论文部分内容阅读
摘 要 随着现代科技的快速发展，电力设备的用途越来越广泛，现今，其在故障诊断和检查当中逐渐被运用。电力设备结合机械工具等方式完成的故障诊断要比过去单纯的诊断方式更为有效，本文通过对电力设备在故障诊断中的合理应用办法的探讨，介绍了一些诊断方法，希望对故障诊断事业的发展起到推动作用。
关键词 电力设备；故障诊断；诊断方法
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-080-02
1 故障诊断技术发展历程
故障诊断在发展的初期仅仅指的是機械设备故障诊断，当时其又被称作状态监测。现在故障诊断包含两个大的方面，其一指的是对设备运行状态的监测，其二指的是在设备发生异常后对设备进行诊断，在诊断时对诊断做相应的数据分析，现代的故障诊断是建立在设备维修与设备管理基础之上的。在世界上，故障诊断以欧洲国家最为先进，欧盟国家里主要的故障诊断是以设备综合工程作为指导的，在美国则是以后勤管理作为指导，在日本是以维修作为指导，最近一些年，中国在故障诊断方面逐渐迎头赶上，在中国故障诊断被已经被运用在大型电网系统；石油石化工程；核电系统；冶金工程，制船、汽车、飞机、人造卫星等众多高新领域。
在故障诊断被使用的越来越广的同时，故障诊断的方法也在不断创新，单纯的机械诊断法已经逐渐被电力设备故障诊断法所替代，当然这种替代不是简单的代替，而是吸取机械诊断的优点，运用电力设备，尽量做到智能化，这种智能化将故障诊断变得更为精准。
2 电力设备能在故障诊断应用的理论依据及方法
随着近些年科技的发展，故障诊断技术作为一门新兴学科，在实际的故障诊断当中逐渐建立了自己的理论及其方法。这些方法当中有很多可以作为电力设备在故障诊断中应用的理论依据。
2.1 基于机理诊断理论和方法
从动力学及其现代计算机技术的角度分析，可知道电力设备是能够很敏感的监测出故障系统当中的故障的，因为其能够对故障参数及其故障本身进行分析。
2.2 电力信号提取故障信息诊断的方法
在故障诊断中，判断系统或者设备有故障的主要依据是其特征参数是否正常，比如说波形特征是否正常、时差域值范围是否正常、幅值域值范围是否正常、信息反馈是否正常、频谱分析及频谱特征值是否正常……而这些依据都能在适当的电力信号当中得到体现，很多微小的变化在电力信号当中能够被放大，这样一来，就能更加直观的反应出故障出在何处。
2.3 电力设备当中的振动信号诊断方法
振动信号诊断方法是很早开始进行研究的，其方法理论都较为成熟，并且其能够很好的以电力信号的方式在现代化的监测设备中被反映。电力设备当中的振动信号诊断方法是以被检测设备运行过程中或者其在激振过程中所反馈的振动频谱为依据的，通过反馈的振动频谱，电力设备可以清晰的绘制出线性或非线性曲线，这样可以将振动数据化，让振动变得更加“明显”。
2.4 电力设备故障树分析诊断方法
电力设备故障树分析诊断方法是图形演绎法，电力设备可以将有故障的系统或者设备当中的系统故障或者是其他导致故障的因素绘制成故障图表，这样可以明确的知道故障是哪些元部件引起或由哪些系统引起，并且通过能电力设备算出故障的概率等参数。
2.5 电力设备故障诊断灰色系统理论和方法
电力设备故障诊断灰色系统从系统的角度来分析故障信息，通过电力设备利用过去在故障当中被诊断出的信息来分析未知的故障信息。电力设备利用灰色模型建立数模，从而通过灰色关联分析法对有故障的系统或设备进行故障诊断。
2.6 电力设备与专家系统相结合的故障诊断理论和方法
电力设备与专家系统相结合后是通过建立逻辑关系与数据互换、集成的方式对故障进行诊断的，由于专家系统在故障诊断中占据者不可替代的地位，所以电力设备与其结合也是符合现代发展要求的。专家系统故障诊断包括对故障诊断知识的合理表达、对故障诊断的推理以及对故障诊断知识的各种途径的获取等方式。
2.7 电力设备故障模式识别方法
电力设备在故障模式识别方法中使用时最关键的是要建立故障模式特征量，并要及时的对其进行选取和提取。
3 电力设备在故障诊断中的主要内容
电力设备在故障诊断中的主要内容和其他诊断方式相似，都是包括对故障的整体性检测、故障诊断以及故障修复三个部分。
3.1 电力设备故障检测
