矿山电力设备状态监测与故障诊断技术研究

李飞龙

（中国有色矿业集团有限公司，北京 100029）

矿产行业在经济发展中占有重要的地位，是我国经济发展的支柱性产业。因此，对矿山开发所需的电力设备进行研究，在社会经济建设中具有重要的价值，是保障社会经济发展的必然选择。近年来，我国科学技术飞速发展，电力系统设备得到进一步发展。然而电力系统在运行时经常发生故障，由此造成严重的经济损失，并影响矿山工作的进程[1]。因此，提高电力系统的安全性和稳定性十分重要。电力系统设备的状态监测和故障诊断成为近几年的新兴技术，但是此类技术还不是很完善。针对目前电力设备存在的一些问题，对电力设备状态监测进行分析，并设计故障诊断技术，为矿山电力工作做出贡献。

1 状态监测过程分析

1.1 采集监测信号

电力设备工作的第一步就是信号采集，获得当前设备的一系列电信号，根据设备上显示的各种信号进行合理选择。运用一次性采样方法，每次只采集一个足够数据处理所需长度的信号样本，采样的时间按照规定好的时间进行，根据出现随机故障的信号进行自动采样，不同的设备和任务要求采取的监测方法是不一样的，根据表征设备状态信号采用不同信号采集方法。在信息采集中，变压器常出现故障，主要是由里面的绝缘材料老化所导致，所以变压器的状态监测多采用机械性、电气性，进行实时状态监测。其中导致交流旋转电机故障的原因也有很多，与其他故障不太相同。出现故障由于故障类别较多，且原因大多不同，所以一般采用神经网络等预测方法进行。

1.2 监测信号处理

负责信号处理的系统与检测的系统很远，在监测到的数据进行传输过程中，会受到一定的破坏，所以要先对数据进行处理。先将数据进行转换，然后将数据压缩后打包在进行传输。传输到控制中心的数据采取多种方法对数据进行处理。在信息采集和数据传输完成后，处理不完全、不精确的信息，监测的信息具有不确定性，需要对设备的历史数据信息进行获取，提取其中有效信息。

2 故障诊断技术设计

在电力设备故障中存在很多不确定的因素，模糊性和随机性是主要表现形式，随机性是由于数据的分散和故障因果造成的，模糊性主要是人为主观理解上的不确定性、故障的模糊性输入、故障类型作为输出、故障和故障现象之间的关系作为模糊状态。由此提出POI技术解决电力设备故障，POI技术主要用来解决出现的模糊性和复杂性，来准确得出故障出现的原因以及性质。以下是POI技术的具体过程。

2.1 选取故障信号特征量

在众多故障信号中，提炼可以用到的信息，一般情况下，很多故障特征代表着一样的故障，正确选取特征量。引入红外线技术，红外线技术能够接受故障物体发出的红外线信号，对信号从多个方面、多个角度进行处理，选出敏感度较高的特征量。通过这些信号进行特征量分析，全面分析选取故障特征量，其能快速、准确的选取故障信号特征量，能够提高电力管理系统的经济效益，节省时间成本，为工作者提供更优质的服务。

2.2 实现故障诊断

进行故障诊断是要对电力系统故障发生的过程及故障来源去向进行分析，采用POI技术准确得出故障出现的原因以及性质，实时监测设备状态，对出现的故障进行处理诊断，以下是POI技术的具体算法。

首先电力设备输入模糊化层，然后为诊断规则的释放强度层，最后把所有规则强度的归一化层，计算公式如下：

其中fi代表模糊输出数值，a代表故障过程，此次计算不做定向分析。

通过POI技术计算，调整结构和故障参数，能够准确的对故障进行诊断并且分析处理。

图1 POI技术处理流程

图1主要是POI技术工作时的流程，可以明确看出对于故障诊断时的有序性。

通过POI诊断技术，能够准确、快速的对故障进行处理，提高矿山工作效率，一定意义上有推广作用。

3 实例论证分析

为确保POI技术对矿山故障诊断的有效性，进行实例论证，传统故障诊断方法和POI诊断方法进行分析论证。结果表明，POI诊断方法比传统诊断方法效果好，以下是实例论证：实例分析通过对某地矿山电力设备进行诊断，由于传统诊断技术不能对故障进行更好的诊断，通过POI技术，能够准确、快速的找出故障位置并分析，节省了大量人力、物力、财力。以下是两种诊断方法效果对比图（如表1）。

表1 矿山电力故障诊断对比图(请修改)

表1从信息特征量获取时间、故障诊断时间和总体花费时间对两种诊断方法进行了对比。从表中可以明确看出，传统诊断方法信息特征量时间长，POI诊断方法能够更快速获取信息特征量；从故障诊断速度上看，POI诊断方法在短时间内就可以准确对故障进行诊断；传统诊断方法对故障诊断程度远远低于POI诊断方法。实例对比证明，POI诊断方法能够更快速、更准确的获取信息特征量并发生故障的位置，有效处理故障，POI诊断方法对矿山电力诊断起到了重要作用。

4 结语

综上所述，矿山电力设备在矿产发展中占有重要位置，因此对矿山电力设备状态监测和故障诊断技术具有重要意义。总之，电力设备监测与诊断是一项技术要求高的工作，为确保电力系统安全有效的正确运行，应加强对电力设备的监测，并引入新技术对故障进行诊断，提高电力系统的安全性和可靠性，保证矿山的电力系统正常运行，促进矿产行业进一步发展，促进我国经济的发展。