高压电动机状态监测与预警技术
异步电动机的状态监测与故障分析
2020年第4期总第229期摘要：异步电动机由于结构简单、成本低廉、运行维护方便、机械性能能满足绝大多数生产机械的要求，是现代机械设备拖动系统的重要组成部分，其运行状况将会直接影响到生产的正常进行，所以研究其状态监测与故障分析具有十分重要的现实意义。
针对异步电动机的状态检修问题，探讨了日常状态监测常用的手段。
并结合我厂高压异步电动机的检修实例，讨论了异步电动机常见故障的分析方法。
关键词：异步电动机；状态监测；故障分析中图分类号：TM 32文献标志码：B文章编号：1006-348X （2020）04-0053-05异步电动机的状态监测与故障分析夏文武，刘德玺（华能瑞金发电有限责任公司，江西赣州341108）0引言状态检修是一种先进的设备管理机制，它通过状态监测对设备状态进行准确的评价，依据设备的重要程度而采取不同的检修策略，保证设备安全经济运行。
这种设备管理机制成功的避免了传统计划性检修临时性维修频繁、盲目维修、费用损耗大、影响设备运行时间等缺陷，是电力检修技术发展的必然趋势。
随着计算机技术、传感器技术、数字信号处理技术等相关学科的飞速发展以及企业对推进状态检修的愈加重视，促进了状态监测与故障分析领域的进步，科学的执行设备状态检修成为可能[1]。
1异步电动机状态监测设备状态是指设备运行的工况，由设备运行的各种性能参数与设备标准指标的比较值表征。
设备的状态监测是指制定合理的监测计划，按照计划通过测量其电气量、机械量、热工量等参数并结合历史数据和工作环境，进行设备工况分析，对设备的运行状态进行客观的评价。
由于大型异步电动机价格昂贵，其一旦发生故障往往造成整个生产进程的中断，导致的损失远超电动机本身。
所以做好电动机的运行状态监测工作，为设备的可靠运行、检修安排以及后期的故障分析打好基础，对于企业的可靠经济生产具有重要的意义[2]。
1.1异步电动机的状态监测常用手段1.1.1电气量监测电气量（电压、电流、零序电流等）监测是异步电动机最常见、最直观、最有效的一种监测方式。
电力设备状态检修通用术语
电力设备状态检修通用术语1. 啥叫电力设备状态检修的“初值”呢？就好比咱人刚生下来的健康指标一样，电力设备刚投入运行时的那些个状态数据就是初值。
比如说新的变压器刚安装好开始运行，那时候测到的各项参数，像电压、电流啥的稳定值，就是它的初值啦。
2. 电力设备状态检修里的“劣化倾向管理”，您可别小瞧了。
这就像是盯着一个调皮捣蛋的小孩，看他啥时候开始学坏一样。
比如说一条输电线路，我们要时刻关注它的绝缘性能、金属部件的腐蚀情况，要是发现有越来越差的趋势，就得赶紧采取措施，就像及时纠正小孩的错误行为。
3. 那“状态量”又是什么鬼呢？这就好比是电力设备健康的一个个小标签。
像设备的温度、振动频率这些能反映设备状态的数值都是状态量。
拿发电机来说，它运转的时候温度升高到某个不正常的值，这个温度就是一个很关键的状态量，告诉我们设备可能出问题了。
4. 您听说过“检修阈值”吗？这就像是我们考试的及格线。
当电力设备的某个状态量达到一定的数值，就像考试成绩差到了及格线以下，那就意味着该检修了。
比如说电动机的振动幅度达到了规定的检修阈值，那就得把它停下来检查检查了。
5. “状态评估”可是个大事情。
这就像是医生给病人做全面检查一样。
我们要对电力设备的各个方面，从机械结构到电气性能，进行评估。
就像给一台老的开关柜做评估，要看看它的开关是否灵敏，电路连接是否良好，这一整套的评估下来，才能知道设备的健康状况。
6. “在线监测”这词儿挺酷的吧？这就像给电力设备装了个小秘书，时刻盯着设备的一举一动。
就像在变电站里的那些大型变压器，通过在线监测系统，我们能随时知道它的油温、油位等情况，就像小秘书随时汇报工作一样。
7. “离线检测”呢？这有点像我们定期去医院做全面体检。