电力设备在对系统或设备进行故障检测时，要假设系统中的存在导致系统或者设备故障处的参数发生了变化，如特征参数异常，波形特征变化、时差域值变动幅度过大、幅值域值变动幅度过大、信息反馈中断、频谱分析及频谱特征值变动幅度过大、状态变量等有变化。当然这不仅仅是电力设备在故障诊断当中才有的，这也是所有故障诊断方法所需共同遵守的。故障检测为了确定系统是否已经发生了故障，也就是当系统或者设备出现非正常状态时的一种检测。电力设备通过不断对系统或者设备的检测来观察系统或设备当中是否有变量的变化，在设备已经标明的相关信息、性能及质量要素情况下（即标称情况下），认为这些发生了变化的变量当中存在这不确定性，并且当系统或者设备当中任意一个相关部件发生故障时，这些发生了变化的变量的被称为偏离了标称状态。在系统或设备偏离了标称状态是电力设备当中会出现参数变动，这样就能及时、准确并且可靠的判断出系统或设备发生了故障。
3.2 电力设备故障诊断
电力设备故障诊断是根据变量是否偏离了标称状态来判断系统或者设备故障的种类，当判断出系统或者设备故障的发生时间及其相对应的参数变化，就能分析出故障的原因，从而对其进行相应的评价和判断。在诊断出故障后将故障按照不同的严重程度进行分类，以便采取可行性措施。对系统或者设备的故障评定是根据其故障程度得出的，只有的处理相应的结论才能决定对故障的应对措施。 3.3 电力设备故障修复
电力设备故障修复是指根据上述的故障诊断结论，对系统或者设备进行可行性修复，这样的修复在针对的是能够通过物理性修复方式修复的系统或者设备而言的，当设备或者系统局部无法通过物理性方式修复就只能将其替代，或者让系统重构，这样才能保证整个系统或者设备正常运行。电力设备故障修复是将故障状态检测和故障诊断综合后采取的合理性措施。这也是电力设备故障诊断的目的所在。
4 电力设备故障诊断的发展趋势
随着传感器等电子仪器变得越来越精密，在对系统或者设备的故障诊断理论变得多元化，对系统或者设备的故障检测诊断技术变得更加自动化和数字化，甚至是智能化的今天，电力设备在故障诊断中的应用具体发展趋势表现在以下几方面。
1）电力设备应用过程当中，会不断地对传感器和监测仪器进行改进，这些改进都是以为了能够选取合适的参量，从而能够有效的提高故障诊断的精准度为目的的。这也决定了。电力设备将在发展过程当中和最新的传感技术相互融合，从而促使新型传感器和监测仪器的开发，当新型传感器和监测仪器被开发后，会提高故障诊断的各项技术水平，新技术的开发也会带来行的故障修复方法，这样在整体上就会提高电力设备对故障诊断的效果。
2）电力设备当中融合与最新信号处理方法，电力设备本身就能和信号处理相融合，因为电力设备是绝大多数信号的载体，不过随着现代科技的发展，信号处理方法有了明显突破，小波分析就是一种近些年开发出的、较为先进的信号分析方法。随着各项科技技术的不断提升，信号处理方法必然会随之发生变化，所以，电力设备要紧随信号处理方法的脚本，做到与时共进。
3）电力设备与现代智能方法的融合。随着科技的发展，现代智能技术变得越来越被人们所重视，专家系统就是其中之一，将电力设备与专家系统相结合，可以在电力设备之上建立模糊逻辑和进化计算等新型模式。当电力设备与现代智能方法结合后再应用到设备故障诊断当中就能提高工作效率。
5 总结
随着现代科技的快速发展，电力设备的用途越来越广泛，现今，其在故障诊断和检查当中逐渐被运用。现代电力设备在故障诊断当中是通过对设备运行状态的监测和对设备发生异常后对设备进行诊断，然后对设备或者系统进行有效性修复的。科技日新月异的今天，电力设备在故障诊断也要紧随科技发展的脚步，将电力设备与现代化的故障诊断理论和现代化的故障诊断方法相结合，只有这样，电力设备在系统或者设备的故障诊断当中才能一直被运用。
参考文献
[1]张晓彤.故障诊断的应用[C].全国设备诊断技术学术会议一97（CMDTC97论文集）.北京：兵器工业出版社，1997.
[2]黄志坚，袁周，故障诊断与监测实用技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
[3]张晓彤.诊断系统理论研究[J].冶金设备，2001.
[4]楊叔子.设备诊断系统研究[J].中国设备管理，1998.
[5]李昊.变电设备状态检修分析决策系统的研究与开发[D].华北电力大学（北京），2010.
[6]黄海阔，盛小明.设备故障辅助诊断与量化分析管理系统[J].信息系统工程，2011（01）.
