1.4　国内外状态监测与故障诊断技术发展及应用状况

自状态监测与故障诊断概念提出以来，一直是国内外科研机构和专家学者研究的热点。近年来，国内外状态监测与故障诊断系统更是取得了可喜的进步，国内外均有一批比较成熟的产品投入实际应用。国内外状态监测与故障诊断产品的发展经历了以下三个发展阶段。

（1）基本摆度、振动监测系统。这类系统主要完成机组振动、摆度的实时测量和监测报警功能，主要以替代人工百分表测量为目的，大部分该类产品不提供或提供简单的分析功能，此类产品在早期应用较多，目前只有少数电厂还在使用。

（2）一般状态监测系统。这类系统不仅可以实现机组振动、摆度的监测，而且还可以完成气隙、磁通量、发电机局部放电、水轮机空化空蚀等多种对象的监测，并将不同的监测装置接入同一系统中，进行数据的整合，统一操作，规范功能。但是这类系统的故障诊断功能还处于探索阶段，故障诊断面向对象为实验机构和行业内专家，其复杂的故障机理很难被水电站的维护人员所掌握，作为一套功能强大的实时在线监测系统来说，在水电站尚未真正发挥出指导状态检修的作用，只能在专家的帮助下做些针对性的机组试验，这是目前普遍存在的现象，也是状态监测与故障诊断系统在水电站未得到普及和认可的根本原因。

（3）远程分析及智能化综合故障诊断系统。为了使不同层次的工程技术人员在不具备专业背景的情况下掌握状态监测与故障诊断系统的使用，这类系统不仅能实现上述（1）、（2）中具有的功能，由于具备智能化、自动化、实用化、易操作等使用特点，还能针对机组经常出现的故障特征进行指标的量化评价，使一般的维护人员在此基础上了解机组运行状态和判断故障是否发生。

同时，网络化远程通信技术的发展使电力系统自动化越来越综合，远程分析诊断中心的建立是目前可以实现的状态监测与故障诊断系统发展的最新阶段，远程中心可以充分利用远程专家为机组的分析诊断服务，做到既分散又集中，国内目前已经形成以电力集团公司、发电流域公司、研发机构、各省中试所等机构为依托的远程分析诊断中心模式，而且其用途不但在技术层面，也为管理模式提供了新的思路。

1.4.1　国外状态监测与故障诊断技术发展及应用状况

国外状态监测与故障诊断技术的发展已有40年的历史。最早开展故障诊断技术研究的是美国，他们首先针对航空航天系统从事故障机理、监测、诊断和预测的研究和开发，然后发展到电站发电机组。美国从事电站状态监测与故障诊断系统工作的主要公司有美国电力研究所（EPRI）、西屋公司（WHEC）、IRD公司、Bently公司、BEI公司等。以西屋公司为例，1976年开始在线计算机诊断工作，1980年投入了一个小型的电机诊断系统，1981年进行电站人工智能专家故障诊断系统的研究，1984年应用于现场，后来发展成大型电站在线监测诊断系统，并建立了沃伦多故障运行中心，通过该中心，可以看到分布在美国20多个电厂的数据信息。欧洲也有不少公司从事状态监测与故障诊断技术的研究、产品开发及应用，如丹麦的B＆K、德国的申克、瑞士的ABB公司等。以瑞士ABB公司为例，1971年引入第一个计算机辅助数据采集系统（CADA），目前正在大力发展以计算机为前终端核心的人机联系振动观察系统，并以诊断软件为模型精确诊断机器故障。

近年来，国外在水力机组状态监测与故障诊断方面做了大量研究及应用工作，在原有的振摆监测诊断产品基础上，研制开发了一批实用产品，如加拿大VibroSystM公司的AGMS系统和ZOOM2000系统，分别用于监测发电机的气隙和水轮发电机组的振动；加拿大FES公司的水轮发电机局部放电分析仪、德国申克公司的Vibrocontro14000系统，主要用于水轮机振动的监测和分析；此外还有美国本特利内华达公司的Hydro　VU系统，瑞士VIBRO-METER公司的VM600系统，德国Simens公司的SCARD系统，日本日立公司研制的水力发电设备状态监测系统、东京电力公司和东芝公司共同研究开发的抽水蓄能发电机组自动监视系统等。总的来说，国外状态监测与故障诊断技术的研究发展较快，产品测量元件精度高、可靠性好，可实现机组在线连续状态监测和部分故障自动诊断功能，取得了良好的经济效益。

1.4.2　国内状态监测与故障诊断技术发展及应用状况

我国状态监测与故障诊断技术发展相对于国外较晚，国内开展设备故障诊断从20世纪80年代初开始，但发展较为迅速。目前，我国的故障诊断技术水平已接近国际水平，并且具有廉价化和使用化等特点。已开发的适合于电站水力机组的故障诊断系统达数十种以上。例如，北京华科同安监控技术有限公司的TN 8000监测诊断系统、华中科技大学研制的HSJ系统、北京奥技异电气技术研究所的PSTA系统、中国水利水电科学研究院研制的HM 9000系统、周立达电子技术有限公司生产的YSZJ系统、清华大学研制的电力设备分布式监测与诊断系统等。此外，状态监测与故障诊断系统也已经从单纯的设备监测发展到基于局域网、基于远程监测诊断的集成系统，在实时监测机组运行状态的同时，实现监测、诊断、管理、维修一体化过渡，形成了更高级预测诊断、判断决策、正确评估的平台。

尽管国内已开发出了多种状态监测与故障诊断系统，但与国外同类系统相比仍还存在着一定的差距。主要表现在：测振传感器抗高温、抗电磁干扰能力差、性能不稳定、使用寿命短；对常见故障有了共识，但某些疑难的故障机理还有待于深入研究；各种诊断方法和技术之间的内在联系的研究和多参数综合应用较少；故障诊断系统的质量较差、可靠性较低。此外，虽然通过国外合作引进等方式，国内已经从过去振摆监测为主的单一系统发展到现在的摆度、振动、气隙与磁场强度、局部放电等多种功能并存的综合系统，但是目前国内还是缺少针对机组空化、气隙、局部放电的具有自主知识产权的监测技术，这些技术仍依赖国外进口。