电气设备故障诊断预测技术

4．曲线趋势预测法
如水平趋势、线性趋势、多项式趋势、增 长趋势——连续性原理
很多事物的发展，差不多都与它过去的状态有关系，观察过 去的状态可知它的现在。观察过去和观在的状态也会预知未 来。这是因为事物的发展，都带有一定的延续性或称为“惯 性”。
例如某机组轴承温度在上午8时为40℃。9时为41℃，l0时为 43℃、11时为46℃。
2.预测技术的特点
(1) 科学性 (2) 近似性 (3) 局限性
预测技术是按科学方法和程序建立模型，是在掌 握主观和客观诸因素和各种因素相互关系的基础 上，对事物发展趋势做出的判断，所以是科学的 预测。
预测是对未来发展的科学估计，是对事物发展 规律的认识与推演，它只能预测出大略的趋向， 不可能预测某台机组运行到某月、某日，甚至 某时一定会损坏。预测与实际情况的发展间常 会有小的偏差、在数值上可能与实际略有出入， 所以预测具有近似性。 ——不完全准确性
相据关故关障系因常果常的是函故数障关的系因，果建部变关立绝速系预缘度。测劣增查模化大明型有和故。关运障系行机，温理高度，温有即金关可属系依蠕。
1.预测技术的基本原理
科学预测的基础 ：事物发展的各种客观规律，利用规
律的必然性去认识未来的发展，包括：可知性原理、 可能性原理（多种发展可能性）、连续性原理、相似 性原理。
5.定性预测
预测未来发展的总趋势和各种可能的后果
依靠人的经验及判断能力进行，优点在于能在缺 乏足够统计信息和原始资料的情况下，进行估计。
2．Delphi预测法
对专大家量预测非法技的术一性种无（法占定预量测分的析1/4的）因素，进行概率估计， 结是果上反述专馈家，集充体分预发测挥的信一息种反发馈展和、是控采制取作无用记名方式通过几
由于外部各种因素变化的影响，以及人们对未来认识的局限性，预测结 果常常是在指定的范围内有效，也就是预测结果不能表达事物发展的全 过程。因此，预测具有一定的局限性。 ——条件性、时间性
3. 影响预测作用大小的因素
• 费用 • 结果的准确性 • 时效性 • 依据的规律性及有无大的变动 • 预测期限的长短
确定型时间序列预测技术
(1) 简易方法
(3) 加权滑动平均预测法
(2) 滑动平均法
反映距预测期越近的数据对预测值影响越大 的情况
F 4 3V1 2V 2V3 3 21
如果选择n个相邻数据给予加权滑动平均，则 可定义加权滑动法的模型通式。
确定型时间序列预测技术
(1) 简易方法
(3) 加权滑动平均预测法
确定型时间序列预测技术
(1) 简易方法
对于按时间序列作出的各因变量散点图进行 直接观察，拟合出一个大致的发展趋势。 简单易行
确定型时间序列预测技术
(1) 简易方法
(2) 滑动平均法
认为未来的状况与近期的状况有关，而远期 的状况并不重要。
F t1
Vt
Vt1
Vt2 n
Vtn1
滑动平均法的预测值常滞后于实际值。为补 救它的不足可采用二次滑动平均法。
(2) 滑动平均法
(4) 指数平滑法
强调近期数据对预测值的影响，任意选择近 期数据的权值，但不忽略远期数据的作用。
Ft+1=aVt+(1-a)Ft
a——平滑系数，0＜a＜l，一般取a＝0.5～0.9
随机型时间序列预测技术
把时间序列作为随机过程来研究。由于考虑到了时间 序列的随机特征和统计特征。所以能比确定型时间序 列预测法提供更多的信息。
3．主观概率预测法
主观概率不是根据客观事件出现的次数统计出来的概率，而 是根据专家们对客观事物的主观判断的量度计算出来的概率。 主观概率预测法就是应用主观概率预测设备将要发生的事件 的方法。 •加权平均法 •相互影响分析预测法
5.定性预测
预测未来发展的总趋势和各种可能的后果
依靠人的经验及判断能力进行，优点在于能在缺 乏足够统计信息和原始资料的情况下，进行估计。
在设备诊断技术中常用ARMA模型研究系统特性和工 作状态，预测设备状态变化的趋势。这种方法预测精 度比较高，但是计算过程复杂。计算工作量大，必须 使用计算机才能实现
AR序列模型： yt 1 yt1 p yt p at
系数1,
2
,
是已经估计好的确定值
p
7. 灰色预测技术
五类：数列预测、灾变预测（对异常值的预测）、拓扑 预测、系统预测、特定的时间异常预测。 系统预测即对多个量进行一起预测。
各种事物的变化互相关联。很多现象间存在因果关系，掌握其中—方面 的变化，则可推断另一个方面的变化。 例如物体热胀冷缩、导线的电阻因温度升高而增大等等。 ❖ 一元回归法、二元线性回归法、多元线性回归法或非线性回归法、对 数回归法和指数回归法等
分析结果的检验——显著性检验（F-，t-）、相关系数检验
6. 定量预测
定量预测是对事物进行定量的统计，利用数学模型或其 他分析技术，包括借助于计算机对事物的来来发展趋势 做出定量的描述。定量预测要比定性预测的准确性高。
2．时间序列预测法 ——用于分析随机过程
y(t) f (t)趋势项 p(t)周期项 x(t)随机项
对一组按时间顺序排列的数据进行的预测。在某些场合不是按时间观察 统计，而是按温度、电流等观察统计的数据，习惯仍称为时间序列。 时间序列通常是按小时、日、周、月、年现测事物的变化。 时间序列模型常常是由许多分量所构成，由长期趋势分量、周期分量(季 节分量)和随机分量等不同分量构成不同型式的时间序列
