建筑電氣系統(tǒng)故障診斷方法分析

李麟

摘要：建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)因?yàn)檫\(yùn)行環(huán)境以及其他方面因素影響而出現(xiàn)各種故障，會(huì)對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行形成嚴(yán)重阻礙。為保證系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，對(duì)系統(tǒng)故障診斷方式展開(kāi)分析顯得極為必要。通過(guò)對(duì)建筑電氣系統(tǒng)基本情況的介紹，對(duì)系統(tǒng)常見(jiàn)故障展開(kāi)分析，進(jìn)而對(duì)故障診斷方式展開(kāi)深度探索，期望能夠?yàn)榻ㄖ姎庀到y(tǒng)故障處理提供一些理論方面支持。

關(guān)鍵詞：線(xiàn)路故障;故障診斷;電氣系統(tǒng);知識(shí)診斷;解析模型診斷

傳統(tǒng)建筑電氣系統(tǒng)故障診斷主要以人工檢測(cè)為主，需要投入大量人力以及物力，且檢測(cè)結(jié)果會(huì)受到檢測(cè)人員專(zhuān)業(yè)能力以及責(zé)任意識(shí)的直接影響，所以系統(tǒng)故障檢測(cè)始終面臨著一定風(fēng)險(xiǎn)。在此背景下，多種檢測(cè)技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)，系統(tǒng)檢測(cè)可靠性以及效率均得到顯著提升。為對(duì)各項(xiàng)診斷方式具體運(yùn)用展開(kāi)深度分析，首先應(yīng)對(duì)建筑電氣系統(tǒng)基本情況展開(kāi)探究，以為電氣系統(tǒng)故障處理方式研究奠定良好基礎(chǔ)。

1.建筑電氣系統(tǒng)

建筑電氣系統(tǒng)主要包括保護(hù)設(shè)備、供電設(shè)備以及供配電線(xiàn)路等幾部分內(nèi)容，是現(xiàn)代建筑建設(shè)與使用關(guān)鍵系統(tǒng)之一。根據(jù)電能性能，系統(tǒng)主要分為弱電系統(tǒng)、強(qiáng)電系統(tǒng)兩類(lèi)。其中，弱電系統(tǒng)是保證建筑物內(nèi)外、內(nèi)部信息溝通與交流的重要系統(tǒng)，包括廣播系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等內(nèi)容;而強(qiáng)電系統(tǒng)是以建筑物電能引入為主的，會(huì)通過(guò)對(duì)用電設(shè)備的運(yùn)用，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、光能以及熱能等能量，像防雷接地系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)等，均屬于強(qiáng)電系統(tǒng)范疇。

2.系統(tǒng)常見(jiàn)故障

2.1線(xiàn)路故障

線(xiàn)路故障主要包括架空線(xiàn)路故障、電纜線(xiàn)路故障等，多與線(xiàn)路所處環(huán)境有關(guān)。故障一旦發(fā)生，會(huì)使導(dǎo)體處于帶電工作狀態(tài)，線(xiàn)路零配件以及接口等也會(huì)出現(xiàn)銹蝕，會(huì)使線(xiàn)路運(yùn)行受到嚴(yán)重威脅。[1]

2.2動(dòng)力系統(tǒng)故障

在動(dòng)力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，互感器線(xiàn)圈螺釘會(huì)出現(xiàn)明顯的松動(dòng)狀況，會(huì)使變壓器產(chǎn)生局部放電問(wèn)題，影響線(xiàn)路正常狀態(tài)，進(jìn)而造成短路或斷路等問(wèn)題。

2.3防雷接地系統(tǒng)故障

防雷接地系統(tǒng)故障多數(shù)是因?yàn)榻拥仉娮钄?shù)值過(guò)大或者周?chē)鷾囟冗^(guò)高所造成的，故障出現(xiàn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)土壤電阻率增加、零線(xiàn)帶電以及接地裝置異常等問(wèn)題，會(huì)對(duì)系統(tǒng)防雷性能形成直接影響。

2.4照明系統(tǒng)故障

電氣照明系統(tǒng)故障造成因素相對(duì)較為復(fù)雜，電路無(wú)法正常連接、開(kāi)關(guān)破損以及線(xiàn)頭接口松動(dòng)等，都可能會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題。同時(shí)熔絲熔斷也是造成電器元件無(wú)法正常運(yùn)行的重要原因，而絕緣導(dǎo)線(xiàn)破損會(huì)使電氣照明系統(tǒng)出現(xiàn)短路問(wèn)題。在具體進(jìn)行故障處理時(shí)，需要按照故障引發(fā)具體原因，對(duì)其展開(kāi)針對(duì)性處理。[2]

3.故障診斷方式

3.1信號(hào)處理技術(shù)