电力设备不能光靠在线监测，还得时不时把它停下来，做更深入、更全面的检查。
就像那些运行了很久的高压断路器，每隔一段时间就得离线检测一下它的机械性能和电气绝缘性能。
8. “预防性试验”这个概念可重要了。
高压电机局部放电在线监测方法
高压电机局部放电在线监测方法【摘要】局部放电在线监测是诊断高压电机定子绕组绝缘故障的有效方法之一。
文中概述了国外高压电机局部放电在线监测的几种方法：基于汇流环上成对耦合电容器的监测法，基于中线射频监测法，基于电机引出线上耦合器的监测法，基于定子槽耦合器的监测法，基于埋置在定子槽里的电阻式测温元件导线的监测法等。
其中主要介绍耦合器或传感器的设置、噪声抑制方法以及它们的应用情况。
【关键词】局部放电，在线监测，高压电机1前言定子绕组绝缘故障是高压旋转电机的主要故障之一。
为了提高运行可靠性，应当加强对电机定子绝缘运行状态进行监测。
电机在发生绝缘故障前往往会有征兆，其中局部放电(PD)与电机定子绕组绝缘状况有着密切地联系。
由于电机绝缘介质长期承受热、电、机械应力及环境影响，导致绝缘发生劣化，使得电机在运行时绝缘产生局部放电。
反过来，局部放电又加速了绝缘的劣化，若局部放电继续扩大与发展，最终将导致绝缘被破坏。
因此，对局部放电作连续地监测，是诊断绝缘状况的有效方法。
2局部放电监测的几种方法2.1基于汇流环上成对耦合电容器监测法国外在70年代就已开发了高压电机绝缘在线监测装置。
如Kurtz M.等开发了适合水轮发电机使用的局部放电分析仪(PDA)［1］，并已成功地应用于北美的140多台机组的局放监测试验上［2］，取得了重大经济效益。
它的局放信号是通过安装在发电机定子绕组上的高压耦合电容器(其额定值为80pF,30kV)获取的，每相各有一对耦合电容器，并将耦合器安装在各相汇流环(过桥线)的合适位置上，以便消除来自电机外部的干扰。
假设一个来自电力系统的干扰脉冲，从某一相的端接线端进入，这时干扰脉冲将分成两路，分别沿该相的汇流环两边传送至两个耦合电容器，若汇流环两边等长，而且由这两个耦合电容器联接到电机外部供PDA分析仪监测用的固定测点的同轴电缆线也等长，这样干扰脉冲沿该相汇流环两边通过耦合电容器和同轴电缆传送至电机外部测点时的信号是相同的，这两路相同的脉冲信号送入PDA分析仪前级的高速差动放大器后，其结果是输出为零，即来自电机外部的干扰脉冲将不产生输出，如图1(a)所示。
一种电机控制器高压互锁检测电路及检测方法
一种电机控制器高压互锁检测电路及检测方法我国电机控制器普遍采用了高压互锁检测电路来确保操作人员和设备的安全。
高压互锁检测电路是一种能够监测电机控制器是否处于高压状态，从而防止误操作和电击事故发生的重要保护措施。
本文将详细介绍一种高压互锁检测电路的设计原理和检测方法。
1.高压互锁检测电路的设计原理高压互锁检测电路的设计原理基于以下两个关键点：一是通过电压检测来确定电机是否处于高压状态；二是通过继电器实现互锁功能，即只有当电机不处于高压状态时，继电器才能闭合，从而允许操作人员进行操控。
具体来说，高压互锁检测电路可以分为三个部分：电压检测模块、控制继电器和指示灯。
1.1电压检测模块电压检测模块通常由电阻分压器和比较器组成。
当电机处于高压状态时，电压检测模块会将高压信号转换成低电平信号，使得比较器输出低电平。
相反，当电机不处于高压状态时，电压检测模块会将低电压信号转换成高电平信号，从而使得比较器输出高电平。
这样就实现了对电机是否处于高压状态的监测。
1.2控制继电器控制继电器一般由一路继电器和二路继电器组成。
一路继电器用于控制电压检测模块的电源，当电机处于高压状态时，一路继电器关闭电压检测模块的电源，从而使得比较器的输出保持低电平。
二路继电器用于控制电机的电源，只有当电压检测模块的输出为高电平时，二路继电器才闭合，从而允许电机工作。
1.3指示灯指示灯用于指示电机的状态。
当电机处于高压状态时，指示灯常亮；当电机不处于高压状态时，指示灯熄灭。
