矿山地面供电系统故障诊断与智能监控技术研究

矿山地面供电系统故障诊断与智能监控技术研究

潘凤涛

华能扎赉诺尔煤业有限责任公司生产服务公司  内蒙古满洲里  021410

摘要：随着社会的快速发展和工业化进程的推进，尤其是对能源资源需求的不断增长，矿山地面供电系统的可靠性和稳定性显得尤为重要。然而，由于矿山环境的恶劣条件和复杂性，供电系统故障频发，给矿山生产和安全带来了严重的影响。因此，矿山地面供电系统故障诊断与智能监控技术的研究变得尤为迫切。基于此，以下对矿山地面供电系统故障诊断与智能监控技术进行了探讨，以供参考。

关键词：矿山地面；供电系统故障诊断；智能监控技术；研究

引言

目前，传统的矿山地面供电系统故障诊断方式主要依赖于人工巡查和经验判断。而随着物联网技术、人工智能技术的不断发展与应用，智能监控技术为矿山地面供电系统的诊断和状态监测提供了新的机遇。智能监控技术通过采集和分析大量的供电系统参数数据，结合先进的算法和模型，能够实时监测系统的运行状况，并及时发现故障隐患，提高故障诊断的准确性和效率。

1故障诊断与智能监控技术的必要性

故障诊断与智能监控技术在矿山地面供电系统中具有显著的必要性。矿山地面供电系统在运行过程中，由于设备老化、环境变化、操作不当等多种原因，可能会出现各种故障，如不及时发现和处理，可能会影响整个矿山的生产活动，甚至可能引发安全事故。因此，对供电系统进行实时监测和故障诊断，是保障其稳定、安全运行的重要手段。随着科技的不断发展，智能监控技术逐渐成为供电系统监控的重要发展方向。智能监控技术能够实现对供电系统的实时、远程、自动化监控，通过采集、处理和分析供电系统的运行数据，及时发现潜在的故障并进行预警，减少事故发生的可能性。智能监控技术还可以提高监控的准确性和效率，减轻人工监控的负担，降低监控成本。故障诊断与智能监控技术的结合使用，能够更加全面地了解供电系统的运行状态，提高故障定位和处理的准确性和及时性。通过对诊断出的故障进行深入分析，可以为供电系统的优化和改进提供重要的参考依据，提高整个系统的可靠性和稳定性。故障诊断与智能监控技术在矿山地面供电系统中具有重要的应用价值和发展前景。

2矿山地面供电系统故障诊断方法

2.1小波变换方法

小波变换方法是一种常用的矿山地面供电系统故障诊断方法，其基本原理是通过分析供电系统中异常波形的频率、幅值和相位等特征，来判断是否存在故障。具体步骤包括信号采集、小波分解、特征提取和故障诊断。在信号采集阶段，需要安装传感器并采集供电系统的电压和电流信号数据。然后，使用小波变换将信号分解成多个频带的子信号，每个子信号对应着不同的频率范围。接下来，通过对各个子信号进行特征提取，例如计算均值、方差、能量等指标，以及寻找异常波形的时域和频域特征。通过比较和分析不同特征之间的关系，可以识别出供电系统中的故障类型，如过电流、过电压、短路等。例如，当特定频段的子信号幅值超过预设阈值，且与其他频段的子信号存在明显的相位差异时，可以判断存在短路故障。

2.2神经网络方法

神经网络方法是一种基于人工智能技术的矿山地面供电系统故障诊断方法，通过建立复杂的数据模型和训练算法，实现对供电系统故障的自动识别和分类。具体步骤包括数据收集、网络结构设计、模型训练与测试。在数据收集阶段，需要采集供电系统的电压、电流以及其他相关参数的实时数据。然后，将数据预处理，如去噪、归一化等，以减少数据的噪声干扰和不确定性。接下来，根据具体的故障类型和特征，设计适当的神经网络结构，如多层感知机（MLP）、卷积神经网络（CNN）等。在模型训练阶段，需要使用已标记的训练数据对神经网络进行反向传播算法的迭代训练，以优化参数和权重。

