20131101-大型電力主設備故障分析與健康預警-(河海大學-馬宏忠)解析

大型電力主設備

故障分析與健康預警河海高校能源與電氣馬宏忠2023/1/1河海高校2要點2、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與健康預警

3、大型電力變壓器故障分析與健康預警

5、狀態(tài)監(jiān)測的關鍵技術

6、故障診斷與健康預警的現(xiàn)代技術

7、總結

1、序

4、其他電力主設備故障分析與健康預警

緒論

(Introduction)2023/1/1河海高校41.Introduction

電力主設備對電力系統(tǒng)平平穩(wěn)定運行具有特殊重要的作用。電力主設備主要包括哪些:發(fā)電機變壓器高壓并聯(lián)電抗器斷路器母線、輸電線路等（有時包括大型電動機）其中對電網(wǎng)來說，變壓器最重要。國家電網(wǎng)公司近年來高度重視2023/1/1河海高校51.Introduction

對電力設備故障的產(chǎn)生、發(fā)展、影響進行分析；對電力設備進行監(jiān)測與故障預警；剛好精確地診斷出電氣設備潛在的和現(xiàn)有的故障，是保證生產(chǎn)平安運行的重要措施。由于種種緣由,目前狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的應用水平不平衡，還存在種種問題,包括一些相識上的誤區(qū)。2.狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與健康預警

2023/1/1河海高校72.1狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與健康預警狀態(tài)檢修是我國即將面臨的先進的設備管理體制開展狀態(tài)檢修的探討一般從兩個方面進行一類是對設備進行不間斷實時動態(tài)的在線監(jiān)測,用在線的數(shù)據(jù)來判別設備狀態(tài)。另一類是以離線檢測為主,通過各種離線數(shù)據(jù)分析對設備狀態(tài)進行綜合診斷。實現(xiàn)狀態(tài)檢修的前提：必需進行牢靠的狀態(tài)監(jiān)測與精確的故障診斷以及有效的故障預報。2023/1/1河海高校82.1狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與健康預警故障預報、故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測的本質(zhì)區(qū)分：。故障預報——依據(jù)故障征兆,對可能發(fā)生故障的時間、位置和程度進行預料。故障診斷——依據(jù)故障特征,對已發(fā)生的故障進行定位和對故障發(fā)展程度進行推斷。狀態(tài)監(jiān)測——對設備的運行狀態(tài)進行記錄、分類和評估,為設備維護、修理供應決策。關系如圖(按故障發(fā)展的時間進程進行分類)2023/1/1河海高校9圖1故障預報、故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測之間的關系（按時間進程）

2023/1/1河海高校102.1狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與健康預警

假如不能對未發(fā)生的故障時間、位置進行預料和不能對已發(fā)生故障的位置、程度進行精確推斷,則不能稱為故障預報和故障診斷,其結論應當屬于狀態(tài)監(jiān)測范圍。2023/1/1河海高校112.1狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與健康預警

對故障的預料或預報必需建模和仿真.故障診斷須要對故障的機理進行分析和探討,因而存在較大的難度。狀態(tài)監(jiān)測主要依據(jù)信號處理和模式識別對設備進行評估和推斷,相對簡潔實現(xiàn)。也不能認為預料或預報是最好的方法,而狀態(tài)監(jiān)測只是一種初級的手段。每一種方法必需適合具體的對象,關鍵在于精確,要得到精確的結論都是不簡潔的。2023/1/1河海高校122.1狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與健康預警

狀態(tài)監(jiān)測適合電力系統(tǒng)主設備的現(xiàn)狀。主設備的主要故障,例如絕緣由障、機械故障等的一些故障機理還不清晰,全系統(tǒng)的故障建模和仿真更難,而作為一個產(chǎn)品,其生存期有限,也沒有必要進行大量的探討工作。假如強調(diào)對主設備故障的“預報”和“定位”,不僅現(xiàn)有條件下很難達到預期效果,而且簡潔產(chǎn)生過分的期望和誤會,并將影響監(jiān)測技術的推廣和發(fā)展。2023/1/1河海高校132.1狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與健康預警狀態(tài)監(jiān)測應當包括以下任務:a.為設備的運行狀況積累資料和數(shù)據(jù),建立設備運行的歷史檔案。b.對設備運行狀態(tài)處于正常還是異樣做出推斷依據(jù)歷史檔案、運行狀態(tài)等級和已出現(xiàn)的故障特征或征兆,推斷故障的性質(zhì)和程度。c.對設備的運行狀態(tài)進行評估,為狀態(tài)檢修的實施供應依據(jù)。2023/1/1河海高校142.2狀態(tài)監(jiān)測與繼電疼惜狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與繼電疼惜有很多共性之處，但其任務與功能是不同的，必需依據(jù)故障特點進行定位。不存在誰比誰好，或誰可完全代替誰的問題。對不同的設備和不同的故障類型,接受的監(jiān)測的方法可能完全不一樣。由于故障發(fā)展速度的差別,形成了瞬變故障和緩變故障兩個類型。以大型發(fā)電機和變壓器為例,如表1所示。表1.變壓器、發(fā)電機故障按處理時間分類2023/1/1河海高校152.2狀態(tài)監(jiān)測與繼電疼惜

