智能故障診斷技術(shù)在電力電子電路方面的應(yīng)用

廣東省佛山市南海區(qū)祥華汽車修理廠 段光瑩

智能故障診斷技術(shù)在電力電子電路方面的應(yīng)用

廣東省佛山市南海區(qū)祥華汽車修理廠 段光瑩

隨著社會的快速發(fā)展，智能故障診斷技術(shù)在電力電子電路方面的應(yīng)用也逐漸廣泛。其不僅能夠有效地提升電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，還能讓故障診斷技術(shù)得到全面的優(yōu)化。但是在實際的應(yīng)用過程中，其技術(shù)依舊存在很多不足之處。本文主要針對智能故障診斷技術(shù)在電子電路方面的應(yīng)用水平進行分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化方案。

智能故障；診斷技術(shù)；電力電子電路；應(yīng)用

智能故障診斷技術(shù)在電子電力電路方面的應(yīng)用十分重要，是提升電力運行效率的基礎(chǔ)。電力電子電路裝置一旦出現(xiàn)故障，會對裝置本身的電氣設(shè)備設(shè)施造成影響，還會帶來一些問題，比如設(shè)備損害甚至造成生產(chǎn)無法正常進行，造成企業(yè)停產(chǎn)等嚴(yán)重后果，更為嚴(yán)重的是還會造成安全事故，有一定的危險，嚴(yán)重的時候會發(fā)生人員傷亡事故。在電力電子電路中，最容易出現(xiàn)的故障多表現(xiàn)在晶閘管的損壞方面，其中晶閘管的短路現(xiàn)象和開路現(xiàn)象是比較常見的。所以，為了有效地提升電路運行的可靠性，智能故障診斷技術(shù)的全面應(yīng)用十分重要。

1 智能故障診斷技術(shù)在電力電子電路方面的診斷模式

1.1 結(jié)構(gòu)性故障

結(jié)構(gòu)性故障通常是電力系統(tǒng)引起的故障。這種故障通常不容易被檢查出來，其一般情況下會出現(xiàn)在控制電路中。一般電力電子電路通的電力系統(tǒng)由三個模塊構(gòu)成。其電路的主要部分是主電路，而且電路的核心部分是控制電路。這也是最容易出現(xiàn)故障的一部分電路。從目前的電路形式上看，輔助電路通常是對電路進行輔助，其一般對電路的影響并不大。因此，從整個電路的結(jié)構(gòu)體系看，結(jié)構(gòu)性故障最容易在控制電路中出現(xiàn)。而在整個電子電路中，其也較容易出現(xiàn)在數(shù)字電路中，而控制整個數(shù)字電路的系統(tǒng)則在控制電路方面，尤其是在電感以及各種開路以及短路等方面，會對電子電力系統(tǒng)造成一定的影響。所以，在進行智能故障的診斷時一定要判斷相應(yīng)的診斷模式，在其電感處安裝智能斷路器。這樣就能提升智能故障的診斷效率。

1.2 參數(shù)性故障

參數(shù)性故障主要是因為電路的微感軟件運行不流暢。尤其是在數(shù)字電路中，其電路通常是自動化運行，如果其出現(xiàn)參數(shù)性故障，那么其系統(tǒng)的運行必然會出現(xiàn)紊亂。在多個電阻終端的共同作用下，其必然會出現(xiàn)一定的參數(shù)性故障。所以，想要加強故障診斷的智能性，就要加強自動化智能處理。智能斷路器首先能夠保證電路的安全，而且其結(jié)合監(jiān)控以及電路系統(tǒng)的保護為一體，充分保障了電力運行的可靠性。所以，在進行電路故障診斷的過程中一定要結(jié)合實際情況，對其診斷模式進行全面的分析，讓智能診斷技術(shù)得到全面的優(yōu)化和提高。

2 儀表自動化在智能故障診斷中的實現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)編程控制

在進行儀表自動化的應(yīng)用時，首先就要實現(xiàn)數(shù)據(jù)編程的自動化。簡而言之就是要結(jié)合電路設(shè)備運行的狀況，對其運行的軌跡以及運行的過程進行數(shù)據(jù)控制，而其在變化的過程中，變化的方向都需要輸入不同的數(shù)據(jù)進行顯示，在工廠生產(chǎn)的過程中，計算機軟件應(yīng)用于儀表后，大大簡化了硬件結(jié)構(gòu)，利用簡單的軟件編程可在控制電路中應(yīng)用一些接口芯片即可完成一個控制復(fù)雜的功能。這樣就使得電路的工作效率更高，而且還能讓一些復(fù)雜的施工工藝逐漸簡單化。所以，做好數(shù)據(jù)編程控制是儀表自動化運行的基礎(chǔ)，而且儀表自動化還能對整個電路做出相應(yīng)的檢測，并及時地做出信息的反饋，實現(xiàn)電路故障的快速發(fā)現(xiàn)以及排除。