2.3模糊逻辑方法

模糊逻辑方法是一种基于模糊数学理论的矿山地面供电系统故障诊断方法，通过建立模糊推理规则和模糊集合，实现对供电系统故障的快速判断和解释。具体步骤包括数据预处理、建立模糊推理规则库、模糊推理和结果解释。在数据预处理阶段，与前述方法相似，需要采集供电系统的各种参数数据，并进行预处理，以减少噪声和提高数据质量。然后，根据专家经验和供电系统的工作原理，建立一套模糊推理规则库，将输入信号与故障类型进行匹配和分类。在模糊推理阶段，将输入信号映射到模糊集合，并根据模糊推理规则进行模糊推理，得出故障类型的模糊输出。

3矿山地面供电系统智能监控技术研究

3.1物联网技术

物联网技术可以实现矿山地面供电系统的智能化监控和管理，为系统运行提供实时、全面的数据支持。通过将供电设备接入物联网平台，安装传感器和仪表监测设备，可以实时获取设备的工作状态、电力负荷、电流、电压等关键参数。这些数据通过无线传输到云端服务器，供管理员随时查看和分析。物联网技术的应用使得矿山地面供电系统具备了实时监测和预警功能。一旦供电设备出现故障或异常情况，系统可以自动报警，并通过手机或电脑发送通知给相关人员。这样可以及时采取措施处理问题，避免故障扩大造成损失。物联网技术还能实现设备的远程操作和控制。管理员可以通过手机或电脑远程查看和控制供电设备，调整电压、电流等参数，进行系统的远程维护和管理。

3.2数据分析和挖掘技术

矿山地面供电系统采用数据分析和挖掘技术，可提供更深入的洞察和预测，有效优化系统运行策略和设备配置。通过对历史数据和实时数据进行分析和挖掘，可以发现隐藏的问题、趋势和规律，实现以下目标：数据分析和挖掘可帮助识别电力系统中的关键问题。通过分析供电设备的历史数据，可以发现设备的运行状况、故障频率和持续时间等信息。基于这些数据，可以进行故障诊断和预测，提前采取相应措施避免供电系统出现大规模故障。此外，还可以利用数据分析技术对电力系统中的潜在问题进行挖掘，包括高负荷区域、能耗异常等，从而及时进行改进和优化。数据分析和挖掘可帮助优化供电系统的运行策略。通过对供电系统历史数据的分析，可以了解系统的负荷特点、峰谷分布等信息，从而制定合理的电力调度计划。

3.3人工智能技术

人工智能技术为矿山地面供电系统的智能监控和管理提供了强大的支持。通过机器学习、数据挖掘、模式识别等技术手段，人工智能技术可以实现以下目标：人工智能技术可以实现设备运行状态的智能识别和故障诊断。通过对供电设备的历史数据进行学习和分析，系统可以学习并识别设备正常工作状态的特征模式，一旦出现异常情况，如过载、电压异常等，系统会自动发出警报并采取相应的措施。这样可以及时发现和解决问题，减少设备故障对供电系统的影响。人工智能技术可以实现供电系统的智能优化和调度。通过对供电系统的历史数据进行分析和建模，系统可以学习并预测不同负荷情况下的最优运行策略，如合理配置电力资源、优化供电计划等。这样可以提高供电系统的效率和稳定性，减少能耗和成本。人工智能技术还可以实现供电系统的远程监控和管理。

结束语

随着矿山地面供电系统的复杂性和人们对供电可靠性和稳定性要求的提升，研究和应用矿山地面供电系统故障诊断与智能监控技术具有重要的现实意义。我们有望实现矿山地面供电系统的故障预警、故障诊断和状态监测的实时化、智能化和精准化，从而提高矿山的生产效率和安全性。未来，我们将继续深入研究和开发相关技术，为矿山地面供电系统的智能化发展做出更大的贡献。

参考文献

[1]赵勇.煤矿地面供电系统优化分析[J].能源与节能,2023,(05):156-158.

[2]梁雅楠.煤矿地面供电系统技术改造研究[J].矿业装备,2021,(04):22-23.

[3]李鹏.伯方煤矿地面供电系统的研究与设计[J].山东煤炭科技,2021,39(07):138-140.

[4]段国文.漏电断路保护装置在煤矿地面供电系统中的应用[J].江西化工,2020,(03):255-256.

[5]杨静.煤矿地面供电系统优化改进技术措施[J].机电工程技术,2020,49(05):214-215.