摘    要：用射頻技術(shù)與模糊診斷技術(shù)對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)判，已經(jīng)取得一定的實(shí)際應(yīng)用效果，并在實(shí)踐中逐漸顯露出它對(duì)狀態(tài)維修和促進(jìn)發(fā)電設(shè)備的科學(xué)管理的貢獻(xiàn)。
        關(guān)鍵詞：絕緣；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；模糊專家系統(tǒng)

        一. 引言
        發(fā)電機(jī)運(yùn)行的高可靠性和合理狀態(tài)的維修方式，已經(jīng)成為關(guān)鍵和焦點(diǎn)。“狀態(tài)維修”是根據(jù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷所預(yù)知的設(shè)備狀態(tài)，來確定設(shè)備維修工作的內(nèi)容和時(shí)間，制定維修方案。狀態(tài)維修是針對(duì)傳統(tǒng)的對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的“計(jì)劃維修”存在的盲目性與強(qiáng)制性、缺少針對(duì)性及科學(xué)性，所造成設(shè)備的“過度維修”的弊端而提出的一種新的維修概念和維修方式。
        用射頻技術(shù)與模糊診斷技術(shù)對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備采取狀態(tài)維修，減少故障率，可以延長設(shè)備的服役壽命，這是診斷技術(shù)促進(jìn)設(shè)備的科學(xué)管理的結(jié)果。
        狀態(tài)維修植根于狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)儀器和可靠的狀態(tài)診斷系統(tǒng)。1990年起，上海第二工業(yè)大學(xué)對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)行研究和開發(fā)，先后完成SJY-1射頻監(jiān)測(cè)儀的研制、發(fā)電機(jī)局部放電射頻信號(hào)評(píng)判研究，及發(fā)電機(jī)絕緣故障模糊診斷專家系統(tǒng)、大型汽輪發(fā)電機(jī)絕緣狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)等項(xiàng)目的研究與開發(fā)。前兩個(gè)課題已經(jīng)取得實(shí)際應(yīng)用效果，并在實(shí)踐中顯露出它對(duì)狀態(tài)維修的貢獻(xiàn)，后面二個(gè)成果的推廣應(yīng)用，有望在更大程度上為狀態(tài)維修提供一個(gè)科學(xué)決策的方法。
        二. 發(fā)電機(jī)絕緣狀態(tài)的射頻監(jiān)測(cè)
        發(fā)電機(jī)局放在線射頻監(jiān)測(cè)儀能對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)和對(duì)絕緣故障早期預(yù)報(bào)。該方法利用高頻電流互感器從發(fā)電機(jī)定子繞組中心線上拾取高頻放電信號(hào)，以發(fā)現(xiàn)定子內(nèi)部放電現(xiàn)象。西屋公司開發(fā)了商用的射頻監(jiān)測(cè)儀，在許多發(fā)電機(jī)和大型高速電動(dòng)機(jī)上采用取得實(shí)效。
        SJY-1射頻監(jiān)測(cè)儀是上海第二工業(yè)大學(xué)在1992年完成的上海市14項(xiàng)重點(diǎn)攻關(guān)課題與上海市火炬計(jì)劃項(xiàng)目。該設(shè)備在抗干擾和接收器的輸入動(dòng)態(tài)范圍等性能方面優(yōu)于西屋產(chǎn)品，提高了監(jiān)測(cè)的可信度；十年來的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和研究，課題組對(duì)射頻監(jiān)測(cè)儀測(cè)試結(jié)果的解釋，從原本限于監(jiān)測(cè)定子線棒股線斷裂拉電弧，發(fā)展到對(duì)發(fā)電機(jī)低能量的局放的評(píng)估，更有效地發(fā)現(xiàn)早期的絕緣缺陷，為發(fā)電機(jī)狀態(tài)維修提供有意義的信息。1994年以來，已有100余套SJY-1射頻監(jiān)測(cè)儀在全國十幾個(gè)省市的100-600MW汽輪發(fā)電機(jī)（包括為秦山核電650MW機(jī)組及巴基斯坦恰希瑪核電站配套），和劉家峽、八盤峽水電站上運(yùn)行。