礦山電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)研究

李飛龍

（中國(guó)有色礦業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100029）

礦產(chǎn)行業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要的地位，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)。因此，對(duì)礦山開(kāi)發(fā)所需的電力設(shè)備進(jìn)行研究，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有重要的價(jià)值，是保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇。近年來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)設(shè)備得到進(jìn)一步發(fā)展。然而電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)經(jīng)常發(fā)生故障，由此造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，并影響礦山工作的進(jìn)程[1]。因此，提高電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性十分重要。電力系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷成為近幾年的新興技術(shù)，但是此類(lèi)技術(shù)還不是很完善。針對(duì)目前電力設(shè)備存在的一些問(wèn)題，對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)故障診斷技術(shù)，為礦山電力工作做出貢獻(xiàn)。

1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程分析

1.1 采集監(jiān)測(cè)信號(hào)

電力設(shè)備工作的第一步就是信號(hào)采集，獲得當(dāng)前設(shè)備的一系列電信號(hào)，根據(jù)設(shè)備上顯示的各種信號(hào)進(jìn)行合理選擇。運(yùn)用一次性采樣方法，每次只采集一個(gè)足夠數(shù)據(jù)處理所需長(zhǎng)度的信號(hào)樣本，采樣的時(shí)間按照規(guī)定好的時(shí)間進(jìn)行，根據(jù)出現(xiàn)隨機(jī)故障的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)采樣，不同的設(shè)備和任務(wù)要求采取的監(jiān)測(cè)方法是不一樣的，根據(jù)表征設(shè)備狀態(tài)信號(hào)采用不同信號(hào)采集方法。在信息采集中，變壓器常出現(xiàn)故障，主要是由里面的絕緣材料老化所導(dǎo)致，所以變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)多采用機(jī)械性、電氣性，進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。其中導(dǎo)致交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)故障的原因也有很多，與其他故障不太相同。出現(xiàn)故障由于故障類(lèi)別較多，且原因大多不同，所以一般采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等預(yù)測(cè)方法進(jìn)行。

1.2 監(jiān)測(cè)信號(hào)處理

負(fù)責(zé)信號(hào)處理的系統(tǒng)與檢測(cè)的系統(tǒng)很遠(yuǎn)，在監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸過(guò)程中，會(huì)受到一定的破壞，所以要先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。先將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)據(jù)壓縮后打包在進(jìn)行傳輸。傳輸?shù)娇刂浦行牡臄?shù)據(jù)采取多種方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在信息采集和數(shù)據(jù)傳輸完成后，處理不完全、不精確的信息，監(jiān)測(cè)的信息具有不確定性，需要對(duì)設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)信息進(jìn)行獲取，提取其中有效信息。

2 故障診斷技術(shù)設(shè)計(jì)

在電力設(shè)備故障中存在很多不確定的因素，模糊性和隨機(jī)性是主要表現(xiàn)形式，隨機(jī)性是由于數(shù)據(jù)的分散和故障因果造成的，模糊性主要是人為主觀理解上的不確定性、故障的模糊性輸入、故障類(lèi)型作為輸出、故障和故障現(xiàn)象之間的關(guān)系作為模糊狀態(tài)。由此提出POI技術(shù)解決電力設(shè)備故障，POI技術(shù)主要用來(lái)解決出現(xiàn)的模糊性和復(fù)雜性，來(lái)準(zhǔn)確得出故障出現(xiàn)的原因以及性質(zhì)。以下是POI技術(shù)的具體過(guò)程。

2.1 選取故障信號(hào)特征量

在眾多故障信號(hào)中，提煉可以用到的信息，一般情況下，很多故障特征代表著一樣的故障，正確選取特征量。引入紅外線技術(shù)，紅外線技術(shù)能夠接受故障物體發(fā)出的紅外線信號(hào)，對(duì)信號(hào)從多個(gè)方面、多個(gè)角度進(jìn)行處理，選出敏感度較高的特征量。通過(guò)這些信號(hào)進(jìn)行特征量分析，全面分析選取故障特征量，其能快速、準(zhǔn)確的選取故障信號(hào)特征量，能夠提高電力管理系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省時(shí)間成本，為工作者提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

2.2 實(shí)現(xiàn)故障診斷

進(jìn)行故障診斷是要對(duì)電力系統(tǒng)故障發(fā)生的過(guò)程及故障來(lái)源去向進(jìn)行分析，采用POI技術(shù)準(zhǔn)確得出故障出現(xiàn)的原因以及性質(zhì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行處理診斷，以下是POI技術(shù)的具體算法。

首先電力設(shè)備輸入模糊化層，然后為診斷規(guī)則的釋放強(qiáng)度層，最后把所有規(guī)則強(qiáng)度的歸一化層，計(jì)算公式如下：

其中fi代表模糊輸出數(shù)值，a代表故障過(guò)程，此次計(jì)算不做定向分析。

通過(guò)POI技術(shù)計(jì)算，調(diào)整結(jié)構(gòu)和故障參數(shù)，能夠準(zhǔn)確的對(duì)故障進(jìn)行診斷并且分析處理。

圖1 POI技術(shù)處理流程

圖1主要是POI技術(shù)工作時(shí)的流程，可以明確看出對(duì)于故障診斷時(shí)的有序性。

通過(guò)POI診斷技術(shù)，能夠準(zhǔn)確、快速的對(duì)故障進(jìn)行處理，提高礦山工作效率，一定意義上有推廣作用。

3 實(shí)例論證分析

為確保POI技術(shù)對(duì)礦山故障診斷的有效性，進(jìn)行實(shí)例論證，傳統(tǒng)故障診斷方法和POI診斷方法進(jìn)行分析論證。結(jié)果表明，POI診斷方法比傳統(tǒng)診斷方法效果好，以下是實(shí)例論證：實(shí)例分析通過(guò)對(duì)某地礦山電力設(shè)備進(jìn)行診斷，由于傳統(tǒng)診斷技術(shù)不能對(duì)故障進(jìn)行更好的診斷，通過(guò)POI技術(shù)，能夠準(zhǔn)確、快速的找出故障位置并分析，節(jié)省了大量人力、物力、財(cái)力。以下是兩種診斷方法效果對(duì)比圖（如表1）。

表1 礦山電力故障診斷對(duì)比圖(請(qǐng)修改)

表1從信息特征量獲取時(shí)間、故障診斷時(shí)間和總體花費(fèi)時(shí)間對(duì)兩種診斷方法進(jìn)行了對(duì)比。從表中可以明確看出，傳統(tǒng)診斷方法信息特征量時(shí)間長(zhǎng)，POI診斷方法能夠更快速獲取信息特征量；從故障診斷速度上看，POI診斷方法在短時(shí)間內(nèi)就可以準(zhǔn)確對(duì)故障進(jìn)行診斷；傳統(tǒng)診斷方法對(duì)故障診斷程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于POI診斷方法。實(shí)例對(duì)比證明，POI診斷方法能夠更快速、更準(zhǔn)確的獲取信息特征量并發(fā)生故障的位置，有效處理故障，POI診斷方法對(duì)礦山電力診斷起到了重要作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，礦山電力設(shè)備在礦產(chǎn)發(fā)展中占有重要位置，因此對(duì)礦山電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)具有重要意義?？傊?，電力設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷是一項(xiàng)技術(shù)要求高的工作，為確保電力系統(tǒng)安全有效的正確運(yùn)行，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)，并引入新技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行診斷，提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，保證礦山的電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，促進(jìn)礦產(chǎn)行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。