故障分析论文范文

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第1篇

关键词：故障选线，相关分析，小电流接地系统，波形识别

1.引言

准确的小电流接地选线方法，可以避免非故障线路不必要的开关操作，且保持供电的连续性。目前按照故障选线原理，可大体分为以下三类：比幅选线方法；比相选线方法；注入法。配电网拓扑结构的多变性，导致了任何一种比相、比幅选线方法都不能作到整体完全可靠和有效，而注入方法附加设备过多，成本较高，对于需停电实现的注入法选线，破坏了单相接地故障时的供电连续性。文献[1,2]改进了原有的直接进行幅值比较的选线方法，引入了奇异性检测的小波分析方法，通过比较各馈线零序电流小波变换的模值来实现故障选线，效果虽有所改善，但在特定故障模式或现场干扰下，鉴于小波分析方法敏感于波形的奇异点，以及本身信号比较弱，故障与非故障线路的区分阈值同样难以确定，选线可靠裕度不大，同样不能有效的提高现场应用的可靠性。至于其他选线方法，如应用人工智能、能量方向、功率方向等都是有意义的探索。

随着新的数学分析工具的发展、变电站自动化的实现和站内通讯设施的发展和完善，为开辟和研究适于配电网的新型的故障选线原理和方法创造了有利条件。另外，小电流接地选线对于实时性没有要求，从而为离线处理，采用复杂、高级的分析方法提供了可能。

鉴于小电流接地系统的自身特点，以及发生单相接地故障时，所产生的故障信号本身较弱，并且经电磁干扰污染，导致获得的信号失真的现场实际情况，本文提出了基于相关分析的选线方法，根据故障后的暂态波形，作各馈线零序测量电流在一定数据窗下的两两相关分析，获得馈线相关矩阵，求出各条馈线与其他馈线的综合相关系数，经排序策略，最终获得按照发生接地故障可能性大小排列的选相序列。理论分析以及大量仿真表明，此方法选线准确度高，选线结果不受系统运行方式、拓扑结构、中性点接地方式、以及故障随机因素等的影响，对于现场干扰不敏感，具有较强的鲁棒性。

2.相关分析及故障选线原理

2.1相关分析[3]

相关函数是时频描述随机信号统计特征的一个非常重要的数字特征，而确定性信号可以看作是平稳且具有遍历性的随机信号的特例，因而其基本概念和定义（平稳随机过程）同样也适合于确定信号作相关分析。从相关分析的理论来说有它内在的物理含义，设x(t)和y(t)是两个能量有限的实信号波形，为研究它们之间的差别，衡量它们在不同时刻的相似程度，引入(1)

式中α是常数。显然有一个最佳的值使得两波形在均方误差最小准则下获得最佳的逼近，即取δ2的时间平均值D衡量两者之间的相似性，有：

(2)

令=0，求得最佳的，并将其代入上式，得到最小的D值为：

(3)

其中：

(4)

显然，ρ越大，D越小，两个波形越相似。为此ρ定义为相关系数，称之为相关函数。对于能量有限的确定信号，公式(4)中分母是一常数，起到归一化的作用，由许瓦兹（Schwartz）不等式可知：。当ρ=1时，D=0，说明x(t)和y(t+τ)完全相似。严格来讲，定义中的时间T应取无限，但并不妨碍上述理论对于有限长数据窗内波形关系的分析。

将上式离散化，并令τ=0，则有：

（5）

上式表示x(t)、y(t)两波形在一定数据窗内同步采样的相关系数，可以衡量同一数据窗内两路信号的相似程度。此系数综合反映了两信号中每一频率分量的综合相位关系以及幅值信息，而非单一频率的简单相互相位关系。

鉴于相关技术的独特优点，在工程领域日益得到推广。电力科技工作者也已在多年前就将相关技术引入电力系统中，如在行波保护、故障选相、涌流鉴别等领域进行了有意的尝试，同时也证明了利用相关技术提高电力系统某些领域现有方法性能的可行性。基于以上分析和认识，本文将相关分析理论应用于小电流接地系统的故障选线，取得了令人满意的效果。

2.2故障选线原理

小电流接地系统由于中性点不接地或不直接接地，在发生单相接地故障时，系统仍然保持三相对称，且不能构成零序回路，从而不会产生太大的短路故障电流。此系统单相接地故障后故障附加零序网络示意图及电压相量图分别如图1、2所示。