(Conditionmonitoringandrelayprotection)瞬變故障例如相間短路等,發(fā)展很快。繼電疼惜裝置必需在10ms～20ms內(nèi)處理這類故障,以避開損失擴大。瞬變故障發(fā)生時須要解決的問題是故障疼惜和避開事故擴大,不是診斷和監(jiān)測的問題。2023/1/1河海高校162.2狀態(tài)監(jiān)測與繼電疼惜

(Conditionmonitoringandrelayprotection)緩變故障是從出現(xiàn)故障征兆發(fā)展到故障災難進程較慢的一類故障現(xiàn)象,例如絕緣由障、機械系統(tǒng)故障等。當出現(xiàn)故障征兆時,須要對故障進行定位,或對故障的程度和發(fā)展進行監(jiān)測,實行措施,防止故障狀態(tài)的進一步發(fā)展和造成重大損失。因此,緩變故障是狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的對象。2023/1/1河海高校172.2狀態(tài)監(jiān)測與繼電疼惜

(Conditionmonitoringandrelayprotection)對于瞬變故障,繼電疼惜可以發(fā)揮巨大的作用,大大削減可能造成的危害。但并不是全部的瞬變故障都是由緩變故障發(fā)展形成的,同時,很多緩變故障其發(fā)展造成的損害也不在繼電疼惜所能疼惜的范圍內(nèi)。有人認為狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷能防止故障發(fā)生,是比繼電疼惜更先進的技術,可以取而代之,這是一種誤會。兩種技術相互補充,缺一不行。2023/1/1河海高校18表1.變壓器、發(fā)電機故障按處理時間分類

10mS1min瞬變故障緩變故障發(fā)生時間電力變壓器繞組匝間、相間短路局部放電partialdischarge(PD)油中氣體色譜分析(PDA)油中水分Waterinoil油溫oiltemperature調(diào)壓分接開關tapswitch大型發(fā)電機定子繞組匝間、相間短路statorwindingturntoturnshort,phaseshort負序negativesequence逆功率reverse-power定子繞組一點接地statorwindingground?轉子一點接地rotorground失磁Lossoffield轉子繞組匝間短路rotorwindingturntoturnshort局部放電PD軸電壓不正常shaftvoltageabnormal冷卻系統(tǒng)故障coolingsystemfault機械振動mechanicalvibrating軸系振動shaftingvibrating主要檢測方法繼電保護relayprotection狀態(tài)監(jiān)測conditionmonitoring3.大型電力變壓器

