一种直流矿热炉整流的故障预警方法及系统与流程

本发明属于故障检测，具体为一种直流矿热炉整流的故障预警方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、直流矿热炉是铁合金冶炼的核心设备，其整流系统承担着将交流电能转换为直流电能并稳定供给冶炼的关键任务。整流系统由整流变压器、可控硅模块、平波电抗器、冷却系统及电气连接部件组成，运行中承受高电压、大电流及强电磁干扰，易发生各类电气故障。

3、现有故障预警技术多针对显性故障（如可控硅击穿、短路、断路等），通过检测电压、电流等参数的突变实现报警。然而，实际运行中更为常见的是隐性电气故障，如可控硅结温异常升高、接触电阻隐性增大、绝缘性能缓慢劣化、冷却管路隐性堵塞等。此类故障初期无明显参数突变，难以通过常规手段识别，却会逐步累积恶化，最终引发显性故障，导致整流系统停机、冶炼中断。

4、在隐性故障的预警方案中，现有技术虽尝试通过多参数监测提升识别能力，但故障定位较为困难，当隐性故障发生时，多个电气、温度参数往往同时出现异常波动，各参数之间相互耦合、特征混叠，现有方法仅能判断故障的大致范围，无法精准定位隐性故障的具体位置和故障类型。这导致运维人员面对预警信息时，仍需逐一对各部件进行排查，故障处理效率低下。

技术实现思路

1、本发明提供一种直流矿热炉整流的故障预警方法及系统，旨在解决直流矿热炉整流系统隐性电气故障定位困难的核心问题，提供能够从多参数耦合的复杂特征中精准解耦故障源、快速确定隐性故障具体位置及类型的分层预警方法及系统，克服无法精准定位而导致的故障排查效率低、早发现早处置难以落地的缺陷，实现隐性故障从笼统报警到精准定位的跨越。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面公开了一种直流矿热炉整流的故障预警方法，包括以下步骤：

