故障分析論文范文

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第1篇

關鍵詞：故障選線，相關分析，小電流接地系統，波形識別

1.引言

準確的小電流接地選線方法，可以避免非故障線路不必要的開關操作，且保持供電的連續性。目前按照故障選線原理，可大體分為以下三類：比幅選線方法；比相選線方法；注入法。配電網拓撲結構的多變性，導致了任何一種比相、比幅選線方法都不能作到整體完全可靠和有效，而注入方法附加設備過多，成本較高，對于需停電實現的注入法選線，破壞了單相接地故障時的供電連續性。文獻[1,2]改進了原有的直接進行幅值比較的選線方法，引入了奇異性檢測的小波分析方法，通過比較各饋線零序電流小波變換的模值來實現故障選線，效果雖有所改善，但在特定故障模式或現場干擾下，鑒于小波分析方法敏感于波形的奇異點，以及本身信號比較弱，故障與非故障線路的區分閾值同樣難以確定，選線可靠裕度不大，同樣不能有效的提高現場應用的可靠性。至于其他選線方法，如應用人工智能、能量方向、功率方向等都是有意義的探索。

隨著新的數學分析工具的發展、變電站自動化的實現和站內通訊設施的發展和完善，為開辟和研究適于配電網的新型的故障選線原理和方法創造了有利條件。另外，小電流接地選線對于實時性沒有要求，從而為離線處理，采用復雜、高級的分析方法提供了可能。

鑒于小電流接地系統的自身特點，以及發生單相接地故障時，所產生的故障信號本身較弱，并且經電磁干擾污染，導致獲得的信號失真的現場實際情況，本文提出了基于相關分析的選線方法，根據故障后的暫態波形，作各饋線零序測量電流在一定數據窗下的兩兩相關分析，獲得饋線相關矩陣，求出各條饋線與其他饋線的綜合相關系數，經排序策略，最終獲得按照發生接地故障可能性大小排列的選相序列。理論分析以及大量仿真表明，此方法選線準確度高，選線結果不受系統運行方式、拓撲結構、中性點接地方式、以及故障隨機因素等的影響，對于現場干擾不敏感，具有較強的魯棒性。

2.相關分析及故障選線原理

2.1相關分析[3]

相關函數是時頻描述隨機信號統計特征的一個非常重要的數字特征，而確定性信號可以看作是平穩且具有遍歷性的隨機信號的特例，因而其基本概念和定義（平穩隨機過程）同樣也適合于確定信號作相關分析。從相關分析的理論來說有它內在的物理含義，設x(t)和y(t)是兩個能量有限的實信號波形，為研究它們之間的差別，衡量它們在不同時刻的相似程度，引入(1)

式中α是常數。顯然有一個最佳的值使得兩波形在均方誤差最小準則下獲得最佳的逼近，即取δ2的時間平均值D衡量兩者之間的相似性，有：

(2)

令=0，求得最佳的，并將其代入上式，得到最小的D值為：

(3)

其中：

(4)

顯然，ρ越大，D越小，兩個波形越相似。為此ρ定義為相關系數，稱之為相關函數。對于能量有限的確定信號，公式(4)中分母是一常數，起到歸一化的作用，由許瓦茲（Schwartz）不等式可知：。當ρ=1時，D=0，說明x(t)和y(t+τ)完全相似。嚴格來講，定義中的時間T應取無限，但并不妨礙上述理論對于有限長數據窗內波形關系的分析。

將上式離散化，并令τ=0，則有：

（5）

上式表示x(t)、y(t)兩波形在一定數據窗內同步采樣的相關系數，可以衡量同一數據窗內兩路信號的相似程度。此系數綜合反映了兩信號中每一頻率分量的綜合相位關系以及幅值信息，而非單一頻率的簡單相互相位關系。

