安徽省淮北矿业有限责任公司桃园煤矿 安徽省宿州市 234000
摘要：通过对电气设备状态监测与故障诊断的含义与实现过程进行介绍，通过目前的技术应用现状总结，得到电气设备状态监测与故障诊断在技术应用方面普遍存在的问题，并具体结合数据采集、数据分析与处理等电气设备状态监测与故障诊断技术实现过程中的重要环节对技术的发展前景进行展望，同时提出了技术发展的方向性建议，对电气设备状态监测与故障诊断的工程应用具有一定的借鉴意义。
关键词：电气设备；状态监测；故障诊断；技术运用
一、电气设备状态监测与故障诊断的定义与实现
（一）电气设备状态监测与故障诊断的定义
1状态监测
状态监测是在电气设备正常运行的前提下，利用传感、计算机、光电子技术等手段，对电气设备的状况开展连续性自动监测的方法。状态监测技术的应用应能实现以下三点要求：
一是，为防止产品的质量问题对电气设备运行可靠性造成不利的影响，使用状态监测技术对电气设备的运行状态进行实时监测，及时发现故障隐患。
二是，利用状态监测技术对一些老旧设备和疑似有缺陷的设备运行进行实时监测，一旦发现故障征兆及时退出、维修或者更换故障的电气设备，在保证电气设备安全稳定运行的前提下，充分发挥老旧设备的运行寿命。
三是，采用状态监测技术来弥补停电试验方法所造成的电气设备的停运时间长等缺点，保证设备的可靠运行。
2故障诊断
故障诊断主要是对电气设备的状态实时监测数据进行比对分析，给出设备的故障点、故障类型以及故障的发展趋势，并提出有效的维修策略，从而来保证设备的安全稳定运行，降低因电气设备故障而造成的不利影响。
（二）电气设备状态监测与故障诊断的实现
总的来说，电气设备状态监测与故障诊断过程可分为运行信号检测、信号特征提取、运行状态识别、故障诊断结果几个部分。
1提取信号特征：对信号中有用的部分进行保留或者增加，提取出与电气设备故障相关的一些信号，方便对其进行后续的故障诊断。
2运行状态识别：建立电气设备故障识别分类模型，对获得的故障相关征兆进行识别与分类，从而识别确定电气设备的运行状态。
3运行信号检测：根据所监测的电气设备和监测目的，选择相应的不同传感器，对电气设备的运行信号进行监测，同时将模拟信号转变为数字信号。
4故障诊断结果：根据上述部分可得到设备运行故障的判断结果，提出实用有效的针对性维修策略。
二、电气设备状态监测和故障诊断的应用现状
（一）电气设备状态监测应用现状
电气设备的故障往往是一个渐变的发展过程，在这个过程中总会表现出一定的故障征兆，如温度过高、局部放电、泄漏电流增大、介质损耗增大、三相电流不平衡等。每种故障征兆都对应着一种或多种状态监测技术。由于不同电气设备的结构和安装运行环境的不同，因此状态监测的技术也不相同。
（二）电气设备故障诊断应用现状
为解决短路、断线、电气设备损坏等电气故障所带来的各种问题，故障诊断技术通过对电气设备运行状态的监测结果的分析，发现故障，并提出针对性的维修策略。应用于电气设备故障诊断的算法一般可以分为基于解析模型的方法、基于定性经验知识的方法以及数据驱动的方法三种。
1基于解析模型的方法
其主要是通过将设备的实际运行状态与建模后的预测运行状态进行对比分析，对设备故障进行诊断，但是此种故障诊断算法跟模型参数关系较大，有一定的误差。
2基于数据驱动的方法
其主要是通过对监测的实时数据和离线历史数据的分析，来对设备故障进行诊断。
3基于定性经验知识的方法
其依赖于系统的先验知识，主要是应用专家系统、神经网络、粗糙集理论等技术对故障进行诊断，但由于涉及到的专业知识比较复杂，应用起来相对困难，不易操作。
若只采用某一种算法对电气设备进行故障诊断，在实际引用时可能存在缺陷，因此，考虑将三种方法进行融合，综合三种算法的优势，达到很好的故障诊断效果。例如，在神经网络中加入粗造集理论，既可以减少训练数据，提高故障诊断效率，又能提高数据的代表性，较少噪声干扰。