成轴承损坏，甚至带来更
大的危害。
此时如不查明温度变化的 原因及时予以处理，则轴 承有损坏的危险。
6. 定量预测
定量预测是对事物进行定量的统计，利用数学模型或其 他分析技术，包括借助于计算机对事物的来来发展趋势 做出定量的描述。定量预测要比定性预测的准确性高。
1．回归分析预测法 —相关分析、因果分析法
小波预测举例
周期项
趋势项
随机项
8. 预测误差分析
1. 产生误差的原因
– 数学模型：只包括主要因素，忽略了次要因素 – 影响是千变万化的：必须选择合适的预测方法 – 需大量资料：资料的准确性 – 意外的突然变化
2. 预测误差分析
用预测误差表示预测的精度
如随机性时间序列模型，不同的步长有不同的预测精度，且 步长越大，一般误差也越大，即预测时刻越长，预测值越不准 确。
（不同时期的预测对不同的研究目标有不同作用）
4.预测的程序和步骤
5.定性预测
预测未来发展的总趋势和各种可能的后果 依靠人的经验及判断能力进行，优点在于能在缺 乏足够统计信息和原始资料的情况下，进行估计。
1．专家预测法
主要是依靠专家根据调查研究搜集到的有关资料，运用自己 的知识和经验，对未来情况作出估计。 •专家个人预测 •专家集体预测 知识和调查研究的深度与广度都是有限的，预测结果不可能 十分准确。这种方法简便易行，在各个领域都得到普遍应用。
孤立地观察：可以说轴承温度部在合格范围以内
从所测数据与时间的关系 来看，则可说明该轴承温 度在上升。
设备运行情况常常受到内部和外部诸种以因直素线的的制延约伸，进所行以预外测推。法
是有条件的，也是有限度的，必须在相例同如或，相轴近承的温条度件继下续进升行高类，
推，否则就找不到什么规律。
很可能导致质的变化，造
轮函调征求专家意见、然后将意见综合、整理、归纳，再反 馈给各专家进一步分析、判断，提出新的论证。 经多次反复（3-4轮），从而使预测意见提炼得更加准确—— 逐渐收敛。
5.定性预测
预测未来发展的总趋势和各种可能的后果 依靠人的经验及判断能力进行，优点在于能在缺 乏足够统计信息和原始资料的情况下，进行估计。
一般情况下缺陷既已形成就会出
现缺陷的状态特征，不经修复或
按掌值设握的备各故缺种障陷缺预性陷测质向。不故同障，发发展展的处还度成规理可突故律，能然障，缺继扩的将陷续大速有不发形度助会展成也于自，故有提行发障很供消展。大有失到差实，一别用而定。价且程
1.预测技术的基本原理
科学预测的基础 ：事物发展的各种客观规律，利用规
分离,即序列中的异常点或随机因素逐渐被消除,有“棱角”
的点将逐渐被修平,时间序列趋向平滑,直到时间序列上剩下
长期趋势项为止.如线性趋势、多项式趋势、指数趋势等
周期项和随机项 在小波分解中除了长期趋势项后的其它
层就为周期项和随机项,而且象经济现象等实际问题中,随机 因素常常是小尺度成分,因此,在大多数情况下,第一次小波分 解的高半频中包含的随机项的成分最多,其它层中包含的周 期项成分较多.
电气设备故障诊断
第5讲：故障的识别和判断、 预测技术
状态预测技术
预测——根据事物的现状和历史资料，考虑事物与外界 环境之间的相互作用和相互影响，通过逻辑推理和科学 实验，定性或定量地估计未来的发展。
预测的过程即使用预测技术和方法，探索发展规律，掌 握未来的发展动向。
确定预 测的目 标范围 和期限
采集信息 模拟试验
律的必然性去认识未来的发展，包括：可知性原理、 可能性原理（多种发展可能性）、连续性原理、相似 性原理。
(1) 设备缺陷和异常的延 设备缺陷的发展规律，常和内部
续性
结构、部件之间的关联以及设备
(2)ห้องสมุดไป่ตู้设备故障的相关性
的运行条件密切，如高压电气设 备局部部绝缘劣化有关系，如高
压电器局部放电逐渐增大常和内
(1) 设备缺陷和异常的延 设备缺陷及其扩展变化，有时具
续性
有共同的特征。在同型设备或近
(2) 设备故障的相关性 (3) 设备故障的相似性
似类型设备上，则有更大的近似 性。搜集同型设备所发生的缺陷 及其扩展变化的情况，再加上被
利有用较概大率置统信计度的的方预法测，结即果可。预建从测立许设预许备测多的模多具型故体提障运供信行有息条力中件的查，借出将鉴具为。
预测技术
预测规律
数据分析
提供 决策 信息
1.预测技术的基本原理
科学预测的基础 ：事物发展的各种客观规律，利用规
律的必然性去认识未来的发展，包括：可知性原理、 可能性原理（多种发展可能性）、连续性原理、相似 性原理。
(1) 设备缺陷和异常的延 设备故障往往来自元件、部件本
续性
身或它们之间连结部位的缺陷。
关键：灰色生成和灰色建模（微分方程模型）
将原始数据生成数列（如累加、累减、均值、 级比等变换）
其它预测技术：忧选组合、专家系统、神经网络、小波分析 预测等。
单序列一阶线性模型
基于小波分析的非平稳时间 序列分析与预测
趋势项
当选取的小波函数具有一定的平滑作用时,经
过若干次小波变换,原时间序列中的随机项和周期项逐渐被