鑒于相關技術的獨特優點，在工程領域日益得到推廣。電力科技工作者也已在多年前就將相關技術引入電力系統中，如在行波保護、故障選相、涌流鑒別等領域進行了有意的嘗試，同時也證明了利用相關技術提高電力系統某些領域現有方法性能的可行性。基于以上分析和認識，本文將相關分析理論應用于小電流接地系統的故障選線，取得了令人滿意的效果。

2.2故障選線原理

小電流接地系統由于中性點不接地或不直接接地，在發生單相接地故障時，系統仍然保持三相對稱，且不能構成零序回路，從而不會產生太大的短路故障電流。此系統單相接地故障后故障附加零序網絡示意圖及電壓相量圖分別如圖1、2所示。

圖1單相接地時的零序等效網絡

Fig.1ZeroSequenceEquivalentNet

atSinglePhasetoGroundFault

圖2A相接地故障時的向量圖

Fig.2VectorsatPhaseAtoGroundFault

可知，全系統都將出現大小等于系統接地相相電壓的零序電壓，方向與接地相的接地前電壓反向；故障電流是系統對地電容電流，對于中性點非直接接地系統，還包括中性點處消弧線圈流過的零序電流分量，如圖1中虛框所示。零序電流分布如圖1中箭頭所示，由于故障附加零序電壓源位于接地點處，故障線路零序CT所測量到的電流為全系統非故障線路和元件三相對地電容電流之總和的1/3，而非故障線路上流過數值等于本身三相對地電容電流1/3的零序電流。上述特征也是比幅、比相選線方法的基本理論依據。而對于中性點經消弧線圈接地系統，故障線路零序電流中增加了一感性的電流分量，使故障線路的總零序電流減小，且對于普遍采用的過補償方式，基波電流將反向，即基頻無功功率方向與非故障線路方向相同：由母線流向線路。最重要的是，由于小電流接地系統本身零序電流穩態分量很小、現場電磁干擾等因素的影響，以及信號獲取手段的誤差，將導致基于理論分析的結論在現場出現偏差。盡量增加CT傳變精度，提高信號采集系統性能，能夠改善選線效果，但勢必增加成本，難以令用戶接收。而基于目前的變電站自動化系統和設備的選線方法更易于推廣，也是發展的趨勢。

對于單相接地后的系統雖然穩態零序電流幅值較小，且相位關系對于過補償的經消弧線圈接地的系統也不再成立。但在故障的暫態過程中，由于故障后附加網絡中的儲能器件的充放電，勢必導致暫態電量中包含有反映饋線本身性征的更豐富的信息[4]，且經消弧線圈接地系統，中性點處的電感回路對于高頻信號，阻抗增大，影響變小。基于以上分析，本文將利用故障暫態波形性征來識別接地線路。

故障后附加零序網絡（圖1所示），對于非故障線路，如果忽略母線位置差異，則系統及故障線路無疑可以等效成一個單電源系統，由電路基礎理論可知，對于對稱性電路，電量也必呈現對稱。極端情況，對于非故障線路等效系統，如果饋線長度及參數相等，即等效網絡中接地電容相等，則故障后的零序電流波形勢必相同，現場中線路參數及長度不完全相同，但并不影響總的變化趨勢，即發生單相接地時，非故障線路的對地電容的充放電相似，而故障線路由于附加零序電源的存在，其零序CT測量得到的零序電流波形與其他線路的差異最大。由此，結合確定信號的相關系數的物理意義，我們給出基于相關分析的利用暫態波形的選線方法，實現步驟如下：

1）各饋線故障暫態零序電流波形按照本饋線對地電容歸一化處理；

2）求取饋線之間兩兩相關系數，形成相關系數矩陣：

其中，表示在給定數據窗下，饋線i與j零序測量電流之間的相關系數，顯然，選線相關系數矩陣的對角線為1，且為對稱矩陣。

3）根據相關矩陣求取每條饋線相對于其他饋線的綜合相關系數；

根據相關系數矩陣，我們可以采用適當的策略求出最相關的任意個數的一組饋線零序電流。本文為簡單起見，采用本饋線與其他饋線相關系數的平均作為本線路的綜合相關系數，仿真及試驗結果比較令人滿意。

