TPM基于电气设备故障的诊断技术初探
来源/作者：TPM咨询服务中心 丨 发布时间：2017-12-01 丨 浏览次数：
随着智能楼宇的不断发展，越来越多的电气设备应用到我们的生产、生活和工作中。为适应这种需求，电气系统的规模在不断扩大，功能也在日益完善，复杂程度也越来越高，伴随而来是各种各样的电气故障问题。电力系统的基本元件就是电气设备，一旦其发生故障，轻则停电检修，造成经济损失并且影响人们的正常工作、生活，重则引起电气设备的短路或者局部损坏，若发现不及时甚至可能发生火灾事故，危及人身安全。因此，电气设备故障诊断技术的研究，对保证电气设备安全、稳定的运行，减少经济损失以及避免人员伤亡等方面具有重要意义。
TPM管理咨询公司对于电气设备故障诊断技术现状
在智能建筑迅猛发展的今天，大量电气设备广泛应用于不同建筑领域中，并且逐渐向大规模集成化和自动化发展。一旦建筑电气设备发生故障，影响将会是广泛的。目前，电气系统故障排除的主要方法是人工检测、人工查找故障原因和人工抢修，这对故障维修人员的素质和能力要求极高，设备故障的维修方法以及恢复时间很大程度上依赖于维修人员的个人水平和经验。这种传统的故障诊断方法已经无法满足当今电气设备系统复杂，功能庞大所产生的维修需求，所以电气故障诊断技术应运而生。
据国内外调查显示，在丹麦，某炼油厂采用故障诊断技术后，电机的维修工作量大大减少，维修费用下降了75%。而在我国，仅冶金企业每年就要花掉250亿元用于设备维修上，若该企业采用故障诊断技术，那么每年的设备维修费将至少节约10%～30%，同时，也可减少约50%～70%的事故发生率。因此，如果采用故障诊断技术，及时的对故障作出诊断，不仅能提高设备的安全性和可靠性，大大减少事故的发生率，也将创造巨大的经济效益。
电气设备故障
常见电气故障
2.1断路故障
断路故障是电路中最常见的故障，在电路中，因某些原因使原本正常的回路断开，形成开路，该回路的连通性被损坏，原本流经的电流无法顺畅的通过，导致连接的装置无法动作。该故障多半是因为机械损伤造成的断线，或是接触点接触不良，如：开关触电以及导线的联结点等。
2.2短路故障
短路故障是由于导电部位的绝缘被击穿，或是不同的电位之间被导体短接，形成短路。在电路中，电压主要是施加在负载上，所以，最严重的短路故障就是负载两端短接。发生短路故障时，短路点的电阻值趋近为零，随即用于保护电路的元器件发生动作。在系统中，多个不同的电气回路可能是被一个元器件所保护的，因此，一旦动作可能造成多个回路无法正常工作，所以要尽快找到短路回路和短路点。
2.3接地故障
接地故障又称为故障接地，指导体与大地的意外连接。当连接的阻抗小到可以忽略时，这种连接叫做“完全接地”。故障接地共分为3种情况：利用配电线路所设置的过电流保护兼作接地故障保护；利用零序电流来实现接地故障保护；利用剩余电流实现接地故障保护。
2.4电气设备与电气元件的故障
电气设备与电气元件故障指电气设备或元件因生产缺陷、安装不当、自身老化、维护不及时等原因造成的故障。常见的故障有电压互感器高低压侧熔断器熔断、回路短线、开关闭合时发热冒烟；电流互感器声音异常、开路、发热、冒烟、漏油；电动机不能起动、熔丝熔断、外壳带电；低压断路器无法闭合、辅助开关故障、跳闸、温升过高等；高压断路器操作机构无法分断、漏油、短路接地等。
2.5谐波故障
造成谐波故障的原因，其一是由于各种各样的特殊大功率负载，如：交直流变换器、工业数控机床、个人计算机等可以将电流形成陡峭的脉冲电流，在中性线、相线以及变压器上被这种脉冲电流引起同样波形的电压降，导致电网电压畸变，并将这个电压供给其它负载；原因之二是容性负载和感性负载配置的不合理造成的电网震荡而引起的谐波。
常见电气故障的诊断方法
故障诊断技术已逐渐发展成为一门综合性学科，常用的电气故障诊断方法可分为信号处理法、解析模型法、基于分类法和基于推理法四大类。
3.1信号处理法
该方法适用于可以测出系统的状态，但是建立数学模型困难的系统。利用测得的信号，来获得存在于系统的多种特征向量和参数，如：高阶统计量、频谱、函数等。根据相关参数分析出故障原因。
3.2解析模型法
该方法诊断的对象是在一定的数学理论基础上，可以建立起相对比较精细的数学模型，从而对故障进行诊断和处理。它可以敏感的察觉未知故障，这也是其优势所在，但在实际操作中，要建立较为精确的数学模型还是一个难点，也是阻碍其推广的一个重要原因。
3.3基于分类法
该方法适用于被测系统可以很好的测得输入输出信号，并对所得信号进行处理，根据已有经验和知识进行故障判别和推理，以此来对系统进行诊断，该方法具有较好的实时性和模式识别能力。
3.4基于推理法
该方法适用于根据以往故障发生时获得的大量经验，将抽象的信息转化成能代表设备的机械语言表达方式，并进行总结分析，根据以往所获得的经验知识进行判断推理，以此来实现故障诊断。该方法的一大优点是不依赖于系统的数学模型，也不需要被诊断系统的故障模式样本数据。
电气设备故障诊断系统的组成
针对于电气设备的设备故障诊断系统，主要是进行故障部位的查找以及故障原因的分析，在尽量短的时间内找出解决故障的有效方法。通常将其分为信息监测与采集、特征提取、状态分析、状态诊断以及诊断决策几方面。
4.1信息监测与采集
对运行中的电气设备进行实时检测，多由传感器来反映待测设备的准确信息，并将该信息传送到后续单元。
4.2特征提取
对传感器所反映出来的信息采取分类、加工、处理等方法，将能够反映故障特征的信号与无关信号进行分离，去伪存真，提取出能代表设备当前运转状况的表征信号。
4.3状态分析
可采用不同方法对提取出的表征信号进行分析，如：信号处理法、基于推理的方法等。将表征信号转化为能表达状态的特征量。
4.4状态诊断
根据分析出的特征量与历史数据、知识库、规章以及标准等进行比较，以此来判断设备是否存在故障或者是故障隐患。
4.5诊断决策
是根据上一单元的诊断结果，对设备运行状况中，存在的隐患或故障的情况做出预测和判断，来决定针对故障原因所采取的对策和措施。
结语
要想实现建筑电气设备的自动化以及智能化，提高电气设备运行的安全性和可靠性，电气设备故障诊断将成为电气系统中不可忽视的重要环节。本文主要对电气设备故障诊断技术进行阐述，针对电气设备故障诊断技术的现状进行分析，同时对电气设备故障诊断系统的结构以及按照故障发生时间和故障发生时的相互作用对其进行了分类，着重介绍了几种在电气设备中常见的故障以及故障诊断方法。希望通过本文的介绍为电气设备故障诊断技术的应用研究提供了理论借鉴和参考。
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