建筑電氣系統(tǒng)故障診斷方法研究

摘 要：近年來(lái)，建筑電氣系統(tǒng)的故障診斷方法，逐漸吸引了人們的注意，鑒于目前的形勢(shì)下，傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法已無(wú)法滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需求，在此背景下，電力系統(tǒng)故障診斷，智能診斷方法進(jìn)行了深入的研究，在電力系統(tǒng)故障診斷的研究現(xiàn)狀，提出了智能診斷方法，并詳細(xì)解釋了電力系統(tǒng)故障診斷實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展建設(shè)，促進(jìn)了電力建設(shè)系統(tǒng)故障診斷方法的有效改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：建筑電氣；系統(tǒng)故障；診斷方法

1 建筑電氣系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)狀分析

最近幾年，建筑電氣系統(tǒng)的診斷故障，已經(jīng)引起了專家學(xué)者們的關(guān)注。并且在國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)中的診斷技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大范圍的應(yīng)用。但在建筑行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，外部因素對(duì)電力系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的影響還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。在科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的背景下，建設(shè)行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)電力系統(tǒng)故障診斷技術(shù)在中國(guó)可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中的應(yīng)用，以避免安全事故的發(fā)生，提高施工質(zhì)量。但由于電力系統(tǒng)和建筑行業(yè)在一個(gè)新的故障檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用其復(fù)雜性應(yīng)結(jié)合自身?xiàng)l件，提升技術(shù)水平，從而達(dá)到了最佳的診斷結(jié)果，提高診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2 建筑電氣系統(tǒng)故障診斷存在的問(wèn)題分析

在電氣故障診斷系統(tǒng)的建設(shè)如下：首先，在建筑行業(yè)建筑電氣系統(tǒng)的當(dāng)前穩(wěn)定仍無(wú)法滿足故障診斷的需要，在這種條件下，建筑行業(yè)的相關(guān)部門(mén)一定要采取適當(dāng)?shù)拇胧蕴岣呓ㄖ镫姎庀到y(tǒng)的穩(wěn)定性，確保診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)故障診斷電氣系統(tǒng)，它是基于根據(jù)故障診斷算法的電力系統(tǒng)上的結(jié)構(gòu)不能滿足電力系統(tǒng)的要求提供了良好的條件診斷結(jié)果對(duì)精度的影響；第三，由于外部很多因素的影響，建筑電氣系統(tǒng)的故障診斷仍然是專家系統(tǒng)的維護(hù)方法將面臨的諸多挑戰(zhàn)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中不能實(shí)現(xiàn)有效的創(chuàng)新，從而在建筑行業(yè)中的電氣系統(tǒng)故障診斷的穩(wěn)定性逐漸突出，并且在某些程度上，它影響著故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。從以上的探討分析，我們將看到，在電力系統(tǒng)故障診斷和建筑行業(yè)在實(shí)際工作過(guò)程中，仍然有不可忽視的一些問(wèn)題，應(yīng)給予高度重視，并且有效地做出相應(yīng)的對(duì)策。

3 建筑電氣故障仿真平臺(tái)

其實(shí)本質(zhì)上的故障診斷是在建筑電氣系統(tǒng)基于設(shè)定的故障，包括故障識(shí)別和故障診斷的映射模型。但是在構(gòu)建系統(tǒng)中的很多故障，它的發(fā)生概率是隨機(jī)的，所以電故障仿真平臺(tái)的結(jié)構(gòu)是在研究的基礎(chǔ)。針對(duì)在電氣故障自我診斷的常見(jiàn)問(wèn)題，故障診斷的目的基于不同的工作狀態(tài)和對(duì)象的選擇。信號(hào)應(yīng)該很容易診斷安裝在配電線路的關(guān)鍵電路設(shè)備，通過(guò)使用數(shù)據(jù)采集，采集異常信號(hào)故障特征提取，故障診斷方法，加工的技術(shù)數(shù)據(jù)輸入故障，故障類型識(shí)別算法可通過(guò)輸出和不同位置，及報(bào)警信息，并根據(jù)決策和控制的問(wèn)題，更好地為它的平臺(tái)。交流電源220V，50Hz，變壓器轉(zhuǎn)換的15V直流輸出，對(duì)弱者保護(hù)板提供電力，在單向和三向保護(hù)弱保護(hù)板的動(dòng)力系統(tǒng)，強(qiáng)電系統(tǒng)測(cè)試的主要部分，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的由開(kāi)關(guān)斷開(kāi)22高壓系統(tǒng)故障關(guān)閉四種故障電阻處理，斷開(kāi)的路徑，而封閉的是故障的相應(yīng)部分。

4 小樣本SVM故障診斷

基于機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)是現(xiàn)代智能技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)的一個(gè)重要方面是根據(jù)系統(tǒng)的輸入和輸出中兩者之間的給定的訓(xùn)練樣本已依賴性的估計(jì)，使得它能夠最大程度的準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)系統(tǒng)的行為。