图1单相接地时的零序等效网络

Fig.1ZeroSequenceEquivalentNet

atSinglePhasetoGroundFault

图2A相接地故障时的向量图

Fig.2VectorsatPhaseAtoGroundFault

可知，全系统都将出现大小等于系统接地相相电压的零序电压，方向与接地相的接地前电压反向；故障电流是系统对地电容电流，对于中性点非直接接地系统，还包括中性点处消弧线圈流过的零序电流分量，如图1中虚框所示。零序电流分布如图1中箭头所示，由于故障附加零序电压源位于接地点处，故障线路零序CT所测量到的电流为全系统非故障线路和元件三相对地电容电流之总和的1/3，而非故障线路上流过数值等于本身三相对地电容电流1/3的零序电流。上述特征也是比幅、比相选线方法的基本理论依据。而对于中性点经消弧线圈接地系统，故障线路零序电流中增加了一感性的电流分量，使故障线路的总零序电流减小，且对于普遍采用的过补偿方式，基波电流将反向，即基频无功功率方向与非故障线路方向相同：由母线流向线路。最重要的是，由于小电流接地系统本身零序电流稳态分量很小、现场电磁干扰等因素的影响，以及信号获取手段的误差，将导致基于理论分析的结论在现场出现偏差。尽量增加CT传变精度，提高信号采集系统性能，能够改善选线效果，但势必增加成本，难以令用户接收。而基于目前的变电站自动化系统和设备的选线方法更易于推广，也是发展的趋势。

对于单相接地后的系统虽然稳态零序电流幅值较小，且相位关系对于过补偿的经消弧线圈接地的系统也不再成立。但在故障的暂态过程中，由于故障后附加网络中的储能器件的充放电，势必导致暂态电量中包含有反映馈线本身性征的更丰富的信息[4]，且经消弧线圈接地系统，中性点处的电感回路对于高频信号，阻抗增大，影响变小。基于以上分析，本文将利用故障暂态波形性征来识别接地线路。

故障后附加零序网络（图1所示），对于非故障线路，如果忽略母线位置差异，则系统及故障线路无疑可以等效成一个单电源系统，由电路基础理论可知，对于对称性电路，电量也必呈现对称。极端情况，对于非故障线路等效系统，如果馈线长度及参数相等，即等效网络中接地电容相等，则故障后的零序电流波形势必相同，现场中线路参数及长度不完全相同，但并不影响总的变化趋势，即发生单相接地时，非故障线路的对地电容的充放电相似，而故障线路由于附加零序电源的存在，其零序CT测量得到的零序电流波形与其他线路的差异最大。由此，结合确定信号的相关系数的物理意义，我们给出基于相关分析的利用暂态波形的选线方法，实现步骤如下：

1）各馈线故障暂态零序电流波形按照本馈线对地电容归一化处理；

2）求取馈线之间两两相关系数，形成相关系数矩阵：

其中，表示在给定数据窗下，馈线i与j零序测量电流之间的相关系数，显然，选线相关系数矩阵的对角线为1，且为对称矩阵。

3）根据相关矩阵求取每条馈线相对于其他馈线的综合相关系数；

根据相关系数矩阵，我们可以采用适当的策略求出最相关的任意个数的一组馈线零序电流。本文为简单起见，采用本馈线与其他馈线相关系数的平均作为本线路的综合相关系数，仿真及试验结果比较令人满意。

4）根据各馈线的综合相关系数，按照递增排序，从而获得按照发生接地故障最大可能性排列的选线序列。

5）当选线序列中最大最小相关系数之差小于一门槛时（本文仿真测试时取0.3），判为系统或母线发生接地故障。

对于故障选线，现场噪声污染以及本身有用信号弱是导致目前选线装置可靠性能低的主要原因，而本文提出的方法，对于现场噪声具有很强的抑制作用，分析如下。令两馈线观测到的电流信号分别为：

；

其中，、为原始信号，、为高斯白噪声，则两电流同数据窗的相关函数为：

由于白噪声与信号、互为统计独立，所以、很小且趋于零，除时不为零，而实际中此情况不会出现。由此可知，对于受噪声污染后的馈线零序电流信号的相关函数仍能很好的体现原始信号之间的相关性，从而具备较强的鲁棒性，这正是小电流接地系统中故障选线所需要的。

