郭维芹
摘要：用射频技术与模糊诊断技术对发电机绝缘状态监测和评判，已经取得一定的实际应用效果，并在实践中逐渐显露出它对状态维修和促进发电设备的科学管理的贡献。
关键词：绝缘；状态监测；模糊专家系统
一.引言
发电机运行的高可靠性和合理状态的维修方式，已经成为关键和焦点。“状态维修”是根据设备状态监测和故障诊断所预知的设备状态，来确定设备维修工作的内容和时间，制定维修方案。状态维修是针对传统的对设备进行定期的“计划维修”存在的盲目性与强制性、缺少针对性及科学性，所造成设备的“过度维修”的弊端而提出的一种新的维修概念和维修方式。
用射频技术与模糊诊断技术对发电机绝缘状态监测，对设备采取状态维修，减少故障率，可以延长设备的服役寿命，这是诊断技术促进设备的科学管理的结果。
状态维修植根于状态监测技术仪器和可靠的状态诊断系统。1990年起，上海第二工业大学对发电机绝缘状态监测进行研究和开发，先后完成SJY-1射频监测仪的研制、发电机局部放电射频信号评判研究，及发电机绝缘故障模糊诊断专家系统、大型汽轮发电机绝缘状态远程监测与诊断系统等项目的研究与开发。前两个课题已经取得实际应用效果，并在实践中显露出它对状态维修的贡献，后面二个成果的推广应用，有望在更大程度上为状态维修提供一个科学决策的方法。
二.发电机绝缘状态的射频监测
发电机局放在线射频监测仪能对发电机绝缘状态监测和对绝缘故障早期预报。该方法利用高频电流互感器从发电机定子绕组中心线上拾取高频放电信号，以发现定子内部放电现象。西屋公司开发了商用的射频监测仪，在许多发电机和大型高速电动机上采用取得实效。
SJY-1射频监测仪是上海第二工业大学在1992年完成的上海市14项重点攻关课题与上海市火炬计划项目。该设备在抗干扰和接收器的输入动态范围等性能方面优于西屋产品，提高了监测的可信度；十年来的运行经验和研究，课题组对射频监测仪测试结果的解释，从原本限于监测定子线棒股线断裂拉电弧，发展到对发电机低能量的局放的评估，更有效地发现早期的绝缘缺陷，为发电机状态维修提供有意义的信息。1994年以来，已有100余套SJY-1射频监测仪在全国十几个省市的100-600MW汽轮发电机（包括为秦山核电650MW机组及巴基斯坦恰希玛核电站配套），和刘家峡、八盘峡水电站上运行。使用实践证明，SJY-1射频监测仪确实反映被监测的电气设备的绝缘状态，没有出现过误报和发生过漏报，并及早发现发电机系统异常和故障许多起，如张家口发电厂、马鞍山万能达发电有限责任公司、永昌发电厂、吴泾热电厂、吴泾二电厂、渭河发电厂、巴基斯坦恰希玛核电站等，防止了发电机重大事故的发生，对发电机绝缘系统评估和监督有积极作用。经张家口发电厂等使用经验表明SJY-1射频监测仪在线监测的指示值，与离线做的“电位外移”法的结果十分吻合，这为发电机绝缘状态的在线监督和评定，提供了很有价值的信息。随着绝缘状态监测仪的推广应用和运行经验的不断积累，有望一定程度上逐步取代某些传统的对绝缘带有破坏性的电气预防性试验，这些试验需要离线做，且弊端较多。哈尔滨电机厂、上海电机厂等把SJY-1射频监测仪列为配套产品。
射频监测仪作为一个预示事故的仪器，它可较早地预报发电机的隐患。射频监测仪的使用中首先要认识其指示值变化及其发展趋势对发电机的绝缘状况的关系，
