电气系统绝缘故障诊断技术研究

电气系统绝缘故障诊断技术研究

王琨

陕西延长石油天然气股份有限公司  陕西延安  716000

摘要：近些年来，我国社会经济高速发展，各行业在所属领域内的发展也越来越快，电气系统的绝缘检测更是如此。电气系统的广泛应用使其作用不断突显，对电气系统的绝缘故障进行诊断对电气系统的安全运行具有重要意义，由此电气系统的绝缘检测研究应运而生。20世纪80年代，国内学者就已经开始开发电气系统的绝缘装置，至今已取得了质的飞跃。虽然目前国内在电气系统绝缘检测的研究中积累了大量的理论知识和实践经验，但是与大多数发达国家相比，还存在很大差距。

关键词：电气系统；绝缘故障；诊断技术；

引言

电气系统属于用电管理系统，主要包括强电和弱电系统。前者主要包括电力设备、变配电设备、照明设备、防雷接地设备等部分，后者包括楼宇智能系统、办公自动化系统、通信系统等部分。电气系统一旦出现故障，就会阻碍设备的正常运行，导致数据的大量丢失，甚至可能导致人身伤害。

1电气系统绝缘故障诊断技术设计

1.1提取电气系统绝缘故障信号的特征参数

在提取电气系统绝缘故障信号特征参数的过程中，引入小波包分解技术，对绝缘故障信号的频带进行划分，根据绝缘故障信号的特征，选择绝缘故障信号对应的频带。将小波包系数作为电气系统绝缘故障信号的特征，利用小波分解将电气系统原始绝缘信号分解成w层，重构电气系统绝缘故障信号的特征矩阵，表示为：式中：m和s为小波包系数；ψ为电气系统原始绝缘信号的采样点数；ϑ为电气系统绝缘故障信号的采样点数。

1.2设计电气系统绝缘故障诊断算法

以电气系统绝缘故障信息的分析结果为依据，对电气系统运行20min内的稳定性提出要求，此时需要满足如下条件：式中：U*为电气系统的电源电压；ΔUEG为电气系统的电压误差；UEG为电气系统的电压。电气系统中电气设备的电压波纹系数可以判断电源是否稳定运行，那么电压波纹含量φ的计算公式为：式中：ΔUe为电气系统中电气设备电压的最大波动分量。电压波纹含量会影响电气设备绝缘体的极化[8]，因此电压波纹系数需要满足如下条件：假设电气系统的电源回路电阻可以等效为R*，分布式电容为C*，那么电气系统中电气设备的电容充电时间常数为：在电气系统绝缘故障诊断中，对兆欧表的容量进行定量的指标就是电气系统中电气设备A到Z端短路时的输出电流，表示为：I′的数值越大，说明兆欧表对电气系统绝缘故障的诊断性能越好。当I′=1mA时，能够满足电气系统绝缘故障的诊断要求。综上所述，根据电气系统运行稳定性的约束条件，计算了电气系统的电压波纹含量，基于电气设备的电容充电时间常数，引入兆欧表实现电气系统绝缘故障的诊断。

2电气控制系统故障检修方法

2.1静电电阻测量和电位测量

1）静电电阻测量。在使用此方法进行测量时，首先应完成电阻档检查。其检查流程分为两步，第一步为断开电源，第二步为测量，在测量时需要参考电路原理图；其次针对所获得电阻值分析故障点位；最后，针对故障电位进行维修。2）电位测量分析。在使用此方法时，工作人员需要遵循以下流程，首先完成电源接通；其次测量电压，在测量时需要参考电路原理图；最后结合所获得电压值分析短路原因并找到故障点。

2.2数学形态学法

应用数学形态学法，可以修改信号形状，借助信号和交点可以得到有效交换，在实现图像处理的同时，实现故障诊断。许多研究人员使用数学形态学法诊断了电气系统的故障。例如，基于形态学法解决地下电缆早期故障难以诊断的问题，形态学法可以准确诊断故障或由操作失误导致的瞬态故障，结合故障特征可以快速发现早期故障的存在，由此可以准确诊断地下电缆存在的故障，和空载变压器、电容器组开关引起的干扰；基于数学形态学理论，可以实现对线路故障的准确定位，通过潜在的暂态电压和电流信号，可以快速获取相关特征，和多分辨率形态梯度进行充分对比，可以学形态学法对线路故障进行诊断，可以在第一时间获取故障特征，同时实现故障的合理划分，该方法大大降低了诊断的难度，对于计算中存在的干扰具有良好的免疫效果，如DDC参数和噪声等，线路1/4范围内的故障可以得到准确诊断，准确率高达99.98%。