2.高压互锁检测电路的检测方法高压互锁检测电路的检测方法可以分为以下几个步骤：(1)首先，检查指示灯。
如果指示灯亮起，说明电机处于高压状态，操作人员不能进行接触或操控。
(2)如果指示灯不亮，可以继续进行下一步检测。
(3)使用绝缘电阻计检测电机控制器。
将绝缘电阻计的正负极分别与电机控制器的相应电源线进行连接，然后测量电机控制器的绝缘电阻。
如果绝缘电阻小于一定阈值，说明电机控制器处于高压状态，操作人员不能进行接触或操控；相反，如果绝缘电阻大于阈值，说明电机控制器处于非高压状态，操作人员可以进行接触或操控。
电力设备状态监测技术的研究现状及发展
电力设备状态监测技术的研究现状及发展摘要：我国电力设备状态监测技术的发展还需要很长一段时间，当前，电力设备状态监测技术能够帮助我国发电企业在生产工作中有效检测出设备出现的故障和异常状态，通过分析电力设备状态监测技术监测到的异常数据，从而分析电力电气设备的故障原因，并据此进行故障排除和问题的解决。
随着计算机技术和人工智能在电力行业的快速发展，在未来电力设备状态监测技术中必然也会向着自动化、信息化的方向发展，因此，我们要做好技术方面的支持和准备，不断完善当前电力设备状态监测系统，提高相关工作人员的专业素养，从而更好地为我国电力行业的不断发展提供保障。
关键词：电力设备；状态监测技术；现状；发展引言对于电力行业而言，任何电力设备的故障都有可能导致大面积的停电事故，从而为社会和企业带来巨大的经济损失。
另一方面，电力电气设备本身就需要电力企业耗费大量的资金进行维护保障，这些设备一直都处在高强度的工作状态中，一旦出现问题停止生产，不仅会降低企业的工作效率，而且会为企业带来严重的经济损失，进一步影响到社会的生产，降低人们的生活质量，从而阻碍电力行业的发展。
随着科学技术的不断发展进步，计算机技术、传感器技术、信号处理技术以及人工智能技术的发展使得电力设备的状态监测有了更大的进步和发展空间，也为传统的状态监测技术带来了冲击和挑战。
1电力设备状态检修之内涵电力设备状态检修主要指的是以设备现阶段真实工作情况为重要的根据，利用新型的状态检测以及诊断方式和有效的评价方式等对电力设备的实际健康情况加以准确判断，进而对故障的早期情况实施辨别。
针对故障的严重性进行合理的判断，同时还需针对诊断的最终结果，对于电力设备产生故障位置的发展趋势等方面进行判断，还需结合诊断的最终结果，在电力设备性能降低至一定程度后，对于设备实施合理维修。
所以，设备状态检修主要是根据设备的实际健康情况来确定最适宜的检修时机，其通常涵盖设备检修决策、状态的监测和设备的有效诊断等方面的内容。
高压断路器的状态监测问题研究
高压断路器的状态监测问题研究【摘要】高压断路器是电力系统中主要的控制设备，它具有灭弧特性，使用范围广，应用在各种电压等级中，主要作用是在正常情况下，控制电气设备及电力线路的开断和投入；当电力系统发生故障时，与继电保护及自动装置配合，快速切断故障电流，保证电网无故障部分正常运行。
以下介绍高压断路器在线监测诊断类型，能够及早发现设备隐患，减少高压断路器器维护费用。
【关键词】电力系统；高压断路器；状态监测；电流监测；机械振动；动态电阻0引言随着社会和经济的发展，电力系统在国民经济中的地位日趋重要，因此对电力系统安全可靠性提出了更高的要求，同时，电力系统的改革也促使各个电力运营商在满足质量要求的情况下追求以最低的成本实现最终的目标，而其中重要的举措之一就是采取科学的监测和故障诊断手段对电气设备进行检修，从而能够提早发现设备隐患，提高设备的可靠性，降低运行和维修成本。
１机械振动信号的监测高压断路器操作过程中机械零部件间的碰撞或摩擦会引起振动，振动信号可以反映断路器的机械状态。
机械振动信号是一个重要的信息载体，包含有大量的设备状态信息，它由一系列瞬态波形构成，每一个瞬态波形都是断路器操作期间内部“事件”的反映。