4）根據各饋線的綜合相關系數，按照遞增排序，從而獲得按照發生接地故障最大可能性排列的選線序列。

5）當選線序列中最大最小相關系數之差小于一門檻時（本文仿真測試時取0.3），判為系統或母線發生接地故障。

對于故障選線，現場噪聲污染以及本身有用信號弱是導致目前選線裝置可靠性能低的主要原因，而本文提出的方法，對于現場噪聲具有很強的抑制作用，分析如下。令兩饋線觀測到的電流信號分別為：

；

其中，、為原始信號，、為高斯白噪聲，則兩電流同數據窗的相關函數為：

由于白噪聲與信號、互為統計獨立，所以、很小且趨于零，除時不為零，而實際中此情況不會出現。由此可知，對于受噪聲污染后的饋線零序電流信號的相關函數仍能很好的體現原始信號之間的相關性，從而具備較強的魯棒性，這正是小電流接地系統中故障選線所需要的。

3.仿真及實現

3.1EMTP仿真

相比于中性點不接地系統，中性點經消弧線圈接地系統發生單相接地后，故障性征不明顯，選線較困難。為此，本文以一中性點經消弧線圈接地系統為例，應用EMTP進行了大量的仿真，系統結構如圖3示。其中線路參數為：正序阻抗Z1=(0.17+j0.38)Ω/Km，正序容納b1=3.045/Km，零序阻抗Z0=(0.23+j1.72)Ω/Km，零序容納b0=1.884/Km。接地方式為過補償，補償度為7.5%。

圖3小接地電流系統結構及參數

Fig.3TheStructureofaDistributionanditsParameters

仿真故障情況考慮因素：接地電阻、故障合閘角α（以A相電壓為基準）、出線傳輸距離、故障點位置、故障相別、線路故障前運行狀態（由額定負荷的百分比來表示）、負荷功率因數等，就各回出線及母線單相接地故障進行了大量的仿真測試。結果表明此選線方法在各種故障模式下都能可靠的給出選線結果，準確率為100%。表1中示出了仿真模式中較典型的選線結果。注：表中出線長度分別表示饋線編號為L1、L2、…L5的傳輸距離；選線序列采用饋線編號的下標表示，其中括號內為本饋線與其他饋線的綜合相關系數。

表1單相接地故障選線結果

Table1TheResultsofDetectionAtPhase-to-GroundFaultCases

另外，我們還對各出線具有不同線路參數、負荷具有一定不對稱等故障模式進行了仿真，也得到了滿意的結果。而并聯于母線的電容器的投切操作不影響本選線方法的故障選線結果。

3.2實現方案

由單相接地后的電壓相量圖可知，單相接地后系統出現零序電壓，因而可以據此確定系統是否發生接地故障，具有充分的可靠裕度。但由于其突變不靈敏，且考慮到某些故障模式下，暫態過程較短，因此采用靈敏度較高的零序電流突變量來啟動選線元件，以便更準確的捕捉暫態過程。

可以采用兩種方案：分布式和集中式來具體實現選線功能，對于集中式方案，選線功能由單獨裝置來實現，性能與文中分析一致，但此方式由于集結了所有饋線的電流，現場所需電纜較多，相對成本較高。而分布式實現方案，是將選線功能融合于目前的變電站自動化系統中，選線功能由置于后臺監控平臺中的選線軟件包來實現，而數據采集由饋線上的各功能間隔來實現。此模式下，將涉及數據同步問題，包括兩個方面，一是數據窗同步，對此可將數據采集啟動元件整定的非常靈敏，保證在最苛刻故障模式下具有足夠的靈敏度，再由后臺中選線程序根據零序電壓決定是否收集各饋線采樣數據和啟動選線功能來解決；二是采樣的同步，最大誤差是相差一個采樣間隔，對此仿真及實際裝置試驗表明，雖影響相關系數的大小，但不影響最終選線結果的準確性。

