频谱来区分故障类型的方法有很大的局限性。因为许多不同类型的故障信号频谱往往有一部分甚至大部分是重叠的，在频域内很难加以区分。研究故障的“指纹特征”以及提取和识别指纹特征的方法便成为故障诊断研究的一个重要的分支。在研究的故障分类方法有：神经网络、专家系统、小波分析、分形维分析等。