故障分析與健康預警

2023/1/1河海高校20一、電力變壓器常見故障的劃分按變壓器本體可分為：內(nèi)部故障和外部故障內(nèi)部故障：油箱內(nèi)發(fā)生的各相繞組間的相間短路、匝間短路、繞組或引線與箱體接地等外部故障：油箱外部發(fā)生的套管閃絡、引出線間的相間短路；按變壓器結構分：繞組故障、鐵芯故障、油紙故障、附件故障；按回路可分為：電路故障、磁路故障、油路故障；按故障部位：絕緣由障、鐵芯故障、分接開關故障、套管故障等；按性質(zhì)又可分為熱故障和放電故障。3.1、變壓器的故障2023/1/1河海高校212008年本體非支配停電緣由分布2023/1/1河海高校222008年變壓器跳閘本體緣由分布2023/1/1河海高校23二、常見故障1.繞組故障各部分絕緣老化繞組受潮繞組層間、匝間、相間、凹凸壓繞組間發(fā)生接地、短路、斷路、擊穿或燒毀故障系統(tǒng)短路造成繞組機械損傷3.1、變壓器的故障2023/1/1河海高校242)相間短路在大型變壓器內(nèi)，若偶然有金屬絲之類的導體，會將兩相線匝絕緣劃破而構成短路;當分接開關錯位嚴峻時，將導致兩相分接開關短路而燒壞，引起兩相繞組相間短路。3)股間短路故障在用多股導線并繞的繞組中常發(fā)生股間短路主要緣由：因導線質(zhì)量問題導致絕緣層包繞不均，甚至導線袒露;在繞制過程中因彎曲、毛刺等使匝間絕緣受損傷，卡線過緊或換位不當導致線擰絞或刮傷導線絕緣;在壓裝及整形過程中，擠傷并繞導線間的絕緣層。3.1、變壓器的故障2023/1/1河海高校253.1、變壓器的故障2.鐵心故障主要緣由:鐵心組件中鐵質(zhì)夾件松動或損傷而碰接鐵心，壓鐵松動引起鐵心振動和噪聲，鐵心接地不良或夾件燒壞，鐵心片間絕緣老化，鐵心安裝不正或不齊鐵心片間疊裝不良造成鐵損增大而使鐵心發(fā)熱等。2023/1/1河海高校263.1、變壓器的故障主要類型:1）鐵心松動堅實件松動、絕緣老化松動2）鐵心多點接地故障當出現(xiàn)兩點及以上的接地為多點接地。2）鐵心過熱故障繞組短路、過載運行、鐵心本身接地不良及異樣接地、鐵心片間短路或鐵心局部短路、鐵扼螺桿接地、鐵心漏磁、鐵心局部短路、電源電壓高、鐵心冷卻油道堵塞等。2023/1/1河海高校273.1、變壓器的故障3.有載分接開關故障切換觸頭故障燒損松動脫落絕緣由障：密封不嚴雨水等侵入，導致絕緣油性能降低；過渡電抗或電阻故障：在切換過程中被擊穿或燒斷拒動、誤動故障大軸斷裂操作機構故障2023/1/1河海高校283.1、變壓器的故障4.油和油紙絕緣由障在充油變壓器中，主要絕緣材料是變壓器油和絕緣紙、紙板、木塊等，主要成分為纖維素的固體絕緣材料。絕緣材料受環(huán)境因素的影響將發(fā)生分解而老化，甚至丟失絕緣強度，造成絕緣由障。受潮、高溫固體絕緣的老化特性不行逆轉2023/1/1河海高校293.1、變壓器的故障5.放電故障放電是高壓電氣設備的常見故障按放電的能量密度將變壓器內(nèi)部放電故障分為：局部放電火花放電電弧放電其中：局部放電故障是引起火花放電或電弧放電故障的前兆?；鸹ǚ烹娨话闶堑湍芰糠烹?，即一種間隙性放電。電弧放電又稱高能放電，特點：產(chǎn)氣急劇而且量大。.2變壓器油的色譜分析（DGA）2023/1/1河海高校31.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）一、概述電力變壓器故障診斷方法有多種，但目前探討最多、相對最成熟的是油中氣體分析（DissolvedGasesAnalysis,DGA）DGA對發(fā)覺變壓器內(nèi)部的潛藏性故障特殊有效，1996年修訂的《電力設備預防性試驗規(guī)程》就將其列為電力變壓器預防性故障試驗的首位。油中氣體分析不受各種電磁干擾的影響（這對高電壓、大電流、強電磁場的變壓器很重要）2023/1/1河海高校32.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）1、基本原理變壓器絕緣材料主要是絕緣油、油浸紙；長期運行受熱作用會產(chǎn)生少量氣體；內(nèi)部故障,如局部過熱、放電、絕緣紙老化等都會導致絕緣劣化：（1）產(chǎn)生氣體增加；（2）故障氣體速率；（2）不同故障產(chǎn)生氣體成分不同。2、要解決的問題：怎樣從油中析出氣體；怎樣依據(jù)氣體性質(zhì)（數(shù)量、速度、比例等）診斷變壓器故障。2023/1/1河海高校33.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）3、氣體：7~12種H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2（O2、N2…）4、產(chǎn)氣與溫度關系：2023/1/1河海高校34.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）5、典型故障條不同氣體組分比例2023/1/1河海高校35.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）二、DGA診斷的主要故障類型兩大類：過熱故障放電故障2023/1/1河海高校36.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）1、過熱性故障按溫度凹凸分為：低溫過熱(150℃以下)、中低溫過熱(150℃～300℃)、中溫過熱(300℃～700℃)高溫過熱(700℃以上)150℃以下的低溫過熱通常是由應急性過負荷造成絕緣導線過熱引起的150℃以上的中低溫、中溫、高溫過熱的表現(xiàn)形式是局部過熱現(xiàn)象：分接開關觸頭間接觸不良鐵心存在兩點或多點接地載流裸電導體的連接或焊接不良鐵心片間短路鐵心被異物短路緊固件松動冷卻油道堵塞等。2023/1/1河海高校37.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）2、放電性故障電弧放電：多發(fā)生在線圈匝間、層間和段間的絕緣擊穿、引線斷裂、對地閃絡、分接開關飛弧等部位。電弧放電屬于較嚴峻的放電現(xiàn)象特點：大多特殊突然，表現(xiàn)猛烈。氣體繼電器的動作發(fā)跳閘信號火花放電：多出現(xiàn)在引線及導線連接處、引線接觸(包括開關弧觸頭)不良處、懸浮導體對地間、鐵心接地不良處等裸金屬部位?；鸹ǚ烹妼儆谥械确烹姮F(xiàn)象。特點：間歇性放電，在較長時間內(nèi)不斷發(fā)生。引起氣體繼電器的產(chǎn)氣報警局部放電：多發(fā)生在油中氣泡、氣隙，絕緣件的夾層、空穴處，強電場中導電體和接地處金屬部件尖角部位、強電場中受潮的絕緣體內(nèi)。主要特點是低能量、低密度，外部表現(xiàn)不明顯，但作用時間長；H2、CH4等特征氣體會持續(xù)增長，因此通過油色譜分析可以有效地診斷局部放電故障。2023/1/1河海高校38.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）三、故障診斷方法特征氣體推斷法故障氣體速率推斷法IEC三比值推斷法…2023/1/1河海高校391、特征氣體推斷法（1）特征氣體的含量。若H2、C2H2或總烴有一項或幾項大于規(guī)程規(guī)定閾值（如下表），應依據(jù)特征氣體含量作大致推斷。393.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）氣體組分含量330kV及以上220kV及以下總烴150150乙炔15氫150150表1.變壓器油中溶解氣體含量的留意值（μL/L）2023/1/1河海高校40過熱性故障的產(chǎn)氣組分：以烴類氣體中的C2H4為主，還有CH4和C2H6隨著溫度的上升，C2H4所占比例增加通常生成C2H4的溫度是500℃因此，總烴中烷烴和烯烴過量而炔烴很少或無，則是過熱的特征。放電性故障的產(chǎn)氣組分：電弧放電和火花放電：放電能量較高，溫度較高(一般在800℃~1200℃)，產(chǎn)氣主要是C2H2；局部放電能量較低，產(chǎn)氣主要是H2、CH4。40故障類型主要氣體組份次要氣體組分油過熱CH4,C2H4H2,C2H6油和紙過熱CH4,C2H4,CO,CO2H2,C2H6油紙絕緣中局部放電H2,CH4,COC2H2,C2H6,CO2油中火花放電H2,C2H2油中電弧H2,C2H2CH4,C2H4,C2H6油和紙中電弧H2,C2H2,CO,CO2CH4,C2H4,C2H6表2.不同故障狀況產(chǎn)生的主要和次要氣體組分3.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）2023/1/1河海高校41.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）內(nèi)部受潮變壓器內(nèi)部受潮，主要產(chǎn)氣成分為H2；假如因受潮發(fā)生了局部放電，也會產(chǎn)生CH4。2023/1/1河海高校42.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）2、產(chǎn)氣速率主要方法：（1）確定產(chǎn)氣速率，即每運行日產(chǎn)生某種氣體平均值（2）相對產(chǎn)氣速率，即每運行月（或折算到月）某種氣體含量增加原有值的百分數(shù)的平均值當某一項或幾項氣體的產(chǎn)氣速率超過留意值時，則懷疑設備存在故障，應結合不同故障類型產(chǎn)生的特征氣體進行分析。對總烴起始含量很低的設備，不宜接受此判據(jù)。2023/1/1河海高校43.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）3、IEC三比值法通過計算C2H2／C2H4、CH4／H2和C2H4／C2H6的值，構成三對比值，對應不同的編碼，分別對應經(jīng)統(tǒng)計得出的不同故障類型。應留意的問題：（1）若油中各種氣體含量正常，其比值沒有意義。（2）只有油中氣體各成分含量足夠高(通常超過閾值)，氣體成分濃度應不小于分析方法靈敏度極限值的10倍，且經(jīng)綜合分析確定變壓器內(nèi)部存在故障后，才能進一步用三比值法分析其故障性質(zhì)。2023/1/1河海高校44.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）

