电力分析仪监测电动机的节能效果分析

张婷 周胜男

上海市质量监督检验技术研究院 上海市 200000

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，电力工程建设越来越多，对电力分析仪的应用也越来越广泛。本文首先分析电力质量分析仪主要特性和操作要求，其次探讨电力系统设备状态监测技术，最后就电力设备的故障诊断与应对措施进行研究，以供参考。

关键词：设备状态监测;故障诊断;数据提取;故障定位

引言

电力系统的设备状态监测与故障诊断在系统运行维护中发挥着关键作用，其既可以为运行工作的稳定性提供保障，还可以为更多用户提供高质量的电力服务。以外，当电力企业在开展现代化技术的升级工作时，也会对国内的制造业和工业带来帮助，以此提高对劳动者的生命安全保护，进而实现国家全方位与人性化的发展目标。

1电力质量分析仪主要特性和操作要求

电力质量分析仪是一种便携式多功能仪器，用于测量和分析三相电力系统。主要能测量交流电流(I)、交流电压(U)、有功功率(P)、视在功率(S)、无功功率(Q)、功率因数(cosφ)、电能(E)等参数以及谐波分析。其主要由电源开关(OFF)、配置菜单(Config)、记录菜单(Record)、电能测量(Energy)、频谱(Spectrum)、基本电参数表(Meter)、LED显示屏和3个钳形夹、互感器、电源电缆等标准附件组成。三相电路测量时，钳形电流互感器箭头必须指向电流方向，标号对应，即从电源到负载，朝向应一致，以保证读数正确。被测的通电导线应置于互感器钳口中央，并尽可能远离铁磁物质，以减少测量误差。注意在变压器(如11kV/110kV)次级测量电压中，必须输入变压比的一个比例因数，互感器的次级电压不能开路，以防端子之间具有危险的高电压。

2电力系统设备状态监测技术

（1）线上监测。电力公司为提高状态监测设备的线上工作质量，将针对其工作内容进行具体化升级与优化，并依靠现代信息技术来实现监测的智能化与自动化，其中线上状态监测工作主要包含设备故障诊断、监测记录和状态管理等内容。首先在设备的故障诊断工作中，需要将电力系统的原始数据进行提取，并使其与故障设备的数据状态进行对比和分析，以便帮助维修人员准确找到故障部位。同时，常见的故障信息难以直接利用监测设备进行获取，因此在多数情况下，故障分析工作需要借助外在力量对特定地点进行搜查，以此实现故障部位的精准维修。以国内某变电力公司的配电室温度监测为例，并对配电室的一周温度情况进行记录和采集，再将具体数据发送至处理终端。（2）离线监测。为实现电力设备的自动化和智能化状态监测，也要使电力设备在离线时间内持续运转，因此状态监测设备的离线工作需要得到电力企业的充分重视。具体表现为在电力设备的离线状态监测工作中，其无论是否维持在工作状态还是休眠状态，都可采用相关技术对电力设备进行抽查与检测，以此帮助电力公司在实际运行中及时找到设备的不足和故障部位。与此同时，离线监测设备在其运行时的具体内容较为单一，所以在匹配方面更加适合结构简单、容量较小的电力系统，并在安装一次即可长期使用，从而达到对设备的维护功能。除此以外，由于在线状态监测工作所涉及的范围较大，并监控内容较多，所以在耗电方面难以达到环保目的，而离线检测设备的运行模式简单，且多用于小型电力设备的监控与管理，进而对环境保护工作提供重要价值。