振动是对设备内部多种激励源的响应，对高压断路器而言，激励源包括分、合闸电磁铁、储能机构、脱扣机构、四连杆机构等内部构件的运动。
断路器机械状态的改变将导致振动信号的变化，这是利用振动信号作为故障诊断依据的理论基础。
通过适当的检测手段和信号处理方法，配合其它信号对断路器进行诊断可以识别振动的激励源，从而找出故障源。
振动信号是瞬时非平稳信号，不具有周期性振动，它是由于操动机构内部各构件的受力冲击和运动形态的改变引起的，在断路器的一次操作中，有一系列的构件按照一定的逻辑顺序启动、运动、制动，形成一个个振动波，沿着一定的路径传播，最终到达传感器的是一系列衰减振动波的叠加。
２断路器分、合闸线圈电流的监测高压断路器一般都以电磁铁作为操作的第一级控制元件，操动机构中使用的绝大部分是直流电磁铁。
高压电力设备在线监测技术 第10章 GIS和高压断路器的在线监测与故障诊断
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§10.2.1 断路器基本特性
电弧燃弧时间 一个断路器的灭弧能力可以通过监测燃 弧时间来反映。如果一个断路器的动作 行程时间没变，而燃弧时间变长，那么 可以推断灭弧室里一些部件出现了问题： 如灭弧介质的介质强度降低(污染的油、 污染的气体 ) ，断口电场变差 ( 触头烧损 ) 等。
主触头电寿命
瓷绝缘套管
§10.1.2 基本结构与组成
电缆终端
插拔式电缆终端
采用插拔式电缆终端，使得GIS的安装可以与 电缆的安装完全分开，在电缆试验、检修时可 以直接将电缆终端头拔出，而不需要打开GIS 的SF6气室。
§10.1.2 基本结构与组成
与变压器连接套管
§10.1.2 基本结构与组成
外壳 GIS的外壳一般为钢或铝合金制。它必须能承受一定的压力，密闭性要好， 当GIS内部万一发生电弧时，必须不被烧穿，而且高温造成的压力上升不 至于引起爆炸。外壳一般采用焊接或法兰进行连接。
据统计，能够导致断路器灭弧能力发生问题的因素有：
• 油被污染（对于少油、多油断路器）； • 气体被污染（SF6断路器）； • 档板磨损； • 喷管烧蚀。
• 有频率很高的高频电压分量
电压波在GIS中折反射造成0.1-10 MHz
• 幅值并不高，很少到达2.0 p.u.
VFTO的幅值大小与隔离开关触头间电 弧重燃电压大小有关，也与被开断的 母线上的参与点和的电压值有关。
危害： 引起GIS或相邻设备的绝缘故障
§10.1.3 故障调查与分析
GIS绝缘事故的数量及绝缘事故的比例
现代电力系统对GIS可靠性的要求：
•在电气时代和信息时代，供电可靠性要求越来越高 •GIS在电力系统中占有一个很重要的位置 •投资削减造成的延长GIS寿命的要求
GIS和高压断路器的在线监测与故障诊断
SF6气体特性的监测
GIS内部充有一定压力的SF6气体;SF6气体为主要的绝缘介 质和灭弧介质
SF6气体灭弧过程中由于电弧作用会产生分解气体;其分解过 程与电极材料 电弧能量 水分 氧气和设备中绝缘材料有关 分 解的气体有的有毒或有腐蚀性
可使用吸附剂吸附水分和气体
SF6气体绝缘设备的气体年泄漏量规定一般不得大于1％ SF6虽是无毒 惰性 不可燃的气体;但其泄漏会引起环境的污 染;所以一般GIS内都装有通风设备
局放源： ①自由移动的金属微粒
②针尖状突出物
③由于制造原因在绝缘表面上可能存在固定的微粒
④附近存在悬浮电位体或导体间连接点接触不好
GIS局部放电监测
GIS局部放电产生的物理化学变化 1 接地线上流过高频电流;外壳上和周围产生电磁波 2 在气体中产生超声波 3 金属外壳中产生机械振动由声波引起的 4 使SF6气体分解
7 2 高压断路器的监测
1kV及以上电力系统中使用的断路器为高压断路器;是电力系统 中最重要的控制设备和保护设备 高压断路器在电网中作用有二： 1 控制作用 根据电网运行需要;用高压断路器把一部分电力设备或线路投 入或退出运行 2 保护作用 可以在电力线路或设备发生故障时将故障部分从电网快速切除; 保证电网中的无故障部分正常运行
