摘    要：用射頻技術與模糊診斷技術對發(fā)電機絕緣狀態(tài)監(jiān)測和評判，已經(jīng)取得一定的實際應用效果，并在實踐中逐漸顯露出它對狀態(tài)維修和促進發(fā)電設備的科學管理的貢獻。
        關鍵詞：絕緣；狀態(tài)監(jiān)測；模糊專家系統(tǒng)

        一. 引言
        發(fā)電機運行的高可靠性和合理狀態(tài)的維修方式，已經(jīng)成為關鍵和焦點。“狀態(tài)維修”是根據(jù)設備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷所預知的設備狀態(tài)，來確定設備維修工作的內(nèi)容和時間，制定維修方案。狀態(tài)維修是針對傳統(tǒng)的對設備進行定期的“計劃維修”存在的盲目性與強制性、缺少針對性及科學性，所造成設備的“過度維修”的弊端而提出的一種新的維修概念和維修方式。
        用射頻技術與模糊診斷技術對發(fā)電機絕緣狀態(tài)監(jiān)測，對設備采取狀態(tài)維修，減少故障率，可以延長設備的服役壽命，這是診斷技術促進設備的科學管理的結果。
        狀態(tài)維修植根于狀態(tài)監(jiān)測技術儀器和可靠的狀態(tài)診斷系統(tǒng)。1990年起，上海第二工業(yè)大學對發(fā)電機絕緣狀態(tài)監(jiān)測進行研究和開發(fā)，先后完成SJY-1射頻監(jiān)測儀的研制、發(fā)電機局部放電射頻信號評判研究，及發(fā)電機絕緣故障模糊診斷專家系統(tǒng)、大型汽輪發(fā)電機絕緣狀態(tài)遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)等項目的研究與開發(fā)。前兩個課題已經(jīng)取得實際應用效果，并在實踐中顯露出它對狀態(tài)維修的貢獻，后面二個成果的推廣應用，有望在更大程度上為狀態(tài)維修提供一個科學決策的方法。
        二. 發(fā)電機絕緣狀態(tài)的射頻監(jiān)測
        發(fā)電機局放在線射頻監(jiān)測儀能對發(fā)電機絕緣狀態(tài)監(jiān)測和對絕緣故障早期預報。該方法利用高頻電流互感器從發(fā)電機定子繞組中心線上拾取高頻放電信號，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)測儀，在許多發(fā)電機和大型高速電動機上采用取得實效。
        SJY-1射頻監(jiān)測儀是上海第二工業(yè)大學在1992年完成的上海市14項重點攻關課題與上海市火炬計劃項目。該設備在抗干擾和接收器的輸入動態(tài)范圍等性能方面優(yōu)于西屋產(chǎn)品，提高了監(jiān)測的可信度；十年來的運行經(jīng)驗和研究，課題組對射頻監(jiān)測儀測試結果的解釋，從原本限于監(jiān)測定子線棒股線斷裂拉電弧，發(fā)展到對發(fā)電機低能量的局放的評估，更有效地發(fā)現(xiàn)早期的絕緣缺陷，為發(fā)電機狀態(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)測儀在全國十幾個省市的100-600MW汽輪發(fā)電機（包括為秦山核電650MW機組及巴基斯坦恰希瑪核電站配套），和劉家峽、八盤峽水電站上運行。使用實踐證明，SJY-1射頻監(jiān)測儀確實反映被監(jiān)測的電氣設備的絕緣狀態(tài)，沒有出現(xiàn)過誤報和發(fā)生過漏報，并及早發(fā)現(xiàn)發(fā)電機系統(tǒng)異常和故障許多起，如張家口發(fā)電廠、馬鞍山萬能達發(fā)電有限責任公司、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)電機重大事故的發(fā)生，對發(fā)電機絕緣系統(tǒng)評估和監(jiān)督有積極作用。經(jīng)張家口發(fā)電廠等使用經(jīng)驗表明SJY-1射頻監(jiān)測儀在線監(jiān)測的指示值，與離線做的 “電位外移”法的結果十分吻合，這為發(fā)電機絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)督和評定，提供了很有價值的信息。隨著絕緣狀態(tài)監(jiān)測儀的推廣應用和運行經(jīng)驗的不斷積累，有望一定程度上逐步取代某些傳統(tǒng)的對絕緣帶有破壞性的電氣預防性試驗，這些試驗需要離線做，且弊端較多。哈爾濱電機廠、上海電機廠等把SJY-1射頻監(jiān)測儀列為配套產(chǎn)品。
        射頻監(jiān)測儀作為一個預示事故的儀器，它可較早地預報發(fā)電機的隱患。射頻監(jiān)測儀的使用中首先要認識其指示值變化及其發(fā)展趨勢對發(fā)電機的絕緣狀況的關系，