2023/1/1河海高校4545編碼組合故障類型判斷故障實例（參考）C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6001低溫過熱（低于150℃）絕緣導線過熱，注意CO和CO2的含量以及CO2/CO值20低溫過熱（150～300℃）分接開關接觸不良，引起夾件螺絲松動或接頭焊接不良，渦流引起銅過熱，鐵芯漏磁，局部短路，層間絕緣不良，鐵芯多點接地21中溫過熱（300～700℃）0，1，22高溫過熱（高于700℃）10局部放電高濕度，高含氣量引起油中低能量密度的局部放電20，10，1，2低能放電引線對電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電，分接抽頭引線和油隙閃絡，不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電20，1，2低能放電兼過熱10，10，1，2電弧放電線圈匝間、層間短路，相間閃絡、分接頭引線間油隙閃絡、引起對箱殼放電、線圈熔斷、分接開關飛弧、因環(huán)路電流引起對其他接地體放電等應用三比值法對故障類型的推斷2023/1/1河海高校46IEC三比值法新導則IEC年新導則（60599）進行了修改，精確率更高（同樣數(shù)據(jù)，老導則不正確率30%，新導則降為零）。.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）2023/1/1河海高校47.2變壓器油的氣相色譜分析（DGA）三值法改進及人工智能方法模糊DGA可拓法人工神經(jīng)網(wǎng)絡法；粗糙集法；支持向量機法3.3局部放電的監(jiān)測與診斷2023/1/1河海高校493.3

