故障分析论文范文第1篇

关键词：特征提取故障诊断神经网络互信息熵

随着科学技术的发展，现代设备的结构日趋复杂，其故障类型越来越多，反映故障的状态、特征也相应增加。在实际故障诊断过程中，为了使诊断准确可靠，总要采集尽可能多的样本，以获得足够的故障信息。但样本太多，会占用大量的存储空间和计算时间，太多的特征输入也会引起训练过程耗时费工，甚至妨碍训练网络的收敛，最终影响分类精度。因此要从样本中提取对诊断故障贡献大的有用信息。这一工作就是特征提取。

特征提取就是利用已有特征参数构造一个较低维数的特征空间，将原始特征中蕴含的有用信息映射到少数几个特征上，忽略多余的不相干信息。从数学意义上讲，就是对一个n维向量X＝[x1，x2，…，xn]T进行降维，变换为低维向量Y＝[y1，y2，…，ym]T，m<n。其中Y确实含有向量X的主要特性。

特征提取的方法有很多，常用的方法主要有欧式距离法、概率距离法、统计直方图法、散度准则法等。本文针对现有方法的局限性，研究基于BP神经网络的特征提取方法和基于互信息熵的特征提取方法。

1基于BP神经网络的特征提取方法

要从N个特征中挑选出对诊断贡献较大的n个特征参数(n<N)，通常以特征参数X对状态Y变化的灵敏度ε作为评价特征参数的度量：

εij=|(аYi)/(аXj)|

采用三层BP网络，输入层n个单元对应n个特征参数，输出层m个单元对应m种模式分类，取中间隐层单元数为q，用WBiq表示输入层单元i与隐层单元q之间的连接权；用wOqj表示隐层单元q与输出层单元j之间的连接权，则隐层第q单元的输出Oq，为：

输出层第j个单元输出yj为：

式中j=1，2，…，m；εj为阈值。

则特征参数xi对模式类别yj的灵敏度为：

代入（1）式，则特征参数Xi的灵敏度εij和特征参数Xk的灵敏度εkj之差可整理为：

大量的试验和研究表明，当网络收敛后有：a1≈a2≈…≈aq。

从上式可以看出，如果：

则必有：εij＞εki

即特征参数Xi对第j类故障的分类能力比特征参数Xk强。

将特征参数X和分类模式分类结果y组成的样本集作为BP网络的学习样本，对网络进行训练。设Wiq和Wkq分别为与特征参数Xi和Xk对应输入单元与隐层单元q之间的连接权系数，记：

│Wεi│=│Wi1│+|Wi2|+…+|Wiq|

│Wεk│=│Wk1│+|Wk2|+…+|Wkq|

如果│Wεi│>│Wεk│，则可以认为Xi的特征灵敏度εi比特征参数Xk的灵敏度εk大。这样可知特征参数Xi的分类能力比特征参数Xk的分类能力强。

2基于互信息熵的特征提取方法

由信息特征可知，当某特征获得最大互信息熵，该特征就可获得最大识别熵增量和最小误识别概率，因而具有最优特性。特征提取过程就是在由给定的n个特征集X二{XI~X2，…，zn)所构成的初始特征集合情况下，寻找一个具有最大互信息熵的集合：X＝{X1，X2，…，Xk}，k<n。由于最大互信息熵由系统熵和后验熵决定，而系统熵是一定的，后验熵越小，则互信息熵越大，分类效果越好。因此有效的特征提取就是在X给定后，寻找一个具有最大互信息熵或后验熵的集合Y。即已知该域R上的初始特征集合X＝[x1，x2，…，xn]T，寻找一个新的集合Y＝[y1，y2，…，yk]T,k<n，使互信息熵最大，i＝1，2，…，k。

在一定的初始特征集合下，识别样本的后验熵是一定的。在实现特征优化过程中，随着特征的删除，会有信息的损失，使得后验熵趋于增加。因此后验熵增值大小反应了删除特征向量引起的信息损失的情况。当删除不同特征及删除特征数逐步递增时，会对应有不同的后验熵。按后验熵由小到大排列，可获得对应的特征删除序列。其过程可描述为：

(1)初始化：设原始特征集合F＝{N个特征}，令初始优化特征集合S＝[K个特征，K=N]；

(2)计算后验熵；

(3)实现递减：S＝[K-1个特征]，并计算相应的后验熵；

(4)选择优化特征集合：以多个递减特征集合所对应的后验熵为依据，选择具有最小后验熵增的特征向量集合为优化特征集合S[N-1个优化特征]；

(5)返回(3)，重新计算，直到满足分类要求，选择具有最小后验熵的优化特征集合；

(6)输出优化特征集合。

3特征提取实例

在热电厂的发电机组工作中，发电机组主轴经常遇到如喘振、流体激励等故障。这些故障不仅会引起生产效率下降，而且会对机器造成严重危害，影响机组的安全运行。传统的诊断方法是在主轴轴承处加传感器进行振动测试，得到其频谱图；然后在频域内分析，根据基于能量分布的故障诊断理论将振动信号功率谱密度按一定的规则进行量化，利用神经网络等工具进行故障诊断。但是喘振、流体激励等故障在频域内通常表现为连续分布的有色噪声带，在频域内分析难以区分，难以进行频谱特征提取，全息谱分析方法也不甚有效。传统方法增加了系统的开销，诊断效果不理想。如果在时域内采用信息优化方法做预处理，再用传统的诊断方法进行诊断，可以收到很好的效果。

本文采用时域内故障振动信号的方差、峭度、偏斜度等参数，分别利用BP神经网络和后验熵分析对其进行特征提取，研究如何从中找出最能反映故障的特征。

表1为主轴喘振、流体激励故障时振动信号在垂直和水平方向的方差、峭度、偏斜度等6个参数的数据。

表1主轴故障的特征参数

序号喘振流体激励

均方差峭度偏斜度均方差峭度偏斜度

垂直水平垂直水平垂直水平垂直水平垂直水平垂直水平

17.509.21-0.02-0.00-0.22-0.1040.244.10.22-0.42-0.11-0.08

226.115.2-0.75-0.92-0.31-0.2170.120.53.821.780.000.16

313.89.21-0.81-0.72-0.290.1912.414.2-0.38-0.620.030.01

46.28.5-0.01-0.04-0.22-0.238.1533.50.15-0.140.070.10

536.111.2-0.61-0.01-0.230.077.2115.2-0.41-0.510.010.01

611.59.71-0.81-0.93-0.31-0.1825.730.2-0.370.19-0.11-0.06

733.128.2-0.79-0.85-0.07-0.4571.225.33.811.850.010.16

837.226.8-0.81-0.87-0.06-0.418.1135.2-0.81-0.130.010.11

设原始特征集合F＝{x1，x2，x3，x4，x5，x6}，其中x1、x2分别为垂直、水平方向的均方差，x3、x4分别为垂直和水平方向的峭度，x5、x6，分别为垂直和水平方向的偏斜度。