另外，由于本文所提出的選線方案給出的按照可能性大小排列的選線序列，現場實際中可以按照開環或閉環兩種模式選用，在開環模式下，只提供結果，允許人為參與以決定斷開線路；在閉環方式下，選線程序將按照序定斷開線路的次序。避免了目前選線方案單一結果出錯后，導致后續切線路盲目的弊端，從而保證了總體開關操作最少。

4.結論

本文基于小電流接地系統單相接地故障的特征分析以及結合目前的硬件水平，提出了基于單相接地故障暫態零序電流波形的選線方法，由故障后的零序附加網絡可知，對于非故障線路，系統等效結構相似，從而將反映兩信號相關程度的相關分析方法引入，通過對故障后各饋線之間暫態相同數據窗波形的綜合相關分析，獲得按照接地可能性排列的選線序列。理論分析及大量的EMTP仿真均表明，此選線方法現場抗干擾強，結果準確可靠。文中還結合實際，給出了具體的實現方案。現場選線效果有待于實踐的進一步檢驗。

參考文獻

1.賈清泉，劉連光，楊以涵等（JiaQingquan,LiuLianguang,YangYihanetc..）.應用小波檢測故障突變特性實現配電網小電流接地選線保護（AbruptChangeDetectionwithWaveletforSmallCurrentFaultRelaying）.中國電機工程學報（ProceedingsofCSEE）,2001,21(10):78~82

2.操豐梅，蘇沛浦（CaoFengmei,SuPeipu）.小波變換在配電自動化接地故障檢測中的應用研究（StudyontheApplicationofWaveletTransformtoDetectEarth-FaultinDistributionAutomationSystem）.電力系統自動化（AutomationofElectricPowerSystems）,1999;23(13):33~36

3.吳湘淇（WuXiangqi）.信號、系統與信號處理（Signal,SystemandSignalProcessing）.北京：電子工業出版社（Beijing:PublishingHouseofElectronicsIndustry），2000

4.OinisCHAARI,PatrickBASTARD,MichelMEUNIER.Prony''''sMethod:AnEfficientToolforTheAnalysisofEarthFaultCurrentsinPetersen-Coil-ProtectedNetworks.IEEETransactiononPowerDelivery,1995,10(3):1234~1241

CORRELATIONANALYSISBASEDDETECTIONOFTHEPHASE-TO-GROUNDFAULTINDISTRIBUTIONAUTOMATIONSYSTEM

第2篇

論文摘要：生化分析是臨床診斷常用的重要手段之一。可幫助診斷疾病，對器官功能作出評價，并可鑒別并發因子及決定以后治療的基準等。自動生化分析儀不僅提高了工作效率，而且也穩定了檢驗質量，減少了主觀誤差。

生化分析是臨床診斷常用的重要手段之一。通過對血液和其他體液生化分析測定的數據，再結合其他臨床資料進行綜合分析，可幫助診斷疾病，對器官功能作出評價，并可鑒別并發因子及決定以后治療的基準等等。自動生化分析儀就是把生化分析中的取樣、加試劑、去干擾物、混合、保溫反應，P檢測、結果計算和顯示，以及清洗等步聚自動化的儀器，它不僅提高了工作效率，而且也穩定了檢驗質量，減少了主觀誤差，通常可分為以下幾類：按反應裝置的結構分為連續流動式、分離式和離心式三類；按同時可測項目分為單通道和多通道兩類，單通道每次只能檢驗一個項，但項目可更換，多通道每次可測多個項目；按儀器復雜的程度及功能分類小型，中型和大型三類；按測定程度可變與否，分為程序固定式和程序可變式分析儀兩類。