使用實(shí)踐證明，SJY-1射頻監(jiān)測(cè)儀確實(shí)反映被監(jiān)測(cè)的電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)，沒有出現(xiàn)過誤報(bào)和發(fā)生過漏報(bào)，并及早發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)異常和故障許多起，如張家口發(fā)電廠、馬鞍山萬能達(dá)發(fā)電有限責(zé)任公司、永昌發(fā)電廠、吳涇熱電廠、吳涇二電廠、渭河發(fā)電廠、巴基斯坦恰希瑪核電站等，防止了發(fā)電機(jī)重大事故的發(fā)生，對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣系統(tǒng)評(píng)估和監(jiān)督有積極作用。經(jīng)張家口發(fā)電廠等使用經(jīng)驗(yàn)表明SJY-1射頻監(jiān)測(cè)儀在線監(jiān)測(cè)的指示值，與離線做的 “電位外移”法的結(jié)果十分吻合，這為發(fā)電機(jī)絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)督和評(píng)定，提供了很有價(jià)值的信息。隨著絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀的推廣應(yīng)用和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，有望一定程度上逐步取代某些傳統(tǒng)的對(duì)絕緣帶有破壞性的電氣預(yù)防性試驗(yàn)，這些試驗(yàn)需要離線做，且弊端較多。哈爾濱電機(jī)廠、上海電機(jī)廠等把SJY-1射頻監(jiān)測(cè)儀列為配套產(chǎn)品。
        射頻監(jiān)測(cè)儀作為一個(gè)預(yù)示事故的儀器，它可較早地預(yù)報(bào)發(fā)電機(jī)的隱患。射頻監(jiān)測(cè)儀的使用中首先要認(rèn)識(shí)其指示值變化及其發(fā)展趨勢(shì)對(duì)發(fā)電機(jī)的絕緣狀況的關(guān)系，
        通過對(duì)SJY-1射頻監(jiān)測(cè)儀現(xiàn)場(chǎng)使用的研究，首次給出了發(fā)電機(jī)的絕緣狀態(tài)與射頻的信號(hào)電平的函數(shù)關(guān)系，把發(fā)電機(jī)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)，劃分為良好、中介過渡、注意、警告、危險(xiǎn)幾個(gè)區(qū)域，為運(yùn)用射頻監(jiān)測(cè)技術(shù)科學(xué)評(píng)估發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)打下基礎(chǔ)，并接受了實(shí)踐的考證。許多實(shí)踐證明，當(dāng)SJY-1射頻監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)信號(hào)低于300μV或在此附近擺動(dòng)，而且測(cè)量值與發(fā)電機(jī)的負(fù)荷無關(guān)的情形下，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的放電總量是微小的，說明發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的絕緣狀況是良好的，就這點(diǎn)，它對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)施狀態(tài)維修提供了有效信息。當(dāng)SJY-1射頻監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)信號(hào)高于000μV，宜將數(shù)據(jù)與平時(shí)積累的數(shù)據(jù)比較，應(yīng)機(jī)而異，評(píng)判發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中放電狀況。譬如，負(fù)荷的跟隨情況，射頻信號(hào)幅值是比較恒定的還是隨機(jī)變化的，信號(hào)是緩慢升高的還是突變的等等，還應(yīng)綜合傳統(tǒng)測(cè)試方法及發(fā)電機(jī)的工況變動(dòng)試驗(yàn)，以綜合評(píng)判故障發(fā)生在發(fā)電機(jī)內(nèi)部還是外部，相對(duì)而言，該信號(hào)變化的趨勢(shì)給評(píng)判可提供更為豐富的信息。1000μV確非發(fā)電機(jī)定子內(nèi)部放電判斷的絕對(duì)的界限，不是射頻信號(hào)一旦達(dá)到某一個(gè)的水平（規(guī)定值）就停機(jī)，凡屬預(yù)報(bào)性儀器，其最重要的是可靠性，所反映的信息是真實(shí)的，另外，在狀態(tài)維修的系統(tǒng)中，不可能要求只用某一個(gè)設(shè)備、或一個(gè)信號(hào)來判斷發(fā)電機(jī)故障的類型，或決定發(fā)電機(jī)停機(jī)與否。
         三. 發(fā)電機(jī)絕緣故障的模糊診斷