此種診斷方式主要用于故障粗略判斷，會(huì)通過(guò)對(duì)檢測(cè)到信號(hào)進(jìn)行分析的方式，按照獲取渠道時(shí)域或頻域中特征等，對(duì)故障間關(guān)系展開(kāi)判斷。使用此種方式實(shí)施故障診斷時(shí)，需要掌握診斷基本需求，并要按照需求對(duì)具體診斷方式展開(kāi)判斷，進(jìn)而滿(mǎn)足故障診斷各方面要求。經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐表明，此種診斷方式具有極為突出的簡(jiǎn)單、便捷優(yōu)勢(shì)，主要用于前期初步判斷，由于其精準(zhǔn)度相對(duì)有限，所以診斷人員需要做好外界影響因素分析，要對(duì)各方面因素展開(kāi)綜合考量，從而保證最終診斷結(jié)果準(zhǔn)度程度。

3.2知識(shí)診斷技術(shù)

運(yùn)用知識(shí)診斷技術(shù)實(shí)施故障診斷過(guò)程中，會(huì)先運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)故障基本情況展開(kāi)判斷與分析，掌握系統(tǒng)運(yùn)行基本情況，進(jìn)而完成故障位置以及原因確定。此種診斷技術(shù)智能化特點(diǎn)較為明顯，會(huì)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障位置、原因的快速診斷，可在有效提升診斷精準(zhǔn)度的同時(shí)，保證診斷開(kāi)展效率。[3]

例如，在對(duì)某電動(dòng)機(jī)故障實(shí)施診斷時(shí)，運(yùn)用知識(shí)診斷技術(shù)，診斷人員迅速判斷出系統(tǒng)突然出現(xiàn)轉(zhuǎn)速降低、停止運(yùn)行，是因?yàn)殡姍C(jī)溫度過(guò)高所造成的。在得到診斷結(jié)果之后，診斷人員運(yùn)用儀器設(shè)備對(duì)絕緣情況展開(kāi)了測(cè)量，獲得數(shù)值為5MΩ。對(duì)三相阻值平衡測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，平衡數(shù)值屬于正常范圍，證明電機(jī)自身并沒(méi)有故障。再斷開(kāi)負(fù)載通電后，電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常狀況，存在明顯的運(yùn)行噪音，經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)镃相供電缺相所造成的，需要對(duì)其展開(kāi)處理。

3.3支持向量機(jī)技術(shù)

此種診斷技術(shù)是以支持向量機(jī)理論為基礎(chǔ)的診斷算法。支持向量機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)小樣本問(wèn)題的妥善處理，具有極高實(shí)用性，會(huì)通過(guò)對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的運(yùn)用，按照結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小原則以及VC維理論展開(kāi)故障診斷。此種診斷技術(shù)本質(zhì)在于分類(lèi)問(wèn)題構(gòu)建，在進(jìn)行多類(lèi)型故障分類(lèi)處理時(shí)，會(huì)按照一對(duì)多、一對(duì)一等原則，合理展開(kāi)問(wèn)題處理。和其他算法基本相同，此種診斷算法也需要對(duì)預(yù)處理后樣本數(shù)據(jù)展開(kāi)處理，主要分為測(cè)試集、訓(xùn)練集兩部分內(nèi)容，會(huì)通過(guò)對(duì)模型關(guān)鍵參數(shù)實(shí)施優(yōu)化的方式，運(yùn)用訓(xùn)練集對(duì)支持向量機(jī)展開(kāi)計(jì)算，進(jìn)而通過(guò)對(duì)模型的運(yùn)用，對(duì)測(cè)試集展開(kāi)分類(lèi)判斷，進(jìn)而獲得最終答案。此種診斷算法識(shí)別率相對(duì)較高，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣故障以及故障發(fā)生原因的有效診斷，但因?yàn)榇朔N方式使用具有一定針對(duì)性以及限制，所以多用于獲取小樣本故障診斷。

3.4解析模型診斷技術(shù)

此種診斷技術(shù)會(huì)通過(guò)對(duì)建筑電氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)理論知識(shí)的運(yùn)用，按照系統(tǒng)實(shí)際情況，展開(kāi)電氣系統(tǒng)解析模型建設(shè)，并會(huì)通過(guò)對(duì)解析模型的分析，確定電氣系統(tǒng)故障具體發(fā)生情況，獲得診斷結(jié)果，以便按照診斷結(jié)果展開(kāi)故障處理方案編制。技術(shù)的合理運(yùn)用，可達(dá)到有效提升系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性以及可靠性的目標(biāo)，會(huì)為故障處理提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)。此種診斷技術(shù)應(yīng)用具有一定限制，強(qiáng)調(diào)在進(jìn)行診斷時(shí)，系統(tǒng)需要具備模型構(gòu)建條件才可進(jìn)行使用，極為注重電氣系統(tǒng)模型建設(shè)，會(huì)通過(guò)對(duì)各種方式與技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)系統(tǒng)故障隱患展開(kāi)檢測(cè)，能夠達(dá)到有效提升檢測(cè)敏感度以及未知故障診斷的效果。如果部分建筑電氣系統(tǒng)無(wú)法完全數(shù)學(xué)模型建設(shè)，則要通過(guò)診斷對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況展開(kāi)分析，實(shí)施模型構(gòu)建條件簡(jiǎn)單化處理，以通過(guò)構(gòu)建簡(jiǎn)化模型的方式，保障故障診斷合理性以及科學(xué)性。