①基于BP神经网络的特征提取方法：采用表1中的数据作为BP神经网络的输入，编制程序对神经网络进行训练，训练算法采用标准BP算法和Levenberg-Mar-quardt法两种方法来训练BP网络，从而计算特征参数的特征灵敏度，确定出对结果影响最大的特征参数。

喘振：

│W1│={1.58741.655325.532025.176574.472440.4295}

流体激励：

│W2│={1.58741.655325.532025.176574.472440.4295}

从结果可以看出：偏斜度对这两种故障最为敏感，反映了低频自激故障的主要特征。

②基于互信息熵的特征提取方法：原始特征集合F＝{x1，x2，x3，x4，x5，x6}对应表1中的特征参数。在特征参数优化过程中，随着特征的删除，后验熵变化较大。当删除的特征中包含有x5、x6时，后验熵明显降低；如仅保留x5、x6时，后验熵最小。说明偏斜度对这两种故障最为敏感。

故障分析论文范文第2篇

[论文摘要]血液透析是一门技术性很强的专业，血透护士应具备处理突发故障的能力，有高度的责任心和严谨的工作态度。本文就透析中的常见突发故障及处理方法作一分析总结。

血液透析是肾功能衰竭安全有效的替代疗法之一，目前已广泛应用于临床。有人认为血液透析不需要什么高深的技术，但这是一种误解。其实，血液透析的专业性很强，对医务人员和设备的要求都非常高，因此，为确保透析安全有效地进行，血透护士既要有娴熟的操作技术和丰富的临床工作经验，又要具备一定的技术管理能力，才能沉着果断、有条不紊地处理透析中的突发故障，最大限度减少不必要的损失，提高患者的透析质量。笔者根据多年的工作经验，将血液透析常见故障及处理方法总结如下：

1人为故障

多表现为透析开始前透析器及管道连接不良，透析液浓度、温度、流量的检查不及时，透析时间的设定、合适的体重、血流量、抗凝药的种类和使用量不准确，透析条件变更不及时，患者血压下降时观察不及时，输液结束（泵前）忘记关夹致空气误入等。人为故障其对策是护士在透析工作中坚持“三查七对”原则，严守操作规程，严密观察血透中机器的运转和患者病情变化，做到勤观察、勤调整、勤思考、严肃认真地做好透析中的各项工作。

2透析器及回路发生凝血

为了使透析治疗时血液不凝固，每次将患者血液引出体外后需加肝素抗凝。合适的肝素用量可以既不发生凝血也不引起病人出血，这是透析的基本条件。透析器和回路内凝血的主要原因是：①透析过程中肝素用量不足。②患者血液呈高凝状态。③血液流速慢。④透析膜材料的不同。⑤静脉回流不畅。⑥无肝素透析等。凝血前的征兆：静脉压力逐渐升高，空气捕捉器内血液分层，泡沫增多，外壳变硬，透析器颜色变深。其对策是：①应在透析开始前做好透析器及管道的预冲，使用肝素湿化，对于血液处于高凝状态的患者，应及时复查血常规，根据出凝血时间加大肝素用量。②静脉回流不畅时，要检查回路有无梗阻、打折及血栓堵塞静脉滤网。③血流量不足时，检查穿刺针位置是否合适，保证充分的血流量，无肝素透析时根据凝血情况每30~60分钟阻断一次血流，用100~200ml生理盐水冲洗透析器及管路，冲洗量计算在超滤总量内。④透析器已发生凝血时，要及时更换。

3透析中的失血

透析过程也是一种体外循环的过程，由于透析器及管道系统连接口较多，加之循环血量较大，200~300ml/min，任何部位发生松脱都可以造成大量出血而致患者在数分钟内死亡，透析结束时不注意压迫止血也会引起失血，透析器及管路凝血约失去220ml全血，给病人造成极大的损失。透析结束回血时操作要熟练，使血液损失减少到最少。我们要注意每个细小的环节，各个接头要拧紧，透析中经常巡视，做到及时发现、及早处理，压迫止血时有告知的义务，以取得配合，避免意外发生。

4透析过程中的低血压

血液透析中最常见的并发症是低血压，主要原因是脱水过多或速度过快引起的血容量下降，部分患者同时有血管顺应性差。透析脱水首先是除去血管内的水分，血管外组织间隙的水分不断进入补充血管内水分使使血压稳定。发生低血压后，心、脑等重要脏器供血严重不足，故应尽量避免，发生后要迅速纠正。低血压前兆：出汗、打哈欠、恶心呕吐等。预防对策：测量体重要准确，避免透析脱水过多过快，体重增长过多时要适当延长透析时间。出现血压下降时即刻给予生理盐水、高渗糖等静脉滴入，减少机器上的脱水，减少血流量，抬高下肢增加回心血量。

5透析中的空气栓塞

空气栓塞也是透析中较严重的医疗事故。如果处理不及时，将会给病人造成不可挽回的损失。透析过程中出现的空气栓塞常见的原因有：①动脉管路连接不紧或有裂缝，空气随之进入血液。②输液输血时观察不周，液体滴完了不及时夹住侧支。③回血操作时失误或血泵失控，气体进入体内[1]。④静脉壶液面低。⑤血流量不足，动脉压产生气泡等。如大量空气逸入，患者可迅速死亡。混入空气时的症状有：患者可出现呼吸困难、胸痛、咳嗽、发绀、血压下降、气喘，严重者引起昏迷和死亡。此时护士应立即将患者置于头低左侧卧位，拍背部，报告医生及时对症处理，必要时送高压氧舱治疗。无论何种处理，最有效的是事前预防极为重要。预防对策：①体外循环各接头要衔接紧密，及时查对。②输液或输血应从动脉端给入，并注意观察。③提升静脉壶液面使其高于空气探测器。6电、水源中断

