CN108759903A - 一种检测快速的电气设备故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测快速的电气设备故障检测系统，包括短路传感器、温度测量装置、判断装置、控制装置和警报装置，所述短路传感器用于识别电气设备电路短路情况，并将识别结果发送至控制装置，所述温度测量装置用于对电气设备的温度进行测量，所述判断装置用于根据电气设备的温度判断电气设备是否发生故障，并将判断结果发送至控制装置，所述控制装置用于接收所述识别结果和判断结果，当识别结果为发生短路或者判断结果为发生故障时，向警报装置发送报警指令，所述警报装置用于根据报警指令发出警报。本发明的有益效果：提供了检测快速的电气设备故障检测系统，通过对电气设备进行短路检测和温度检测，实现了电气设备故障的及时快速检测。

Description

一种检测快速的电气设备故障检测系统

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，具体涉及一种检测快速的电气设备故障检测系统。

背景技术

电气设备很容易发生故障，但是很难快速发现故障。电气设备都有合适的工作温度，将温度作为电气设备故障检测的依据，能够快速检测电气设备故障。

任何温度高于绝对零度的目标都以电磁辐射的形式向外界产生辐射，辐射能量的大小与绝对温度的四次方成正比。温度是热力学、物理、材料、冶金等学科中重要的技术参数。在工业生产中，如发电、冶金和塑料的生产与成型等行业，温度的准确测量和控制是生产效率、产品质量和生产安全的保证。在材料研制过程中，通过测量材料温度，获得材料的光谱辐射特性，为材料的改进提供技术支撑。在发动机点火试验中，温度是评价发动机工作性能的重要指标。随着航空和航天等尖端技术的不断发展和工业生产过程检测与控制水平的不断提高，对温度的测量手段和测量精度提出了更高、更迫切的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种检测快速的电气设备故障检测系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种检测快速的电气设备故障检测系统，包括短路传感器、温度测量装置、判断装置、控制装置和警报装置，所述短路传感器用于识别电气设备电路短路情况，并将识别结果发送至控制装置，所述温度测量装置用于对电气设备的温度进行测量，所述判断装置用于根据电气设备的温度判断电气设备是否发生故障，并将判断结果发送至控制装置，所述控制装置用于接收所述识别结果和判断结果，当识别结果为发生短路或者判断结果为发生故障时，向警报装置发送报警指令，所述警报装置用于根据报警指令发出警报。

本发明的有益效果为：提供了一种检测快速的电气设备故障检测系统，通过对电气设备进行短路检测和温度检测，实现了电气设备故障的及时快速检测。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的结构示意图；

附图标记：

短路传感器1、温度测量装置2、判断装置3、控制装置4、警报装置5。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种检测快速的电气设备故障检测系统，包括短路传感器1、温度测量装置2、判断装置3、控制装置4和警报装置5，所述短路传感器1用于识别电气设备电路短路情况，并将识别结果发送至控制装置4，所述温度测量装置2用于对电气设备的温度进行测量，所述判断装置用于根据电气设备的温度判断电气设备是否发生故障，并将判断结果发送至控制装置，所述控制装置用于接收所述识别结果和判断结果，当识别结果为发生短路或者判断结果为发生故障时，向警报装置发送报警指令，所述警报装置用于根据报警指令发出警报。

本实施例提供了一种检测快速的电气设备故障检测系统，通过对电气设备进行短路检测和温度检测，实现了电气设备故障的及时快速检测。

优选的，所述温度测量装置2包括光谱获取单元、光谱预处理单元、光谱特征提取单元、光谱识别单元和温度获取单元，所述光谱获取单元用于获取目标的光谱数据，所述光谱预处理单元用于对获取的光谱进行预处理，所述光谱特征提取单元用于对光谱特征进行提取，所述光谱识别单元根据光谱特征对目标光谱进行识别，所述温度获取单元用于根据目标光谱识别结果确定目标的温度；

多光谱测温通过测量目标在某一时刻多个光谱的辐射亮度求解目标真温，具有快速、非接触和测温上限高的优点，本优选实施例温度测量装置2通过对目标光谱进行识别，实现了电气设备温度的准确获取，对提高电气设备安全性具有重要意义。