2.2 計算機軟件功能

儀表的自動化功能想要實現(xiàn)，首先就要做好計算機軟件平臺搭建工作。因為只有利用計算機進行全面的數(shù)據(jù)計算，電子電路的儀表設(shè)備才能根據(jù)命令進行信息的反饋。尤其是在化工廠壓縮工藝以及加熱這些階段，如果采用人工控制，不僅容易發(fā)生危險，而且計算機的精確度也不會受到影響。其次，想要實現(xiàn)化工廠中儀表的自動化，還要加強硬件的建設(shè)，主要是化工廠設(shè)備與智能化儀表之間的聯(lián)系，其需要可靠的硬件做基礎(chǔ)。然后與計算機軟件功能相結(jié)合，從而達到化工廠中儀表自動化的目的。

2.3 數(shù)據(jù)處理功能

現(xiàn)在很多自動化儀表已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵修復(fù)以及故障分析等功能。其主要是在電子電路設(shè)備進行檢驗的過程中，采用多種處理方式，對設(shè)備的各種數(shù)據(jù)進行檢測及分析。在測量中常常會遇到線性化處理、自檢自校、測量值與工程值的轉(zhuǎn)換以及抗干擾問題。這些問題，自動化儀表都能通過軟件平臺進行及時的顯示，并且自動化儀表還可以實現(xiàn)自動化的復(fù)位，對于一些較為復(fù)雜的故障還能及時做出反應(yīng)，尤其是針對一些電流的變化、氣壓以及溫度變化情況，其都具有很好的檢測性。而且靈敏性相對較高，如果出現(xiàn)緊急情況，其會在第一時間做出相應(yīng)的反應(yīng)，從而提升其綜合應(yīng)用效率。數(shù)據(jù)處理功能不僅能夠讓儀表及時進行故障診斷，而且還能對一些較為簡單的故障進行復(fù)位。尤其是在數(shù)字電路的運行中，通過儀表的自動化調(diào)控還能對一些小的故障進行及時的排除，真正實現(xiàn)儀表的自動化以及故障診斷的智能化。

3 智能故障診斷技術(shù)在電力電子電路方面的應(yīng)用

3.1 對儀表系統(tǒng)進行優(yōu)化

在電子電路中，其儀表系統(tǒng)通常需要得到較好的優(yōu)化。因為儀表系統(tǒng)是智能化系統(tǒng)，所以需要技術(shù)員經(jīng)常維護，防止系統(tǒng)出現(xiàn)故障或崩潰。電子電路的控制系統(tǒng)一般采用DCS控制系統(tǒng)，DCS可靠性高、故障率低、自診斷報警功能強、安裝位置周邊安全性高、機房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、使用環(huán)境好，而且重要儀表控制回路又采用冗余配置，因此DCS設(shè)備生命周期較長，優(yōu)于現(xiàn)場儀表設(shè)備，但是也要定期對DCS系統(tǒng)進行維護，只有這樣才能不斷提高儀表自動化的可靠性。

3.2 對儀表硬件設(shè)施進行維護

對儀表硬件設(shè)施進行維護，能夠全面提升儀表的應(yīng)用進程。尤其是儀表的靈敏度能夠得到大幅度的效果，在應(yīng)用儀表的過程中，要科學(xué)合理，對其使用周期進行較為準(zhǔn)確的掌控，對于一些陳舊的儀表部件要進行及時更換。同時還要提高溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)測量的可靠性，不斷提高儀表的靈敏性，讓儀表的檢測功能以及修復(fù)功能得到全面的提升，使得其對電子電路的診斷可靠性得到大幅度的提升。

3.3 加強電子電路診斷技術(shù)的應(yīng)用

電力電子電路故障診斷技術(shù)有對故障信息進行檢測和對故障的診斷兩個方面。對故障信息檢測是利用專門的故障檢測技術(shù)對故障發(fā)生時的信息進行提取，為故障分析提供可參考的依據(jù)和數(shù)據(jù)；另外對故障進行診斷和判斷，根據(jù)診斷出的故障信息，對產(chǎn)生故障的部位進行分析和進一步推理，從而可以找出導(dǎo)致故障出現(xiàn)的原因。

