電氣設(shè)備故障診斷

1、電氣設(shè)備故障診斷第5講：故障的識別和判斷、預(yù)測技術(shù)預(yù)測技術(shù) 狀態(tài)預(yù)測技術(shù)預(yù)測根據(jù)事物的現(xiàn)狀和歷史資料，考慮事物與外界環(huán)境之間的相互作用和相互影響，通過邏輯推理和科學(xué)實驗，定性或定量地估計未來的發(fā)展。預(yù)測的過程即使用預(yù)測技術(shù)和方法，探索發(fā)展規(guī)律，掌握未來的發(fā)展動向。 確定預(yù)測的目標(biāo)范圍和期限 預(yù)測技術(shù) 數(shù)據(jù)分析提供決策信息采集信息模擬試驗預(yù)測規(guī)律1.預(yù)測技術(shù)的基本原理 科學(xué)預(yù)測的基礎(chǔ) ：事物發(fā)展的各種客觀規(guī)律，利用規(guī)律的必然性去認識未來的發(fā)展，包括：可知性原理、可能性原理（多種發(fā)展可能性）、連續(xù)性原理、相似性原理。設(shè)備缺陷和異常的延設(shè)備缺陷和異常的延續(xù)性續(xù)性 設(shè)備故障往往來自元件、部件本身或它們

2、之間連結(jié)部位的缺陷。一般情況下缺陷既已形成就會出現(xiàn)缺陷的狀態(tài)特征，不經(jīng)修復(fù)或處理，缺陷不會自行消失，而且還可能繼續(xù)發(fā)展，發(fā)展到一定程度突然擴大形成故障。按設(shè)備缺陷性質(zhì)不同，發(fā)展成故障的速度也有很大差別。掌握各種缺陷向故障發(fā)展的規(guī)律，將有助于提供有實用價值的故障預(yù)測。 1.預(yù)測技術(shù)的基本原理 科學(xué)預(yù)測的基礎(chǔ) ：事物發(fā)展的各種客觀規(guī)律，利用規(guī)律的必然性去認識未來的發(fā)展，包括：可知性原理、可能性原理（多種發(fā)展可能性）、連續(xù)性原理、相似性原理。設(shè)備缺陷和異常的延續(xù)性 設(shè)備故障的相關(guān)性設(shè)備故障的相關(guān)性 設(shè)備缺陷的發(fā)展規(guī)律，常和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、部件之間的關(guān)聯(lián)以及設(shè)備的運行條件密切，如高壓電氣設(shè)備局部部絕緣劣化有

3、關(guān)系，如高壓電器局部放電逐漸增大常和內(nèi)部絕緣劣化有關(guān)系，高溫金屬蠕變速度增大和運行溫度有關(guān)系。相關(guān)關(guān)系常常是故障的因果關(guān)系。查明故障機理，即可依據(jù)故障因果的函數(shù)關(guān)系，建立預(yù)測模型。1.預(yù)測技術(shù)的基本原理 科學(xué)預(yù)測的基礎(chǔ) ：事物發(fā)展的各種客觀規(guī)律，利用規(guī)律的必然性去認識未來的發(fā)展，包括：可知性原理、可能性原理（多種發(fā)展可能性）、連續(xù)性原理、相似性原理。設(shè)備缺陷和異常的延續(xù)性 設(shè)備故障的相關(guān)性設(shè)備故障的相似性設(shè)備故障的相似性 設(shè)備缺陷及其擴展變化，有時具有共同的特征。在同型設(shè)備或近似類型設(shè)備上，則有更大的近似性。搜集同型設(shè)備所發(fā)生的缺陷及其擴展變化的情況，再加上被預(yù)測設(shè)備的具體運行條件，將為建立預(yù)

4、測模型提供有力的借鑒。利用概率統(tǒng)計的方法，即可從許許多多故障信息中查出具有較大置信度的預(yù)測結(jié)果。2.預(yù)測技術(shù)的特點 科學(xué)性科學(xué)性近似性近似性 局限性局限性 預(yù)測技術(shù)是按科學(xué)方法和程序建立模型，是在掌握主觀和客觀諸因素和各種因素相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，對事物發(fā)展趨勢做出的判斷，所以是科學(xué)的預(yù)測。 預(yù)測是對未來發(fā)展的科學(xué)估計，是對事物發(fā)展規(guī)律的認識與推演，它只能預(yù)測出大略的趨向，不可能預(yù)測某臺機組運行到某月、某日，甚至某時一定會損壞。預(yù)測與實際情況的發(fā)展間常會有小的偏差、在數(shù)值上可能與實際略有出入，所以預(yù)測具有近似性。 不完全準(zhǔn)確性由于外部各種因素變化的影響，以及人們對未來認識的局限性，預(yù)測結(jié)果常常是在