7 GIS和高压断路器的故障诊 断
7 1 概述
一 什么是GIS
1 以SF6作绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备简称GIS 是 将断路器 隔离开关 接地开关 互感器 避雷器 母线 连接管和过 渡元件如电缆头 空气套管和油套管 全封闭在一个接地的金属 外壳内;壳内充以SF6气体作为绝缘和灭弧介质
2 GIS优越性
选择合适的测试位置和传感器的安装方向非常重要
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高压电动机状态监测与预警技术
摘要：高压电动机状态监测与预警技术是一种通过实时监测和分析高压电动
机运行状态的方法，旨在识别潜在故障和异常情况，并提前采取措施以保护设备
和减少停机时间。
该技术的应用可以提高设备可靠性和安全性，降低维修成本，
提高生产效率。
高压电动机状态监测与预警技术是一种重要的工业自动化技术，
通过实时监测和分析，可以识别潜在故障和异常情况，并提供及时的预警信息和
维修建议。
该技术的应用可以提高设备可靠性和安全性，降低维修成本，提高生
产效率。
随着技术的发展，高压电动机状态监测与预警技术将变得更加智能化和
自动化，为工业领域的智能化转型和升级提供重要支持。
关键词：高压电动机；状态监测；预警技术
随着工业化进程的不断推进，在工业生产中大量使用的高压电动机承担着重
要的任务。
由于其在生产运行中承载着较大负荷和长时间运转的特点，高压电动
机容易出现故障和损坏，给生产过程带来严重的影响。
因此，对高压电动机的状
态进行监测和预警，及时发现潜在问题并采取相应措施具有重要意义。
实现电动
机状态的全面监测和智能化预警，提高故障检测和故障排除的效率。
1.高压电动机状态监测
1.1振动监测
通过安装振动传感器，实时监测电动机的振动情况，判断是否存在异常振动，如不平衡、松动、滚动轴承故障等。
根据振动频谱分析结果，可以判断电动机的
运行状况和故障类型。
振动是电动机运行时产生的一种物理现象，可以反映电动机的工作负荷、转
子不平衡、轴承磨损、齿轮啮合等情况。
通过安装振动传感器或加速度计等设备，可以实时监测电动机的振动信号，并将其转化为电信号进行采集和分析。
在振动监测中，通常会采集多个振动参数，包括振动速度、振动加速度、振
动位移等。
这些参数可以通过频域分析、时域分析、波形分析等方法进行处理和
分析，从而获取电动机的振动特征和频谱信息[1]。
通过对振动信号的实时监测和分析，可以判断电动机是否存在异常振动情况。
例如，当电动机轴承损坏或磨损过大时，会导致振动信号的频谱发生变化，从而
可以判断轴承故障的类型和严重程度。
同时，振动监测还可以提供轴承寿命预测、电机振动分级和故障诊断等功能，帮助运维人员及时进行维修和保养。
1.2温度监测
通过安装温度传感器，监测电动机的各个关键部位的温度变化，判断电动机
是否存在过热情况。
过高的温度会导致电动机绝缘老化、轴承润滑不良等问题，
及时监测温度可以防止设备损坏和火灾等危险。
常见的电动机温度监测方法有以
下几种：
温度传感器：通过安装温度传感器，在电动机关键部位进行温度监测。
传感
器可以选择热敏电阻、热电偶、红外线温度传感器等不同类型的传感器。
这些传
感器可以实时感知电动机的温度变化，并将数据传输到监测系统进行记录和分析。
红外测温技术：利用红外测温仪器，可以实时测量电动机外壳表面的温度。
红外测温技术具有快速、非接触、远程测量等优势，适用于复杂环境和难以接触
的电动机情况[2]。
热像仪：热像仪可以实时捕捉电动机表面的温度分布图像，并通过热图进行
温度分析和异常检测。
热像仪能够提供更直观的温度数据和图像，帮助运维人员