4 智能故障診斷技術(shù)在電力電子電路中的應(yīng)用方法

4.1 故障診斷中的頻譜分析法

頻譜分析是故障診斷中常見的信號分析的方法。而傅里葉譜和沃爾什譜是現(xiàn)在常用的頻譜。采用頻譜分析的目的主要是為了降低信號中的噪聲，方便提取信息。出現(xiàn)故障信號后，故障信號呈現(xiàn)的波形不能夠清楚地反映故障的特征，不方便工作人員判斷引發(fā)故障的原因。但是電子電路中所包含的故障信息點一般是有規(guī)律的，呈周期性的。因此可以用傅里葉變換將時域中的故障波形變換到頻域，這樣故障信息就會被凸顯出來，最終實現(xiàn)故障的診斷。下面對傅里葉譜和沃爾什譜的工作原理進行詳細(xì)說明。

其實傅里葉譜和沃爾什譜都是對一周期函數(shù)的分解，只是傅里葉譜變換是將某一周期函數(shù)分解成各種頻率的正弦分量，而沃爾什譜變換是將某一函數(shù)分解成一組沃爾什函數(shù)分量。兩者工作原理其實基本是一致的。

4.2 數(shù)字信號處理法

至于數(shù)字信號的處理方法，常見的就是自適應(yīng)濾波了。這種處理方法簡單直接，不需要工作人員了解信號一二階的先驗統(tǒng)計知識，而是能夠直接利用觀測資料進行分析，然后通過運算適當(dāng)?shù)馗淖優(yōu)V波器中的參數(shù)。這樣一來，自適應(yīng)濾波器的輸出就能夠自動跟蹤信號特征的變化波形。自適應(yīng)處理最大的好處就是能夠在噪聲背景中提取出故障信息的特征，為工作人員做出正確的診斷提供依據(jù)。

以上是簡單的說明，下面是對測量方法的進一步說明。測量方法一般來說分為檢測濾波器的方法、狀態(tài)估計法和參數(shù)辨識這三種方法。但是比較常用的是前兩種，所以以下就詳細(xì)說明一下前面兩種方法。

其實檢測濾波器方法比較簡單，只需要工作人員將部件、執(zhí)行機構(gòu)和傳感器故障的輸出方向分別固定在特定的方向或平面上就可以了。這種測量方法可操作性強，而且作用也比較明顯，至于狀態(tài)估計法就沒有檢測濾波器直接，需要觀測監(jiān)測系統(tǒng)的狀態(tài)變化，簡單地說就是在進行故障診斷時，借助觀測器系統(tǒng)的輸出，取得系統(tǒng)輸出的估計值。這個估計值會和實際輸出值存在偏差，這個偏差我們稱為量測殘差。殘差中含有大量的系統(tǒng)內(nèi)部變化的信息，工作人員可以通過這些信息判斷出故障信息。雖然狀態(tài)估計法比較耗費時間，但是它突出的特點就是在線計算量小、診斷速度快、準(zhǔn)確率比較高。最后是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法。這種故障診斷方法是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)、自回納能力。但是需要經(jīng)過一定的練習(xí)，才可以建立起故障信號與故障分類之間的映像關(guān)系。經(jīng)過學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)故障診斷。這一診斷方法科學(xué)快速，只要神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不出錯，故障診斷是較為快速準(zhǔn)確的。

4.3 粗糙集方法

這個方法建立在保持分類不變的基礎(chǔ)上，利用對知識的約簡來推導(dǎo)概念的分類，特點在于能夠分析并處理不完整和不精確的各種定量、定性或者混合性的不完整信息，能夠從中發(fā)現(xiàn)隱含信息，揭示規(guī)律性。但是由于粗糙集方法是從不精確和不完整的信息中推導(dǎo)出的診斷規(guī)則，難免會出現(xiàn)誤差。

5 結(jié)語

智能故障診斷技術(shù)在電力電子電路方面的應(yīng)用十分關(guān)鍵，其能夠有效地提升電路運行中的效率，而且通過實現(xiàn)儀表的自動化還能對故障進行及時的排除。所以在運用該技術(shù)的過程中，一定要對儀表的智能化系統(tǒng)進行優(yōu)化，同時還要結(jié)合實際情況采用多種方法對電力電子電路進行全面的處理，只有這樣電力系統(tǒng)才能得到全面的優(yōu)化，智能故障診斷技術(shù)的應(yīng)用價值才能不斷提高。

［1］劉玉飛.基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的電力電子電路可靠性分析研究［D］.華南理工大學(xué)，2013.15～36.

［2］楊媛媛.電力電子電路參數(shù)辨識與故障預(yù)測方法研究 ［D］.南京航空航天大學(xué)，2011.22～23.

［3］張建民.基于波形分析技術(shù)的電力電子電路故障診斷方法研究 ［D］.湖南大學(xué)，2007.116～118.

［4］韓曉靜.基于小波變換與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力電子電路故障診斷研究［D］.南京航空航天大學(xué)，2008.456～458.

［5］盛艷燕.電力電子電路故障診斷與預(yù)測技術(shù)研究 ［D］.南京航空航天大學(xué)，2014.25～38.