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电气设备状态监测与故障诊断

电气设备状态监测与故障诊断

1前言

1.1状态监测与故障诊断技术的含义

电气设备在运行中受到电、热、机械、环境等各种因素的作用，其性能逐渐

劣化，最终导致故障。特别是电气设备中的绝缘介质，大多为有机材料，如矿物

油、绝缘纸、各种有机合成材料等，容易在外界因素作用下发生老化。电气设备

是组成电力系统的基本元件，一旦失效，必将引起局部甚至广大地区的停电，造

成巨大的经济损失和社会影响。

监测“”一词的含义是为了特殊的目的而进行的注视、观察与校核。设备的状

态监测是利用各种传感器和测量手段对反映设备运行状态的物理、化学量进行检

测，其目的是为了判明设备是否处于正常状态。诊断“”一词原是一医学名词，指

医生对收集到的病人症状（包括医生的感观所感觉到的、病人自身主观陈述以及

各种化验检测所得到的结果）进行分析处理、寻求患者的病因、了解疾病的严重

程度及制订治疗措施与方案的过程。设备的故障诊断“”借用了上述概念，其含义

是指这样的过程：专家根据状态监测所得到的各测量值及其运算处理结果所提供

的信息，采用所掌握的关于设备的知识和经验，进行推理判断，找出设备故障的

类型、部位及严重程度，从而提出对设备的维修处理建议。简言之，状态监测“”

是特征量的收集过程，而故障诊断“”是特征量收集后的分析判断过程。

广义而言，诊断“”的含义概括了状态监测“”和故障诊断“”：前者是诊“”；后者

是断“”。

1.2状态监测与故障诊断技术的意义

电气设备特别是大型高压设备发生突发性停电事故，会造成巨大的经济损失

和不良的社会影响。提高电气设备的可靠性，一种办法是提高设备的质量，选用

优质材料及先进工艺，优化设计，合理选择设计裕度，力求在工作寿命内不发生

故障。但这样会导致制造成本增加。此外，设备在运行中，总会逐渐老化，而大

型设备不可能象一次性工具那用“过即丢”。因此，另一方面，必须对设备进行必

要的检查和维修，这构成了电力运行部门的重要工作内容。

早期是对设备使用直到发生故障，然后维修，称为事故维修。但是，如前所

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电气设备状态监测与故障诊断

述，对于大型设备，突发性事故将造成巨大损失。

其后，发展成定期试验和维修，即预防性维修。现在，定期预防性试验和维

修已在电力部门形成制度，对减少和防止事故的发生起到了很好的作用。但预防

性试验是离线进行的，有很多不足之处：

1)离线试验需停电进行，而不少重要电力设备轻易不能停止运行。

2)停电后设备状态（如作用电压、温度等）和运行中不符，影响判断准确度。

3)由于是周期性定期检查，而不是连续地随时监测，设备仍可能在试验间隔期

间发生故障，即造成维修不足。

4)由于是定期检查和维修，设备状态即使良好时，按计划仍需进行试验和维修，

造成人力物力浪费，甚至可能因拆卸组装过多而造成损坏，即造成所谓维修过

度。

因此，目前正在发展以状态监测（通常是在线监测）和故障诊断为基础的状

态维修。其基本原理可简述如下。设备的劣化、缺陷的发展虽然具有统计性，发

展的速度也有快慢，但大多具有一定的发展期。在这期间，会产生各种前期征兆，

表现为其电气、物理、化学等特性发生少量渐进的变化。随着电子技术、计算机

技术、光电技术、信号处理技术和各种传感技术的发展，可以对电气设备进行在

线的状态监测，及时取得各种即使是微弱的信息。对这些信息进行处理和综合分

析后，根据其数值的大小及变化趋势，可对设备的可靠性随时作出判断和对设备

的剩余寿命作出预测，从而能早期发现潜伏的故障，必要时可提供预警或规定的

操作。状态监测（在线监测）与故障诊断技术的特点是可以对电气设备在运行状

态下进行连续或随时的监测与判断，故可避免上述预防性试验的缺点。

在线监测和离线试验也不是对立的，而是相辅相成的。如在线监测中发现事

故隐患后，必要时在离线状态下进行更为彻底的全面检查。

采用状态监测与故障诊断技术后，可以使预防性维修向预知性维修即状态维

修过渡，从到期“必