3电力设备的故障诊断与应对措施

3.1磨煤机的节能改造简要分析

一般的，发电厂中对于钢球磨煤机的使用比较多，其中每台机组都需要配备两台以上。弱国机组的负荷变动比较大，同时磨煤机的启动比较频繁，这时便需要针对磨煤机的启动冲击问题进行深入的研究解决。在此过程中如果为了解决磨煤机的起动问题而采用高压机软启动器往往是不经济的，同时对于重载起动的磨煤机作用效果也不明显，因而需要对此做出改进，主要可以进行给粉机的变频改造或是改善燃料控制手段，由此来最大限度地减少磨煤机的起动次数，从源头上解决磨煤机的起动问题。而对于直吹式的制粉系统而言，需要配备磨煤机或是风扇磨煤机4台至8台，其中在允许六台磨煤机共同工作，而其他两台磨煤机则是备用，在进行炉膛燃料的控制过程中，需要对排粉风机或是一次风机进行一定的变频调速改造，在此过程中也需要根据锅炉负荷进行台数的调节过程。

3.2谐波分析仪系统的结构设计

在FPGA中用硬件实现FFT算法，虽然CPU资源占用较少，但FFT处理单元要占用大量FPGA硬件资源，同时将会大大增加FPGA硬件系统复杂程度，由于FFT模块工作时钟频率较高，如此庞大的数字系统很容易产生竞争-冒险现象，将大大降低系统稳定性。另外Altera公司提供的FFT核是收费的，使用它将会增加成本。因此我们采用在NiosIICPU中用软件实现FFT运算功能，采用此方法的优点在于能大大降低基于FPGA硬件设计难度，有效降低FPGA资源使用率，进一步保障系统稳定性。不足之处在于用软件实现FFT功能将会占用较多的CPU处理时间，使系统实时性变差。但综合铸造企业电力系统的实际，采取性价比较高的软件实现方法来进行电力系统谐波测量，即在NiosII中用程序实现FFT算法的方法。

3.3变频调速测试的比较

在空气压缩机组及供气系统正常运行工况下进行监测，以2h为一个检测周期，考虑到变速的不稳定负荷，增加一次检测周期。对额定电压为380V的空压机组配套电动机进行测试，在同一个周期内，电动机额定功率为132kW的情况下，测试的交流电动机额定电流为262A，在直接起动时电流是额定电流的5～6倍，电机损耗比较大，所需的电源容量也很大，电流突变，因此不适宜频繁启、停；采用变频器对电机进行驱动的时候，将变频器的输出频率降至很低时起动，电机负载起动电流小，仅为额定电流的1.2～1.5倍，电流平稳，因而变频器输入端要求电源配置的配电电容相应减少，能够实现电机频繁的起动和制动。

3.4绝缘故障

绝缘故障是电力企业的状态检测设备常见的故障的之一，其原因大多与设备直接连接地面有关，针对此类故障因素技术人员应给予充分重视，从而提高设备的使用寿命。当前电力状态检测设备在发生绝缘故障时的具体表现不仅体现在数据变化上，还能在化学特征的状态上进行判断，例如设备温度等。其产生因素主要与电力设备的绝缘构成情况、环境情况和自然因素有关，多受于综合方面的共同影响，因此难以预估和判断。

3.5对谐波分析仪进行全面测试

从原型仿真到用户现场四个平台开展测试，其中原型仿真包括阳Ｔ变换精度、变换速度两方面；在信号源上测试，与标准表对比，记录数据；在用户现场测试，使用主流国外产品电能质量分析仪，对比试验。通过对测量数据的分析，得出结论；本课题开发的谐波分析仪符合国家标准，达到A级表精度要求。

结语

基于电力系统的现代化状态检测应用与故障诊断与分析，企业技术人员应当针对设备的具体状态和故障位置进行全面判断，以此对故障点提出针对性的维修方案，以此提高设备的状态检测效果，并在完成检测与管理目标的同时，保障电力设备的稳定和长期运行，同时增强用户的实际体验，实现电力企业的服务价值，为今后国内各大电力企业的设备优化与升级提供技术支持。

参考文献

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[2]邢芝福.电力系统设备状态监测与故障诊断技术分析[J].天津科技,2017,44(07):65-67.

[3]王建涛.电力系统设备状态监测与故障诊断技术分析[J].电子世界,2019(14):204.