基于信息融合的礦用電纜狀態(tài)檢修方法

賈煥福

(龍煤礦山建設(shè)有限責(zé)任公司23工程處，黑龍江 鶴崗 154100)

將智能化技術(shù)運(yùn)用于礦山作業(yè)，能夠在一定程度上推動(dòng)無(wú)人礦山建設(shè)發(fā)展，保證礦山供電安全性、穩(wěn)定性和靈敏性。目前，礦用電纜檢修和故障維修中存在著一定的問(wèn)題，無(wú)法滿足現(xiàn)代化發(fā)展需要。

1 基于信息融合的礦用電纜狀態(tài)檢修流程

針對(duì)具體工作需求，設(shè)置了一個(gè)系統(tǒng)性實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其主要包括分布式光纖測(cè)溫、護(hù)套接地電流監(jiān)測(cè)和局部放電監(jiān)測(cè)三個(gè)重要組成部分。每個(gè)子系統(tǒng)中都有較為獨(dú)立的分布式傳感器，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將所有傳感器進(jìn)行有效連接。整個(gè)系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)都可在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和存儲(chǔ)，為后期相關(guān)工作順利開展奠定良好基礎(chǔ)。如果能夠?qū)⒛：龜?shù)學(xué)引入數(shù)據(jù)處理中，可對(duì)系統(tǒng)信息進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和判斷。將D-S證據(jù)理論融入其中，可實(shí)現(xiàn)故障判斷的目的。

分布式光纖測(cè)溫應(yīng)結(jié)合具體工作需求，為每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)設(shè)置報(bào)警值、平均值，提供差溫、定溫、平均溫度等報(bào)警方式。測(cè)溫光纖處理時(shí)，需按照一定順序，將其緊密纏繞在絕緣屏蔽外側(cè)，以最大程度保證其發(fā)揮積極作用。若想實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜沿線點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)，可利用電纜表面測(cè)溫結(jié)果，對(duì)其進(jìn)行反推導(dǎo)處理。系統(tǒng)中設(shè)置了電纜保護(hù)接地電流方式，加強(qiáng)對(duì)該方面數(shù)據(jù)的檢測(cè)，可有效判斷被測(cè)電纜外絕緣狀態(tài)，充分發(fā)揮電流互感器作用，完成電纜接地電流信號(hào)監(jiān)測(cè)。針對(duì)局部放電監(jiān)測(cè)工作，可利用電磁耦合法。

2 模糊理論參數(shù)信息融合

礦用電纜故障性質(zhì)和運(yùn)行參數(shù)之間表現(xiàn)出了較為明顯的模糊性關(guān)系，在對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析時(shí)，需要綜合考慮各方面不同影響因素。要結(jié)合模糊數(shù)學(xué)方式，對(duì)被測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。

電纜故障現(xiàn)象和故障類型之間，并不是一種絕對(duì)隸屬性關(guān)系。已知故障現(xiàn)象集為X，將R判定為模糊變換矩，結(jié)合固定公式，便可得出故障狀態(tài)集Y。之后，工作人員只需結(jié)合具體工作需求，分析故障發(fā)生原因、影響范圍、主要表現(xiàn)等內(nèi)容，根據(jù)故障處理規(guī)則，判斷電纜故障類型。但是，井下電纜工作環(huán)境相對(duì)較為復(fù)雜，要綜合考慮各方面影響因素，在確保工作人員生命安全基礎(chǔ)上，開展檢測(cè)工作。針對(duì)模糊變矩陣初始值，要進(jìn)行綜合考慮，實(shí)際工作中，還需要對(duì)其進(jìn)行不斷優(yōu)化和調(diào)整，直到電纜故障類型和現(xiàn)象完全相符。

3 基于信息融合的D-S證據(jù)理論決策融合

雖然模糊診斷規(guī)則應(yīng)用到具體工作中能夠產(chǎn)生一定積極作用，但這種檢修方法多被應(yīng)用于獨(dú)立狀態(tài)故障問(wèn)題，需對(duì)數(shù)據(jù)融合方式進(jìn)行升級(jí)改造，充分發(fā)揮D-S證據(jù)理論重要作用，擴(kuò)大其使用范圍，有效提升工作效率。

3.1 識(shí)別框架和證據(jù)體

應(yīng)用證據(jù)理論的最終目的是為準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)電纜運(yùn)行中的各種問(wèn)題，將其作為一個(gè)集合，為后期工作順利開展創(chuàng)造良好條件。具體來(lái)看，主要利用模糊數(shù)據(jù)方式完成對(duì)故障模式集合的展示。將其表示為K={A1，A2，A3…，Ad}，{A1，A2…，Ad}，并將其定位互斥子集。識(shí)別框架的證據(jù)體主要包括護(hù)套接地電流、局部放電信息等。