局部放電的監(jiān)測與診斷將高頻聲波傳感器放在油箱外部，測取局部放電或電弧放電所產(chǎn)生的的暫態(tài)聲波信號。變壓器若出現(xiàn)幾千pC的局部放電量，照舊可以接著運行。假如局部放電量達到10000pC以上時，則表明變壓器絕緣的缺陷已經(jīng)特殊嚴峻。從變壓器內(nèi)部出現(xiàn)局部放電到絕緣擊穿，有一個過程?？蓪νㄟ^監(jiān)測分析，推斷變壓器內(nèi)部的絕緣狀況。依據(jù)變壓器局放過程中產(chǎn)生的電脈沖、電磁輻射、超聲波、光等現(xiàn)象,相應出現(xiàn)了超聲波檢測法、光測法、電脈沖檢測法、射頻檢測法和UHF超高頻檢測法。2023/1/1河海高校503.3

局部放電的監(jiān)測與診斷1超聲檢測法用固定在變壓器油箱壁上的超聲傳感器接收變壓器內(nèi)部局放產(chǎn)生的超聲波，以檢測局放的大小和位置。通常接受的超聲傳感器為壓電傳感器,為避開鐵心的磁噪聲和變壓器的機械振動噪聲，選用的頻率范圍為70～150kHz。超聲檢測法主要用于定性推斷是否有局放信號,結合電脈沖信號或干脆利用超聲信號對局放源進行物理定位。2023/1/1河海高校513.3

局部放電的監(jiān)測與診斷2電脈沖法又稱脈沖電流法,通過檢測阻抗、變壓器套管末屏接地線、外殼接地線、鐵心接地線及繞組中由于局放引起的脈沖電流,獲得視在放電量。關鍵：如何有效地識別和抑制干擾,將真正的局放信號提取。近年來,人們引入信號分析方法,包括小波理論、神經(jīng)網(wǎng)絡、指紋分析、模糊診斷等方法,使得基于電脈沖法的局放在線監(jiān)測裝置的性能有了長足的進步。如德國AVO、LEMEC及澳大利亞虹項等局放在線裝置,檢測最小局放量達100pC,國內(nèi)裝置由于數(shù)字濾波技術不是很完善,檢測最小局放量為3000pC。2023/1/1河海高校523.3

局部放電的監(jiān)測與診斷3光測法光測法是利用局放產(chǎn)生的光輻射進行檢測。在變壓器油中,各種放電發(fā)出的光波長不同,光電轉換后,通過檢測光電流的特征可以實現(xiàn)局放的識別。設備困難、昂貴、靈敏度低,在實際性有待提高。光纖技術應用，帶來新希望，并可實現(xiàn)放電定位。2023/1/1河海高校533.3

局部放電的監(jiān)測與診斷4射頻檢測法利用羅氏線圈（Rogowski線圈）從電氣設備的中性點處測取信號測量的信號頻率可達30MHz,提高了局放的測量頻率。該測試系統(tǒng)安裝便利,不變更電力系統(tǒng)運行方式。但對于三相變壓器,信號是三相局放總和,無法進行辨別信號簡潔受外界干擾。隨著數(shù)字濾波技術的發(fā)展,該方法在局放在線監(jiān)測中已有較廣泛的應用（尤其是在發(fā)電機在線監(jiān)測領域）。2023/1/1河海高校543.3

局部放電的監(jiān)測與診斷5超高頻檢測法針對傳統(tǒng)檢測方法的不足,近幾年出現(xiàn)了一種新的檢測方法——超高頻檢測方法（UHF法）。通過檢測超高頻(300～3000MHz)電信號,實現(xiàn)局部放電的檢測和定位；