在透析中可能发生意外如水、电中断，使透析不能正常进行。因此，我们在积极寻找原因的同时要采取必要的措施。断电：断电时血泵不转，时间较短时需要手摇，防止凝血；时间较长就要暂时先回血，将动静脉穿刺针盖上的小帽固定好。病人可以活动，待来电时继续接通循环治疗。断水：断水原因有水泵故障，水管断裂，水源不足等，此时透析液电导率报警停止供液。可以采取单纯超滤，时间较长则要终止透析。如果水箱的水有一定的量可以将透析液流量调至250ml左右，可以暂时不回血，待供水充足时继续治疗。

综上所述，血透护士除了具备良好的专业素质及对患者有高度的责任心及严谨的工作态度外，还必须具备应对紧急意外故障的处理技能。在繁忙的工作中尤应注意，稍有疏忽就会给患者带来不必要的痛苦，因此在工作中应不断地学习探索，刻苦钻研专科技术，提高专科水平。提升自身素质，增加服务内涵，防止差错事故的发生，推动血液净化事业的发展。

[参考文献]

[1]方咏梅，吴云霞，方梅红.血液透析中低血压的护理[J].中国医药导报，2007，4（6）：77.

故障分析论文范文第3篇

关键词：故障分量，差动保护，变压器保护，闸间短路，高阻接地故障

0引言

比率差动保护因能可靠检出区内故障，很好的躲避穿越性电流被广泛的应用于电力系统保护中，在变压器的保护中的应用更是由来已久。但由于受到负荷电流的干扰，制动电流不能很好的反映故障电流的大小，被负荷电流所淹没，使得对轻微故障的检测灵敏度过低。故障分量的比率差动保护，由于减去了负荷分量的影响，对轻微故障的检测具有很高的的灵敏度，大型变压器容量很大，满负荷运行时，低压侧的等效电阻非常小，往往只有1欧左右(如容量为150MVA，低压侧为10KV，0.6667欧)，传统比率差动保护对低压侧高阻接地故障的灵敏的不够，故障分量的比率差动保护却能很好地检出故障，因而因该在大型变压器保护中得到了广泛的应用。

变压器在额定负荷运行的时候，发生轻微匝间短路故障时（2%匝短路），传统的比率差动保护往往没有足够的灵敏度检出故障。虽然差流大于了启动电流门槛值，由于制动电流加上了变压器的一倍负荷电流，要检出此类故障，比率制动系数（K值）将整得很低，会减弱比率差动保护抗CT饱和的能力，区外故障时很容易误动作，因此，实际的做法往往是降低保护的灵敏度，等待匝间故障进一步发展，差流、制动电流进入动作区内，保护再出口跳闸，这对变压器必将造成严重的损害。传统的比率差动抗CT饱和的能力是很弱的，必须增加额外的补充判据，防止保护误动。

对于故障分量的比率差动，制动电流去掉了负荷电流的干扰，k值（1.7）可以整定的很高，变压器在额定负荷运行的时候，发生轻微匝间短路故障时，保护具有足够的灵敏度检出故障，同时对低压侧区内高阻接地故障的检测灵敏度也提高了很多,由于k值很大,具有足够的抗CT饱和的能力。

本文对故障分量的比率差动的设计思想和特性曲线的参数的选择作相应的理论分析，同时建模验证算法的正确性。

1故障分量的比率差动算法的建立

1．1基本算法

故障分量的比率差动算法为传统的差动保护中的差动电流和制动电流分别减去正常时候的负荷电流而得到。以两圈变压器的纵连差动为例，以流入变压器为正方向，如式（1）：

(1)

其中，,

--变压器高、低压侧的故障分量电

--为变压器正常运行时励磁电流

—分别为变压器高压侧低压侧电流和正常时的穿越性负荷电流

K—为比率差动的比率制动系数

从上式中可以看出：

，（2）

故障分量的比率差动电流和传统的比率差动电流相差一倍正常时磁电流，只是制动电流增加了两倍穿越性的负荷电流（略去励磁电流不计）。

1．2故障分量的提取

故障分量的比率差动保护性能的好坏，关键在于故障分量的提取。对于不同的保护设备，故障分量的提取很不相同，考虑到针对变压器这一电力系统中的特殊元件，对故障分量的提取提出了一些具体的要求。首先，应该准确减去负荷电流。其次，在转换性故障和故障重叠的时候不受第一次故障的影响，在第一次故障达到稳态的时侯，第二次故障到来的时候，能快速检测出故障来。

但在具体实现的时候会遇到如下困难：

在故障的发展过程中,故障前负荷电压（电流）在不断的变化,以第一次故障前的电压（电流）为基准,会带来误差.但故障前电压在不断的变化只能引起Δi1正序分量的提取,对Δi2,Δi0分量的提取没有影响,由变压器保护只是使用电器量进行比较,不涉及参数的计算,如阻抗,方向等,精度足够.

由于记录下故障前的电流量作为负荷量,故障中的量和故障前的电流量作差值提取Δih,Δil.但随着故障时间的延长,存在定时误差,故障后的电器量和故障前的电器量的相角差越来越大,Δih,Δil误差也越来越大,使得Δicd值不变(误差被减掉)Δizd值越来越小,所以计算K值随着时间偏移越来越大,只能限制故障分量的比率差动保护的开放时间,否则在区外故障时由于随时间积累的相角差会使保护误动,但开放时仅太短又会使得在发展性故障中不能检出第二次故障,开放时间为100ms~150ms.