优选的，所述光谱预处理单元包括第一预处理子单元和第二预处理子单元，所述第一预处理子单元用于对光谱进行一次校正，具体为：

设矩阵EH由n个光谱样本组成，每个光谱样本有m个波长，采用以下方式进行一次校正：

上述式子中，EH_1i(λ_j)表示第i个样本在波长λ_j处经过一次校正后的光谱辐射亮度，EH_i(λ₁)表示第i个样本在波长λ_j处的光谱辐射亮度，min[EH(λ_j)]表示所有样本在波长λ_j处的光谱辐射亮度的最小值；

所述第二预处理子单元用于对光谱进行二次校正，具体为：

光谱经过所述一次校正单元进行处理后，采用以下方式进行二次校正：

上述式子中，EH_2i(λ_j)表示第i个样本在波长λ_j处经过二次校正后的光谱辐射亮度，表示所有样本在波长λ_j处经过一次校正后的光谱辐射亮度平均值；

本优选实施例通过光谱预处理单元对光谱进行预处理，有助于后续准确提取光谱特征，具体的，采用一次校正对光谱进行预处理，可有效去除光谱偏移量，采用二次校正对光谱进行预处理，可有效缩小光谱的变化范围。

优选的，所述光谱特征提取单元包括第一提取子单元、第二提取子单元和第三提取子单元，所述第一提取子单元用于构造样本光谱矩阵，所述第二提取子单元用于对样本光谱矩阵进行线性变换，所述第三提取子单元用于根据线性变换后的矩阵确定光谱特征；

所述第一提取子单元用于构造样本光谱矩阵，具体为：

经过二次校正后的样本光谱构成样本光谱矩阵Y：

上述式子中，r_i表示第i个光谱样本，i＝1,2,…,n，s_j表示所有样本在波长λ_j处的取值，j＝1,2,…,m；

所述第二提取子单元用于对样本光谱矩阵进行线性变换，具体为：采用m×m维转换矩阵A(a₁ … a_m)对Y进行线性变换，形成新的m×n维矩阵LG：LG＝(z₁ … z_m)＝YA＝(s₁… s_m)A＝(s₁ … s_m)(a₁ … a_m)；

所述第三提取子单元用于根据线性变换后的矩阵确定光谱特征，具体为：

采用下式构造特征函数：4^|μE-C|＝1；

上述式子中，E表示m维单位矩阵，C表示Y的协方差矩阵，μ表示协方差矩阵C的特征值；

求解特征函数的特征值μ_j(j＝1,2,…,m)，按照大小顺序排列，μ₁＞μ₂＞…＞μ_j，求出特征值μ_j对应的特征向量w_j，在变换后的矩阵LG中，μ₁对应的主成分z₁为矩阵Y的第一主成分，则前k个主成分对变换后的矩阵的贡献率之和为：

上述式子中，ρ_k表示前k个主成分对变换后的矩阵的贡献率之和，μ_j表示第j个主成分对变换后的矩阵的贡献率；选取ρ_k＞80％的前k个主成分z₁、z₂、…、z_k，k个特征值对应的特征向量组成矩阵Q，采用下式求取样本光谱矩阵Y的特征矩阵：LG_k＝YQ^T；

上述式子中，LG_k表示样本光谱矩阵Y的特征矩阵，LG_k＝(z₁、z₂、…、z_k)。

本优选实施例通过对光谱样本数据进行特征提取，得到一组最能反映目标本质的低维样本特征，去除了冗余变量，提高了计算效率，提高了识别精度。

采用本发明检测快速的电气设备故障检测系统进行对电气设备进行检测，选取5个电气设备进行实验，分别为电气设备1、电气设备2、电气设备3、电气设备4、电气设备5，对故障检测效率和故障检测准确率进行统计，同现有故障检测系统相比，产生的有益效果如下表所示：

	故障检测效率提高	故障检测准确率提高
			电气设备1	29％	27％
电气设备2	27％	26％
			电气设备3	26％	26％
电气设备4	25％	24％
			电气设备5	24％	22％

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种检测快速的电气设备故障检测系统，其特征在于，包括短路传感器、温度测量装置、判断装置、控制装置和警报装置，所述短路传感器用于识别电气设备电路短路情况，并将识别结果发送至控制装置，所述温度测量装置用于对电气设备的温度进行测量，所述判断装置用于根据电气设备的温度判断电气设备是否发生故障，并将判断结果发送至控制装置，所述控制装置用于接收所述识别结果和判断结果，当识别结果为发生短路或者判断结果为发生故障时，向警报装置发送报警指令，所述警报装置用于根据报警指令发出警报。