作者简介
陈云河（1964-），男，河南洛阳人，本科学历，嵩县电业局副局长兼总工程师，曾先后荣获河南省电力公司农电先进工作者、嵩县十大杰出青年、嵩县十佳科技工作者等荣誉称号，研究方向：电力系统及其自动化。
关键词 电力设备；故障诊断；诊断方法
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-080-02
1 故障诊断技术发展历程
故障诊断在发展的初期仅仅指的是機械设备故障诊断，当时其又被称作状态监测。现在故障诊断包含两个大的方面，其一指的是对设备运行状态的监测，其二指的是在设备发生异常后对设备进行诊断，在诊断时对诊断做相应的数据分析，现代的故障诊断是建立在设备维修与设备管理基础之上的。在世界上，故障诊断以欧洲国家最为先进，欧盟国家里主要的故障诊断是以设备综合工程作为指导的，在美国则是以后勤管理作为指导，在日本是以维修作为指导，最近一些年，中国在故障诊断方面逐渐迎头赶上，在中国故障诊断被已经被运用在大型电网系统；石油石化工程；核电系统；冶金工程，制船、汽车、飞机、人造卫星等众多高新领域。
在故障诊断被使用的越来越广的同时，故障诊断的方法也在不断创新，单纯的机械诊断法已经逐渐被电力设备故障诊断法所替代，当然这种替代不是简单的代替，而是吸取机械诊断的优点，运用电力设备，尽量做到智能化，这种智能化将故障诊断变得更为精准。
2 电力设备能在故障诊断应用的理论依据及方法
随着近些年科技的发展，故障诊断技术作为一门新兴学科，在实际的故障诊断当中逐渐建立了自己的理论及其方法。这些方法当中有很多可以作为电力设备在故障诊断中应用的理论依据。
2.1 基于机理诊断理论和方法
从动力学及其现代计算机技术的角度分析，可知道电力设备是能够很敏感的监测出故障系统当中的故障的，因为其能够对故障参数及其故障本身进行分析。
2.2 电力信号提取故障信息诊断的方法
在故障诊断中，判断系统或者设备有故障的主要依据是其特征参数是否正常，比如说波形特征是否正常、时差域值范围是否正常、幅值域值范围是否正常、信息反馈是否正常、频谱分析及频谱特征值是否正常……而这些依据都能在适当的电力信号当中得到体现，很多微小的变化在电力信号当中能够被放大，这样一来，就能更加直观的反应出故障出在何处。
2.3 电力设备当中的振动信号诊断方法
振动信号诊断方法是很早开始进行研究的，其方法理论都较为成熟，并且其能够很好的以电力信号的方式在现代化的监测设备中被反映。电力设备当中的振动信号诊断方法是以被检测设备运行过程中或者其在激振过程中所反馈的振动频谱为依据的，通过反馈的振动频谱，电力设备可以清晰的绘制出线性或非线性曲线，这样可以将振动数据化，让振动变得更加“明显”。
2.4 电力设备故障树分析诊断方法
电力设备故障树分析诊断方法是图形演绎法，电力设备可以将有故障的系统或者设备当中的系统故障或者是其他导致故障的因素绘制成故障图表，这样可以明确的知道故障是哪些元部件引起或由哪些系统引起，并且通过能电力设备算出故障的概率等参数。
2.5 电力设备故障诊断灰色系统理论和方法
电力设备故障诊断灰色系统从系统的角度来分析故障信息，通过电力设备利用过去在故障当中被诊断出的信息来分析未知的故障信息。电力设备利用灰色模型建立数模，从而通过灰色关联分析法对有故障的系统或设备进行故障诊断。
2.6 电力设备与专家系统相结合的故障诊断理论和方法
电力设备与专家系统相结合后是通过建立逻辑关系与数据互换、集成的方式对故障进行诊断的，由于专家系统在故障诊断中占据者不可替代的地位，所以电力设备与其结合也是符合现代发展要求的。专家系统故障诊断包括对故障诊断知识的合理表达、对故障诊断的推理以及对故障诊断知识的各种途径的获取等方式。
2.7 电力设备故障模式识别方法
电力设备在故障模式识别方法中使用时最关键的是要建立故障模式特征量，并要及时的对其进行选取和提取。
3 电力设备在故障诊断中的主要内容
电力设备在故障诊断中的主要内容和其他诊断方式相似，都是包括对故障的整体性检测、故障诊断以及故障修复三个部分。
3.1 电力设备故障检测
