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摘要：电气设备安全、稳定运行是衡量电力系统运行质量的重要因素。本文结合电气自动化技术，分析常见电气设备故障，探讨了电气自动化技术在电气设备故障诊断中的应用。
关键词：电气自动化；电气设备；故障诊断
Theapplicationofelectricalautomationtechnologyonelectricalequipmentfaultdiagnosis
HUShuyan,ChinaNationalElectricEngineeringCo..Ltd
Beijing100048
Abstract：Thesafeandstableoperationoftheelectricalequipmentisanimportantfactortomeasurethequalityofpowersystem.Inthispaper,combiningwithelectricalautomationtechnology,theauthoranalyzedsomecommonelectricalequipmentfaults,anddiscussedtheapplicationofelectricalautomationtechnologyonelectricalequipmentfaultdiagnosis.
Keyword:electricautomation;electricalequipment;faultdiagnosis.
引言
电力、电气设备运行中出现的各种故障直接影响到整个电力系统的运行。电力系统一直运用的计划检修方式和故障检修方式能够保证设备的安全运行，但随着电网规模的增加，检修工作面临较大的困难，传统的计划检修和故障检修结合方式已经不能完全满足电网检测的需求，这就需要将先进的科学技术加以研究和发展，应用于电气设备的故障诊断中，从而提高生产效率，保证电力系统的安全运行。
一、电气自动化技术的特点
一是电气自动化技术涵盖了广泛的技术领域。电气自动化技术的应用越发广泛，所涵盖的技术领域也不断扩大，技术也变得更加复杂。现阶段的电气自动化技术主要还是以网络技术为基础，因此在进行电气自动化系统的设计时，不但要做好系统硬件的设计，还要做好对软件的设计，根据具体的使用范围与使用需求进行有针对性的设计。二是其对电子技术有很强的依赖性。现阶段的电气自动化技术大部分都是依赖现代电子技术进行的，电气自动化系统中信号采集系统控制信号以及自动化系统中传感器控制类信号也都需要利用电子计算机技术。
二、电气设备故障
1、机械故障
电气机械故障主要是由于电气设备机械常年运作，机械部件容易被磨损、雨水侵蚀或者高温暴晒等。电气设备机械零件等所处的环境较为恶劣，大多直接暴露在空气之中，受气候影响较为严重。在机械故障诊断过程中，多发机械故障的电力设备的故障检测较为困难，需要凭借检修人员丰富的工作经验予以判断。其次，电气机械故障还包括绝缘串损坏、高压线路短路等故障，这类型的机械故障对高压线路的正常运行会产生巨大的破坏作用，影响用户的正常供电，严重时甚至会引发各种漏电等电气安全问题。
2、设备绝缘下降
电力设备绝缘的可靠性是由电力设备的外在环境所决定的。电力设备一般暴漏在空气中，经过长期的工作和磨损，如高电压击穿和强电场的长期作用等，其绝缘性将会逐渐下降。设备的绝缘性下降对正常的电力供应有严重的影响，不仅会直接导致供电不稳定，甚至还会使故障升级，引发各类电力安全事故，对人们的生命、生活等产生严重的影响。容易产生绝缘性下降的设备较多，较为常见的电力输送电缆因所处环境较为恶劣，绝缘性易下降，电压电流互感器和变压器也属于绝缘性下可能性较大的设备。因此，对于这些设备要妥善管理，慎重使用，特别是电压电流互感器的管理和使用更加需要严格控制，防止其因负荷量过重而损害绝缘性能。
3、设备发热
电力供应会产生较多的热量，当电气线路热量过高时有可能引发故障，影响电气设备的正常运行。设备发热故障属于较容易被诊断的故障，但是故障发生的概率也较高，因此相应的设备发热诊断和检修的概率也更高。设备发热时对家电安全的影响较大，虽易被察觉但也要更加重视。
三、电气自动化技术在电气设备故障诊断中的应用
1、发电机故障诊断
对发电机进行状态监测与故障诊断的目的，就是为了发现设备初始阶段的问题与缺陷，以便相关部门能够及时给出维修计划以及维修方案，减少设备停机停产的时间。当故障已经确定后，应该尽量减少维修时间，恢复正常运行，提高生产效率，减少故障损失，同时还应在一定程度上降低维修费用，从而增加设备可用性。就目前来看，发电机故障诊断，就是在设备运行中，利用发电机射频监视仪、发电机状态监视器以及发电机光纤测漏仪对设备进行在线监测，利用该系统，可以监测出发电机内部故障，并且进行报警，为相关人员进行设备故障的定位指导，进而做出进一步明确的检测，同时及时做出维修处理。
