礦山電力設備狀態監測與故障診斷技術研究

李飛龍

（中國有色礦業集團有限公司，北京 100029）

礦產行業在經濟發展中占有重要的地位，是我國經濟發展的支柱性產業。因此，對礦山開發所需的電力設備進行研究，在社會經濟建設中具有重要的價值，是保障社會經濟發展的必然選擇。近年來，我國科學技術飛速發展，電力系統設備得到進一步發展。然而電力系統在運行時經常發生故障，由此造成嚴重的經濟損失，并影響礦山工作的進程[1]。因此，提高電力系統的安全性和穩定性十分重要。電力系統設備的狀態監測和故障診斷成為近幾年的新興技術，但是此類技術還不是很完善。針對目前電力設備存在的一些問題，對電力設備狀態監測進行分析，并設計故障診斷技術，為礦山電力工作做出貢獻。

1 狀態監測過程分析

1.1 采集監測信號

電力設備工作的第一步就是信號采集，獲得當前設備的一系列電信號，根據設備上顯示的各種信號進行合理選擇。運用一次性采樣方法，每次只采集一個足夠數據處理所需長度的信號樣本，采樣的時間按照規定好的時間進行，根據出現隨機故障的信號進行自動采樣，不同的設備和任務要求采取的監測方法是不一樣的，根據表征設備狀態信號采用不同信號采集方法。在信息采集中，變壓器常出現故障，主要是由里面的絕緣材料老化所導致，所以變壓器的狀態監測多采用機械性、電氣性，進行實時狀態監測。其中導致交流旋轉電機故障的原因也有很多，與其他故障不太相同。出現故障由于故障類別較多，且原因大多不同，所以一般采用神經網絡等預測方法進行。

1.2 監測信號處理

負責信號處理的系統與檢測的系統很遠，在監測到的數據進行傳輸過程中，會受到一定的破壞，所以要先對數據進行處理。先將數據進行轉換，然后將數據壓縮后打包在進行傳輸。傳輸到控制中心的數據采取多種方法對數據進行處理。在信息采集和數據傳輸完成后，處理不完全、不精確的信息，監測的信息具有不確定性，需要對設備的歷史數據信息進行獲取，提取其中有效信息。

2 故障診斷技術設計

在電力設備故障中存在很多不確定的因素，模糊性和隨機性是主要表現形式，隨機性是由于數據的分散和故障因果造成的，模糊性主要是人為主觀理解上的不確定性、故障的模糊性輸入、故障類型作為輸出、故障和故障現象之間的關系作為模糊狀態。由此提出POI技術解決電力設備故障，POI技術主要用來解決出現的模糊性和復雜性，來準確得出故障出現的原因以及性質。以下是POI技術的具體過程。

2.1 選取故障信號特征量

在眾多故障信號中，提煉可以用到的信息，一般情況下，很多故障特征代表著一樣的故障，正確選取特征量。引入紅外線技術，紅外線技術能夠接受故障物體發出的紅外線信號，對信號從多個方面、多個角度進行處理，選出敏感度較高的特征量。通過這些信號進行特征量分析，全面分析選取故障特征量，其能快速、準確的選取故障信號特征量，能夠提高電力管理系統的經濟效益，節省時間成本，為工作者提供更優質的服務。

2.2 實現故障診斷

進行故障診斷是要對電力系統故障發生的過程及故障來源去向進行分析，采用POI技術準確得出故障出現的原因以及性質，實時監測設備狀態，對出現的故障進行處理診斷，以下是POI技術的具體算法。

首先電力設備輸入模糊化層，然后為診斷規則的釋放強度層，最后把所有規則強度的歸一化層，計算公式如下：

其中fi代表模糊輸出數值，a代表故障過程，此次計算不做定向分析。

通過POI技術計算，調整結構和故障參數，能夠準確的對故障進行診斷并且分析處理。

圖1 POI技術處理流程

圖1主要是POI技術工作時的流程，可以明確看出對于故障診斷時的有序性。

通過POI診斷技術，能夠準確、快速的對故障進行處理，提高礦山工作效率，一定意義上有推廣作用。

3 實例論證分析

為確保POI技術對礦山故障診斷的有效性，進行實例論證，傳統故障診斷方法和POI診斷方法進行分析論證。結果表明，POI診斷方法比傳統診斷方法效果好，以下是實例論證：實例分析通過對某地礦山電力設備進行診斷，由于傳統診斷技術不能對故障進行更好的診斷，通過POI技術，能夠準確、快速的找出故障位置并分析，節省了大量人力、物力、財力。以下是兩種診斷方法效果對比圖（如表1）。

表1 礦山電力故障診斷對比圖(請修改)

表1從信息特征量獲取時間、故障診斷時間和總體花費時間對兩種診斷方法進行了對比。從表中可以明確看出，傳統診斷方法信息特征量時間長，POI診斷方法能夠更快速獲取信息特征量；從故障診斷速度上看，POI診斷方法在短時間內就可以準確對故障進行診斷；傳統診斷方法對故障診斷程度遠遠低于POI診斷方法。實例對比證明，POI診斷方法能夠更快速、更準確的獲取信息特征量并發生故障的位置，有效處理故障，POI診斷方法對礦山電力診斷起到了重要作用。

4 結語

綜上所述，礦山電力設備在礦產發展中占有重要位置，因此對礦山電力設備狀態監測和故障診斷技術具有重要意義。總之，電力設備監測與診斷是一項技術要求高的工作，為確保電力系統安全有效的正確運行，應加強對電力設備的監測，并引入新技術對故障進行診斷，提高電力系統的安全性和可靠性，保證礦山的電力系統正常運行，促進礦產行業進一步發展，促進我國經濟的發展。