船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的故障檢測與恢復(fù)方法優(yōu)化

張煒煒

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，船舶運(yùn)輸行業(yè)也在飛速的向前發(fā)展。船舶在多個(gè)系統(tǒng)的互相合作下穩(wěn)定運(yùn)行，若是其中某一系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失效，甚至?xí)苯訉?dǎo)致船舶無法正常航行。尤其是船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是為其它系統(tǒng)提供電力支持，是其他系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，若是該系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致其他系統(tǒng)的運(yùn)行受到威脅，從而導(dǎo)致船舶無法正常航行。所以，對船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測與恢復(fù)非常必要。現(xiàn)有的船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障檢測與恢復(fù)方法存在著故障檢測精準(zhǔn)度低與檢測效率低的缺陷，無法對越來越復(fù)雜的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測與恢復(fù)，因此，本文對故障檢測與恢復(fù)方法進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的故障檢測與恢復(fù)。

關(guān)鍵詞：船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)；故障檢測；恢復(fù)方法優(yōu)化

1船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上降低了工作人員的工作強(qiáng)度，提高了工作效率，在船舶應(yīng)用中效果比較明顯。在船舶運(yùn)行中的多個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)用到自動(dòng)化技術(shù)，比如，在船舶的運(yùn)行、裝運(yùn)、卸載和管理等等，提高了船員的工作效率，加強(qiáng)了對船舶的管理。船舶自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以使船長在總工作艙實(shí)時(shí)的關(guān)注著船舶各個(gè)部分的具體情況，對船舶設(shè)備出現(xiàn)的問題及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并解決，從而構(gòu)成一個(gè)比較全面性和系統(tǒng)性的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，促進(jìn)船舶的安全運(yùn)行。但是，還需要對電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新，提高該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，對船舶設(shè)備中的存在的故障進(jìn)行及時(shí)的排除，保障船舶的安全運(yùn)行，促進(jìn)船舶行業(yè)的發(fā)展。

2船舶電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

在電力系統(tǒng)行業(yè)管理工作體系內(nèi)，要想提升系統(tǒng)管理水平和運(yùn)行安全性，就要集合運(yùn)營管理需求建立健全系統(tǒng)化管控模式。目前，電力系統(tǒng)要想具備良好的操作性能和操作環(huán)境，就要對設(shè)備以及控制流程進(jìn)行簡化，從而提高對故障問題的敏感程度，并且在較短的時(shí)間內(nèi)完成修復(fù)和診斷工作。值得一提的是，因?yàn)殡姎庾詣?dòng)化技術(shù)本身就較為突出的可靠性特點(diǎn)和可行性價(jià)值，因此，能在短時(shí)間內(nèi)完成故障搜索和處理，維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化水平以及智能化效果。

第一，應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，將逐漸趨于信息化發(fā)展模式，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用成為了行業(yè)的基礎(chǔ)導(dǎo)引，也發(fā)揮了關(guān)鍵性作用，為了進(jìn)一步提高信息化技術(shù)運(yùn)行效率，就要踐行技術(shù)信息化發(fā)展規(guī)程，確保能對電力行業(yè)的環(huán)保價(jià)值予以分析，建構(gòu)完整的監(jiān)督監(jiān)管機(jī)制，且能降低電能損耗幾率，為自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用效果的優(yōu)化提供保障。

第二，結(jié)合監(jiān)控技術(shù)和監(jiān)督管理制度對相應(yīng)操作流程予以完善，以保證自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用效果能滿足實(shí)際需求，為智能化電網(wǎng)功能化管理以及優(yōu)勢項(xiàng)目監(jiān)督提供保障。另外，要對要點(diǎn)予以集中監(jiān)管，電力系統(tǒng)操作模式也主要以物理模式居多，為了保證其敏感性，就要積極應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)流程，實(shí)現(xiàn)技術(shù)管理和智能化發(fā)展目標(biāo)。

第三，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)就能提升運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性價(jià)值，避免不必要的項(xiàng)目影響具體操作流程，且能有效提高系統(tǒng)的安全性，這種經(jīng)濟(jì)性較好的管控流程能維護(hù)電力系統(tǒng)的操作工序以及電網(wǎng)發(fā)展的基本效果。

3船舶自動(dòng)化故障檢測

3.1故障數(shù)據(jù)源獲取

船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)常見的故障為電路接觸問題與短路故障，因此，本文主要對其電路故障進(jìn)行檢測與定位。對故障進(jìn)行檢測與定位是故障檢測與恢復(fù)方法中的基礎(chǔ)與核心，也是故障恢復(fù)的前提。故障數(shù)據(jù)源的獲取是進(jìn)行故障檢測的前提和基礎(chǔ)，其數(shù)據(jù)源的完善程度決定著檢測的準(zhǔn)確率和速率。本文主要是通過對船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行仿真，獲得原始數(shù)據(jù)，將其存儲(chǔ)為CSDF文件。然后對CSDF文件的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取并對其進(jìn)行參數(shù)化等數(shù)據(jù)預(yù)處理操作，獲取特征數(shù)據(jù)集。

經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到標(biāo)準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)集。采用二分K均值聚類對標(biāo)準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)集進(jìn)行故障合并，得到類數(shù)據(jù)集。