3.2 基本信度分配

開展?fàn)顟B(tài)檢修時(shí)，既要考慮初步融合結(jié)果對(duì)決策目標(biāo)的影響，還要綜合考慮過(guò)往經(jīng)驗(yàn)和專家指導(dǎo)意見，將其有效融合，進(jìn)一步提升礦用電纜狀態(tài)檢修質(zhì)量。檢修人員開展具體工作時(shí)，一般是根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合具體工作狀況，完成對(duì)證據(jù)源信任度權(quán)重系統(tǒng)的調(diào)整。證據(jù)體客觀權(quán)重受初步融合子網(wǎng)絡(luò)診斷能力、范圍、工作要求等多方面影響，應(yīng)綜合考慮各種影響因素。

有效借助證據(jù)組合規(guī)則，完成對(duì)識(shí)別框架中各種故障類型的信任分配。將信度最大準(zhǔn)則融入其中，能夠在一定程度上有效提升準(zhǔn)確性。可將“融合信度函數(shù)和兩信度函數(shù)之差>設(shè)定閾值，不確定度<設(shè)定閾值”貫穿在診斷結(jié)果判定工作中，如果發(fā)現(xiàn)其不符合上述工作準(zhǔn)則，則可判定該診斷結(jié)果可信度較低。將這些數(shù)據(jù)運(yùn)用到檢測(cè)工作中，可能會(huì)對(duì)后期工作產(chǎn)生影響，應(yīng)借助多種不同檢測(cè)方式，完成電纜狀態(tài)檢測(cè)。如果檢測(cè)中出現(xiàn)任何不合理數(shù)據(jù)，應(yīng)借助大數(shù)據(jù)系統(tǒng)及時(shí)記錄，更新和調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中相關(guān)信息，使其發(fā)揮積極作用。

4 實(shí)際應(yīng)用效果

為檢測(cè)信息融合礦用電纜狀態(tài)維修方法實(shí)用性，將其運(yùn)用于某地區(qū)煤礦井下中央變電所高壓進(jìn)線電纜中，對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)和故障預(yù)測(cè)。

采集電纜溫度時(shí)，發(fā)現(xiàn)其工作溫度恒定保持在5℃左右。護(hù)套接地方面，電流穩(wěn)定保持在5 μA，局部放電量為3 pC。進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，將矩陣R分別對(duì)應(yīng)電纜表面溫度、護(hù)套接地電源、互補(bǔ)放電量三個(gè)具體數(shù)據(jù)。為準(zhǔn)確求出矩陣R值，需借助隸屬度函數(shù)，根據(jù)具體工作需求，選擇較為合適的隸屬度函數(shù)。從模糊理論角度出發(fā)，對(duì)隸屬度值進(jìn)行判斷，如果礦用電纜保持正常運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)參數(shù)也會(huì)保持在正常范圍內(nèi)，出現(xiàn)輕微浮動(dòng)狀態(tài)。如果其發(fā)生較大故障問(wèn)題，則會(huì)出現(xiàn)較大范圍浮動(dòng)。

綜合調(diào)查數(shù)據(jù)分析可知，如果發(fā)現(xiàn)礦用電纜值大于其正常運(yùn)行狀態(tài)，則基本上可以判定實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)已完成對(duì)礦用電纜工作狀態(tài)的診斷。如果發(fā)現(xiàn)被測(cè)電纜處于潮濕、干燥等特殊環(huán)境中，該結(jié)論還可能發(fā)生一定變化。此條件下，光纖溫度儀會(huì)將電纜表面溫度作為主要取值，溫度數(shù)據(jù)采集經(jīng)常受到外界環(huán)境影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析出現(xiàn)較大偏差，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)還可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差。為解決這些問(wèn)題，需有效結(jié)合D-S證據(jù)理論，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)檢測(cè)和診斷精準(zhǔn)度。

5 結(jié)語(yǔ)

將D-S證據(jù)理論和模糊理論進(jìn)行有效結(jié)合，提出一種構(gòu)建在信息化系統(tǒng)基礎(chǔ)上的礦用電纜狀態(tài)檢修方式。將該檢修方式運(yùn)用到具體工作中，能夠在一定程度上有效解決檢修質(zhì)量不佳、錯(cuò)誤頻發(fā)等問(wèn)題，推動(dòng)相關(guān)工作的順利開展。