UHF法和脈沖電流法不同,脈沖電流法的頻率測量范圍一般不超過1MHz,UHF法的頻率范圍為300～3000MHz。超高頻局放檢測技術近年來在一些電力設備(如GIS、電機、電纜)的檢測中已得到應用。但對電力變壓器而言,局放一般發(fā)生在變壓器內(nèi)油—隔板絕緣部位中,傳播時會發(fā)生多次折射、反射及衰減,檢測仍有難度。3.4繞組變形在線監(jiān)測與故障診斷2023/1/1河海高校563.4繞組變形在線監(jiān)測與故障診斷變壓器繞組變形：指在機械力或電動力的作用下，繞組的尺寸或形態(tài)發(fā)生了不行逆轉的變更。緣由：①短路故障的沖擊②運輸和安裝過程中，意外碰撞。突然短路故障時，產(chǎn)生很大的電動力，發(fā)生變形。繞組發(fā)生變形后，有的會立刻發(fā)生損壞事故，但更多的是仍能接著運行。繞組變形存在累積效應，埋藏事故隱患，遇到過電壓等狀況，就可能引發(fā)較大的事故。2023/1/1河海高校573.4繞組變形在線監(jiān)測與故障診斷目前的常規(guī)試驗方法：離線檢測頻響分析法短路阻抗法等低壓脈沖法短路電抗法在線監(jiān)測?；谧儔浩鞫搪纷杩辜白杩怪械碾姼兄亓颗c繞組幾何尺寸及相對位置有關，通過在線檢測變壓器短路電抗變更來分析繞組狀況。通過在線測量變壓器三相電壓和電流量，接受遞推最小二乘法辨識變壓器的短路電抗和電阻的方法：變壓器繞組在線監(jiān)測。4.其他電力主設備的狀態(tài)監(jiān)測

(Conditionmonitoringofothermainelectricalequipments)2023/1/1河海高校594.1發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測

(Conditionmonitoringofthegenerator)4.1.1發(fā)電機故障和監(jiān)測方法1)定子繞組故障:包括絕緣由障、繞組導體故障和繞組端部故障。電氣絕緣漸漸劣化的結果,絕緣由障便成了主要關注對象。主要早期特征便是機器內(nèi)局部放電增加,因此,對局部放電的監(jiān)測成為實施定子繞組狀態(tài)監(jiān)測的主要工具。2023/1/1河海高校604.1

發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測

(Conditionmonitoringofthegenerator)4.1.1發(fā)電機故障和監(jiān)測方法2)轉子體故障:對轉子體故障的早期檢測可通過振動監(jiān)測和氣隙磁密監(jiān)測來實現(xiàn)。2023/1/1河海高校614.1發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測

(Conditionmonitoringofthegenerator)4.1.1發(fā)電機故障和監(jiān)測方法3)轉子繞組故障:主要是匝間短路故障。匝間短路故障可引起局部過熱甚至導致轉子接地。監(jiān)測方法是接受氣隙磁密監(jiān)測:通過探測氣隙磁密,可以確定匝間短路的數(shù)量和位置。2023/1/1河海高校624.1

發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測

Conditionmonitoringofthegenerator4.1.1發(fā)電機故障和監(jiān)測方法4)定子鐵心故障:主要是鐵心深處的過熱問題。熱監(jiān)測技術(包括熱成像技術)已被用于變壓器和電動機定子繞組的監(jiān)測中,但很少有用于定子鐵心監(jiān)測的報道。2023/1/1河海高校634.1發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測

Conditionmonitoringofthegenerator4.1.1發(fā)電機定子繞組的局部放電在線狀態(tài)監(jiān)測定子繞組絕緣劣化:是大型發(fā)電機故障的主要緣由。定子繞組PD監(jiān)測:不行缺少的其探討已有40余年的歷史PD監(jiān)測仍是一項發(fā)展中的技術。2023/1/1河海高校644.1

發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測

Conditionmonitoringofthegenerator4.1.2發(fā)電機定子繞組的局部放電在線狀態(tài)監(jiān)測1)抑制噪聲:在對定子繞組PD進行在線測量時,通常會受到來自電機內(nèi)、外的電氣干擾。解決方法兩種:一是改進測量方式和測量儀器;二是利用信號處理技術和神經(jīng)網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)后處理階段消退PD信號中的噪聲。信號處理技術是抑制噪聲的常用工具。例如自適應濾波器和程控帶通濾波器,神經(jīng)網(wǎng)絡算法也被用于濾除PD信號中的噪聲信號。2023/1/1河海高校654.1

發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測

Conditionmonitoringofthegenerator4.1.2發(fā)電機定子繞組的局部放電在線狀態(tài)監(jiān)測2)PD行為說明:在線PD監(jiān)測期望達到兩個目的:一是判定哪一臺機器須要進行定子繞組維護;二是找出故障位置及成因。閱歷表明,PD幅值不能作為故障的確定指標,因此難以設定一個PD門檻值用于報警。定子繞組的絕緣狀態(tài)最好由一段時間的趨勢來判定。4.2電動機故障分析與監(jiān)測2023/1/1河海高校674.2感應電動機狀態(tài)監(jiān)測

(Conditionmonitoringofinductionmotor)4.2.1感應電動機故障和監(jiān)測方法1)定子故障:主要緣由:絕緣破壞引起繞組匝間短路造成的。感應電動機的定子繞組匝間故障將在定子電流中產(chǎn)生諧波,因此定子電流可用于故障的檢測。當前,定子電流信號分析是常用方法。由于電動機和發(fā)電機在定子繞組上的相像性用于發(fā)電機的PD在線監(jiān)測也可用于電動機中,它比電流監(jiān)測能更早地檢測到繞組故障。2023/1/1河海高校684.2感應電動機狀態(tài)監(jiān)測