3.2故障定位

上述得到故障類距離，通過樣本與故障類分布中心之間的距離對故障位置進(jìn)行定位，這對故障恢復(fù)至關(guān)重要，是故障恢復(fù)的前提與基礎(chǔ)。只有對故障進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，才能對故障進(jìn)行及時(shí)以及針對性的恢復(fù)，保障電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。不同的連接方式，造成故障所在區(qū)域及產(chǎn)生的危害性也不同，如果運(yùn)用中性點(diǎn)不直接接地的方法進(jìn)行連接就會(huì)很容易導(dǎo)致短路問題。相間短路就會(huì)導(dǎo)致電源供電回路的阻抗力變小，會(huì)使短路回路中的電流在幅度增加；兩相短路會(huì)導(dǎo)致電路中的電流變大，其決定因素就是短路點(diǎn)與電源間的距離。所以利用檢測定位技術(shù)可以運(yùn)用指示器依據(jù)電流方向和距離就可以判斷出發(fā)生故障的具體位置，且準(zhǔn)確性較高。

3.3故障恢復(fù)

根據(jù)上述得到的故障位置對故障進(jìn)行恢復(fù)，故障恢復(fù)的速度決定著故障檢測與恢復(fù)方法的可靠性。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障恢復(fù)是一個(gè)多目標(biāo)，多約束的復(fù)雜過程，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，某一位置都存在著大量的聯(lián)絡(luò)開關(guān)與分段開關(guān)，若是該系統(tǒng)發(fā)生故障，就會(huì)導(dǎo)致開關(guān)組合的解空間變得巨大，因此需要對其負(fù)荷進(jìn)行恢復(fù)，可見電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障恢復(fù)是非常復(fù)雜的問題。本文主要采用基礎(chǔ)配置電氣配置器對電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的故障進(jìn)行恢復(fù)?；A(chǔ)配置電氣配置器先對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，通過處理轉(zhuǎn)換成指令，對故障進(jìn)行修復(fù)。基礎(chǔ)配置電氣配置器主要是將故障零部件進(jìn)行替換，從而使系統(tǒng)重新穩(wěn)定運(yùn)行。

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障恢復(fù)過程為：（1）當(dāng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生故障發(fā)生后，故障檢測程序會(huì)及時(shí)的對故障進(jìn)行檢測以及定位并將得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸，基礎(chǔ)配置電氣配置器會(huì)對上述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收。根據(jù)接收到的故障信息可以知道發(fā)生故障的具體位置，通過指令使故障周圍的開關(guān)關(guān)閉，隔離故障源；（2）將故障源隔離后，除了故障線路外，另外兩部分電路也處于失電狀態(tài)，將兩部分進(jìn)行連接，恢復(fù)對兩部分的供電；（3）通過對故障信息進(jìn)行分析，采用基礎(chǔ)配置電氣配置器對故障源進(jìn)行替換，其主要采用差分進(jìn)化算法對故障進(jìn)行恢復(fù)，該算法具有原理簡單、收斂速度快、控制參數(shù)少的特點(diǎn)。

3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了保證優(yōu)化的故障檢測與恢復(fù)方法的有效性，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)過程中，將船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)對象，主要是對其故障進(jìn)行檢測與恢復(fù)。為了保證實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果的準(zhǔn)確性，使用優(yōu)化的故障檢測與恢復(fù)方法與現(xiàn)有的故障檢測與恢復(fù)方法進(jìn)行比較，觀察實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)過程中，將現(xiàn)有的故障檢測與恢復(fù)方法稱為對照組，優(yōu)化的故障檢測與恢復(fù)方法稱為實(shí)驗(yàn)組。

4電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢

自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用使我國電力系統(tǒng)逐漸走上智能化、自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程，同時(shí)使我國電力系統(tǒng)的發(fā)電水平和電力傳輸水平，都能夠與世界水平保持一致。當(dāng)然，我國的電氣自動(dòng)化技術(shù)還不夠完善與創(chuàng)新，這便要求我國必須要對電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行不斷更新與發(fā)展，使我國電力系統(tǒng)發(fā)展處于遙遙領(lǐng)先地位。此外，還要求有關(guān)部門根據(jù)我國的基本國情對電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步改善：首先，改善電氣自動(dòng)化技術(shù)的連接狀態(tài)，使其由開放狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)。其次，對發(fā)電方式進(jìn)行改善，爭取找到一種既節(jié)能環(huán)保，又高效率的發(fā)電方式。第三，利用智能化設(shè)備取代人工的某些具有危險(xiǎn)性的工作，避免人來操作危險(xiǎn)項(xiàng)目。

結(jié)語：總之，隨著我國社會(huì)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)在此背景下得到了快速發(fā)展，隨之被廣泛應(yīng)用在社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展中，尤其是在船舶行業(yè)應(yīng)用的比較多。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在船舶中的應(yīng)用，有效的提高了工作效率，使電氣自動(dòng)化設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)更加完善，電氣自動(dòng)化技術(shù)未來的發(fā)展方向緊跟社會(huì)時(shí)代的發(fā)展需求，追求環(huán)境生態(tài)化發(fā)展的目標(biāo)。最后文中對船舶電氣自動(dòng)化設(shè)備故障排除原則、排除步驟和排除方法進(jìn)行較為全面的分析，有利于保障工作人員在檢修過程中安全性，保障船舶電氣自動(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)行，促進(jìn)船舶行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，同時(shí)促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]康健.基于船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（14）：151.