3.5樣本SVN故障診斷技術(shù)

數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)是現(xiàn)代智能技術(shù)應(yīng)用衍生行為，是以根據(jù)給定訓(xùn)練樣本進(jìn)行系統(tǒng)輸出、輸入關(guān)系預(yù)測(cè)為目標(biāo)的。通過(guò)對(duì)依賴(lài)關(guān)系的預(yù)測(cè)，可最大限度保證系統(tǒng)行為判斷精準(zhǔn)度。系統(tǒng)工作狀態(tài)下出現(xiàn)的設(shè)備故障，主要以偶然性故障以及突發(fā)性故障為主，會(huì)通過(guò)對(duì)故障信號(hào)的收集與整理，運(yùn)用樣本SVN技術(shù)展開(kāi)數(shù)據(jù)分析與驗(yàn)算，會(huì)為故障精準(zhǔn)判斷提供可靠技術(shù)方面支持。同時(shí)，因?yàn)榇隧?xiàng)技術(shù)是以風(fēng)險(xiǎn)管理為基礎(chǔ)的，所以需要通過(guò)算法對(duì)經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)展開(kāi)最小化處理，確保期望風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)之間關(guān)系，進(jìn)而為后續(xù)故障診斷提供依據(jù)。[4]

3.6壓縮感知技術(shù)

壓縮感知理論，簡(jiǎn)稱(chēng)CS，是以線(xiàn)性模型為基礎(chǔ)的診斷技術(shù)。在具體對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，會(huì)通過(guò)對(duì)故障異常信號(hào)的運(yùn)用，完成故障特征提取，并運(yùn)用相應(yīng)算法對(duì)其展開(kāi)診斷，明確故障類(lèi)型。具體診斷分類(lèi)流程如下：①展開(kāi)故障數(shù)據(jù)分析與故障特征提取，展開(kāi)訓(xùn)練樣本矩陣建設(shè);②通過(guò)對(duì)支持向量機(jī)算法的運(yùn)用，展開(kāi)訓(xùn)練以及訓(xùn)練樣本字典建設(shè);③實(shí)施測(cè)試樣本錄入，按照相應(yīng)公式展開(kāi)計(jì)算，完成殘差項(xiàng)計(jì)算，進(jìn)而獲得殘差項(xiàng)最小值，確定測(cè)試樣本類(lèi)別。此種診斷技術(shù)也具備精準(zhǔn)的診斷效果，是現(xiàn)有故障診斷措施有效補(bǔ)充手段，能夠通過(guò)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的合理運(yùn)用，為電氣系統(tǒng)故障診斷提供有效支持，其核心作用值得進(jìn)一步展開(kāi)挖掘與利用。

4.結(jié)語(yǔ)

由于電氣系統(tǒng)故障診斷技術(shù)較為豐富，本文所介紹內(nèi)容并不全面，技術(shù)闡述較為簡(jiǎn)單，各建筑單位需要加大對(duì)電氣系統(tǒng)故障診斷工作的研究力度，要以建筑電氣故障類(lèi)型與內(nèi)容分析為著手點(diǎn)，通過(guò)對(duì)各種故障診斷技術(shù)的合理運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障原因、類(lèi)型、所在位置以及發(fā)生程度等內(nèi)容的高效判斷，保證故障診斷結(jié)果及時(shí)性以及準(zhǔn)確性，進(jìn)而為后續(xù)故障處理提供可靠支持，保證電氣系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行質(zhì)量都可達(dá)到最佳，從而為電氣系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭健鵬，謝榮.電氣控制系統(tǒng)的常見(jiàn)故障診斷及維修技巧研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（12）：71.

[2]胡浩.基于MAS的建筑電氣故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2018（02）.

[3]熊麗萍.電氣控制系統(tǒng)故障分析診斷及維修技巧研究[J].通信電源技術(shù)，2018 （04）：247-248.

[4]張艷暉，王紅剛.淺談建筑電氣系統(tǒng)檢修與故障診斷方法研究[J].卷宗，2017（26）.

作者簡(jiǎn)介：李麟（1990—） ，男，漢族，天津市人，工學(xué)學(xué)士，工程師，主要研究建筑電氣。