薛俊杰
黑龙江旌瑞建设工程有限公司 ， 黑龙江省牡丹江市157000
摘要：以电气设备故障监测诊断技术为背景，在传统电气设备状态监测方案的基础上，探索了一种基于智能测控单元的民用建筑电气设备远程监测诊断系统，并在实际工程中进行了实验。实验表明，远程监测诊断技术可以方便电气故障的修复和维护。
关键词：民用建筑；建筑电气；设备状态；远程监测；远程诊断；智能测控；故障预警；物联网
1电气设备状态监测与故障诊断技术的研究意义
电气设备故障监测与诊断技术越来越受到国内外电力行业的重视。技术发展迅速，不断取得新的研究成果。一方面，电气设备状态监测和故障诊断的意义在于提前了解和跟踪在用电气设备的运行状态，提前发现设备故障的隐患，确定整体和局部是否正常，及早发现设备故障及其原因，评估故障的位置和性质，可以预测故障的发展趋势；另一方面，当设备发生故障时，可以及时采取必要的报警和应急措施，防止故障的进一步恶化或蔓延，从而避免严重的人员伤亡、环境污染和经济损失。一般来说，电气状态监测和故障诊断技术的应用可以在设备的运行、维护和管理等整个生命周期内提供帮助，有利于保证设备的正常运行，防止设备故障，提高维护效率，降低维护成本等。，保证了工业生产和日常生活的安全运行，在现代大规模生产中发挥着重要作用，越来越受到人们的关注[3]。
2电气设备状态监测与远程诊断技术的发展趋势
电气设备的状态监测与诊断技术主要经历了三个明显的发展阶段:早期，用独立的电子仪器代替技术人员的感官判断，但诊断仍然严重依赖技术人员的专业知识和经验；中期，得益于计算机和电子技术的发展，可以用大量的传感器采集电气信息，用计算机技术进行在线、即时的信号处理和故障诊断；目前，随着物联网技术、远程监控技术和计算机仿真技术的巨大发展，一个智能远程监控诊断系统已经逐渐形成[5]。
但在日常工作中，笔者发现目前的监测诊断系统普遍价格昂贵、容量低、计算能力相对有限，侧重于有限的特征监测，局限于对单个设备或某一类型设备的监测。在民用建筑中，这些缺点极大地限制了该技术的应用前景。因此，民用建筑电气设备状态监测与诊断技术的发展趋势应该是降低成本，提高系统的适用性，能够在线监测故障和远程诊断故障，形成分布式、综合的远程监测与诊断系统。
3民用建筑电气设备状态监测与远程诊断技术
建筑电气系统是建筑的组成部分，是建筑发挥预期功能的关键因素。建筑电气系统一旦发生故障，就会造成设备停机、计算机信息数据丢失、火灾等事故，给人们的工作和生活带来极大的不便，甚至造成经济损失和人身伤亡。目前，民用建筑电气系统在线监测与远程诊断技术的研究不如继电保护技术的研究深入和广泛。这主要是因为随着信息技术的飞速发展，建筑电气系统的功能越来越多。作为一个与实践密切相关的研究对象，状态监测与诊断技术相对于建筑电气系统的复杂性和重要性还没有引起足够的重视。如今，建筑电气系统的发展远非如此。随着用电设备的增加和负荷的快速增加，传统的检测技术和方法已经略有不足，因此有必要研究适合建筑电气系统的有针对性的故障诊断技术。
建筑电气设备状态监测与远程诊断技术工程试验
4.1核心设备的选择和设置
为了实现对建筑电气设备状态的远程监控，需要一种能够准确采集电气设备运行参数并将测量结果传输给上位机的电气元件。本文选择了某公司开发的智能测控单元。
4 . 1 . 1重症监护室的基本表现
额定电压:~ 220v/50hz；额定电流:16A；测量精度:电压、电流为0.5级，功率为1级；工作环境:温度10~60℃，湿度< 85% RH。
4 . 1 . 2重症监护室的基本职能
计量功能:测量电气设备的运行参数，包括电压、电流、有功功率、无功功率和相角。
远程传输功能:数据可以通过有线(RS485)和无线(ZigBee)传输到上位机，上位机也可以向智能测控单元发送控制指令。
4.1.3实验场地
本研究以华南理工大学某办公楼的照明系统为研究对象。
4.1.4设备安装和调试
智能测控单元安装在带导轨的电气箱内。主要接线类型有两种:一种是~220V回路接线，一种是RS485通信接线，每种都是一对进一对出。
连接完成后，调试并设置每个智能测控单元，然后正常监控电气设备(灯)的状态。
