建筑電氣故障診斷方法研究

摘要：在我國(guó)大力發(fā)展的背景下，高層建筑在我國(guó)早已不是什么新鮮事物，不過建筑電氣系統(tǒng)故障的頻發(fā)與我國(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展還是有著一定聯(lián)系。本文就建筑電氣系統(tǒng)故障的診斷方法進(jìn)行相關(guān)研究，希望能以此推動(dòng)我國(guó)建筑電氣系統(tǒng)安全的相關(guān)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑；電氣系統(tǒng)；故障診斷

引言

建筑電氣系統(tǒng)的診斷故障在最近幾年被專家學(xué)者們所關(guān)注。并且在國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)中的診斷技術(shù)已經(jīng)使大范圍的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。但外部因素對(duì)電力系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的影響在建筑行業(yè)的發(fā)展過程中還沒有實(shí)現(xiàn)。建設(shè)行業(yè)在科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的背景下，應(yīng)使電力系統(tǒng)故障診斷技術(shù)在中國(guó)可持續(xù)發(fā)展過程中的應(yīng)用加強(qiáng)，以避免發(fā)生安全事故，使施工質(zhì)量提高。但因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)和建筑行業(yè)應(yīng)用一個(gè)新的故障檢測(cè)技術(shù)，其復(fù)雜性應(yīng)結(jié)合自身?xiàng)l件，使技術(shù)水平提升，從而使最佳的診斷結(jié)果達(dá)到，提高診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1、障自診斷概述

1.1故障自診斷內(nèi)涵

故障自診斷技術(shù)就是當(dāng)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，采用不同的監(jiān)測(cè)手段，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，查看系統(tǒng)工作正常與否。要是出現(xiàn)一些異常現(xiàn)象，則能夠利用儀表或者儀器進(jìn)行測(cè)試，也可以采用人工的方法進(jìn)行分析與判斷，從而明確故障具體發(fā)生的情況以及位置，確保維修人員能夠更加快速與準(zhǔn)確的對(duì)故障進(jìn)行維修。也能夠?qū)赡艹霈F(xiàn)的故障加以預(yù)測(cè)，確保維護(hù)人員能夠在故障出現(xiàn)以前，便采用相應(yīng)的預(yù)防措施，最大限度的防止故障出現(xiàn)，降低故障帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

1.2故障自診斷過程

1.2.1特征信號(hào)的檢測(cè)

在建筑電氣設(shè)備中，不同設(shè)備均有不同的信號(hào)輸出形式，特征信號(hào)則可以反映電氣系統(tǒng)功能信號(hào)，所以，在電氣系統(tǒng)的故障識(shí)別過程中，很多情況會(huì)采用特征信號(hào)進(jìn)行表示。對(duì)于特征信號(hào)的提取有兩種不同方式，一種是以能量形式加以提取，一種是以物態(tài)形式加以提取。

1.2.2征兆信號(hào)的提取

進(jìn)行征兆信號(hào)提取過程中，一般會(huì)依照特征信號(hào)的不同進(jìn)行選擇。由于特征信號(hào)的形式劃分成能量形式以及物態(tài)形式，在對(duì)能量形式的特征信號(hào)進(jìn)行征兆信號(hào)提取過程中，能夠在時(shí)域、頻域以及相位域之中進(jìn)行，而對(duì)于物態(tài)形式的特征信號(hào)進(jìn)行征兆信號(hào)的提取過程中，則能夠利用物理方法或者化學(xué)方法完成提取工作。

1.2.3識(shí)別系統(tǒng)狀態(tài)

對(duì)于電氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行確定時(shí)，一般是把特征信號(hào)和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)加以對(duì)比，以分析電氣系統(tǒng)目前的運(yùn)行狀況。若是電氣系統(tǒng)運(yùn)行正常，則能夠?qū)﹄姎庀到y(tǒng)未來(lái)的運(yùn)行狀況加以預(yù)測(cè)。若是電氣系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常情況，對(duì)狀態(tài)加以診斷，便能夠分析出故障出現(xiàn)的具體原因以及故障部位等，以便于維修人員準(zhǔn)確、及時(shí)的開展維修工作。

