TPM基于電氣設備故障的診斷技術初探
來源/作者： TPM咨詢服務中心 丨 發布時間：2017-12-01 丨 瀏覽次數：
隨著智能樓宇的不斷發展，越來越多的電氣設備應用到我們的生產、生活和工作中。為適應這種需求，電氣系統的規模在不斷擴大，功能也在日益完善，復雜程度也越來越高，伴隨而來是各種各樣的電氣故障問題。電力系統的基本元件就是電氣設備，一旦其發生故障，輕則停電檢修，造成經濟損失并且影響人們的正常工作、生活，重則引起電氣設備的短路或者局部損壞，若發現不及時甚至可能發生火災事故，危及人身安全。因此，電氣設備故障診斷技術的研究，對保證電氣設備安全、穩定的運行，減少經濟損失以及避免人員傷亡等方面具有重要意義。
TPM管理咨詢公司對于電氣設備故障診斷技術現狀
在智能建筑迅猛發展的今天，大量電氣設備廣泛應用于不同建筑領域中，并且逐漸向大規模集成化和自動化發展。一旦建筑電氣設備發生故障，影響將會是廣泛的。目前，電氣系統故障排除的主要方法是人工檢測、人工查找故障原因和人工搶修，這對故障維修人員的素質和能力要求極高，設備故障的維修方法以及恢復時間很大程度上依賴于維修人員的個人水平和經驗。這種傳統的故障診斷方法已經無法滿足當今電氣設備系統復雜，功能龐大所產生的維修需求，所以電氣故障診斷技術應運而生。
據國內外調查顯示，在丹麥，某煉油廠采用故障診斷技術后，電機的維修工作量大大減少，維修費用下降了75%。而在我國，僅冶金企業每年就要花掉250億元用于設備維修上，若該企業采用故障診斷技術，那么每年的設備維修費將至少節約10%～30%，同時，也可減少約50%～70%的事故發生率。因此，如果采用故障診斷技術，及時的對故障作出診斷，不僅能提高設備的安全性和可靠性，大大減少事故的發生率，也將創造巨大的經濟效益。
電氣設備故障
常見電氣故障
2.1斷路故障
斷路故障是電路中最常見的故障，在電路中，因某些原因使原本正常的回路斷開，形成開路，該回路的連通性被損壞，原本流經的電流無法順暢的通過，導致連接的裝置無法動作。該故障多半是因為機械損傷造成的斷線，或是接觸點接觸不良，如：開關觸電以及導線的聯結點等。
2.2短路故障
短路故障是由于導電部位的絕緣被擊穿，或是不同的電位之間被導體短接，形成短路。在電路中，電壓主要是施加在負載上，所以，最嚴重的短路故障就是負載兩端短接。發生短路故障時，短路點的電阻值趨近為零，隨即用于保護電路的元器件發生動作。在系統中，多個不同的電氣回路可能是被一個元器件所保護的，因此，一旦動作可能造成多個回路無法正常工作，所以要盡快找到短路回路和短路點。
2.3接地故障
接地故障又稱為故障接地，指導體與大地的意外連接。當連接的阻抗小到可以忽略時，這種連接叫做“完全接地”。故障接地共分為3種情況：利用配電線路所設置的過電流保護兼作接地故障保護；利用零序電流來實現接地故障保護；利用剩余電流實現接地故障保護。
2.4電氣設備與電氣元件的故障
電氣設備與電氣元件故障指電氣設備或元件因生產缺陷、安裝不當、自身老化、維護不及時等原因造成的故障。常見的故障有電壓互感器高低壓側熔斷器熔斷、回路短線、開關閉合時發熱冒煙；電流互感器聲音異常、開路、發熱、冒煙、漏油；電動機不能起動、熔絲熔斷、外殼帶電；低壓斷路器無法閉合、輔助開關故障、跳閘、溫升過高等；高壓斷路器操作機構無法分斷、漏油、短路接地等。
2.5諧波故障
造成諧波故障的原因，其一是由于各種各樣的特殊大功率負載，如：交直流變換器、工業數控機床、個人計算機等可以將電流形成陡峭的脈沖電流，在中性線、相線以及變壓器上被這種脈沖電流引起同樣波形的電壓降，導致電網電壓畸變，并將這個電壓供給其它負載；原因之二是容性負載和感性負載配置的不合理造成的電網震蕩而引起的諧波。
常見電氣故障的診斷方法
故障診斷技術已逐漸發展成為一門綜合性學科，常用的電氣故障診斷方法可分為信號處理法、解析模型法、基于分類法和基于推理法四大類。
3.1信號處理法
該方法適用于可以測出系統的狀態，但是建立數學模型困難的系統。利用測得的信號，來獲得存在于系統的多種特征向量和參數，如：高階統計量、頻譜、函數等。根據相關參數分析出故障原因。
3.2解析模型法
該方法診斷的對象是在一定的數學理論基礎上，可以建立起相對比較精細的數學模型，從而對故障進行診斷和處理。它可以敏感的察覺未知故障，這也是其優勢所在，但在實際操作中，要建立較為精確的數學模型還是一個難點，也是阻礙其推廣的一個重要原因。
3.3基于分類法
該方法適用于被測系統可以很好的測得輸入輸出信號，并對所得信號進行處理，根據已有經驗和知識進行故障判別和推理，以此來對系統進行診斷，該方法具有較好的實時性和模式識別能力。
3.4基于推理法
該方法適用于根據以往故障發生時獲得的大量經驗，將抽象的信息轉化成能代表設備的機械語言表達方式，并進行總結分析，根據以往所獲得的經驗知識進行判斷推理，以此來實現故障診斷。該方法的一大優點是不依賴于系統的數學模型，也不需要被診斷系統的故障模式樣本數據。
電氣設備故障診斷系統的組成
針對于電氣設備的設備故障診斷系統，主要是進行故障部位的查找以及故障原因的分析，在盡量短的時間內找出解決故障的有效方法。通常將其分為信息監測與采集、特征提取、狀態分析、狀態診斷以及診斷決策幾方面。
4.1信息監測與采集
對運行中的電氣設備進行實時檢測，多由傳感器來反映待測設備的準確信息，并將該信息傳送到后續單元。
4.2特征提取
對傳感器所反映出來的信息采取分類、加工、處理等方法，將能夠反映故障特征的信號與無關信號進行分離，去偽存真，提取出能代表設備當前運轉狀況的表征信號。
4.3狀態分析
可采用不同方法對提取出的表征信號進行分析，如：信號處理法、基于推理的方法等。將表征信號轉化為能表達狀態的特征量。
4.4狀態診斷
根據分析出的特征量與歷史數據、知識庫、規章以及標準等進行比較，以此來判斷設備是否存在故障或者是故障隱患。
4.5診斷決策
是根據上一單元的診斷結果，對設備運行狀況中，存在的隱患或故障的情況做出預測和判斷，來決定針對故障原因所采取的對策和措施。
結語
要想實現建筑電氣設備的自動化以及智能化，提高電氣設備運行的安全性和可靠性，電氣設備故障診斷將成為電氣系統中不可忽視的重要環節。本文主要對電氣設備故障診斷技術進行闡述，針對電氣設備故障診斷技術的現狀進行分析，同時對電氣設備故障診斷系統的結構以及按照故障發生時間和故障發生時的相互作用對其進行了分類，著重介紹了幾種在電氣設備中常見的故障以及故障診斷方法。希望通過本文的介紹為電氣設備故障診斷技術的應用研究提供了理論借鑒和參考。
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