3.仿真及实现

3.1EMTP仿真

相比于中性点不接地系统，中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地后，故障性征不明显，选线较困难。为此，本文以一中性点经消弧线圈接地系统为例，应用EMTP进行了大量的仿真，系统结构如图3示。其中线路参数为：正序阻抗Z1=(0.17+j0.38)Ω/Km，正序容纳b1=3.045/Km，零序阻抗Z0=(0.23+j1.72)Ω/Km，零序容纳b0=1.884/Km。接地方式为过补偿，补偿度为7.5%。

图3小接地电流系统结构及参数

Fig.3TheStructureofaDistributionanditsParameters

仿真故障情况考虑因素：接地电阻、故障合闸角α（以A相电压为基准）、出线传输距离、故障点位置、故障相别、线路故障前运行状态（由额定负荷的百分比来表示）、负荷功率因数等，就各回出线及母线单相接地故障进行了大量的仿真测试。结果表明此选线方法在各种故障模式下都能可靠的给出选线结果，准确率为100%。表1中示出了仿真模式中较典型的选线结果。注：表中出线长度分别表示馈线编号为L1、L2、…L5的传输距离；选线序列采用馈线编号的下标表示，其中括号内为本馈线与其他馈线的综合相关系数。

表1单相接地故障选线结果

Table1TheResultsofDetectionAtPhase-to-GroundFaultCases

另外，我们还对各出线具有不同线路参数、负荷具有一定不对称等故障模式进行了仿真，也得到了满意的结果。而并联于母线的电容器的投切操作不影响本选线方法的故障选线结果。

3.2实现方案

由单相接地后的电压相量图可知，单相接地后系统出现零序电压，因而可以据此确定系统是否发生接地故障，具有充分的可靠裕度。但由于其突变不灵敏，且考虑到某些故障模式下，暂态过程较短，因此采用灵敏度较高的零序电流突变量来启动选线元件，以便更准确的捕捉暂态过程。

可以采用两种方案：分布式和集中式来具体实现选线功能，对于集中式方案，选线功能由单独装置来实现，性能与文中分析一致，但此方式由于集结了所有馈线的电流，现场所需电缆较多，相对成本较高。而分布式实现方案，是将选线功能融合于目前的变电站自动化系统中，选线功能由置于后台监控平台中的选线软件包来实现，而数据采集由馈线上的各功能间隔来实现。此模式下，将涉及数据同步问题，包括两个方面，一是数据窗同步，对此可将数据采集启动元件整定的非常灵敏，保证在最苛刻故障模式下具有足够的灵敏度，再由后台中选线程序根据零序电压决定是否收集各馈线采样数据和启动选线功能来解决；二是采样的同步，最大误差是相差一个采样间隔，对此仿真及实际装置试验表明，虽影响相关系数的大小，但不影响最终选线结果的准确性。

另外，由于本文所提出的选线方案给出的按照可能性大小排列的选线序列，现场实际中可以按照开环或闭环两种模式选用，在开环模式下，只提供结果，允许人为参与以决定断开线路；在闭环方式下，选线程序将按照序定断开线路的次序。避免了目前选线方案单一结果出错后，导致后续切线路盲目的弊端，从而保证了总体开关操作最少。

4.结论

本文基于小电流接地系统单相接地故障的特征分析以及结合目前的硬件水平，提出了基于单相接地故障暂态零序电流波形的选线方法，由故障后的零序附加网络可知，对于非故障线路，系统等效结构相似，从而将反映两信号相关程度的相关分析方法引入，通过对故障后各馈线之间暂态相同数据窗波形的综合相关分析，获得按照接地可能性排列的选线序列。理论分析及大量的EMTP仿真均表明，此选线方法现场抗干扰强，结果准确可靠。文中还结合实际，给出了具体的实现方案。现场选线效果有待于实践的进一步检验。

参考文献

1.贾清泉，刘连光，杨以涵等（JiaQingquan,LiuLianguang,YangYihanetc..）.应用小波检测故障突变特性实现配电网小电流接地选线保护（AbruptChangeDetectionwithWaveletforSmallCurrentFaultRelaying）.中国电机工程学报（ProceedingsofCSEE）,2001,21(10):78~82

2.操丰梅，苏沛浦（CaoFengmei,SuPeipu）.小波变换在配电自动化接地故障检测中的应用研究（StudyontheApplicationofWaveletTransformtoDetectEarth-FaultinDistributionAutomationSystem）.电力系统自动化（AutomationofElectricPowerSystems）,1999;23(13):33~36