4、获取直流矿热炉整流系统中多个监测位置的电气参数、温度参数和绝缘参数，构建多维度特征参数集；

5、对多维度特征参数集进行预处理，得到标准化特征参数集；

6、将标准化特征参数集输入至预设的故障定位模型中，故障定位模型基于整流系统各部件故障特征与多参数异常模式之间的映射关系构建，输出隐性故障的故障类型和故障位置；

7、根据故障类型和故障位置，结合预设的故障等级判定规则，确定隐性故障的预警等级，并执行与预警等级对应的响应策略。

8、进一步的，多维度特征参数集还包括环境参数和设备状态参数；

9、电气参数包括整流输入侧三相电压不平衡度、整流输出侧直流电压脉动系数、可控硅导通角偏差、桥臂电流均流度和平波电抗器电流谐波畸变率中的至少一种；

10、温度参数包括可控硅模块结温、整流变压器绕组温度、平波电抗器温度、电气连接点温度和冷却系统进出口水温差中的至少一种；

11、绝缘参数包括整流变压器绝缘电阻、可控硅模块绝缘电阻、直流母线绝缘电阻和电缆绝缘层介损因数中的至少一种；

12、环境参数包括整流柜内部温度、湿度和粉尘浓度中的至少一种；

13、设备状态参数包括可控硅触发脉冲幅值偏差、冷却风机转速偏差和整流变压器噪音幅值中的至少一种。

14、进一步的，预处理包括：

15、采用3σ准则对原始数据进行异常值剔除；

16、采用小波变换算法对剔除异常值后的数据进行降噪处理；

17、采用min-max标准化方法将降噪后的数据映射至设定区间；

18、采用线性插值法对标准化后的数据中的缺失值进行补全。

19、进一步的，将标准化特征参数集输入至预设的故障定位模型中之前，还包括特征融合步骤：

20、采用层次分析法确定各标准化特征参数的权重，通过加权求和的方式计算得到综合故障特征值；

21、将综合故障特征值与预设的识别阈值进行比较，若综合故障特征值大于识别阈值，则判定存在隐性故障，并执行后续输入至预设的故障定位模型的步骤。

22、进一步的，故障等级判定规则包括：

23、将综合故障特征值与预设的一级预警阈值和二级预警阈值进行比较；

24、若综合故障特征值大于识别阈值且小于等于一级预警阈值，则判定为一级预警；

25、若综合故障特征值大于一级预警阈值且小于等于二级预警阈值，则判定为二级预警；

26、若综合故障特征值大于二级预警阈值，则判定为三级预警。

27、进一步的，执行与预警等级对应的响应策略，包括：

28、若预警等级为一级预警，则执行绿色预警提示，并在日常巡检中重点关注对应部位；

29、若预警等级为二级预警，则执行黄色预警提示，并触发声光报警和终端信息推送，要求在规定时间内对预警部位进行全面检测；

30、若预警等级为三级预警，则执行红色预警提示，并触发紧急停机操作，对故障进行全面排查与处理。

31、进一步的，故障定位模型根据各特征参数的异常情况、故障层级以及整流系统的设备布局，输出隐性故障的故障类型和故障位置；在故障处理完成后，对故障数据、预警过程和处理结果进行复盘，更新故障定位模型的映射关系、调整故障等级判定规则及对应的响应策略。

32、本发明的第二个方面公开了一种直流矿热炉整流的故障预警系统，包括：

33、数据采集单元，被配置为：获取直流矿热炉整流系统中多个监测位置的电气参数、温度参数和绝缘参数，构建多维度特征参数集；

34、数据预处理单元，被配置为：对多维度特征参数集进行预处理，得到标准化特征参数集；

35、故障定位单元，被配置为：将标准化特征参数集输入至预设的故障定位模型中，故障定位模型基于整流系统各部件故障特征与多参数异常模式之间的映射关系构建，输出隐性故障的故障类型和故障位置；

36、故障预警单元，被配置为：根据故障类型和故障位置，结合预设的故障等级判定规则，确定隐性故障的预警等级，并执行与预警等级对应的响应策略。

37、本发明的第三个方面公开了一种计算机程序产品，包括计算机可读指令，当计算机可读指令在电子设备上运行时，电子设备实现上述一种直流矿热炉整流的故障预警方法。

38、本发明的第四个方面公开了一种电子设备，包括至少一个处理器和与处理器连接的存储器，存储器用于存储计算机程序；处理器用于执行计算机程序，使电子设备能够实现上述一种直流矿热炉整流的故障预警方法。

39、与现有技术相比，上述一个或多个技术方案存在以下有益效果：

40、通过构建涵盖电气、温度、绝缘等多维度特征参数集，并基于整流系统各部件故障特征与多参数异常模式之间的映射关系建立的故障定位模型，能够从多参数耦合的复杂特征中精准解耦故障源，快速确定隐性故障的具体位置及类型，解决了现有技术中隐性故障定位困难、需要逐一排查导致效率低下的核心问题。

1.一种直流矿热炉整流的故障预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种直流矿热炉整流的故障预警方法，其特征在于，多维度特征参数集还包括环境参数和设备状态参数；

3.如权利要求1所述的一种直流矿热炉整流的故障预警方法，其特征在于，预处理包括：

4.如权利要求1所述的一种直流矿热炉整流的故障预警方法，其特征在于，将标准化特征参数集输入至预设的故障定位模型中之前，还包括特征融合步骤：

5.如权利要求1所述的一种直流矿热炉整流的故障预警方法，其特征在于，故障等级判定规则包括：

6.如权利要求1所述的一种直流矿热炉整流的故障预警方法，其特征在于，执行与预警等级对应的响应策略，包括：

7.如权利要求1所述的一种直流矿热炉整流的故障预警方法，其特征在于，故障定位模型根据各特征参数的异常情况、故障层级以及整流系统的设备布局，输出隐性故障的故障类型和故障位置；在故障处理完成后，对故障数据、预警过程和处理结果进行复盘，更新故障定位模型的映射关系、调整故障等级判定规则及对应的响应策略。

8.一种直流矿热炉整流的故障预警系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机可读指令，当所述计算机可读指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备实现如权利要求1-7任一项所述一种直流矿热炉整流的故障预警方法中的步骤。

10.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器和与所述处理器连接的存储器，存储器用于存储计算机程序；处理用于执行所述计算机程序，使所述电子设备能够实现如权利要求1-7任一项所述一种直流矿热炉整流的故障预警方法中的步骤。