2.根据权利要求1所述的检测快速的电气设备故障检测系统，其特征在于，所述温度测量装置包括光谱获取单元、光谱预处理单元、光谱特征提取单元、光谱识别单元和温度获取单元，所述光谱获取单元用于获取目标的光谱数据，所述光谱预处理单元用于对获取的光谱进行预处理，所述光谱特征提取单元用于对光谱特征进行提取，所述光谱识别单元根据光谱特征对目标光谱进行识别，所述温度获取单元用于根据目标光谱识别结果确定目标的温度。

3.根据权利要求2所述的检测快速的电气设备故障检测系统，其特征在于，所述光谱预处理单元包括第一预处理子单元和第二预处理子单元，所述第一预处理子单元用于对光谱进行一次校正，具体为：

设矩阵EH由n个光谱样本组成，每个光谱样本有m个波长，采用以下方式进行一次校正：

上述式子中，EH_1i(λ_j)表示第i个样本在波长λ_j处经过一次校正后的光谱辐射亮度，EH_i(λ₁)表示第i个样本在波长λ_j处的光谱辐射亮度，min[EH(λ_j)]表示所有样本在波长λ_j处的光谱辐射亮度的最小值；

所述第二预处理子单元用于对光谱进行二次校正，具体为：

光谱经过所述一次校正单元进行处理后，采用以下方式进行二次校正：

上述式子中，EH_2i(λ_j)表示第i个样本在波长λ_j处经过二次校正后的光谱辐射亮度，表示所有样本在波长λ_j处经过一次校正后的光谱辐射亮度平均值。

4.根据权利要求3所述的检测快速的电气设备故障检测系统，其特征在于，所述光谱特征提取单元包括第一提取子单元、第二提取子单元和第三提取子单元，所述第一提取子单元用于构造样本光谱矩阵，所述第二提取子单元用于对样本光谱矩阵进行线性变换，所述第三提取子单元用于根据线性变换后的矩阵确定光谱特征。

5.根据权利要求4所述的检测快速的电气设备故障检测系统，其特征在于，所述第一提取子单元用于构造样本光谱矩阵，具体为：

经过二次校正后的样本光谱构成样本光谱矩阵Y：

上述式子中，r_i表示第i个光谱样本，i＝1,2,…,n，s_j表示所有样本在波长λ_j处的取值，j＝1,2,…,m。

6.根据权利要求5所述的检测快速的电气设备故障检测系统，其特征在于，所述第二提取子单元用于对样本光谱矩阵进行线性变换，具体为：采用m×m维转换矩阵A＝(a₁ … a_m)对Y进行线性变换，形成新的m×n维矩阵LG：LG＝(z₁ … z_m)＝YA＝(s₁ … s_m)A＝(s₁ …s_m)(a₁ … a_m)。

7.根据权利要求6所述的检测快速的电气设备故障检测系统，其特征在于，所述第三提取子单元用于根据线性变换后的矩阵确定光谱特征，具体为：

采用下式构造特征函数：4^|μE-C|＝1；

上述式子中，E表示m维单位矩阵，C表示Y的协方差矩阵，μ表示协方差矩阵C的特征值；

求解特征函数的特征值μ_j(j＝1,2,…,m)，按照大小顺序排列，μ₁＞μ₂＞…＞μ_j，求出特征值μ_j对应的特征向量w_j，在变换后的矩阵LG中，μ₁对应的主成分z₁为矩阵Y的第一主成分，则前k个主成分对变换后的矩阵的贡献率之和为：

上述式子中，ρ_k表示前k个主成分对变换后的矩阵的贡献率之和，μ_j表示第j个主成分对变换后的矩阵的贡献率；选取ρ_k＞80％的前k个主成分z₁、z₂、…、z_k，k个特征值对应的特征向量组成矩阵Q，采用下式求取样本光谱矩阵Y的特征矩阵：LG_k＝YQ^T；

上述式子中，LG_k表示样本光谱矩阵Y的特征矩阵，LG_k＝(z₁、z₂、…、z_k)。