3.吴湘淇（WuXiangqi）.信号、系统与信号处理（Signal,SystemandSignalProcessing）.北京：电子工业出版社（Beijing:PublishingHouseofElectronicsIndustry），2000

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

CORRELATIONANALYSISBASEDDETECTIONOFTHEPHASE-TO-GROUNDFAULTINDISTRIBUTIONAUTOMATIONSYSTEM

第2篇

论文摘要：生化分析是临床诊断常用的重要手段之一。可帮助诊断疾病，对器官功能作出评价，并可鉴别并发因子及决定以后治疗的基准等。自动生化分析仪不仅提高了工作效率，而且也稳定了检验质量，减少了主观误差。

生化分析是临床诊断常用的重要手段之一。通过对血液和其他体液生化分析测定的数据，再结合其他临床资料进行综合分析，可帮助诊断疾病，对器官功能作出评价，并可鉴别并发因子及决定以后治疗的基准等等。自动生化分析仪就是把生化分析中的取样、加试剂、去干扰物、混合、保温反应，P检测、结果计算和显示，以及清洗等步聚自动化的仪器，它不仅提高了工作效率，而且也稳定了检验质量，减少了主观误差，通常可分为以下几类：按反应装置的结构分为连续流动式、分离式和离心式三类；按同时可测项目分为单通道和多通道两类，单通道每次只能检验一个项，但项目可更换，多通道每次可测多个项目；按仪器复杂的程度及功能分类小型，中型和大型三类；按测定程度可变与否，分为程序固定式和程序可变式分析仪两类。

临床化学分析基本包括以下步骤：标本定量吸取和转移，通过沉淀、过滤、离心、层析或透析技术分离并去除大分子干扰物试剂的定量吸取及同标本混合，在一定温度下反应显色，通过光学或各种电极技术进行测量、数据处理、显示、打印报告结果，以及测定后的反应容器，管道系统的清洗等。

根据仪器计算机功能的不同，自动生化分析仪一般分为全自动和半自动两种，本文对几种常见半自动生化分析仪故障进行探讨。

一、开机机器长鸣报警

在机器设置中，若设置是外置打印机打印，则必须先开打印机，后开主机，使主机自检时能检测到打印机，不然机器就会报警；红外自动感应器窗口上有污物或感应器灵敏度不够或失灵，清洗器应器窗口，排除错误进样信号，如感应器失灵，则更换红外自动感应器，无备用件时，可用Val+F1键代替。

二、开机调零显示“measurementproblem”

BASIC用蒸馏水调零，显示上述信息表示测定有故障，通常的原因是：

1、蒸馏水不干净。

2、流动比色池内有气泡，检查管道是否有破损或比色池是否有泄漏。

3、流动比色池内太脏，用5%的次氯酸钠或双缩脲浸泡半小时后冲洗；流动比色池外灰尘太多，用镜头纸擦拭。

4、石英卤素灯的电源是从电源开关取出来的，电源开关有三组接头，一线给主机供电，一线为电源地，还有一组给灯供电，测试该组接头并没有导通，拆下检查，发现是该组接头的弹簧及电源开关，故障排除。

5、拆下滤光片，用镊子除去粘胶，取出凸透镜，安装在机器上，重新调零，故障排除。

6、即使做了上述工作，调零仍然通不过。拆下比色池加热器底座，打开硅光二极管检测系统部分的盖子，进行光路调节，把室内灯光关闭，用一张白色纸片放在硅光二极管的前部，左右移动比色池加热器底座，同时调节比色池下面的高度调节螺钉，进行调零操作。当灯亮时，观察光分出来的光线是否和硅光二极管的位置吻合，反复调整，直到调零通过为止。上好比色池加热器底座的螺钉，重新开机调零，仍然出现上述故障，仔细观察，发现比色池加热器底座的底部有热溶胶，当把底座的螺钉上好后，改变了已调整好的光路，故而再次出现上述故障，在相应位置滴上热溶胶，重新安装进行调零，故障消失。

三、按动吸样开关后不吸样

首先听泵是否在动作，如泵不动作，检查吸样开关是否有信号产生，调整吸样开关中顶珠的位置，检查泵的内阻是否正常；其次检查泵管理否有泄漏或老化，从而更换泵管；如上述部分正常，打开机器顶盖，拆下流动比色池，发现流动比色池有漏液现象，用耐酸碱，无色的粘合剂进行粘接，等粘合剂凝固后，重新安装好流动比色池，故障消失。