        通過對SJY-1射頻監(jiān)測儀現(xiàn)場使用的研究，首次給出了發(fā)電機的絕緣狀態(tài)與射頻的信號電平的函數(shù)關系，把發(fā)電機絕緣狀態(tài)監(jiān)測，劃分為良好、中介過渡、注意、警告、危險幾個區(qū)域，為運用射頻監(jiān)測技術科學評估發(fā)電機系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)打下基礎，并接受了實踐的考證。許多實踐證明，當SJY-1射頻監(jiān)測儀檢測信號低于300μV或在此附近擺動，而且測量值與發(fā)電機的負荷無關的情形下，發(fā)電機系統(tǒng)的放電總量是微小的，說明發(fā)電機系統(tǒng)的絕緣狀況是良好的，就這點，它對發(fā)電機實施狀態(tài)維修提供了有效信息。當SJY-1射頻監(jiān)測儀檢測信號高于000μV，宜將數(shù)據(jù)與平時積累的數(shù)據(jù)比較，應機而異，評判發(fā)電機系統(tǒng)中放電狀況。譬如，負荷的跟隨情況，射頻信號幅值是比較恒定的還是隨機變化的，信號是緩慢升高的還是突變的等等，還應綜合傳統(tǒng)測試方法及發(fā)電機的工況變動試驗，以綜合評判故障發(fā)生在發(fā)電機內(nèi)部還是外部，相對而言，該信號變化的趨勢給評判可提供更為豐富的信息。1000μV確非發(fā)電機定子內(nèi)部放電判斷的絕對的界限，不是射頻信號一旦達到某一個的水平（規(guī)定值）就停機，凡屬預報性儀器，其最重要的是可靠性，所反映的信息是真實的，另外，在狀態(tài)維修的系統(tǒng)中，不可能要求只用某一個設備、或一個信號來判斷發(fā)電機故障的類型，或決定發(fā)電機停機與否。
         三. 發(fā)電機絕緣故障的模糊診斷
        本研究成果“125MW，300MW汽輪發(fā)電機絕緣故障模糊診斷專家系統(tǒng)”，具有二級診斷功能：“一級診斷”為在線進行的，使用SJY-1射頻監(jiān)測儀對發(fā)電機的絕緣狀況進行監(jiān)測，當其信號指示值超標或出現(xiàn)異常時，將作為下一級診斷的起動；“二級診斷”為離線的，是提問式的交互式診斷。
        汽輪發(fā)電機是一種十分復雜大的系統(tǒng)。故障與征兆之間關系模糊復雜，用建立精確數(shù)學模型來進行故障診斷是十分困難的。發(fā)電機系統(tǒng)內(nèi)的有些信息是確知的，如進出水、氫的溫度及其溫差、定轉子和鐵心的溫度、氫氣的濕度等；有些是非確知的，如定子、轉子鐵心的絕緣。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模糊態(tài)，模糊性是發(fā)電機系統(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，本成果結合射頻監(jiān)測儀的應用，把模糊集思想引入到發(fā)電機絕緣系統(tǒng)的故障診斷中，對發(fā)電機絕緣故障診斷這一復雜系統(tǒng)找出合適的描述方法，以模擬人類專家在進行對發(fā)電機故障判斷的經(jīng)驗，把人們長期結累的經(jīng)驗作為規(guī)則模型化，給出解決發(fā)電機故障診斷這類復雜大系統(tǒng)問題的快速而有效的途徑，其目的是試圖以計算機代替人類專家對復雜的發(fā)電機系統(tǒng)進行故障診斷，實施發(fā)電機絕緣故障模糊診斷。
        基于專家經(jīng)驗及知識處理的專家系統(tǒng)診斷方法，系統(tǒng)中的專業(yè)知識使用具有因果關系產(chǎn)生式表示，每一個產(chǎn)生式都有前提與結論兩部分組成，易于控制和檢測。其規(guī)則庫由大約數(shù)百余條規(guī)則，和對發(fā)電機系統(tǒng)有關的射頻信號及近五十個征兆，以及定子絕緣故障等二十幾類絕緣故障事實組成。系統(tǒng)通過一組推理結構的程序，負責整個產(chǎn)生式系統(tǒng)的運行，它按一定的策略從規(guī)則庫中選擇規(guī)則與已知事實進行匹配（比較），使問題得到求解。對發(fā)電機絕緣故障多數(shù)不確定狀態(tài)采用確定性因子、對自然語句中模糊量詞進行量化、對射頻信號使用隸屬函數(shù)建模等，給出解決發(fā)電機故障診斷這類復雜大系統(tǒng)問題的快速而有效的途徑，是當前被認為很有前途的辦法。
        專家系統(tǒng)框架和方法雖然已經(jīng)確立，它還需在運行中完善，在完善中發(fā)展。
        四．結論
        1.狀態(tài)維修發(fā)電設備維修管理的必然趨勢，狀態(tài)維修植根于狀態(tài)監(jiān)測技術和可靠的狀態(tài)監(jiān)測儀器。用SJY-1射頻監(jiān)測儀等設備評估發(fā)電機系統(tǒng)的絕緣狀況，對防止發(fā)電機重大絕緣故障的發(fā)生，和發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測有積極作用。
        2.運用模糊集構造發(fā)電機絕緣故障專家系統(tǒng)，和應用現(xiàn)代通信技術和網(wǎng)絡技術做成發(fā)電機遠程診斷系統(tǒng)，是狀態(tài)監(jiān)測和狀態(tài)維修的發(fā)展趨勢。