        本研究成果“125MW，300MW汽輪發(fā)電機(jī)絕緣故障模糊診斷專家系統(tǒng)”，具有二級(jí)診斷功能：“一級(jí)診斷”為在線進(jìn)行的，使用SJY-1射頻監(jiān)測(cè)儀對(duì)發(fā)電機(jī)的絕緣狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)其信號(hào)指示值超標(biāo)或出現(xiàn)異常時(shí)，將作為下一級(jí)診斷的起動(dòng)；“二級(jí)診斷”為離線的，是提問式的交互式診斷。
        汽輪發(fā)電機(jī)是一種十分復(fù)雜大的系統(tǒng)。故障與征兆之間關(guān)系模糊復(fù)雜，用建立精確數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行故障診斷是十分困難的。發(fā)電機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的有些信息是確知的，如進(jìn)出水、氫的溫度及其溫差、定轉(zhuǎn)子和鐵心的溫度、氫氣的濕度等；有些是非確知的，如定子、轉(zhuǎn)子鐵心的絕緣。非確知的即為模糊性、灰色性。絕緣從良好到劣化中間過渡是一個(gè)模糊態(tài)，模糊性是發(fā)電機(jī)系統(tǒng)絕緣故障客觀存在的屬性。模糊集Fuzzy Sets的思想是以數(shù)學(xué)方法來處理模糊現(xiàn)象，是精確性向模糊性的一種逼近。因此，本成果結(jié)合射頻監(jiān)測(cè)儀的應(yīng)用，把模糊集思想引入到發(fā)電機(jī)絕緣系統(tǒng)的故障診斷中，對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣故障診斷這一復(fù)雜系統(tǒng)找出合適的描述方法，以模擬人類專家在進(jìn)行對(duì)發(fā)電機(jī)故障判斷的經(jīng)驗(yàn)，把人們長期結(jié)累的經(jīng)驗(yàn)作為規(guī)則模型化，給出解決發(fā)電機(jī)故障診斷這類復(fù)雜大系統(tǒng)問題的快速而有效的途徑，其目的是試圖以計(jì)算機(jī)代替人類專家對(duì)復(fù)雜的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，實(shí)施發(fā)電機(jī)絕緣故障模糊診斷。
        基于專家經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)處理的專家系統(tǒng)診斷方法，系統(tǒng)中的專業(yè)知識(shí)使用具有因果關(guān)系產(chǎn)生式表示，每一個(gè)產(chǎn)生式都有前提與結(jié)論兩部分組成，易于控制和檢測(cè)。其規(guī)則庫由大約數(shù)百余條規(guī)則，和對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)有關(guān)的射頻信號(hào)及近五十個(gè)征兆，以及定子絕緣故障等二十幾類絕緣故障事實(shí)組成。系統(tǒng)通過一組推理結(jié)構(gòu)的程序，負(fù)責(zé)整個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行，它按一定的策略從規(guī)則庫中選擇規(guī)則與已知事實(shí)進(jìn)行匹配（比較），使問題得到求解。對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣故障多數(shù)不確定狀態(tài)采用確定性因子、對(duì)自然語句中模糊量詞進(jìn)行量化、對(duì)射頻信號(hào)使用隸屬函數(shù)建模等，給出解決發(fā)電機(jī)故障診斷這類復(fù)雜大系統(tǒng)問題的快速而有效的途徑，是當(dāng)前被認(rèn)為很有前途的辦法。
        專家系統(tǒng)框架和方法雖然已經(jīng)確立，它還需在運(yùn)行中完善，在完善中發(fā)展。
        四．結(jié)論
        1.狀態(tài)維修發(fā)電設(shè)備維修管理的必然趨勢(shì)，狀態(tài)維修植根于狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和可靠的狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀器。用SJY-1射頻監(jiān)測(cè)儀等設(shè)備評(píng)估發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的絕緣狀況，對(duì)防止發(fā)電機(jī)重大絕緣故障的發(fā)生，和發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)有積極作用。
        2.運(yùn)用模糊集構(gòu)造發(fā)電機(jī)絕緣故障專家系統(tǒng)，和應(yīng)用現(xiàn)代通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)做成發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，是狀態(tài)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)維修的發(fā)展趨勢(shì)。