通过对SJY-1射频监测仪现场使用的研究，首次给出了发电机的绝缘状态与射频的信号电平的函数关系，把发电机绝缘状态监测，划分为良好、中介过渡、注意、警告、危险几个区域，为运用射频监测技术科学评估发电机系统的绝缘状态打下基础，并接受了实践的考证。许多实践证明，当SJY-1射频监测仪检测信号低于300μV或在此附近摆动，而且测量值与发电机的负荷无关的情形下，发电机系统的放电总量是微小的，说明发电机系统的绝缘状况是良好的，就这点，它对发电机实施状态维修提供了有效信息。当SJY-1射频监测仪检测信号高于000μV，宜将数据与平时积累的数据比较，应机而异，评判发电机系统中放电状况。譬如，负荷的跟随情况，射频信号幅值是比较恒定的还是随机变化的，信号是缓慢升高的还是突变的等等，还应综合传统测试方法及发电机的工况变动试验，以综合评判故障发生在发电机内部还是外部，相对而言，该信号变化的趋势给评判可提供更为丰富的信息。1000μV确非发电机定子内部放电判断的绝对的界限，不是射频信号一旦达到某一个的水平（规定值）就停机，凡属预报性仪器，其最重要的是可靠性，所反映的信息是真实的，另外，在状态维修的系统中，不可能要求只用某一个设备、或一个信号来判断发电机故障的类型，或决定发电机停机与否。
三.发电机绝缘故障的模糊诊断
本研究成果“125MW，300MW汽轮发电机绝缘故障模糊诊断专家系统”，具有二级诊断功能：“一级诊断”为在线进行的，使用SJY-1射频监测仪对发电机的绝缘状况进行监测，当其信号指示值超标或出现异常时，将作为下一级诊断的起动；“二级诊断”为离线的，是提问式的交互式诊断。
汽轮发电机是一种十分复杂大的系统。故障与征兆之间关系模糊复杂，用建立精确数学模型来进行故障诊断是十分困难的。发电机系统内的有些信息是确知的，如进出水、氢的温度及其温差、定转子和铁心的温度、氢气的湿度等；有些是非确知的，如定子、转子铁心的绝缘。非确知的即为模糊性、灰色性。绝缘从良好到劣化中间过渡是一个模糊态，模糊性是发电机系统绝缘故障客观存在的属性。模糊集FuzzySets的思想是以数学方法来处理模糊现象，是精确性向模糊性的一种逼近。因此，本成果结合射频监测仪的应用，把模糊集思想引入到发电机绝缘系统的故障诊断中，对发电机绝缘故障诊断这一复杂系统找出合适的描述方法，以模拟人类专家在进行对发电机故障判断的经验，把人们长期结累的经验作为规则模型化，给出解决发电机故障诊断这类复杂大系统问题的快速而有效的途径，其目的是试图以计算机代替人类专家对复杂的发电机系统进行故障诊断，实施发电机绝缘故障模糊诊断。
基于专家经验及知识处理的专家系统诊断方法，系统中的专业知识使用具有因果关系产生式表示，每一个产生式都有前提与结论两部分组成，易于控制和检测。其规则库由大约数百余条规则，和对发电机系统有关的射频信号及近五十个征兆，以及定子绝缘故障等二十几类绝缘故障事实组成。系统通过一组推理结构的程序，负责整个产生式系统的运行，它按一定的策略从规则库中选择规则与已知事实进行匹配（比较），使问题得到求解。对发电机绝缘故障多数不确定状态采用确定性因子、对自然语句中模糊量词进行量化、对射频信号使用隶属函数建模等，给出解决发电机故障诊断这类复杂大系统问题的快速而有效的途径，是当前被认为很有前途的办法。
专家系统框架和方法虽然已经确立，它还需在运行中完善，在完善中发展。
四．结论
1.状态维修发电设备维修管理的必然趋势，状态维修植根于状态监测技术和可靠的状态监测仪器。用SJY-1射频监测仪等设备评估发电机系统的绝缘状况，对防止发电机重大绝缘故障的发生，和发电机状态监测有积极作用。
2.运用模糊集构造发电机绝缘故障专家系统，和应用现代通信技术和网络技术做成发电机远程诊断系统，是状态监测和状态维修的发展趋势。
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