1.2.4故障維修決策

故障維修決策是指按照不同故障產(chǎn)生的具體原因，結(jié)合故障發(fā)生時(shí)的有關(guān)信息，制定科學(xué)的維修計(jì)劃，確保維修人員能夠更加及時(shí)的采取措施，使電氣系統(tǒng)盡快恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài)。

2、建筑電氣系統(tǒng)故障診斷存在的問題分析

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)際工作過程中，仍然有不可忽視的一些問題，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問題，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)別算法可通過輸出和不同位置，及報(bào)警信息，并根據(jù)決策和控制的問題，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)定的由開關(guān)斷開22高壓系統(tǒng)故障關(guān)閉四種故障電阻處理，斷開的路徑，而封閉的是故障的相應(yīng)部分。

4、建筑電氣系統(tǒng)故障診斷方法

4.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法主要包括BP網(wǎng)絡(luò)與RBF網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法，其中BP網(wǎng)絡(luò)作為一種多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⑤斎雽?、隱藏層與輸出層結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)上下層無(wú)縫連接的神經(jīng)元，這樣系統(tǒng)在選取訓(xùn)練樣本時(shí)，能夠?qū)⑸窠?jīng)元錄入到BP網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)過處理后變成6代表6類診斷狀態(tài)，以提高測(cè)試樣本的仿真效果。而RBF網(wǎng)絡(luò)計(jì)算是在建立模型過程中，增加隱含層的節(jié)點(diǎn)與個(gè)數(shù)，直到與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值吻合，再測(cè)試訓(xùn)練結(jié)果，從而提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.2支持向量機(jī)理論故障診斷法

支持向量機(jī)理論的故障診斷法又稱為SVM。按照使用方法不同，支持向量機(jī)理論的故障診斷法可劃分為4種類型：一對(duì)一、一對(duì)多、決策導(dǎo)向無(wú)環(huán)圖與K類SVM法。與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的使用不同，該診斷方法是一種以統(tǒng)計(jì)學(xué)校理論為基礎(chǔ)，建立在VC維理論與結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小原則基礎(chǔ)上的機(jī)器學(xué)習(xí)方法。作用是將預(yù)處理后的樣本數(shù)據(jù)分成兩部分：訓(xùn)練集與測(cè)試集，然后設(shè)定相應(yīng)的模型參數(shù)，通過訓(xùn)練集訓(xùn)練SVM，以獲得模型數(shù)據(jù)信息，再通過這些模型信息判斷測(cè)試集，最終獲得診斷結(jié)果。該診斷方法的應(yīng)用，因其自身具有較強(qiáng)的實(shí)用性，能夠有效解決小樣本情況下的分類問題，識(shí)別率達(dá)1000Ic，被應(yīng)用到小樣本中，得到認(rèn)可。例如支持向量機(jī)理論故障診斷方法在變壓器故障診斷中的應(yīng)用，按照歐式聚類原理，采用C#語(yǔ)言編寫一個(gè)歐式距離計(jì)算器，將變壓器的五種已知類別狀態(tài)樣本（低能放電、高能放電、中低溫過熱、高溫過熱與正常）輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過程序處理變壓器狀態(tài)原始數(shù)據(jù)，調(diào)整各數(shù)據(jù)信息，將正常狀態(tài)設(shè)定為+1，強(qiáng)故障狀態(tài)設(shè)定為-1，然后對(duì)運(yùn)行的訓(xùn)練集與測(cè)試集進(jìn)行計(jì)算，一旦支持向量機(jī)訓(xùn)練數(shù)據(jù)顯示-11：0.992：0.99……即可判斷為變壓器有故障。