2故障分量的比率差动动作参数的选定

2．1启动电流的确定

由于差动电流和传统的比率差动相同，大体应按传统比率差动整定，但也有特殊的要求。

Iqd.min=Kk[Ktx*fwc+ΔU/2+Δfph]Ie（3）

Iqd.min—比率差动启动门槛值

fwc=0.1—考虑一侧电流互感器10%误差曲线的系数

Δfph=0.01—软件相角校正时,由于小CT型号不同引起的偏移

ΔU/2—变压器的调压范围,取为5%,由于改变了变比,所以平衡系数相应变为原来的95%K,应躲开引起的差流值

Kk—可靠系数取1.3

假设由于以上条件，流入装置的高压侧的电流为准确的，误差均来自低压侧，

高低压侧电流为（略去励磁电流）式（4）

（4）

--变压器高、低压侧相电流

--穿越性负荷电流

--比率差动启动电流

（1）传统比率差动:

当产生Iqd.min差流时,一定有Ie+1/2*Iqd.min(Ie为额定电流)制动电流产生，K整定0.4，比率制动曲线过原点，,Ie取5A时，制动电流一定大于拐点电流，落在动作特性曲线的制动区，保护不会误动。

（2）故障分量的比率差动:

当产生Iqd.min差流时,一定有1/2*Iqd.min制动电流产生，所以计算K值(保护感受到的差流和制动电流的比值)为2.，当K值整定为1.7时（以下分析整定原因）,比率制动曲线过原点，制动电流小于拐点电流，保护误动。

所以,由于以上原因产生的最大差流时,传统比率差动可以用比率制动曲线躲过，而故障分量的比率差动，则无法区分由于CT误差，有载调压所产生的差流,和由于低压侧三相短路，或变压器空载故障时产生的差流，因为其计算K值均为2。传统比率差动的Iqd.min应按允许的最小差流启动电流整定，故障分量的比率差动的Iqd.min应按允许的最大差流启动电流整定，但如整定太小，将影响检测轻微故障的能力，又考虑到故障分量的比率差动减去了励磁电流的影响，工程实际取0.2~0.5,取0.23。

2．2制动斜率K值的确定.

主要考虑两种极端的情况,使制动特性曲线过原点。

(1)区内故障

1.变压器空载时,发生区内故障，计算K值最小。

当变压器两侧带电源的时,发生区内故障,高低压侧同时感受到方向指向变压器的Δih（高压侧故障分量）,Δil（低压侧故障分量）,而变压器空载,或低压侧不带电源时,保护只感受到高压侧Δih（高压侧故障分量）,所以（5）式成立计算K值，

（5）

--高、低压侧同时带电源时，保护感受到的差流和制动电流

--高压侧带电源，低压侧空载时，保护感受到的差流和制动电流

--计算K值

2.空投和低压侧三相短路等故障类型(低压侧不带电源),计算K值无法区分,都等于2.0,所以整定K值必小于2.0，空投的时候由于差流由励磁支路引起,其二次谐波含量很大,能可靠闭锁,当整定K值小于2.0时,低压侧三相短路时保护能动作,所以故障分量的比率差动保护在低压侧不带电源时发生三相短路故障,灵敏度最低,K值最小。

(2)区外故障

区外故障主要考虑由于CT传变误差引起的差流造成的保护误动作，考虑CT传变误差,带入比率差动动作方程，式（6）成立，

（6）

--分别为穿越性高低压侧的故障分量电流

--分别高低压侧CT传变误差的百分数

当高低压侧CT传变误差，分别为10%和-10%时,差流最大,制动电流最小,保护最容易误动,所以最严重的区外故障,保护发生误动时,比率制动系数K=0.2。K整定为1.6~1.8，满足工程需求。

2．3抗CT饱和的考虑

假定低压侧CT饱和，低压侧只有fl*Δil的电流流入保护装置,由于

|Δih+Δil|>K*0.5*|(Δih-Δil)|

则（6）式变为，各参数的含义如（6）式：

（7）

假设穿越性的故障,,等式左右相等,K为1.7时带入（7）式，fi=0.081。所以，低压侧CT饱和时只要有大于8.11%倍的原方电流能传变倒二次侧,为1.7时故障分量的比率差动不会误动.

3变压器匝间短路、高阻接地建模和算法仿真

3.1匝间短路模型的建立

由于变压器内部匝间短路故障的内部电磁过程非常复杂，要准确模拟非常困难，但我们可以抓住其主要特征，其精度已能满足继电保护的动模的要求。我们关心的只是变压器高低压侧端口电流的变化，对内部复杂电磁过程并不感兴趣，根据黑箱原理，只要我们考察的量，满足一定的精度要求（我们考察的主要是高、低压侧电流，短路匝电流），我们认为模型是成功的。

3.1.1短路匝之间的弧光电阻,电感的模拟

单相变压器的电阻和电感的标压值为:Rbase=548.2456欧,Lbase=1.7451亨

由于短路匝的匝数和变压器线圈绕组匝数相比,很小,选用第三绕组来模拟变压器低压侧的匝间断路时,第三绕组的漏感和漏阻应尽量取的比较小:

漏阻:Rbase*0.001=548.2456*0.001=0.5482欧

漏抗:Lbase*0.001=1.7451*0.001=0.0017亨

弧光电阻,电感:

弧光电阻:0.05欧

弧光电感:0.0001亨

设定为2%的匝间断路:

U2(第二绕组电压)=225.4KV

U3(第三绕组电压,短路匝模拟电压)=4.6KV

3.1.2波形分析

图(1)、（2）为RTDS的实录波形和EMTP建模产生波形的比较,可以看出模型的正确性.

(1)RTDS的A相电流波形（变压器不带负荷空载合闸,A相匝间断路2%）

figure1．ThecurrentwaveofphaseArecordedfromRTDSequipment（switching-onofanunloadedpowertransformer，2percentoftheturnsshortedat2.5s）

(2)EMTP的A相电流输出波形（变压器不带负荷空载合闸,A相匝间断路2%）

figure2．ThecurrentwaveofphaseAproducedbyEMTP（switching-onofanunloadedpowertransformer，2percentoftheturnsshortedat2.5s）

图（1）、（2）变化趋势来看是一致的

实际变压器2%匝短路的时侯,IA(A相电流)=1.6Ie.Ik(短路匝电流)=60Ie,而EMTP输出波形为IA=1.6156Ie,Ik=35Ie，由于算法的输入为相电流作差值，相电流和短路匝的电流的结果基本满足要求。

3．2算法仿真

两种算法Iqd.min=90A比率制动曲线过原点，折算到一次测的电流。

（3）高压侧A相电流波形(变压器满负荷运行时，在2.5s时发生低压侧A相2%的匝间断路,以下相同)

figure3．Thecurrentwaveofhigh-voltagesideofphaseA（2percentofturnsinthelow-voltagewindingoftransformershortedat2.5swithfullload,thesameasfollows）