(Conditionmonitoringofinductionmotor)2)轉子故障:感應電動機轉子故障主要有轉子導條斷裂,將引起轉矩跳動,轉速波動,轉子振動以及過熱等。檢測方法:定子電流監(jiān)測。振動和氣隙監(jiān)測。2023/1/1河海高校694.2感應電動機狀態(tài)監(jiān)測

(Conditionmonitoringofinductionmotor)3)軸承故障:軸承故障占全部機器故障的40%以上。潛在的軸承故障通常接受振動和定子電流監(jiān)測的方法來檢測。2023/1/1河海高校704.2感應電動機狀態(tài)監(jiān)測

(Conditionmonitoringofinductionmotor)4)氣隙不勻整:有兩種類型的氣隙不均：動態(tài)和靜態(tài)。靜態(tài)氣隙不均:最小的氣隙位置在空間上是固定的;動態(tài)氣隙不均:轉子的中心和旋轉中心不一樣,因此最小氣隙位置是旋轉的。監(jiān)測方法:定子鐵心振動監(jiān)測和定子電流監(jiān)測來檢測。2023/1/1河海高校714.2感應電動機狀態(tài)監(jiān)測

(Conditionmonitoringofinductionmotor)4.2.2感應電動機狀態(tài)監(jiān)測常用監(jiān)測技術和最新探討1)振動監(jiān)測和電流監(jiān)測:振動和電流監(jiān)測是感應電動機實際應用中最流行的兩種的狀態(tài)監(jiān)測方法。在電流監(jiān)測還處于探討中時,振動監(jiān)測就已投入實際應用。振動監(jiān)測可以發(fā)覺機械故障、氣隙不勻整、定子繞組或轉子故障,三相電源不對稱等問題。振動監(jiān)測的改進依靠于先進的信號處理技術,例如高階統(tǒng)計分析、非靜態(tài)的遞歸濾波器和小波等。電流變更相對較小,電流監(jiān)測始終被認犯難以用來檢測故障。目前的探討主要集中于電流監(jiān)測的實施上。2023/1/1河海高校724.2感應電動機狀態(tài)監(jiān)測

(Conditionmonitoringofinductionmotor)4.2.2感應電動機狀態(tài)監(jiān)測常用監(jiān)測技術和最新探討2)基于模型的方法和人工智能:基于模型的故障檢測:對于較小的電動機和調(diào)速電動機,接受這種方式更為適合一些。首先建立電動機的數(shù)學參考模型,通過比較參考模型和測量模型的輸出偏差檢測和定位轉子故障。2023/1/1河海高校734.2感應電動機狀態(tài)監(jiān)測

(Conditionmonitoringofinductionmotor)人工智能:神經(jīng)網(wǎng)絡:建立模型的另一方法。對非線性關系很難甚至根本不行能獲得精確的數(shù)學表達式。而利用經(jīng)過大量數(shù)據(jù)訓練的神經(jīng)網(wǎng)絡能很好地反映這種關系。5.

狀態(tài)監(jiān)測的關鍵技術

(KeyTechnologyofConditionmonitoring)2023/1/1河海高校755.

狀態(tài)監(jiān)測的關鍵技術

(KeyTechnologyofConditionmonitoring)5.1傳感器技術狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)輸入信號：電、熱、聲、振動等物理量，油、氣體經(jīng)化學分析得到的分解物含量,各種來源的信號通過傳感器轉換為電信號。傳感器是監(jiān)測系統(tǒng)的輸入端,測量技術的難點和瓶頸。智能傳感器：具有CPU和符合確定協(xié)議的通信接口。2023/1/1河海高校765.

狀態(tài)監(jiān)測的關鍵技術

(KeyTechnologyofConditionmonitoring)5.2數(shù)據(jù)分析技術在狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)分析的任務：從采集到的數(shù)據(jù)中得到設備運行的有關信息。數(shù)據(jù)分析過程：分為數(shù)據(jù)預處理、特征提取、狀態(tài)分類和處理決策等4個部分。數(shù)據(jù)預處理包括數(shù)據(jù)選取、消退噪聲等前期處理過程。特征提取是指接受數(shù)理統(tǒng)計、信號處理(FFT、小波分析、分形和混沌)等方法提取信號的特征。2023/1/1河海高校775.