2.3计算机程序检查法

为帮助工作人员尽快找到短路故障点位，在当今社会，工作人员还可以使用计算机程序检查法。此方法的优点为可以对控制系统进行全面分析，借助模拟程序分析故障点位，缓解工作人员工作强度，提高所制定解决方案针对性。

3电气系统故障诊断优化对策

3.1合理应用新技术

采用人工智能技术等新技术，有助于解决电气系统潜在故障，需要加大对更高效、合理的故障诊断方法的研究和实践力度。如利用深度残差收缩网络，可以实现软阈值到非线性层的顺利转化。电气系统会出现各种各样的故障，使用深度残差收缩网络，可以顺利提取故障特征，有助于提高诊断效率。结合现有的研究，对相关参数进行完善和优化，可以提高故障诊断的整体性能。当前是大数据时代，多模态数据融合技术得到广泛运用，通过互相学习可以提高故障诊断的合理性和准确性。通过多模态数据融合技术可以跨越多种模式，实现对数据的有效整合，从而顺利生成信息。一旦有故障出现可以立刻发现设备的变化。对于电气系统，只要借助传感器，就可以实现对设备的有效诊断。系统可以顺利提取有关信息并传输到信息融合中心，紧接着信息融合中心会结合特定的规则，实现对信息的有效处理，从而做出正确的决策。

3.2控制柜接触器与继电器等元件维修

控制柜为电气控制系统重要组成之一，其内部由继电器、接触器等多项元件组成。在运行过程中，如通过触点电流较大，则触点状态将发生变化，进而引发短路或断路故障，对运行稳定性造成影响。即为降低上述问题发生概率，在日常工作期间，技术人员应提高元件检修工作关注度，针对控制柜内部接触器、继电器进行全面检查，检查其内部是否存在老化现象，及时更换问题元件，定期对其进行清理，以降低其在运行过程中发生故障。

3.3优化模型构造与参数选择

在电气系统故障诊断中，建立准确的数学模型的难度较大，加上系统结构复杂，参数众多，在构造数学模型和优化参数时，需要投入大量的时间和精力。以WT模型参数小波基、小波分解层数和SVM模型参数的选择为例，在选择WT模型参数小波基时，需要根据小波基和信号的类似程度，选择小波基所具备的对称性、正则性等；在选择小波分解的层数时，要充分结合信号频率范围、时域变化等做出合理的选择；SVM模型参数主要包括惩罚系数和gamma值，需要结合实际情况进行合理选择。

结束语

对电气系统绝缘故障诊断技术进行了研究，经实验测试发现，该技术在电气系统绝缘故障诊断中具有更高的召回率和准确率。但是本文的研究还存在很多不足，在今后的研究中，希望可以引入激光探测技术，对电气系统的绝缘故障进行识别，为电气系统的绝缘可靠性提供有力依据。

参考文献

[1]鄢仁武，高硕勋，宋微浪，等.基于多参量LSTM模型的变压器油纸绝缘老化诊断方法[J].武汉大学学报（工学版），2021，54（6）：541-550.

[2]刘凌，张宇，靳东松，等.金属杂质侵蚀下的大型发电机定子线棒绝缘劣化机理[J].西安交通大学学报，2022，56（6）：104-111.

[3]王涤，马爱军，归宇，等.基于P-CNN的局部放电绝缘故障融合诊断[J].高电压技术，2020，46（8）：2897-2905.

[4]严浩，巴桑，顾奕.基于开关振荡的驱动电机匝绝缘故障诊断[J].电气传动，2022，52（12）：68-73.

[5]于向阳，姚凌虹，赵时，等.基于红外特征的飞机导线绝缘层隐性故障在线诊断方法[J].电子测量与仪器学报，2019，33（10）：157-164.