臨床化學分析基本包括以下步驟：標本定量吸取和轉移，通過沉淀、過濾、離心、層析或透析技術分離并去除大分子干擾物試劑的定量吸取及同標本混合，在一定溫度下反應顯色，通過光學或各種電極技術進行測量、數據處理、顯示、打印報告結果，以及測定后的反應容器，管道系統的清洗等。

根據儀器計算機功能的不同，自動生化分析儀一般分為全自動和半自動兩種，本文對幾種常見半自動生化分析儀故障進行探討。

一、開機機器長鳴報警

在機器設置中，若設置是外置打印機打印，則必須先開打印機，后開主機，使主機自檢時能檢測到打印機，不然機器就會報警；紅外自動感應器窗口上有污物或感應器靈敏度不夠或失靈，清洗器應器窗口，排除錯誤進樣信號，如感應器失靈，則更換紅外自動感應器，無備用件時，可用Val+F1鍵代替。

二、開機調零顯示“measurementproblem”

BASIC用蒸餾水調零，顯示上述信息表示測定有故障，通常的原因是：

1、蒸餾水不干凈。

2、流動比色池內有氣泡，檢查管道是否有破損或比色池是否有泄漏。

3、流動比色池內太臟，用5%的次氯酸鈉或雙縮脲浸泡半小時后沖洗；流動比色池外灰塵太多，用鏡頭紙擦拭。

4、石英鹵素燈的電源是從電源開關取出來的，電源開關有三組接頭，一線給主機供電，一線為電源地，還有一組給燈供電，測試該組接頭并沒有導通，拆下檢查，發現是該組接頭的彈簧及電源開關，故障排除。

5、拆下濾光片，用鑷子除去粘膠，取出凸透鏡，安裝在機器上，重新調零，故障排除。

6、即使做了上述工作，調零仍然通不過。拆下比色池加熱器底座，打開硅光二極管檢測系統部分的蓋子，進行光路調節，把室內燈光關閉，用一張白色紙片放在硅光二極管的前部，左右移動比色池加熱器底座，同時調節比色池下面的高度調節螺釘，進行調零操作。當燈亮時，觀察光分出來的光線是否和硅光二極管的位置吻合，反復調整，直到調零通過為止。上好比色池加熱器底座的螺釘，重新開機調零，仍然出現上述故障，仔細觀察，發現比色池加熱器底座的底部有熱溶膠，當把底座的螺釘上好后，改變了已調整好的光路，故而再次出現上述故障，在相應位置滴上熱溶膠，重新安裝進行調零，故障消失。

三、按動吸樣開關后不吸樣

首先聽泵是否在動作，如泵不動作，檢查吸樣開關是否有信號產生，調整吸樣開關中頂珠的位置，檢查泵的內阻是否正常；其次檢查泵管理否有泄漏或老化，從而更換泵管；如上述部分正常，打開機器頂蓋，拆下流動比色池，發現流動比色池有漏液現象，用耐酸堿，無色的粘合劑進行粘接，等粘合劑凝固后，重新安裝好流動比色池，故障消失。

四、機器測定結果不正確

首先用以下推薦的清洗劑進行流動比色池和管道的清洗：

1、0.1N的NaOH（KOH）溶液，加入少量表面活性劑。

2、有分解蛋白作用的酶溶液。

3、生化試劑中本身具有去蛋白作用的試劑，總蛋白試劑（雙縮脲），肌肝試劑中的堿性組份。

然后進行標準管的測試，如果結果仍不正確，開機檢查Peltier電子溫度控制器中的加熱塊是否有電壓，電壓是否正常，電源線是否連接完好，通過控制流過Peltiier電子元件的電流的方向來產生加熱和冷卻兩種不同的狀態，電流正向時為加熱，反向時為冷卻，如加熱塊損壞則更換加熱塊，更換時注意它的方向性，保證正壓時加熱塊處于加熱狀態，否則有可能燒毀加熱塊；還有可能就是燈泡老化，需要更換燈泡，燈泡更后需進行位置調整。具體調整方法參照機器的說明書，檢查流動比色池底部的熱敏電阻，熱敏電阻性能降低或損壞也可能造成溫度控制的不正常，從而影響測試結果的正確性。