（4）低压侧A相电流波形

figure4．Thecurrentwaveoflow-voltagesideofphaseA

（5）短路匝内的电流波形(折算到原方后,原方电流的倍数)

figure5．Thecurrentwaveintheshortedturns（transformedintounitvalue）

以下为调整K值的大小，两种算法的动作行为。

（6）K=0.3，比率差动特性（左边的为故障分量的比率差动，右边为传统比率差动，以下相同）

figure6．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic（theoneleftissuperimposeddifferentialcurrentsalgorithm；therightconventionalalgorithm，thesameasfollows）

K=0.3，两种保护均能可靠动作，但实际运行的时侯，传统比率差动的制动系数很难整定的这么低，区外故障容易误动，抗CT饱和能力越很弱。

（7）K=0.4，比率差动特性

figure7．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic

K=0.4，传统比率差动已到了动作区的边界，几乎检测不出如此轻微的故障，这一点也同我们的动模试验相吻合。

（8）K=1.7，比率差动特性

figure8．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic

从中可一看出故障分量的比率差动的高灵敏性和可靠性的结合。即能检出轻微故障，又有足够的抗CT饱和能力。

以下为，在2.5s发生低压侧A相1%的匝间断路时，两种算法的动作行为。

（9）K=0.25，比率差动特性（在2.5s发生低压侧A相1%的匝间断路）

figure9．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic（1percentofturnsshortedinlow-voltagesideofphaseAat2.5s）

传统比率差动对1%的匝间断路已失去了灵敏度，故障分量的比率差动同样能灵敏反映

（10）K=1.7,比率差动特性（在2.5s发生低压侧A相1%的匝间断路）

figure10．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic（1percentofturnsshortedinlow-voltagesideofphaseAat2.5s）

故障分量的比率差动在如此高的k值的情况下同样能检出1%的轻微故障

以下为低压侧区内AB相跨接20欧电阻在2.5s时短路故障，负荷侧为纯电阻负荷1.9206欧.时，两种算法的动作行为的仿真

（11）变压器端口的波形，左边为高压侧A，B，C相电流，右边为低压侧A，B，C三相电流。(AB相跨接20欧电阻在2.5s时短路故障)

figure11．Thecurrentwaveoftransformerterminals，theleftarethecurrentsofhigh-voltagesideofphaseofA，B，Crespectively，therightlow-voltageside。（thefaultof20ohmresistancecrossphaseAandBat2.5s）

从图(11)可以看出相电流几乎没有突变，对算法的考验更加严酷。

（12）K=1.7，比率差动特性（AB相跨接20欧电阻在2.5s时短路故障)

figure12．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic（thefaultof20ohmresistancecrossphaseAandBat2.5s）

对高阻接地故障分量的比率差动，相比传统比率差动也有不可比拟的优势。

4结论

本文对故障分量的比率差动保护相对于传统的在检测变压器匝间短路和低压侧高阻接地短路的灵敏方面作了分析。对故障分量的比率差动的动作特性参数作了分析计算，并对抗CT饱和的能力方面作了一些分析。在这基础上，提出了算法的实现，用EMTP建立了匝间短路和高阻接地的仿真模型，对两种算法的动作行为进行了仿真，验证了所选的制动系数K，和对故障分量的比率差动保护优越性的分析。

ResearchontheDetectionofturn-to-turnandHigh-Impedance-GroundedFaultofTransformerBasedonSuperimposedDifferentialCurrents

Abstract:Themethodofrealizingthetransformerprotectionbasedonsuperimposeddifferentialcurrentshasbeenpresentedandanalyzed.Thecompareofsensitivitydetectingturn-to-turnandhigh-impedancegroundfaultsbetweentraditionaldifferentialrelayanddifferentialrelaybasedonsuperimposeddifferentialcurrentshasbeenmade.Thesensitivityofoperationhasbeencomparedalso.Thedynamicmodelofturn-to-turnandhigh-impedance-groundedfaultoftransformerhasbeenestablished.Basedonthisdynamicmodeloftransformer,manysimulationworkshavebeenmadewiththisalgorithmandprovedsufficientlythegreateradvantagethanthetraditionalalgorithm.

Keywords:superimposeddifferentialcurrents;differentialprotection;transformerprotection;windsshortcircuit;high-impedance-groundedfault

参考文献

1B.Groar，D.Dolinar，Integrateddigitalpowertransformerprotection，IEEProc-Gener，T.ransm,Distrib,Vol,141,No.4，July1994

故障分析论文范文第4篇

1.1技术特点MSTP的出现迎合了电力二次系统针对各类通信业务（如安稳系统、继电保护、远动通信、电力系统信息化等）接入和动态带宽处理的需要。基于SDH系统，MSTP具备集成对多种业务（主要是时分多工TDM、以太网业务和ATM业务）支持的能力，实现了对城域网业务的汇聚。其技术特点大致有以下几点：1）延续了SDH技术的诸多优势：如具有杰出的网络倒换保护性能和良好的TDM信号业务支持能力，能很好地兼容现有的TDM信号业务。2）对多种协议的支持。对多种协议支持以增强网络边界智能硬件性能，通过对各种业务的交换、聚合或路由划分来筛取不同种类的传输流，使MSTP对多种业务支持的能力得以实现。3）可支持波分复用（WavelengthDivisionMulti⁃plexing，WDM）扩展。MSTP的信号类型随所处网络位置的变化而发生变化，如MSTP设备被置于核心层时，信号类型最低可为OC-48，并能扩展为密集波分复用信号；当MSTP被置于汇聚层和接入层时，其信号类型则变为OC-3/OC-12，且可在必要时扩展至支持密集波分复用（DenseWavelengthDivisionMultiplexing，DWDM）的OC-48。4）支持动态带宽的分配。MSTP具备支持虚级联和级联的功能，因此MSTP可对所用带宽进行灵活多样的分配，其通常的带宽可分配颗粒为2Mbit/s，某些厂商甚至能将带宽可分配颗粒调整至576kbit/s。基于此，MSTP不但可以满足对SDH帧中的列级别以上带宽的分配需求，还能通过支持其链路容量调整机制（LinkCapacityAdjustmentScheme，LCAS）技术，动态地配置、调整链路带宽。5）提供综合网络管理功能。拥有对不同协议层的综合管理能力，有利于MSTP管理和维护网络[5-6]。MSTP管理涵盖整个网络，无论是对网内性能的告警监控还是对业务的配置，均基于直接为用户提供的网络业务。配置MSTP网管上的业务时，仅需要配置好网络业务的源、宿及相应的时隙、端口等参数，网络业务便能快速自动生成，避免传统的SDH系统需逐个对网元相关参数进行设置的繁复操作，进而实现业务的快速开通。此外MSTP还具备一些非电力通信需要但被运营商广泛使用的功能，如计费和带宽租用等。