更准确地了解电动机的运行状况。
通过温度监测，可以及时检测到电动机的温度异常情况，如过高、不均匀分
布等，从而采取相应的措施，如调整负载、增强散热、及时检修等，保证电动机
的正常运行。
此外，温度监测还可用于预测电动机的寿命，提前制定维护计划，
避免因温度过高导致设备的损坏和停机给工业生产带来损失。
2.高压电动机预警技术
2.1故障诊断与预测
根据电动机传感器获取的数据，应用故障诊断与预测算法，分析电动机的振动、温度、电流等参数的变化趋势，判断是否存在故障的迹象，并预测可能发生
的故障类型和时间。
例如，通过振动特征提取和模式识别技术，可以检测到轴承
故障、不平衡、松动等问题。
振动分析：通过安装振动传感器，实时监测电动机的振动信号，利用信号处
理技术对振动信号进行分析和诊断，从而判断电动机的健康状况以及是否存在故障。
振动分析可以用于检测轴承故障、不平衡、松动等问题。
电流和电压分析：通过对电动机电流和电压信号进行采集和分析，可以提取
有关电动机的特征参数，并与正常运行的参考模型进行比较，以判断是否存在故障。
电流和电压分析可以用于检测绕组故障、转子故障等问题。
温度监测与异常诊断：如前面所提到的温度监测技术，可以实时监测电动机
的温度情况，并通过建立温度模型或对比历史数据，判断是否存在温度异常或过
热情况。
温度异常可能与故障相关，如绝缘材料老化、风扇故障等。
以上是一些常见的高压电动机故障诊断与预测技术，通过采用这些技术，企
业可以及时获得电动机的运行状态和故障信息，提前采取相应的维护和修复措施，确保生产线的连续运行和生产效率的提高。
2.2异常监测与智能警报
通过监测电动机运行状态中的异常情况，如过热、超载、电流波形变化等，
结合人工智能技术，建立预警模型，并设定合适的阈值进行监测和判断。
一旦监
测到超过设定阈值的异常情况，系统会发出警报或预警信号，提醒运维人员及时
采取相应措施。
高压电动机的异常监测与智能警报技术旨在通过对电动机运行状态和相关参
数的实时监测和分析，及时检测出异常情况，并通过智能警报系统向相关人员发
送警报信息，以便及时采取措施进行处理。
异常监测与智能警报技术主要包括以
下几个方面：
实时数据采集：通过传感器等装置对高压电动机的关键参数进行实时采集，例如电流、电压、温度、振动等。
这些数据可以直观地反映电动机的运行状态和性能。
数据分析与模型建立：将采集到的实时数据进行处理和分析，建立与电动机正常运行状态相对应的参考模型。
通过对比实时数据与参考模型，可以检测出与正常状态不符的异常情况[3]。
异常检测与诊断：利用机器学习、人工智能等技术，对实时数据进行异常检测和诊断。
可以根据历史数据和已知故障案例，建立模型来判断当前数据是否存在异常，并进一步确定异常类型和严重程度。
智能警报系统：当异常情况被检测到时，智能警报系统会自动发送警报信息给相关人员，包括维修人员、设备运维人员等。
警报信息可以通过手机APP、短信、邮件等方式进行传递，以便及时采取相应的处理措施。
通过采用异常监测与智能警报技术，可以实现对高压电动机的实时监测和预警，提前发现并解决潜在问题，避免因故障或异常情况引发的生产事故和停机损失。
同时，还可以提高设备的可靠性和安全性，降低维修成本，提高生产效率和设备利用率。
结语
高压电动机状态监测与预警技术是一项重要的工业自动化技术，通过对高压电动机运行状态的实时监测和分析，可以识别出潜在的故障或异常情况，并提前采取相应的措施，以避免设备损坏或停机带来的不良后果。
这项技术的应用能够提高设备的可靠性和安全性，降低维修成本，提高生产效率。
作为一项创新的技术，高压电动机状态监测与预警技术还需要进一步研究和完善。
期待更多的专家学者和企业共同努力，推动这一技术的发展，为工业领域的智能化转型和升级做出更大的贡献。
参考文献
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