第3篇

1前言

氣化爐是將液化石油氣從液態快速氣化的設備。它的安全技術要求嚴格，一般有多種安全保障裝置。在使用中遇到復雜多樣的故障，尤其是電氣故障，維修時要特別注意人身和設備安全。應有嚴格的技術措施和操作程序，以確保維修工作安全、可靠和快捷，避免意外事故發生。

2氣化器設備電控系統、保護系統組成及工作特性參數

2.1控制及保護裝置組成

RTD溫控穩態系統

LPG液位浮于開關系統

電源穩壓系統

系統超高壓保護裝置

經濟運行操控系統

自動／再啟動系統

XR遙控報警系統

2.2工作特性

氣化量：50KG/HR

工作溫度：82-88℃

極限溫度：90℃

啟動溫度：40℃

熱交換面積：0.33錆

筒體耐壓：1.8MPa/cm

2.3電熱特性

電源：380V，9.9Amps（線電流），3相，6.5KW

電屏蔽等級：NEMA3級（美國電氣制造商協會）

2.4工作過程要點

RTD溫度傳感器及穩態控制系統將維持爐內溫度在82-88℃，液態LPG進入爐內，從加熱棒上獲取能量，當棒冷卻時，RTD提供電信號給接觸器，通電加熱，電源不穩定時，控制板可自動斷電。

3容易發生電氣故障分析及檢查步驟和處理程序

根據設備使用中常遇故障，按故障部位、現象和關聯層次關系進行分析。

3.1故障分類

（1）系統不啟動

（2）系統無任何反應

（3）系統開啟，但不持續

（4）液相電磁閥關閉

（5）系統間歇性關閉

3.2故障狀況分析及處理程序

3.3檢測處理操作要領

（1）為防爆防燃燒，如必須開爐蓋，應先斷電，仔細消除LPG氣霧，滲漏及任何殘存LPG，爐旁配備滅火器。

（2）即使關機，殼體仍有可能存在高電壓，只有切斷電源，才可安全進行爐體內檢查維修。

（3）測試交流電壓VAC時，先測試線間電壓，禁止從線與地間VAC開始。

（4）禁止從零地線到電源來測電流，因易造成錯誤讀數，應反之。

（5）撥式開關須撥至箭頭反方向后調試，且所有接頭須從輔助插銷撥出。

（6）進行滿負荷電壓和滿負荷電流測試，誤差應小于+3%。注意低電壓會造成電流差別太大，導致加熱器失效，接線損壞，保險絲熔斷，若發生，則與廠商聯系。

（7）測試液位浮子開關時，應打開控制殼體，斷開控制板前部主要連接器。

（8）液位開關的更換，必須先斷電源，關閉LPG入口截止閥，更換前打開出日閥，卸去氣化器壓力，之后再開蓋拽出各種接線，拆開各電路元件。

（9）拆電磁闊前，應關閉出口閥，開入口閥，開機加熱直至88℃，加熱器停止加熱，將LPG壓回貯罐，再關機切斷電源，關入口閥，開出口閥卸去爐壓后，再關入口閥。壓力若仍升高，表明閥漏需修理或更換。

（10）RTD是l—2，3—4插頭，撥出控制板上RTD插頭，測試RTD阻值應隨溫度變化（參見RTDT—R圖，核對響應參數）。

（11）在經常停電或電力反常時，經濟運行系統中自動再啟動裝置會在電力正常后自動啟動。如因安全因素，高溫或液位太高一造成關機，氣化爐不會自動啟動，只能手動開機。