1.2MSTP技术在电力通信中的应用广西某市地区电力通信网涵盖网内20多个变电站，每个变电站建立一个网元节点，组网采用产自UT斯达康公司的NetRing系列光传输设备，该系列设备均具有MSTP特性。其中NetRing10000-（IV2）系列设备主要针对大型网络的骨干网和城域核心层需求设计，是高集成STM-1/4/16/64（155M/622M/2.5G/10G）多业务传输平台，具有大容量高、低阶交叉连接矩阵，分插复用功能及Ethernet/ATM信元交换功能，最大交叉连接能力为512×512VC-4，4032×4032VC-12。此外该设备可按实际需要，灵活配置成2.5G或l0G，可平滑地由2.5G升级到10G。基于NetRing传输平台，该市地区电力通信网为电力系统提供了多条符合实际生产管理和管理信息需求的通道，如地区级综合数据网通道，承载的业务包括：综合信息化管理、电力统一通信、电视电话视频会议系统、营业所及变电站在线视频监控；地区调度数据网电力调度自动化、电能在线计费、电网一体化运行智能、VoIP（VoiceoverInternetProtocol）调度电话等。保障了该市地调与各变电站之间、发电厂之间及厂站间的各类专线信号；供电局与各下属二层机构之间的专线信号的信息传递与交互。

2MSTP设备的日常维护与故障分析

2.1MSTP设备的日常维护作为一项综合性较强的工作，MSTP光传输系统的日常维护项目很多，例如对光缆设备的定时巡视记录、设备电源清洁保养、配线架端子测试等。下面是MSTP设备日常维护的一些简单但值得注意的要求：1）供电电压不可超限。传输设备可正常工作的直流电压范围是-57.6～-38.4V，即MSTP设备的直流电压允许范围为-48±20%V。2）保证设备的运行环境。通常MSTP设备的允许机房温度是0～40℃，但根据实践经验，通信机房的建议保持温度约为25℃[7]。3）设备应按照行业规范采用三地联合接地，综合通信大楼的接地电阻要求小于1Ω，普通变电站内通信点接地电阻要求小于5Ω，否则雷击打坏设备的概率会大大增加；另外接地线的长度最好小于30m，并且尽可能短；两个接地体在最近点用导线短接。4）禁止小角度弯折尾纤，避免经常打开光连接器。5）网管、本地维护终端（LocalCraftTerminal，LCT）用电脑应专机专用，严禁挪作他用，以免电脑中毒瘫痪。6）插入单板时，先将单板的上下边沿与机框的左右导槽对齐，然后沿左右导槽慢慢推进单板，直至其刚好嵌入母板。更换单板时，在更换前要确认待换单板与在用单板型号一致。

2.2MSTP设备的故障分析高效地开展MSTP设备维护工作是电力通信网络安全稳定运行的保障。但由于网区内各个站点之间、厂站之间的距离较远，因此能否准确分析并定位故障，是MSTP设备故障处理中极为关键的切入点。与传统SDH故障定位方法一样，MSTP设备的故障定位也遵循“先系统，后单站；先线缆，后设备；先设备，后单板；先线路，后支路”的准则。通信检修人员可结合设备网管、光时域反射仪（OpticalTimeDomainReflectometer，OTDR）等测试仪表，充分利用性能事件、环回、在线检测帧等技术手段，分步、有计划地对MSTP设备故障定位。在故障出现初期，先分析告警的可能成因、相关业务流向及性能事件，初步判断后，再逐步缩小故障点的范围；然后通过分别对支路板和光板进行逐段环回（注意设备参照点）的方式，排除外部干扰，把故障点定位到单站，接着到单板。在MSTP设备故障处理过程中，首先应该排查SDH层面的问题，较为常用的SDH故障定位方法有告警性能分析法、仪表测试法、环回测试法及替换法等。1）告警性能分析法。该方法借助网管捕获有关的性能及告警信息，定位潜在故障。检修人员通过网管可以获得每一个站、每一块单板故障的详细情况；全网设备的故障状况，以及业务两端间的告警信号；告警信号的产生、结束时间和所有历史告警信息。例如检查网管时如果发现网管报TU-AIS和TU-LOP等SDH层告警，就可初步判定单板硬件有问题，需准备更换故障板件。2）仪表测试法。该方法需要采用各种仪表（如2M误码仪、万用表、光源、光功率计、以太网测试仪、SDH分析仪等）检查传输设备的故障点。如：用2M误码仪检测业务信号通断情况、误码数量；用光源、光功率计测试相关设备的收发光状况；用万用表检测设备的直流供电电压，判断是否存在电压越限影响设备运行的问题。用仪表定位故障的方法很有说服力，但前提是故障现场需要备有相关的仪器仪表。3）环回测试法。该方法使信号在网元的Tx、Rx端口间环回流转，藉此定位故障。环回测试法的两种典型方法：硬件环回和软件环回。硬件环回又分光接口、电接口两种，其中光接口的硬件环回，用尾纤或借助光纤配线架（OpticalDistributionFrame，ODF）配线端子，使光接口板的Tx端口和Rx端口互联；电接口的硬件环回，用电缆线或经由数字配线架（DigitalDistributionFrame，DDF）配线端子，将电接口板的Tx端口与Rx端口连在一起。软件环回则是指通过网管下发命令环回某一网元中的某一单板，又可分为内环回和外环回两种，如图2、图3所示。软环回的对象相对较多，包括电支路、光支路、光线路等。在分段自环设备的各种不同位置点后，便可将故障点从纷繁的信息中剥离出来，继而排除故障。值得注意的是，硬件环回光板时必须视具体情况在光板加入适当衰耗，以免损坏光板4）替换法。该方法是使用正常部件去替换疑似异常工作部件，以达到定位、排除故障的目的。这里的部件，是指与设备相关的物品，如线缆、单板、模块甚至于芯片等。这种方法在排除传输外部设备问题时应用较多，当故障被定位到单站后，替换法则更多地用于排除站内设备单板或模块的问题。通过上述方法排除SDH层面的问题后，检修人员可以转入以太网层面对故障进行定位。实践中一般采取环回手段+Ping和测试帧定位以太网层面的故障。例如在本端MSTP设备以太网单板端口Ping对端路由器或者交换机的IP地址，若能Ping通，则可基本确认本端设备以太网层无异常，Ping包的格式有很多种，常用的Ping包格式如下：pingxxx.xxx.xxx.xxx-11000-t11000表示数据包的包长是1000，-t即持续不断Ping包。其中的包长可视具体情况设定，在测试时不妨同时多开几个Ping窗口来尝试。如果Ping不通，则考虑检查线缆、网线、设备等硬件工作正常与否，在排除硬件方面的问题后，应在网管或LCT排查网元上的端口工作模式的设置、TAG属性、封装协议的匹配、虚容器（VisualContainer，VC）通道捆绑情况、端口VLANID的设置等，假如这些设置均被正确配置，但网络还是Ping不通，此时就应考虑检查两端站点路由器循环冗余校验码（CyclicRedundan⁃cyCheck，CRC）的配置情况。较常见的，如本端设CRC校验，对端不设CRC校验，也会造成Ping不通。但是即便Ping包正常也不可轻易认为本端MSTP设备以太网层无异常，因为当端口工作模式配置不正确时，也可能出现小流量Ping包能通过但大流量Ping包存在时延或丢包的现象。此时应考虑查验本端站点与对端站点设备的使能流控设置一致与否，两端设置不一致的情况下，大流量Ping包很可能存在丢包现象，故建议双方都关闭流控。此外这种现象也可能与带宽配置不够有关，带宽配置不够有用户业务量小但突发业务比较大或用户业务量大两种情况。带宽是否充足可通过多绑定几个2Mbit/s的方法来验证。针对基于多协议标记交换（Multi-ProtocolLa⁃belSwitching，MPLS）的报文类型或基于VLAN的报文类型的故障业务，最有效的手段是借助以太网性能分析仪辅助定位故障点，如果现场没有相关的测试仪表，则可借助“模拟发包”类的软件，使用计算机网卡模拟设备发送业务报文的办法来定位故障点。当涉及用户内网时，tracert也是一个非常实用的命令，其可用于圈定IP数据包访问目标所采取的路径。通过跟踪数据包的访问路径，检修人员可以了解数据走向，缩小故障范围，有助于故障信息的定位和处理。