對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)，通常用損失函數(shù)L（y，y實(shí)際值）以表示所引起的機(jī)器輸出到預(yù)測(cè)實(shí)際價(jià)值的損失。損失函數(shù)的期望被定義為預(yù)期的危險(xiǎn)或?qū)嶋H風(fēng)險(xiǎn)，如下式：

R（w）=∫L（y，y實(shí)際值）dP（x，y）（1）

而經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)則是訓(xùn)練樣本的“平均損失”程度，即

Remp（w）=1/n∑ni=1L（y，y實(shí)際值）（2）

機(jī)器學(xué)習(xí)的目的，以盡量減少預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)（實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)），從式（1），我們可以知道，這種風(fēng)險(xiǎn)是依靠于聯(lián)合概率P（x，y），所以這樣就很難真正出現(xiàn)的問(wèn)題。因此，應(yīng)用于傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法和所謂的經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)最小化（ERM）的原理，即，通過(guò)學(xué)習(xí)算法（2）經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)Remp最小化（經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)僅在樣品到無(wú)窮加速的數(shù)目為接近預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)）。

這是基于風(fēng)險(xiǎn)管理的基本原理，并沒(méi)有感覺(jué)到預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)最小化人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，雖然在用于經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)最小化某種程度的支持，但是在誘導(dǎo)的促進(jìn)成為更嚴(yán)重的缺陷。

根據(jù)其意思，期望風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)這兩者之間，有著下面的關(guān)系：

R（w）≤Remp（w）+Φ（h/n）（3）

其中h是學(xué)習(xí)機(jī)的VC維（反映機(jī)器學(xué)習(xí)能力，該值越大，經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)越?。?，n是樣本數(shù)，Φ（h/n）代表置信范圍。

5 SVM在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)故障診斷中的應(yīng)用

5.1 故障特征量的選擇與故障的分類

模擬實(shí)際住宅建筑中的常見(jiàn)故障用測(cè)試平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，此類型可以分為四種線路阻抗故障時(shí)，連續(xù)的故障，接地電阻，絕緣電阻太小，等等。除了正常狀態(tài)，還有五種狀態(tài)。

5.2 SVM模型的建立

支持向量機(jī)的精髓，是兩類問(wèn)題，解決各類故障分類的問(wèn)題，目前主要采取“一對(duì)一”，“一對(duì)多”的方法，SVM方法中的K類，對(duì)于決定自由電路圖等。所述的分類方法“一對(duì)一”的選擇。重要是由于相比，拒絕分級(jí)區(qū)分類精度小，每個(gè)SVM只考慮兩種類型的樣品，單SVM更易于培訓(xùn)輸出模擬的結(jié)果表明：錯(cuò)誤識(shí)別的總數(shù)的SVM算法0的識(shí)別率是100%?？傊?，可以判斷，該支持向量機(jī)算法能有效地正確診斷建筑電氣測(cè)試平臺(tái)的正確與錯(cuò)誤。

5.3 SVM以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障診斷問(wèn)題的比較

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在小樣本的情況下，雖然仿真結(jié)果的測(cè)試樣品的幾種方法是理想的，但BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，線性輸出還不能十分穩(wěn)定，收斂速度也是不穩(wěn)定，RBF網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練誤差小，快速收斂，但從該點(diǎn)故障識(shí)別率，分類能力的提高仍是支撐向量機(jī)。

6 結(jié)束語(yǔ)

文章以電力系統(tǒng)故障實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為研究對(duì)象，將故障診斷理論引入電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，考慮到實(shí)際的施工環(huán)境，該系統(tǒng)具有一個(gè)突然故障系統(tǒng)，它是不現(xiàn)實(shí)的，進(jìn)行了一百倍，這是不現(xiàn)實(shí)的每一個(gè)失敗的樣本收集。因此，將支持向量機(jī)算法作為一種故障診斷方法，并將其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行比較。最后用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)比分析研究。結(jié)果表明，支持向量機(jī)算法有以下幾點(diǎn)：由于支持向量機(jī)是尋求模型的復(fù)雜性和學(xué)習(xí)能力之間的最佳平衡，以避免一個(gè)多小時(shí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)。得益于支持向量機(jī)是尋求最佳的平衡性和學(xué)習(xí)能力之間的模型，以避免風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)一個(gè)小時(shí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。SVM輸出穩(wěn)定，分類速度快，不及時(shí)診斷的時(shí)候以、避免進(jìn)一步的損失；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是基于經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)最小化（ERM）作為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目標(biāo)是無(wú)限大樣本漸近理論和支持向量機(jī)（SVM）是基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原則，在小樣本，SVM具有更好的非線性映射和分類能力的提升。文章提出的故障診斷方法缺乏實(shí)際的推理和工程試驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取得了良好的效果，但這是有限的初步實(shí)驗(yàn)室研究的理論，還必須嘗試測(cè)試的診斷結(jié)果和實(shí)際工作中的應(yīng)用。

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