狀態(tài)監(jiān)測的關鍵技術

(KeyTechnologyofConditionmonitoring)5.2數(shù)據(jù)分析技術狀態(tài)分類和處理決策是數(shù)據(jù)分析的核心部分,也是難度較大的部分。狀態(tài)分類是一個模式識別問題。例如,一個一維的狀態(tài)分類問題,設x為特征指數(shù),x0為特征指數(shù)的閾值,則:x<x0為正常狀態(tài);x>x0為故障狀態(tài)。對于多維問題,特征指數(shù)不止1個,狀態(tài)分類在多維空間中不是一個簡潔的區(qū)域劃分問題。這個過程一般都接受了人工智能技術,如模式識別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊數(shù)學、專家系統(tǒng)等。6.電力設備的現(xiàn)代故障診斷健康預警技術

2023/1/1河海高校796.1基于信號變換的診斷方法

Signaltransformation-baseddiagnosingmethods6.1基于信號變換的診斷方法很多故障信息是以調(diào)制的形式存在于所監(jiān)測的電氣信號及振動信號之中,借助于某種變換對這些信號進行解調(diào),獲得故障特征信息常用的信號變換方法有希爾伯特變換和小波變換。小波變換時率函數(shù),具有多辨別率特點利用小波變換的奇異點在多尺度下的綜合表現(xiàn)來檢測信號的局部突變點,從而進行故障診斷。2023/1/1河海高校806.1基于信號變換的診斷方法

Signaltransformation-baseddiagnosingmethods如，在電機故障診斷中，通過對定子電流預處理,并進行小波變換,有效的提取電機定子繞組故障特征,并明顯區(qū)分由于外部負載突變和外部電流不對稱而引起的定子電流變更。診斷結果幾乎不受負載影響,實現(xiàn)有效牢靠地進行電機故障在線診斷。特點：小波變換,很適合于探測正常信號分析中夾帶的瞬態(tài)反?，F(xiàn)象并展示其成分,但基于信號變換的診斷方法缺乏學習功能。2023/1/1河海高校816.2基于專家系統(tǒng)的診斷方法

Expertsystembaseddiagnosingmethods6.2基于專家系統(tǒng)的診斷方法基于專家系統(tǒng)的診斷方法:是依據(jù)被診斷系統(tǒng)的專家以往閱歷,將其歸納成規(guī)則,并運用閱歷規(guī)則通過規(guī)則推理來進行故障診斷。特點：優(yōu)點：過程簡潔、快速等,局限性：基于專家系統(tǒng)的方法屬于反演推理,因而不是一種確保唯一性的推理方法,該方法存在著獲得學問的瓶頸。對于困難系統(tǒng)所觀測到的癥狀與所對應故障之間聯(lián)系是相當困難的,專家閱歷歸納成規(guī)則往往不是唯一的并且有相當難度。該方法不適合于困難電機設備或新的及未有閱歷的電機設備的故障診斷。對于診斷結論除了重復被接受的規(guī)則外，無法做出進一步說明,通常只能診斷單個故障,難以診斷多重故障。2023/1/1河海高校826.3

基于模糊理論的診斷方法

Fuzzytheorybaseddiagnosingmethods6.3基于模糊理論的診斷方法在電氣設備故障診斷中,模糊屬性常常出現(xiàn)，模糊理論是處理這類問題的最好的工具。模糊故障診斷有兩種方法：一種是基于模糊關系及合成算法的診斷方法。先建立征兆與故障類型之間的因果關系矩陣R,再建立故障與征兆的模糊關系方程,即F=S.R。這時F為模糊故障矢量;S為模糊征兆矢量;“.”為模糊合成算子。另一種是基于學問處理的診斷方法方法。先建立故障與征兆的模糊規(guī)則庫,再進行模糊邏輯推理的診斷過程。該方法已實現(xiàn)了對鼠籠式感應電機軸承的故障診斷。2023/1/1河海高校836.3

基于模糊理論的診斷方法

Fuzzytheorybaseddiagnosingmethods6.3基于模糊理論的診斷方法優(yōu)缺點：優(yōu)點：模糊語言變量接近自然語言,學問的表示可讀性強,模糊推理邏輯嚴密,類似人類思維過程,易于說明。不足或難點：模糊診斷學問獲得困難,尤其是故障與征兆的模糊關系較難確定,且系統(tǒng)的診斷實力依靠模糊學問庫,學習實力差,簡潔發(fā)生漏診和誤診。另外,由于模糊語言變量是用模糊數(shù)(即隸屬度)表示的,如何實現(xiàn)語言變量與模糊數(shù)之間的轉化,是實現(xiàn)上的一個難點。2023/1/1河海高校846.4

基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的診斷方法

ANNbaseddiagnosingmethod6.4基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的診斷方法用ANN技術處理故障診斷問題,不僅能進行困難故障診斷模式的識別,還能進行故障嚴峻性評估和故障預料,由于ANN能自動獲得診斷學問,使診斷系統(tǒng)具有自適應實力。將ANN應用于電氣設備故障診斷是當前電氣設備故障診斷的熱點之一。如接受BP網(wǎng)絡對電機進行故障診斷?；舅枷耄航邮軅鞲衅鳙@得表征電機