3结语

故障分析论文范文第5篇

当汽车电控发动机工作不正常，而自诊断系统却没有故障码输出时，尤其需要依靠操作人员的检查、判断，以确定故障的性质和产生故障的部位。笔者现将汽车电控发动机常见故障总结为以下：

1.1发动机不能发动

（1）故障现象：打开点火开关，将点火开关拨到起动位置，发动机发动不着。

（2）故障产生的可能原因：

A.起动系统故障使发动机不能转动或转动太慢：①蓄电池存电不足、电极桩柱夹松动或电极桩柱氧化严重；②电路总保险丝断；③点火开关故障；④起动机故障；⑤起动线路断路或线路连接器接触不良。

B.点火系统故障：①点火线圈工作不良，造成高压火花弱或没有高压火花；②点火器故障；③点火时间不正确。

C.燃油喷射系统故障：①油箱内没有燃油；②燃油泵不工作或泵油压力过低；③燃油管泄漏变形；④断路继电器断开；⑤燃油压力调节器工作不良；⑥燃油滤清器过脏。

D.进气系统故障：①怠速控制阀或其控制线路故障；②怠速控制发阀空气管破裂或接头漏气；③空气流量计故障。

E.ECU故障。

（3）诊断排除方法和步骤。

①打起动档，起动机和发动机均不能转动，应按起动系故障进行检查。首先，检查蓄电池存电情况和极柱连接和接触情况；如果蓄电池正常时，检查起动线路、保险丝及点火开关；②踏下油门到中等开度位置，再打起动机。如果此时，发动机能够发动，则说明故障为怠速控制阀及其线路故障或者是进气管漏气，如果踏下油门到中等开度位置时，仍然发动不着，应进行下一步骤的检查；③进行外观检查。检查进气管路有无漏气之处；检查各软管及其连接处是否完好；检查曲轴箱通风装置软管有无漏气或破裂；④检查高压火花。如果高压火花不正常，应检查高压线、点火线圈、分电器和电子点火器；⑤检查点火顺序是否正确；⑥检查供油系统的供油情况。在确认油箱有泪的情况下，检查燃油管中的供油压力；⑦检查点火正时及各缸的点火顺序；⑧检查装在空气流量计上的燃油泵开关的工作情况；⑨检查各缸火花塞的工作情况；⑩检查点火正时。如点火正时不正确，应进一步检查点火正时的控制系统；B11检查ECU的供电情况和工作情况，确定是否是ECU的故障。

1.2发动机失速故障

（1）故障现象：发动机工作时，转速忽高忽低，这种现象即为发动机失速现象，其故障被称为发动机失速故障。

（2）故障原因：造成发动机转速忽高忽低的原因有燃油喷盘系统的故障，也有点火控制系统的故障，还有进气系统的故障。常见的故障原因有以下几点：

①进气系统存在漏气处。如各软管及连接处漏气，PVC阀漏气，EGR系统漏气，机油尺插口处漏气，机油滤清器盖漏气等；②空气滤清器滤芯过脏；③空气流量计工作不正常；④燃油喷射系统供油压力不稳。如油管变形，系统线路连接接触不良，燃油泵泵油压力不足，燃油压力调节器工作不稳定，燃油滤清器过脏，断路继电器触点抖动等；⑤点火正时不正确；⑥冷起动喷油器和温度正时开关工作不良；⑦ECU故障。

（3）诊断排除方法和步骤：①检查进气管路有无漏气现象。检查各软管及连接接头处、PVC阀管子、EGR系统、机油尺插口、机油滤清器盖；②检查供油压力。检查油箱中燃油是否过少，检查燃油管内的压力是否不稳。具体方法与检查发动机不能发动时相同；③检查空气滤清器滤芯是否过脏；④检查点火提前角；⑤检查各缸火花塞工作情况；⑥检查冷起动喷油器和温度一时间控制开关的工作情况；⑦检查空气流量计的输出电压及与发动机工况的变化关系；⑧检查喷油器的喷油情况；⑨检查ECU的工作情况。

