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探讨测试技术在设备状态监测诊断中的运用问题

作者:刘君 张林 冯薇玺 赵国杰 张渊渊 来源:电子技术与软件工程

结合电力设备状态监测诊断工作的发展现状,测试技术是目前设备状态监测诊断中应用最为普遍,同时也是使用频率最高的一种基本方法。本文分别对设备状态监测诊断中应用测试技术时,选用的测试设备、测试点的选择方式、测试信号的整合分析与设备测试的相关标准等多个方面进行了全面分析,以全面探讨测试技术在设备状态监测诊断中的运用问题,为实际工作提供参考。

【关键词】测试技术 设备状态监测诊断 运用

测试技术,主要是利用设备在状态监测诊断过程中,机械出现的相应现象进行测试,并采用人为的试验方法对设备在处理各类信号过程中的传递特性,从而实现对设备参数的全面掌握,并以此判断设备是否存在故障。测试技术拥有较为悠久的应用历史,随着近年来设备状态监测诊断技术的进步,测试技术也有了巨大发展。目前测试技术的应用方法主要有两种,一种是简易型诊断,另一种是精密型诊断,前者采用较为简易的一起进行测试,后者则会根据相关参数使用高等仪器进行分析。

1 测试设备的选择

就目前大部分电厂实际工作情况来看,要对各部分设备进行全面的测试具有较高难度,故在选择测试设备时也需要进行深入的分析与把握。常规情况下,测试设备的选用一般会与电厂运营维护密切相关,主要针对故障影响性较大、维护成本较高类设备进行监测。而针对电厂内部的一般性设备则依旧沿用简单监测。精密类监测主要在关键性设备以及较为重要的设备监测工作中应用。

2 诊断测试点的选择

测试点的选择,一般定在设备轴承壳体区域较为合适,应当确保测试设备探头能够同机械拥有良好接触性,且刚性良好。若采用低频振动测试法,则应当确保设备水平、垂直以及轴向三部分位置都得到充分测量,测量时应确保在同一水平高度,这主要是出于测试方向的差异会相应导致设备测量结果存在差别这一原因。

选择测试点时,大多是出于效率这一部分因素考虑,并充分考虑到设备结构,确保设备内部容易出现问题的部分得到充分测试。确定好测点以后,测试的方向也基本确定,同时需要进一步确定测点间距。以高频振动测试法为例,该测试法下,测试点的位置应该保持在15-35mm以内。此外,考虑到测试面的状态会受到多种原因的影响,故在测试前应当充分清洁设备表面的油污及灰尘等杂物,尽可能确保测试面的平滑,使得测点能够充分标记,接触良好,得到较为准确全面的测量结果。

3 智能化设备状态监测诊断测试法

3.1 大功率电力设备状态监测诊断中的测试技术

电力电子测试技术为了确保不同情况下的用户用电需求,确保接入与使用电能的便利性,一般会整合低压变流器,并采用低压储能技术将各方面相融合,从而使电能在实际使用过程中实现分布式发电单元同电网两部分的双向式流通,用户可通过该技术控制电能消耗,获得一定的效益。大功率型电子测量技术可以在测量的同时确保电能灵活转换,是促进电网运行更为高效的关键性测量技术。

智能化设备状态监测诊断测试的内容,主要有大功率型测量器件的使用、高压变频技术、同步开端计数等等,这些测量工具的使用,使得测量结果更为准确,为电网控制提供了有力参考。

针对大功率型电力设备的测试流程如下表1所示。

与新型设备状态监测诊断技术有所相同的是,大功率电力设备的测试技术日趋成熟,国内大部分电力企业已经构建了较为全面的电力设备测试系统,如日本东芝、美国西屋等等,当然,国内也建立起了以电科院电力实验室为代表的一系列专用测试系统,测试技术在设备状态监测诊断中的应用,目前主要集中于新型大功率设备的测试上。

考虑到大功率型电力设备性能测试,不能采用实际电力设备进行测试,故需要在实际工作中单独搭建测试实验室对设备进行状态监测诊断。现有的大功率电力设备测试方法主要包含了数字物理混合仿真及模拟物理样机原型两种方式。就国内现有电力系统运营来看,不论采用哪一种,都还无法全面适应大功率电力设备要求,故需要针对基础部分采取妥善处理措施。

3.2 设备状态监测中电能质量测试技术

我国电力市场的逐渐完善,电能由于其特殊性逐渐商品化,按照设备电能质量确定价格的前提,是综合测试电能的质量,这就需要结合用户用电需求,在设备状态监测诊断过程中合理运用测试技术,构建多样化价格与质量方案。尤其在目前新型能源与多样化电力设备在电网实践中运用的情况下,设备电能的质量也会受到各类因素影响,这也是我国目前完善电力设备监测诊断,构建智能化电网的重要工作内容。

智能化设备状态监测系统主要由高级测量系统、高级配电运行系统与高级输电运行系统三个部分组成,在为设备状态监测诊断系统测试提供便利性的同时,也使得设备电能质量监测变得相对复杂,故智能化电网系统下的设备状态监测诊断测试系统,应包含监测端口、通讯网络和监测中心三个组成部分。

设备电能监测诊断端口,主要是利用智能化电表这一重要设备,在按照需要确定供电量以及供电时段的基础上,对供电质量的各项标准进行测试,从而为供电市场提供技术支持。与其相对应的测试技术的重点,主要是测试方法的选用以及设备监测端口布点的优化。设备状态监测诊断测试系统的日常工作,应当包含对设备质量数据的储备分析、电压变化的原因分析、设备质量的综合评估及发布等等多个方面,这也是现有电力设备质量控制的重要内容。

4 实际案例分析

以电力电缆相关设备的状态监测诊断为例,在该工作当中运用测试技术时,主要可对波形变化进行测试,具体测试方法如下。

常规的两种电缆故障测量方法,一般采取高压分压后电感取波形的测试方法,又称之为电压取样法,该方法的主要原理如图1所示。

按照图1结构来看,在对电缆设备故障点采取击穿处理时,设备也会相应变为LC型振荡电路,故针对故障点进行放电测试时,电压波形大多与与余弦大振荡波相重叠,且较易被其他波形所淹没。在使用新型测试技术改善取样波形流程后,使得波形逐渐趋于同一水平线上,且能够对设备运行情况进行周期式反应,在控制设备运行情况时,可通过选择状态较好的一部分周期波形,从而将人为因素导致的测试误差控制在最小规模,提高设备运行稳定性。另外,在测试时采用同屏双波形式现实方法,在测试区域内,同时将区域波形和整体波形全部放大,即可对各类波形下设备的性能进行全面表现,并妥善记录。结合各类波形的不同功能,合理选用,即可使得实际测试工作更为简单方便,且日后针对设备故障进行资料查阅检修时,也更为便捷。

5 结束语

电力设备状态监测诊断,主要是针对设备的多样化以及复杂的电网运行需要进行的。在应用测试技术确保诊断结果准确的基础上,应不断结合电网的智能化,综合采用大功率电力设备的测试技术,对电能质量进行全面测试,确保电力设备的稳定可持续运行。

参考文献

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作者简介

刘君(1962-),男,吉林省通化市人。现为深圳供电局有限公司工程师,从事电力设备高电压技术研究与测试方面工作30年余年。

作者单位

1.深圳供电局有限公司 广东省深圳市 518001

2.深圳市康拓普信息技术有限公司 广东省深圳市 518034