电力设备在对系统或设备进行故障检测时，要假设系统中的存在导致系统或者设备故障处的参数发生了变化，如特征参数异常，波形特征变化、时差域值变动幅度过大、幅值域值变动幅度过大、信息反馈中断、频谱分析及频谱特征值变动幅度过大、状态变量等有变化。当然这不仅仅是电力设备在故障诊断当中才有的，这也是所有故障诊断方法所需共同遵守的。故障检测为了确定系统是否已经发生了故障，也就是当系统或者设备出现非正常状态时的一种检测。电力设备通过不断对系统或者设备的检测来观察系统或设备当中是否有变量的变化，在设备已经标明的相关信息、性能及质量要素情况下（即标称情况下），认为这些发生了变化的变量当中存在这不确定性，并且当系统或者设备当中任意一个相关部件发生故障时，这些发生了变化的变量的被称为偏离了标称状态。在系统或设备偏离了标称状态是电力设备当中会出现参数变动，这样就能及时、准确并且可靠的判断出系统或设备发生了故障。
3.2 电力设备故障诊断
电力设备故障诊断是根据变量是否偏离了标称状态来判断系统或者设备故障的种类，当判断出系统或者设备故障的发生时间及其相对应的参数变化，就能分析出故障的原因，从而对其进行相应的评价和判断。在诊断出故障后将故障按照不同的严重程度进行分类，以便采取可行性措施。对系统或者设备的故障评定是根据其故障程度得出的，只有的处理相应的结论才能决定对故障的应对措施。 3.3 电力设备故障修复
电力设备故障修复是指根据上述的故障诊断结论，对系统或者设备进行可行性修复，这样的修复在针对的是能够通过物理性修复方式修复的系统或者设备而言的，当设备或者系统局部无法通过物理性方式修复就只能将其替代，或者让系统重构，这样才能保证整个系统或者设备正常运行。电力设备故障修复是将故障状态检测和故障诊断综合后采取的合理性措施。这也是电力设备故障诊断的目的所在。
4 电力设备故障诊断的发展趋势
随着传感器等电子仪器变得越来越精密，在对系统或者设备的故障诊断理论变得多元化，对系统或者设备的故障检测诊断技术变得更加自动化和数字化，甚至是智能化的今天，电力设备在故障诊断中的应用具体发展趋势表现在以下几方面。
1）电力设备应用过程当中，会不断地对传感器和监测仪器进行改进，这些改进都是以为了能够选取合适的参量，从而能够有效的提高故障诊断的精准度为目的的。这也决定了。电力设备将在发展过程当中和最新的传感技术相互融合，从而促使新型传感器和监测仪器的开发，当新型传感器和监测仪器被开发后，会提高故障诊断的各项技术水平，新技术的开发也会带来行的故障修复方法，这样在整体上就会提高电力设备对故障诊断的效果。
2）电力设备当中融合与最新信号处理方法，电力设备本身就能和信号处理相融合，因为电力设备是绝大多数信号的载体，不过随着现代科技的发展，信号处理方法有了明显突破，小波分析就是一种近些年开发出的、较为先进的信号分析方法。随着各项科技技术的不断提升，信号处理方法必然会随之发生变化，所以，电力设备要紧随信号处理方法的脚本，做到与时共进。
3）电力设备与现代智能方法的融合。随着科技的发展，现代智能技术变得越来越被人们所重视，专家系统就是其中之一，将电力设备与专家系统相结合，可以在电力设备之上建立模糊逻辑和进化计算等新型模式。当电力设备与现代智能方法结合后再应用到设备故障诊断当中就能提高工作效率。
5 总结
随着现代科技的快速发展，电力设备的用途越来越广泛，现今，其在故障诊断和检查当中逐渐被运用。现代电力设备在故障诊断当中是通过对设备运行状态的监测和对设备发生异常后对设备进行诊断，然后对设备或者系统进行有效性修复的。科技日新月异的今天，电力设备在故障诊断也要紧随科技发展的脚步，将电力设备与现代化的故障诊断理论和现代化的故障诊断方法相结合，只有这样，电力设备在系统或者设备的故障诊断当中才能一直被运用。
参考文献
[1]张晓彤.故障诊断的应用[C].全国设备诊断技术学术会议一97（CMDTC97论文集）.北京：兵器工业出版社，1997.
[2]黄志坚，袁周，故障诊断与监测实用技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
[3]张晓彤.诊断系统理论研究[J].冶金设备，2001.
[4]楊叔子.设备诊断系统研究[J].中国设备管理，1998.
[5]李昊.变电设备状态检修分析决策系统的研究与开发[D].华北电力大学（北京），2010.
[6]黄海阔，盛小明.设备故障辅助诊断与量化分析管理系统[J].信息系统工程，2011（01）.
作者简介
陈云河（1964-），男，河南洛阳人，本科学历，嵩县电业局副局长兼总工程师，曾先后荣获河南省电力公司农电先进工作者、嵩县十大杰出青年、嵩县十佳科技工作者等荣誉称号，研究方向：电力系统及其自动化。