1.3发动机怠速不良故障

（1）故障现象：发动机在中等以上转速运行时工作正常，当转速为怠速或接近怠速时，出现怠速不稳甚至熄火的现象，即为怠速不良故障。

（2）故障原因：造成怠速不良通常是由于进气系统和喷油控制系统的原因，个别时候也会因发动机机械故障造成怠速不良。常见引起怠速不良的原因有：①进气系统有漏气处；②冷起动喷油器和温度一时间控制开关工作不正常；③喷油系统供油压力不正常；④喷油器故障引起喷射雾化质量差；⑤ECU故障。

（3）诊断排除方法和步骤：①检查进气管、PVC阀软管、机油尺处是否漏气；②检查空气滤清器滤芯是否过脏；③检查冷起动喷油器和温度一时间控制开关是否正常；④检查燃油系统压力是否过低；⑤检查喷油器喷射情况；⑥必要时检查汽缸压力和气门间隙；⑦检查ECU。

1.4混合气稀故障

（1）故障现象：发动机转速不稳，动力明显不足，且有回火现象，则可认为发动机存在混合气过稀的故障。

（2）故障原因：①进气系统存在漏气现象；②冷起动喷油器和温度定时开关有故障；③系统燃油压力过低；④喷油器发卡或堵塞；⑤空气流量计故障；⑥水温传感器故障；⑦节气门位置传感器故障；⑧ECU故障。

（3）诊断排除方法和步骤：①检查进气系统有无漏气现象；②检查冷起动喷油器的定时开关；③检查喷油器有无堵塞、发卡故障；④检查空气流量计工作情况；⑤检查水温传感器；⑥检查节气门位置传感器工作情况；⑦检查ECU各端子输入、输出信号。

1.5加速不良故障

（1）故障现象：发动机在油门由低速缓慢加速到高速时，工作完全正常，但在急加速时，发动机转速变化缓慢，有时有喘气或回火现象。

（2）故障原因：①进气系统存在漏气故障；②系统供油压力过低；③点火电压过低；④点火时间过迟；⑤汽缸压力过低或气门间隙过小；⑥节气门位置传感器工作不正常；⑦ECU故障。

（3）诊断排除方法和步骤：①检查进气系统有无漏气现象；②检查高压火花情况；③检查点火提前角是否正常；④检查系统供油压力；⑤检查节气门传感器工作是否正常；⑥检查ECU各端子信号是否正常；⑦必要时检查气门间隙和汽缸工作压力。

2电控发动机故障诊断与排除流程图

2.1发动机不能起动故障诊断与排除流程图

电控发动机不能转动或转动很慢，其主要原因是蓄电池或起动系统有故障，可检查蓄电池和起动系统进行排除：如果曲轴转动正常而发动机不能起动，其主要原因是燃油喷射系统的传感器、执行器、电控单元及其线路有故障，可按图1所示程序进行排除：

2.2加速不良或熄火故障诊断与排除流程图

2.3发动机怠速不良或熄火

怠速不良或熄火的主要原因是怠速控制系统发生故障，可按图3所示程序进行排除：

3检测与维修时的注意事项

3.1电控发动机维修要点

（1）控汽油喷射系统对汽油的清洁度要求很高，应使用牌号和质量完全符合要求的去铅汽油。燃油滤清器要定期更换，以防止燃油中的异物堵塞喷油器。

（2）严格按照要求使用电源。安装蓄电池时极性必须正确，否则电子元件会烧毁。

（3）尽量避免电脑受到剧烈振动，并要防止水分浸入电控系统各零（部）件内。

（4）在蓄电池亏电导致发动机无法正常起动时，应及时给蓄电池充电或更换新的蓄电池，而尽量不要使用跨接电路的方法来起动发动机。

（5）不可用水冲洗微机控制单元和其他电子装置。发动机存放地点环境的湿度不宜太大，在夏季尽量不用水冲刷地板。

（6）防止微机系统受到剧烈的机械冲击震动。

（7）发动机要远离能发射电磁场的电气设备，避免空间强电磁场对微机系统的干扰。

3.2电控燃油系统检查要点

（1）打开点火开关，而发动机未起动时，警告灯应点亮。发动机正常起动后，警告灯应熄灭，如果不熄灭，则表示电脑自诊断系统检测到故障或异常现象。此时不能将蓄电池从电路中断开，以防微机中存储的故障代码及有关信息丢失。应根据警告灯闪烁的次数或输出的故障编码，判断电子汽油喷射系统的故障，并用专用设备读取故障码。

（2）对供油系统进行检修操作前，应先拆除蓄电池的搭铁线。

（3）电动汽油泵除受点火开关控制外，还受空气流量计内的开关控制。点火开关接通后，只有在发动机处于正常工作或起动状态，且空气流量计检测到空气流量信号或微机检测到转速和点火信号时，汽油泵才连续工作。它的出油压力比一般的供油系高，损坏后，只能使用原型号的电动汽油泵进行更换。

（4）检修时，不论发动机是否运转，只要点火开关接通，决不可断开任何正在工作的电气装置。因为这些装置往往步、有一定的电感，当突然切断其工作电流时，会在电路中产生很高的瞬时电压，会造成电子器件的严重损坏。

（5）如需要进行电弧焊接，应断开电控单元的供电电源线。

（6）对微机及与之连接的传感器、执行器进行检修时，操作人员须预先消除身上的静电，一定要带上接铁金属带，将其一端缠在手腕上，另一端夹到车身上，避免静电造成微机系统的损坏。

参考文献

［1］汪贵平.汽车发动机电控汽油喷射系统故障诊断与排除［M］.北京：人民交通出版社，2005.

［2］齐志鹏.汽车传感器和执行器的原理与检修［M］.北京：人民邮电出版社,2006.

［3］张宪，舒华.汽车电器原器件与零部件的检则与维修［M］.北京：国防工业出版社,2005.

［4］姚国平.汽车电子控制技术［M］.北京：人民交通出版社,2004.

［5］肖云魁.汽车故障诊断学［M］.北京：北京理工大学出版社，2004.