四、机器测定结果不正确

首先用以下推荐的清洗剂进行流动比色池和管道的清洗：

1、0.1N的NaOH（KOH）溶液，加入少量表面活性剂。

2、有分解蛋白作用的酶溶液。

3、生化试剂中本身具有去蛋白作用的试剂，总蛋白试剂（双缩脲），肌肝试剂中的碱性组份。

然后进行标准管的测试，如果结果仍不正确，开机检查Peltier电子温度控制器中的加热块是否有电压，电压是否正常，电源线是否连接完好，通过控制流过Peltiier电子元件的电流的方向来产生加热和冷却两种不同的状态，电流正向时为加热，反向时为冷却，如加热块损坏则更换加热块，更换时注意它的方向性，保证正压时加热块处于加热状态，否则有可能烧毁加热块；还有可能就是灯泡老化，需要更换灯泡，灯泡更后需进行位置调整。具体调整方法参照机器的说明书，检查流动比色池底部的热敏电阻，热敏电阻性能降低或损坏也可能造成温度控制的不正常，从而影响测试结果的正确性。

第3篇

1前言

气化炉是将液化石油气从液态快速气化的设备。它的安全技术要求严格，一般有多种安全保障装置。在使用中遇到复杂多样的故障，尤其是电气故障，维修时要特别注意人身和设备安全。应有严格的技术措施和操作程序，以确保维修工作安全、可靠和快捷，避免意外事故发生。

2气化器设备电控系统、保护系统组成及工作特性参数

2.1控制及保护装置组成

RTD温控稳态系统

LPG液位浮于开关系统

电源稳压系统

系统超高压保护装置

经济运行操控系统

自动／再启动系统

XR遥控报警系统

2.2工作特性

气化量：50KG/HR

工作温度：82-88℃

极限温度：90℃

启动温度：40℃

热交换面积：0.33锖

筒体耐压：1.8MPa/cm

2.3电热特性

电源：380V，9.9Amps（线电流），3相，6.5KW

电屏蔽等级：NEMA3级（美国电气制造商协会）

2.4工作过程要点

RTD温度传感器及稳态控制系统将维持炉内温度在82-88℃，液态LPG进入炉内，从加热棒上获取能量，当棒冷却时，RTD提供电信号给接触器，通电加热，电源不稳定时，控制板可自动断电。

3容易发生电气故障分析及检查步骤和处理程序

根据设备使用中常遇故障，按故障部位、现象和关联层次关系进行分析。

3.1故障分类

（1）系统不启动

（2）系统无任何反应

（3）系统开启，但不持续

（4）液相电磁阀关闭

（5）系统间歇性关闭

3.2故障状况分析及处理程序

3.3检测处理操作要领

（1）为防爆防燃烧，如必须开炉盖，应先断电，仔细消除LPG气雾，渗漏及任何残存LPG，炉旁配备灭火器。

（2）即使关机，壳体仍有可能存在高电压，只有切断电源，才可安全进行炉体内检查维修。

（3）测试交流电压VAC时，先测试线间电压，禁止从线与地间VAC开始。

（4）禁止从零地线到电源来测电流，因易造成错误读数，应反之。

（5）拨式开关须拨至箭头反方向后调试，且所有接头须从辅助插销拨出。

（6）进行满负荷电压和满负荷电流测试，误差应小于+3%。注意低电压会造成电流差别太大，导致加热器失效，接线损坏，保险丝熔断，若发生，则与厂商联系。

（7）测试液位浮子开关时，应打开控制壳体，断开控制板前部主要连接器。

（8）液位开关的更换，必须先断电源，关闭LPG入口截止阀，更换前打开出日阀，卸去气化器压力，之后再开盖拽出各种接线，拆开各电路元件。

（9）拆电磁阔前，应关闭出口阀，开入口阀，开机加热直至88℃，加热器停止加热，将LPG压回贮罐，再关机切断电源，关入口阀，开出口阀卸去炉压后，再关入口阀。压力若仍升高，表明阀漏需修理或更换。

（10）RTD是l—2，3—4插头，拨出控制板上RTD插头，测试RTD阻值应随温度变化（参见RTDT—R图，核对响应参数）。

（11）在经常停电或电力反常时，经济运行系统中自动再启动装置会在电力正常后自动启动。如因安全因素，高温或液位太高一造成关机，气化炉不会自动启动，只能手动开机。