4.2建筑电气设备状态的实时监控
智能测控单元内部的采样芯片可以采集各种电气参数，如电压、电流和功率。为了便于观察和分析，所有数据都显示在上位机系统中。通过电气设备状态监测系统，可以实时在线监测电气设备的运行状态。如图1所示，U为实时电压，I为实时电流值，P为实时功率。
为了便于设备故障诊断，实时监测值应存储在数据库中。程序如下:
<通道名= "数据记录"描述= "报警记录"
connect string = " Provider = sqloledb . 1；PersistSecurityInfo = True
UserID = sa
Password = snw123456InitialCatalog = SBZT
DataSource=BMS\MSSQLSERVER2008 "
RcdCycleMs="10 " >
<设备>
</DEVICES >
</CHANNEL >
其中，“RcdCycleMs”表示以Ms为单位的数据存储周期，“RcdCycleMs="10 "表示每0.01s存储一次监测数据，可根据被监测设备的特点和对数据精细度的要求进行适当调整。
4.3建筑电气设备状态的故障预警
该系统能够自动分析电气设备状态监测系统测量的电气设备运行过程中的状态参数。
基于对设备状态运行参数的分析，可以设置故障报警。以电压状态故障报警为例，假设被监测电气设备的耐压值为220V±20%(176 ~ 264V)，高电压和低电压的报警阈值分别为250V和190V。如果设备的实际工作电压高于250伏或低于190伏，电气设备状态监测系统将发出警报，警告设备将出现故障甚至损坏。如图1中的报警值和报警值所示，如果“假”表示没有报警，如果“真”表示报警。
本研究以照明灯具为研究对象。经过实际测量，电压一般稳定在218-230V之间，电流值一般在0.15-0.38 A之间..因此，设定250V的高压报警阈值和190V的低压报警阈值是合理的。同时，当前报警阈值可以设置为0.5A。
虽然电气设备状态监测系统能够实时监测电气设备的电压和电流值，并给出预警，但由于故障一般是瞬间发生的，不能有效发挥电气保护的作用。在大多数情况下，仍然需要空气开关或其他电气保护装置来保护电气设备。
4.4建筑电气设备状态的故障诊断
用户曾经通过开关按钮打开一个电灯，电灯被打开后瞬间熄灭，然后无法持续打开，导致故障。为了分析失败的原因，可以从数据库中检索存储的数据进行分析。
10: 14: 20.17前电气设备关闭，电压稳定在221V，电流值稳定在0.01A(因为智能测控单元本身有一定的能耗，所以电流值不为零)。10: 14: 20.17，用户通过开关按钮手动接通电源，电流值开始上升。由于故障，电流上升非常快，在0.01秒内达到电气设备状态监测系统设定的电流报警阈值，0.03秒后超过16A，之后电流和电压均变为0。从数据可以分析出，空气开关保护动作是由于电流过大触发的，所以空气开关及时切断电源。
技术员查明原因后，即可恢复空气开关的供电；如果无法恢复，进一步检查配电线路是否短路。
5结论
借助智能测控单元，可以建立基于远程通信网络的建筑电气设备状态监测系统，实时监测建筑电气设备的运行状态，监测其电压、电流等信息，并实时存储。当电气设备发生故障时，很容易根据监测到的数值来分析设备故障的原因，这极大地方便了电气故障的修复和维护。随着物联网技术和监控技术的快速发展，民用建筑电气设备状态的远程监控和诊断技术必将迎来更大的突破。
［1］黄文生.电气设备故障诊断的现状与发展趋势［J］.中国电力教育，2010（31）：265-266.
［2］朱德恒，沿璋，谈克雄，等.电气设备状态监测与故障诊断技术［M］.3版.北京：中国电力出版社，2009.
［3］罗亚.机电设备故障诊断技术发展探析［J］.湖北三峡职业技术学院学报，2007，4（2）：52-55，63.
［4］崔彦平，傅其凤，葛杏卫，等.机械设备故障诊断发展历程及展望［J］.河北工业科技，2004，21（4）：59-62.
［5］王耀才.智能故障诊断技术的现状与展望［J］.徐州建筑职业技术学院学报，2003，3（1）：37-39.