这些年，我国也开始了对氢冷发电机的研究，依据化学量分析方式进行氢气中杂质成分的检测，通过这种方式进行设备故障的判断。发电机设备状态检测和故障诊断，需要多方面的数据作为支撑，必须采集和观测很多机械、电气、物理、化学特征和运行数据，形成完善的数据处理系统，为监测提供正确的缺陷和异常数据信息。通过早期故障的预警，进行计算机故障的分析和计算，同时制定科学、合理的维修方案。
在发电机故障诊断中，最常见的故障有以下几种：定子类故障：绕组振动故障、引出线套管故障、绝缘故障、铁心故障；转子类故障：绕组故障、本体及护环故障、绝缘故障以及油系统故障、氢系统故障、水系统故障。
2、变压器故障诊断
目前，变压器故障诊断一般都采用红外技术、超声定位技术、局部放电监测技术等等。对于充油式变压器来说，不光要对油中溶解气体进行定期离线分析，还要合理使用微水分技术和溶解气体技术对油液进行分析。对于变压器高压套管来说，科学利用介质损耗因数数字化技术，有载故障诊断技术，进行故障有载调压开关、触点磨损、电气回路等各方面的在线监测，另一方面，还应该合理测量电压、负载电流、风扇、冷却泵等运行参数，油温、线匝绕组温度等。主要包括以下几种变压器状态检测部分：液体绝缘、设备磁路、固体绝缘、绕组绝缘、气体绝缘以及冷却系统。
3、设备发热故障诊断
设备的发热是比较常见的一种故障，通常都是采用红外线设施来进行诊断的，在监测中也要遵循由易到难的原则，对于相对明显的发热故障，经验较为丰富的监测人员通常都能够及时发觉，并做出妥善处理。然而，随着近几年电气设备更新换代速度的不断加快，在大幅度提升工作效率的同时，也在一定程度上增加了故障诊断难度，而红外线设施的科学运用则使得整个诊断过程变得更加快捷、容易。比如：某供电厂的电机设备通过仪表显示出升温过快，在开机后的几分钟内温度呈直线上升，采取几次停机降温措施后，仍难以妥善解决其升温较快的问题，而采用手持红外线设施诊断后，则发现在仪表显示机组的温度为92℃时，红外线设施显示出的最高温度则为62℃，最低为58℃，室内温度为41℃，机温正常，在检修后确认机组内部不存在故障，其故障在于仪表方面。采用这种诊断方法进行监测，不仅准确、直观，且不需要与机组等相关电气设备相连，所以产生的相互影响较小。另外，随着用电需求不断提升，电气设备也随之不断增多，运用红外线设施能够诊断出常规技术难以发觉的故障，具有较强的针对性，能够及时发现并做出妥善处理。
4、电流互感器故障的诊断
在正常工作状态下，电流互感器散发出来的温度能够通过瓷套表现出来，也就是，在电流互感器故障的诊断中，可以根据瓷套温度进行故障的判断。正常情况下，瓷套温度要高于环境温度，在电流互感器正常运转时，可以测出瓷套的正常温度值，将该值作为温度常数；在故障检测中，可以将此常数作为判断电流互感器处于正常运行状态的标准值。对于互感器具体的部位温度而言，顶帽温度高出瓷套表面温度。如此一来，在故障检测中，可以通过检测瓷套表面温度和顶帽温度，相对比来判断电流互感器是否正常发热。如果温度异常，就可以断定是电流互感器内部损耗较大或者出现短路现象，需要及时处理。
四、电气设备实例的诊断分析
实际应用中，借助红外热成像仪获取电气设备的热图像，结合图像处理技术，进行软件设计搭建电气设备故障诊断平台，通过相应的算法进行分析可以准确地判断出设备的故障位置。例如：图1所示为一台三相变压器故障的诊断结果图。根据图1所示的MeanShift算法流程图，对三相变压器进行故障诊断，得到的仿真结果如图1所示。图1（a）为三相变压器的原始热图像，图1（b）为采用中值滤波等预处理后得到的预处理图像。在图1（c）MeanShift二值化结果[]中，将三相变压器的高热区与其它区域进行二值化后，高热区为白色，分割结果准确清晰。图1（d）MeanShift诊断结果所示为将分割区域与其它区域采用伪彩色的处理方法，还原热像图的所有区域，同时清晰分辨出故障诊断结果为图1（d）中显示的紫色高热区。
图1三相变压器故障诊断仿真结果
结语
综上所述，将计算机技术、传感器技术以及通讯技术等电气自动化技术应用于电气设备故障诊断中不但能够快速诊断出设备的故障，提升工作效率，还增强了系统运行的安全性和稳定性，所以在现代电力发展中就要大力推广，实现新技术领域的广泛应用。
参考文献:
[1]曾文.刍议电力系统电气设备故障诊断及检修对策[J].山东工业技术，2014，20：192.
[2]岳万里.电力设备故障诊断与检修[J].通讯世界，2014，23：155-156.