电力电子技术中电路智能故障检测技术分析

周迅何升华蔡亚楠华晶晶

（嘉兴供电公司浙江省嘉兴市314033）

摘要：随着我国电子产业的发展，电力电子系统集成技术已经越来越广泛的被人们所应用。然而，随着电力电子技术的发展越来越先进，其设备本身的复杂性也越来越高，使得对电力电子设备电路故障的诊断与修护、替换等工作也越发困难。定期对电力电子设备的电路进行诊断与维护，对减少电力电子设备的故障发生频率、降低企业对电力电子设备的维护成本方面都是较为有利的。本文对电力电子技术中电路智能故障检测技术进行分析。

关键词：电力电子技术；电路智能故障；检测技术

1电力电子电路的基本特点

与一般的数字电路、模拟电路不一样的是，电力电子电路的器件过载能力比较小，所以设备损坏的速度很快，损坏的时间在10微秒之内，因此在故障发生前很难捕获到征兆。传统的判断故障的方法是，依靠设备输出的波形来判断缓变的故障，但是这种方式对于电力电子电路中快速的突变性故障是很难操作的。

2关于电力电子电路在运行中的可靠性

人们对于电力电子电路在运行中的可靠性越来越重视了，不过在实际中计划的不是很好，伴随着电力电子装置在实际生活中开始大面积使用，电力电子装置的妨碍通常体现为电力电子器件的破坏，然而。妨碍信息仅存在于产生妨碍到停电之前的数十毫秒以内，此外，一些应用专家体系对发电机励磁体系的晶闸管整流电路举行妨碍诊断，对付庞大电路其信号引出线会太多，但它只实用于不带反电动势的整流电路，怎样计划合理的电力电子电路妨碍诊断方案，要以非侵人性联接要领。电力电子电路的功率已达数千千瓦，这也是由于电力电子器件的过载本领小。近年来国内外有关研究人员针对电力电子电路的妨碍诊断问题做了许多有效的事情，破坏速度快，但是这种要领必须同时监测每一个晶闸管元件的端电压，妨碍产生前征兆较难捕捉，也大概造成对主电路的滋扰，有人议决从输出端引出信号来辨认整流元件的开路妨碍。这里面以电力电子器件的开路和短路最为常见，不实用于逆变电路，所以说，上述方式还是比较科学的。在实际生活的运用中，会出现很多方面的影响，就会出现对电力电子电路的妨碍，如何运用更加成熟、简便的技术来对其进行检测是一个必须要加强研究的话题。

3电力电子电路故障诊断的难点

由于电力电子产业发展较快，电力电子设备的内部构造越来越复杂，这造成了对电力电子设备的电路故障难以进行诊断的现状。再加上对电路的在线诊断本身就具有较高的要求，而且测试激励不好选用，使得对电力电子电路故障的诊断难上加难。

首先，电力电子设备的电路存在着非线性故障诊断问题。由于电力电子设备的非线性电路较强，所以很难对其建立起精确的数学模型。其次，常用的电力电子电路测试节点只负责输出负载电压，而仅靠设备的输出电压难以对电路故障做出具体的诊断或是根本不能诊断。而如果增加电力电子电路的测试节点又会提高电路的复杂性，并对负载输出的电压产生交叉影响，进一步加大了故障诊断的难度。第三，由于电力电子电路的故障诊断信息只在故障发生后与停电前的几十毫秒内存在，因此对其需要进行在线诊断与动态监听。而要完成电路的在线诊断就需要在原有的设备基础上再增加新的部件，而这往往会导致企业成本的大幅上升。由于这些难点的存在，使得电子电力电路设备的诊断变得十分困难而复杂。

4智能故障诊断技术在电力电子电路中的应用方法

4.1红外热像故障诊断技术分析

红外热像故障诊断方式在实际电力电子故障诊断中比较适用，电路出现故障时，其表面会出现温差，该技术就是基于设备线路绝对温度变化而进行故障分析。高压电气设备中一旦出现故障，由于线路问题，线路不能正常运行，导致局部线路温度过高。当在物体中内部温度高于绝对温度（-273.15℃）时，就会产生由热能而转变出来的辐射能。外温度在500℃时，就会产生暗红色的辉光。红外热像故障诊断就是根据线路高温产生的辐射能进行故障位置判断。不管在何种组成的辐射波中都会存在一定的红外辐射。温度对辐射能中各项性质产生影响，并不是所有温度都会产生一致的辐射波，温度不同，在物体中产生的辐射波也不尽相同。

4.2离散频谱分析

离散频谱分析方式在电力电子电路故障诊断中的作用比较明显，频谱分析方式研究比较早，实际应用技术比较成熟。该种故障分析方式采用的是离散傅里叶变换DFT。DFT被广泛应用在目前的电气设备信号检测中，能够对电气设备信号的基波以及谐波进行分离，得出各个信号的频率分量和幅值、频率以及相位。一般在相位较高或者高次谐波参数下，其电气信号检测中出现的误差最为明显。对离散频谱所出现的误差进行校正，主要有以下几种方式：第一，内插法。在该种方法中，首先需要建立方程，求解出校正频率，以校正频率为核心，实现幅值或者相位的校正。第二，FFT+FT细化分析法。通过DFT连续谱分析的方式，对数据的实部和虚部进行计算，最后计算出幅值。第三，对数据能量重心校正。根据功率法则求出频谱校正量，对相位进行二次校正。第四，相位差校正法。通过离散频谱对应的峰值的相位差，求出频率以及相位校正量。

4.3糙集方法

这个方法建立在保持分类不变的基础上，利用对知识的约简来推导概念的方法，特点在于能够分析并处理不完整和不精确的各种定量、定性或者混合性的不完整信息，能够从中发现隐含信息，揭示规律性。但是由于粗糙集方法是从不精确和不完整的信息中推导出的诊断规则，难免会出现误差。

4.4模拟安全的电路环境

电力电子电路智能诊断技术随着科学技术的发展得到了极大的进步，越来越多的问题被解决。电力电子产品的功能的增多和性能的提升，导致电力电子电路面临着超负荷的工作状态。在这种情况下，为了保证电力电子电路的安全、稳定的运行，利用先进的手段对电力电子电路进行事先模拟。在模拟的过程中，综合分析影响电力的因素，对经过电路的各项指标进行科学的计算分析，预防在实际过程中出现的故障，确保电路的安全运行。通过电路模拟可以有效的减小故障出现的概率，保证电力电子产品的使用安全。

4.5建立完整可靠的信息库

完整可靠的信息库是对故障进行诊断的依据。在进行电力电子电路智能诊断中，收集电路的信息和故障的原因及故障易发点，录入信息库中。信息库的信息具有两部分，一是动态，包括监测与诊断过程中得出的结论；二是静态，包括电路运行时各种参数的具体数值。一个完整可靠的信息库需要全面覆盖电力电子电路的各种参数、易发故障的信息。当故障发生时，通过与信息库的比较，可以精确、快速的判断出故障的原因，提高工作效率。

结束语：

综上所述，智能故障诊断技术在电力电子电路方面的应用十分关键，其能够有效地提升电路运行中的效率，而且通过实现仪表的自动化还能对故障进行及时的排除。所以在运用该技术的过程中，一定要对仪表的智能化系统进行优化，同时还要结合实际情况采用多种方法对电力电子电路进行全面的处理，只有这样电力系统才能得到全面的优化，智能故障诊断技术的应用价值才能不断提高。

参考文献：

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