三、电气设备状态监测与故障诊断普遍存在的问题
电气设备状态监测与故障诊断是不停电维修基础的前提条件，从目前的技术应用现状来看，仍然存在着许多制约其发展的问题，要进一步发展电气设备状态监测与故障诊断技术必须解决这些普遍存在的问题。
（一）电气设备状态监测与故障诊断系统标准化
为了避免因为电气设备的不同而造成检测设备不适配的情况，需要对检测设备建立标准的型号，保证不同厂商生产的不同设备之间具有一定的兼容性和扩展性，从而降低维修成本。
（二）状态监测设备的稳定性
由于监测设备的复杂多样、周围环境比较恶劣、电磁干扰等因素，对状态监测设备的运行稳定性有着很大的影响，导致对于电气设备的实时监测数据存在误差。因此，需要对监测设备进行定期的检测和维修。
（三）健康状态评估和设备寿命预测
一般而言，电气设备故障分为运行初期、稳定期、劣化期以及危险期等四个阶段。电气设备在每个阶段暴露的故障问题和解决的办法不同，因此要不断进行数据监测，准确预测电气设备的剩余寿命，并制定每个阶段具有针对性的维修和更换方案。
四、电气设备状态监测与故障诊断的发展前景及建议
针对目前技术应用中所暴露出来的一些问题，结合当前计算技术、通信技术等的发展趋势，下面提出电气设备状态监测与故障诊断技术的发展前景及相应的发展建议。
（一）基于先进物联网技术及信息融合技术的发展
在电气设备状态监测和故障诊断中应用无线传感网络等先进的物联网技术和信息融合技术对设备运行信息进行采集，传送，处理。
（二）基于虚拟化技术的发展
为了提高故障诊断系统的可视性和交互性，将虚拟化技术融入电气设备状态监测与故障诊断中，有助于运行人员全面把控电气设备的运行状态。
（三）电气设备状态的远程监测和网络化跟踪
利用信息技术高效获取信息、处理信息、传输信息和使用信息的优势，将其融入到电气设备状态监测和故障诊断中，实现对电气设备的状态的实时监测，并将监测到的数据信息进行远程传送和网络化跟踪，提高对电气设备的监测能力，及时发现设备运行故障并进行维修。
（四）基于寿命周期的成本管理
随着设备运行年限的增加，检修成本也随之增加，为了避免设备检修的成本出现高于设备换新的成本，应将设备寿命周期的成本管理列为评价指标，从而降低设备维修费用，节约成本。
（五）基于人工智能技术的故障诊断系统开发
为了提高电气设备故障诊断系统的智能化，将专家系统、模糊推理、机器学习等信息融合技术融入故障诊断系统开发中，充分利用智能信息处理技术的协作优势，克服应用单一故障诊断方法所存在的局限性，为电气设备状态监测与故障诊断数据的分析和处理提供一个有力的解决工具。以矿井提升机大型电机等电气设备为例，研制音频、振动、温度等感知装置，创建矿山提升机大型电机运行时、音频信号、振动、温度数据样本集，通过希尔伯特变换、短时傅里叶变换，提取电机在不同故障状态运行时音频信号的时-频域等特征数据，实现大型电机状态的实时感知检测，其次建立矿山提升机大型电机故障音频特征信息库，研究大型电机故障发生前音频、振动、温度数据变化规律，构建大型电机健康状况预测模型，研发基于多感融合的大型电机诊断算法及其检测软件。
（六）开放式故障诊断系统
为了弥补传统的故障诊断系统中需要人为操作数据库的缺点，提高系统的灵活性，采用开放式的故障诊断系统，建立基于Web数据库的开放式架构。
结束语
综上述，电力设备的安全稳定运行是矿井发展的重要保障，目前，由于电力设备的故障影响矿井生产时有发生，甚至导致安全事故的发生。因此，需要实时监测和诊断电力设备的运行状态，若设备发生故障，能够迅速做出反应，最大限度地降低运行和维修成本，保证电力设备的安全稳定运行。
参考文献：
[1]论述电气设备状态监测与故障诊断技术运用[J].苏静超，张鹏. 建材与装饰. 2019（15）
[2]浅析电气设备状态监测与故障诊断技术[J].赵亮. 山东工业技术. 2019（13）