摘    要：用射頻技術與模糊診斷技術對發電機絕緣狀態監測和評判，已經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維修和促進發電設備的科學管理的貢獻。
        關鍵詞：絕緣；狀態監測；模糊專家系統

        一. 引言
        發電機運行的高可靠性和合理狀態的維修方式，已經成為關鍵和焦點。“狀態維修”是根據設備狀態監測和故障診斷所預知的設備狀態，來確定設備維修工作的內容和時間，制定維修方案。狀態維修是針對傳統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電機絕緣狀態監測，對設備采取狀態維修，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。
        狀態維修植根于狀態監測技術儀器和可靠的狀態診斷系統。1990年起，上海第二工業大學對發電機絕緣狀態監測進行研究和開發，先后完成SJY-1射頻監測儀的研制、發電機局部放電射頻信號評判研究，及發電機絕緣故障模糊診斷專家系統、大型汽輪發電機絕緣狀態遠程監測與診斷系統等項目的研究與開發。前兩個課題已經取得實際應用效果，并在實踐中顯露出它對狀態維修的貢獻，后面二個成果的推廣應用，有望在更大程度上為狀態維修提供一個科學決策的方法。
        二. 發電機絕緣狀態的射頻監測
        發電機局放在線射頻監測儀能對發電機絕緣狀態監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電機定子繞組中心線上拾取高頻放電信號，以發現定子內部放電現象。西屋公司開發了商用的射頻監測儀，在許多發電機和大型高速電動機上采用取得實效。
        SJY-1射頻監測儀是上海第二工業大學在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范圍等性能方面優于西屋產品，提高了監測的可信度；十年來的運行經驗和研究，課題組對射頻監測儀測試結果的解釋，從原本限于監測定子線棒股線斷裂拉電弧，發展到對發電機低能量的局放的評估，更有效地發現早期的絕緣缺陷，為發電機狀態維修提供有意義的信息。1994年以來，已有100余套SJY-1射頻監測儀在全國十幾個省市的100-600MW汽輪發電機（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射頻監測儀確實反映被監測的電氣設備的絕緣狀態，沒有出現過誤報和發生過漏報，并及早發現發電機系統異常和故障許多起，如張家口發電廠、馬鞍山萬能達發電有限責任公司、永昌發電廠、吳涇熱電廠、吳涇二電廠、渭河發電廠、巴基斯坦恰希瑪核電站等，防止了發電機重大事故的發生，對發電機絕緣系統評估和監督有積極作用。經張家口發電廠等使用經驗表明SJY-1射頻監測儀在線監測的指示值，與離線做的 “電位外移”法的結果十分吻合，這為發電機絕緣狀態的在線監督和評定，提供了很有價值的信息。隨著絕緣狀態監測儀的推廣應用和運行經驗的不斷積累，有望一定程度上逐步取代某些傳統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射頻監測儀列為配套產品。
        射頻監測儀作為一個預示事故的儀器，它可較早地預報發電機的隱患。射頻監測儀的使用中首先要認識其指示值變化及其發展趨勢對發電機的絕緣狀況的關系，
        通過對SJY-1射頻監測儀現場使用的研究，首次給出了發電機的絕緣狀態與射頻的信號電平的函數關系，把發電機絕緣狀態監測，劃分為良好、中介過渡、注意、警告、危險幾個區域，為運用射頻監測技術科學評估發電機系統的絕緣狀態打下基礎，并接受了實踐的考證。許多實踐證明，當SJY-1射頻監測儀檢測信號低于300μV或在此附近擺動，而且測量值與發電機的負荷無關的情形下，發電機系統的放電總量是微小的，說明發電機系統的絕緣狀況是良好的，就這點，它對發電機實施狀態維修提供了有效信息。當SJY-1射頻監測儀檢測信號高于000μV，宜將數據與平時積累的數據比較，應機而異，評判發電機系統中放電狀況。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，還應綜合傳統測試方法及發電機的工況變動試驗，以綜合評判故障發生在發電機內部還是外部，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確非發電機定子內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，在狀態維修的系統中，不可能要求只用某一個設備、或一個信號來判斷發電機故障的類型，或決定發電機停機與否。
         三. 發電機絕緣故障的模糊診斷
        本研究成果“125MW，300MW汽輪發電機絕緣故障模糊診斷專家系統”，具有二級診斷功能：“一級診斷”為在線進行的，使用SJY-1射頻監測儀對發電機的絕緣狀況進行監測，當其信號指示值超標或出現異常時，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。
        汽輪發電機是一種十分復雜大的系統。故障與征兆之間關系模糊復雜，用建立精確數學模型來進行故障診斷是十分困難的。發電機系統內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，模糊性是發電機系統絕緣故障客觀存在的屬性。模糊集Fuzzy Sets的思想是以數學方法來處理模糊現象，是精確性向模糊性的一種逼近。因此，本成果結合射頻監測儀的應用，把模糊集思想引入到發電機絕緣系統的故障診斷中，對發電機絕緣故障診斷這一復雜系統找出合適的描述方法，以模擬人類專家在進行對發電機故障判斷的經驗，把人們長期結累的經驗作為規則模型化，給出解決發電機故障診斷這類復雜大系統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電機系統進行故障診斷，實施發電機絕緣故障模糊診斷。
        基于專家經驗及知識處理的專家系統診斷方法，系統中的專業知識使用具有因果關系產生式表示，每一個產生式都有前提與結論兩部分組成，易于控制和檢測。其規則庫由大約數百余條規則，和對發電機系統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。系統通過一組推理結構的程序，負責整個產生式系統的運行，它按一定的策略從規則庫中選擇規則與已知事實進行匹配（比較），使問題得到求解。對發電機絕緣故障多數不確定狀態采用確定性因子、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建模等，給出解決發電機故障診斷這類復雜大系統問題的快速而有效的途徑，是當前被認為很有前途的辦法。
        專家系統框架和方法雖然已經確立，它還需在運行中完善，在完善中發展。
        四．結論
        1.狀態維修發電設備維修管理的必然趨勢，狀態維修植根于狀態監測技術和可靠的狀態監測儀器。用SJY-1射頻監測儀等設備評估發電機系統的絕緣狀況，對防止發電機重大絕緣故障的發生，和發電機狀態監測有積極作用。
        2.運用模糊集構造發電機絕緣故障專家系統，和應用現代通信技術和網絡技術做成發電機遠程診斷系統，是狀態監測和狀態維修的發展趨勢。