5、指定的范圍內(nèi)有效，也就是預(yù)測結(jié)果不能表達事物發(fā)展的全過程。因此，預(yù)測具有一定的局限性。 條件性、時間性3. 影響預(yù)測作用大小的因素 費用 結(jié)果的準(zhǔn)確性 時效性 依據(jù)的規(guī)律性及有無大的變動 預(yù)測期限的長短（不同時期的預(yù)測對不同的研究目標(biāo)有不同作用）4.預(yù)測的程序和步驟 5.定性預(yù)測 預(yù)測未來發(fā)展的總趨勢和各種可能的后果 依靠人的經(jīng)驗及判斷能力進行，優(yōu)點在于能在缺乏足夠統(tǒng)計信息和原始資料的情況下，進行估計。1專家預(yù)測法 主要是依靠專家根據(jù)調(diào)查研究搜集到的有關(guān)資料，運用自己的知識和經(jīng)驗，對未來情況作出估計。專家個人預(yù)測專家集體預(yù)測知識和調(diào)查研究的深度與廣度都是有限的，預(yù)測結(jié)果不可能十分準(zhǔn)確。這種方法

6、簡便易行，在各個領(lǐng)域都得到普遍應(yīng)用。 5.定性預(yù)測 預(yù)測未來發(fā)展的總趨勢和各種可能的后果 依靠人的經(jīng)驗及判斷能力進行，優(yōu)點在于能在缺乏足夠統(tǒng)計信息和原始資料的情況下，進行估計。2Delphi預(yù)測法 專家預(yù)測法的一種（占預(yù)測的1/4）是上述專家集體預(yù)測的一種發(fā)展、是采取無記名方式通過幾輪函調(diào)征求專家意見、然后將意見綜合、整理、歸納，再反饋給各專家進一步分析、判斷，提出新的論證。經(jīng)多次反復(fù)（3-4輪），從而使預(yù)測意見提煉得更加準(zhǔn)確逐漸收斂。 對大量非技術(shù)性無法定量分析的因素，進行概率估計，結(jié)果反饋，充分發(fā)揮信息反饋和控制作用5.定性預(yù)測 預(yù)測未來發(fā)展的總趨勢和各種可能的后果 依靠人的經(jīng)驗及判斷能力

7、進行，優(yōu)點在于能在缺乏足夠統(tǒng)計信息和原始資料的情況下，進行估計。3主觀概率預(yù)測法 主觀概率不是根據(jù)客觀事件出現(xiàn)的次數(shù)統(tǒng)計出來的概率，而是根據(jù)專家們對客觀事物的主觀判斷的量度計算出來的概率。主觀概率預(yù)測法就是應(yīng)用主觀概率預(yù)測設(shè)備將要發(fā)生的事件的方法。加權(quán)平均法相互影響分析預(yù)測法 5.定性預(yù)測 預(yù)測未來發(fā)展的總趨勢和各種可能的后果 依靠人的經(jīng)驗及判斷能力進行，優(yōu)點在于能在缺乏足夠統(tǒng)計信息和原始資料的情況下，進行估計。4曲線趨勢預(yù)測法 很多事物的發(fā)展，差不多都與它過去的狀態(tài)有關(guān)系，觀察過去的狀態(tài)可知它的現(xiàn)在。觀察過去和觀在的狀態(tài)也會預(yù)知未來。這是因為事物的發(fā)展，都帶有一定的延續(xù)性或稱為“慣性”。 如

8、水平趨勢、線性趨勢、多項式趨勢、增長趨勢連續(xù)性原理例如某機組軸承溫度在上午8時為40。9時為41，l0時為43、11時為46。孤立地觀察：可以說軸承溫度部在合格范圍以內(nèi)從所測數(shù)據(jù)與時間的關(guān)系來看，則可說明該軸承溫度在上升。以直線的延伸進行預(yù)測。例如，軸承溫度繼續(xù)升高，很可能導(dǎo)致質(zhì)的變化，造成軸承損壞，甚至帶來更大的危害。此時如不查明溫度變化的原因及時予以處理，則軸承有損壞的危險。 設(shè)備運行情況常常受到內(nèi)部和外部諸種因素的制約，所以外推法是有條件的，也是有限度的，必須在相同或相近的條件下進行類推，否則就找不到什么規(guī)律。 6. 定量預(yù)測 定量預(yù)測是對事物進行定量的統(tǒng)計，利用數(shù)學(xué)模型或其他分析技術(shù)，

