建筑电气系统故障诊断方法研究

李晨

安庆市城乡规划设计院 安徽 安庆 246000

1 电气设备故障诊断应用现状

为解决短路、断线、电气设备损坏等电气故障所带来的各种问题，故障诊断技术通过对电气设备运行状态的监测结果的分析，发现故障，并提出针对性的维修策略。应用于电气设备故障诊断的算法一般可以分为基于解析模型的方法、基于定性经验知识的方法以及数据驱动的方法三种。

1.1 基于解析模型的方法

其主要是通过将设备的实际运行状态与建模后的预测运行状态进行对比分析，对设备故障进行诊断，但是此种故障诊断算法跟模型参数关系较大，有一定的误差[1]。

1.2 基于定性经验知识的方法

其依赖于系统的先验知识，主要是应用专家系统、神经网络、粗糙集理论等技术对故障进行诊断，但由于涉及的专业知识比较复杂，应用起来相对困难，不易操作。

1.3 基于数据驱动的方法

其主要是通过对监测的实时数据和离线历史数据的分析，来对设备故障进行诊断。若只采用某一种算法对电气设备进行故障诊断，在实际引用时可能存在缺陷，因此，考虑将三种方法进行融合，综合三种算法的优势，达到很好的故障诊断效果。例如，在神经网络中加入粗糙集理论，既可以减少训练数据，提高故障诊断效率，又能提高数据的代表性，较少噪声干扰。

2 电气设备故障检查方法

（1）直观法。直观法是最常用的电气设备故障检查方法，指的是通过看、听、闻等手段对电气设备故障的外部表现进行检查，并判断故障的类型。例如，一些电气设备触电在进行闭合操作、分断电路操作或者导线线头松动时就会产生火花，所以观察电器是否出现火花现象、火花现象是否严重，可以有效判断电气设备故障类型。

（2）对比法。将检测数据与正常运行的记录参数进行对比，也可以判断出电气设备的故障。如果某一电气设备没有检测数据，也没有正常运行状态的记录，则可与相同型号的正常电气设备进行比较。如果电气设备中的电气元件的控制性质相同，或者该电气设备由多个元件共同控制，可以参考其他类似电源元件的正常动作情况，从而判断故障类型[2]。

（3）短接法。第一，导线断路、导线虚连或导线松动；第二，触点接触不良、触点虚焊以及触点假焊；第三，熔断器熔断。针对这些故障，除了电阻法、电压法之外，还可以使用短接法进行检查。即使用一份绝缘性能良好的导线，连接可能出现断路故障的部位，在接到某一处电路运行恢复正常时，此处即为断路故障的具体位置。

（4）强迫闭合法。如果使用直观法没有检查出故障点的位置，且没有特别适合测量的仪器仪表，则可以通过绝缘棒来强行按下继电器、接触器以及电磁铁，然后观察电气设备的变化，进而判断故障。

3 电气设备在线监测与故障诊断技术应用

3.1 变压器监测诊断

在线检测系统运行主要涉及电力变压器、微计算机、光纤、超声传感器以及电流传感器，同时，还包括数据采集单元、数据分析与控制单元。准确对变压器放电量进行判断，必须严格按照规定要求展开。诊断过程中因为无线电会造成一定的干扰，所以需要在安装在线检测装置期间，尽量提高分辨率。绘制分布谱图进行科学判断，将谱图信息转变为指纹信息，以此对放电模式进行准确识别，并且确定故障的严重情况。准确对放电源进行定位，具体包括声信号定位、电信号定位。其中，声信号定位主要针对放电信号进行分组处理，根据电信号参考基准，对时差速度以及声传播速度等进行对比，及时编制方程式，随即确定放电源具体位置。随即进行延时分析，设双曲面方程，根据计算数值准确诊断放电故障。电信号定位，则针对变压器绕组过程中所出现的放电现象，主要通过绕组二端进行传播。及时对绕组的中端与高端电信号进行采集，分析电信号的线性关系，由此与准确定位放电源位置[3]。

3.2 电控柜紧急开关Q2跳闸诊断

电控柜紧急开关Q2跳闸诊断技术，主要涉及PLC、触摸屏、24V电源系统、I/O电缆等。通过控制部分、显示部分、24V电源系统、现场安装，准确诊断故障问题并且妥善解决。其中，控制部分属于独立安装类型，是重要的监控装置，有效监督电气设备运行情况，并且不会对原设备造成影响，能够单独运行与控制。控制部分的主要控制元件为OMRON（可选）的产品。其采用可编程控制器，是自动化控制的重要机型，不仅运行速度比较快，工作稳定性好，并且控制功能完善，能够自动、实时对电气设备进行监测。如此不仅减少额外软件环节，同时，在网络服务基础上维护维修更及时、到位，保证电气设备的正常运行。GD-Q2跳闸故障快速分析系统利用主电控柜安装，安装简单、布局合理、维护方便。控制系统是独立安装的，属于监控装置，不会影响原设备的正常运行。GD-Q2跳闸故障快速分析系统实现了故障快速判断，故障点定位准确，显示快捷直观，提升了Q2故障点分析的自动化水平，降低了电气维修人员的劳动强度，缩短了维修时间和因维修带来的停机时间。

3.3 基于人工智能技术的故障诊断系统开发

为了提高电气设备故障诊断系统的智能化，将专家系统、模糊推理、机器学习等信息融合技术融入故障诊断系统开发中，充分利用智能信息处理技术的协作优势，克服应用单一故障诊断方法所存在的局限性，为电气设备在线监测与故障诊断数据的分析和处理提供一个有力的解决工具[4]。

4 结束语

相关工作人员一定要使用正确的检查方法，以最快的时间确定出故障位置和故障类型，并采取科学合理的维修措施恢复电气设备的正常运行。