4.3基于信號(hào)的電氣系統(tǒng)故障診斷

在建筑物的電氣系統(tǒng)故障診斷中，基于信號(hào)的電氣系統(tǒng)故障處理方法是通過對(duì)電氣系統(tǒng)時(shí)域和頻域特征，進(jìn)行電氣系統(tǒng)具體故障分析與診斷的電氣系統(tǒng)故障診斷方法。基于信號(hào)的電氣系統(tǒng)故障診斷方法在應(yīng)用中不用建立數(shù)學(xué)模型，這就使得其在具體應(yīng)用中較為簡(jiǎn)單，對(duì)工作人員的要求同樣較少，但在要求的降低中，基于信號(hào)的電氣系統(tǒng)故障診斷方法對(duì)于故障診斷的相關(guān)精度難免會(huì)有所降低，這就使得基于信號(hào)的電氣系統(tǒng)故障診斷方法大多只用于電氣系統(tǒng)故障的前期判斷，或是故障特征較為明顯的電氣系統(tǒng)故障診斷中，其通過基于信號(hào)的模態(tài)和小波變換法進(jìn)行具體的電氣故障診斷。

4.4基于解析模型的電氣系統(tǒng)故障診斷

在建筑物的電氣系統(tǒng)故障診斷中，基于解析模型的電氣系統(tǒng)故障診斷方法是通過對(duì)電氣系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型的方式，進(jìn)行電氣系統(tǒng)故障診斷的，基于解析模型的電氣系統(tǒng)故障診斷方法能夠較為有效的對(duì)電氣系統(tǒng)中的未知故障進(jìn)行檢測(cè)，且具有較高的故障敏感性，不過也正是由于其需要建立數(shù)字模型才能進(jìn)行具體的電氣系統(tǒng)故障檢測(cè)，這就使得基于解析模型的電氣系統(tǒng)故障診斷法往往在具體應(yīng)用中有著諸多限制。在基于解析模型的電氣系統(tǒng)故障診斷法的應(yīng)用中，其采用參數(shù)估計(jì)方法、狀態(tài)估計(jì)方法以及等價(jià)空間方法進(jìn)行電氣系統(tǒng)故障的診斷。

4.5基于知識(shí)的電氣系統(tǒng)故障診斷

在建筑物的電氣系統(tǒng)故障診斷中，基于知識(shí)的電氣系統(tǒng)故障診斷法是當(dāng)下較為先進(jìn)的一種電氣系統(tǒng)故障診斷方法，其通過相關(guān)專家的經(jīng)驗(yàn)等先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，使相關(guān)知識(shí)系統(tǒng)對(duì)其不斷學(xué)習(xí)進(jìn)行電氣系統(tǒng)的故障診斷，這種較為智能的電氣系統(tǒng)故障診斷方法因?yàn)橛兄鴮W(xué)習(xí)功能，因此能夠通過不斷地電氣系統(tǒng)診斷提高自身診斷的準(zhǔn)確性，是我國(guó)未來(lái)電氣系統(tǒng)診斷的發(fā)展方向之一。

5、結(jié)語(yǔ)

階段，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的建筑物逐漸老化，使得建筑物中的電氣系統(tǒng)極易發(fā)生故障，例如，元器件老化故障、線路故障等等。電氣故障的發(fā)生會(huì)使得電氣系統(tǒng)不能正常的運(yùn)行，以往進(jìn)行電氣系統(tǒng)故障排查時(shí)，主要是通過人工排查的方法，并且還會(huì)有很多的隱患存在。因此，應(yīng)當(dāng)逐步應(yīng)用電氣故障自診斷系統(tǒng)，確保建筑工程中電氣故障能夠得以及時(shí)排除，盡可能降低電氣故障造成的影響。所以，建筑電氣自診斷系統(tǒng)的開發(fā)與研究，是未來(lái)電氣系統(tǒng)故障診斷發(fā)展的趨勢(shì)，也是確保建筑工程功能性很好發(fā)揮的必然要求。

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