9、包括借助于計算機對事物的來來發(fā)展趨勢做出定量的描述。定量預(yù)測要比定性預(yù)測的準(zhǔn)確性高。 1回歸分析預(yù)測法 相關(guān)分析、因果分析法 各種事物的變化互相關(guān)聯(lián)。很多現(xiàn)象間存在因果關(guān)系，掌握其中方面的變化，則可推斷另一個方面的變化。例如物體熱脹冷縮、導(dǎo)線的電阻因溫度升高而增大等等。v 一元回歸法、二元線性回歸法、多元線性回歸法或非線性回歸法、對數(shù)回歸法和指數(shù)回歸法等 分析結(jié)果的檢驗顯著性檢驗（F-，t-）、相關(guān)系數(shù)檢驗6. 定量預(yù)測 定量預(yù)測是對事物進行定量的統(tǒng)計，利用數(shù)學(xué)模型或其他分析技術(shù)，包括借助于計算機對事物的來來發(fā)展趨勢做出定量的描述。定量預(yù)測要比定性預(yù)測的準(zhǔn)確性高。 2時間序列預(yù)測法 用于分析隨

10、機過程對一組按時間順序排列的數(shù)據(jù)進行的預(yù)測。在某些場合不是按時間觀察統(tǒng)計，而是按溫度、電流等觀察統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，習(xí)慣仍稱為時間序列。時間序列通常是按小時、日、周、月、年現(xiàn)測事物的變化。時間序列模型常常是由許多分量所構(gòu)成，由長期趨勢分量、周期分量(季節(jié)分量)和隨機分量等不同分量構(gòu)成不同型式的時間序列 隨機項周期項趨勢項)()()()(txtptfty確定型時間序列預(yù)測技術(shù) 簡易方法 對于按時間序列作出的各因變量散點圖進行直接觀察，擬合出一個大致的發(fā)展趨勢。簡單易行確定型時間序列預(yù)測技術(shù) 簡易方法 滑動平均法 認為未來的狀況與近期的狀況有關(guān)，而遠期的狀況并不重要。 nVVVVFnttttt1211滑動

11、平均法的預(yù)測值常滯后于實際值。為補救它的不足可采用二次滑動平均法。 確定型時間序列預(yù)測技術(shù) 簡易方法 滑動平均法 反映距預(yù)測期越近的數(shù)據(jù)對預(yù)測值影響越大的情況 如果選擇n個相鄰數(shù)據(jù)給予加權(quán)滑動平均，則可定義加權(quán)滑動法的模型通式。 加權(quán)滑動平均預(yù)測法 123234321VVVF確定型時間序列預(yù)測技術(shù) 簡易方法 滑動平均法 強調(diào)近期數(shù)據(jù)對預(yù)測值的影響，任意選擇近期數(shù)據(jù)的權(quán)值，但不忽略遠期數(shù)據(jù)的作用。 a平滑系數(shù)，0al，一般取a0.50.9 加權(quán)滑動平均預(yù)測法 指數(shù)平滑法 Ft+1=aVt+(1-a)Ft 隨機型時間序列預(yù)測技術(shù) 把時間序列作為隨機過程來研究。由于考慮到了時間序列的隨機特征和統(tǒng)計特

12、征。所以能比確定型時間序列預(yù)測法提供更多的信息。在設(shè)備診斷技術(shù)中常用ARMA模型研究系統(tǒng)特性和工作狀態(tài)，預(yù)測設(shè)備狀態(tài)變化的趨勢。這種方法預(yù)測精度比較高，但是計算過程復(fù)雜。計算工作量大，必須使用計算機才能實現(xiàn) 是已經(jīng)估計好的確定值系數(shù)序列模型：ptptpttayyyAR,21117. 灰色預(yù)測技術(shù)五類：數(shù)列預(yù)測、災(zāi)變預(yù)測（對異常值的預(yù)測）、拓撲預(yù)測、系統(tǒng)預(yù)測、特定的時間異常預(yù)測。系統(tǒng)預(yù)測即對多個量進行一起預(yù)測。關(guān)鍵：灰色生成和灰色建模（微分方程模型）將原始數(shù)據(jù)生成數(shù)列（如累加、累減、均值、級比等變換）其它預(yù)測技術(shù)：憂選組合、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析預(yù)測等。單序列一階線性模型單序列一階線性模型基于小波分析的非平穩(wěn)時間序列分析與預(yù)測趨勢項趨勢項當(dāng)選取的小波函數(shù)具有一定的平滑作用時,經(jīng)過若干次小波變換,原時間序列中的隨機項和周期項逐漸被分離,即序列中的異常點或隨機因素逐漸被消除,有“棱角”的點將逐漸被修平,時間序列趨向平滑,直到時間序列上剩下長期趨勢項為止.如線性趨勢、多項式趨勢、指數(shù)趨勢等周期項和隨機項周期項和隨機項在小波分解中除了長期趨勢項后的其它層就為周期項和隨機項,而且象經(jīng)濟現(xiàn)象等實際問題中,隨機因素常常是小尺度成分常常是小尺度成分,因此,在大多數(shù)情況下,第一次小波分解的高半