系统故障检测（精选12篇）
系统故障检测 篇1
0 引言
三门核电直流系统分为1E级直流系统 (IDS) 和非1E级直流系统 (EDS) , 它主要为厂内继电保护、自动装置、信号装置、主合闸回路提供控制电源事故后的照明电源及监测电源, 即使在发生事故, 失去交流电的情况下, 仍能对直流用电设备提供不间断工作电源。
三门核电直流系统复杂, 分布较广, 均通过电缆线与下游负荷配电箱、操作机构相连, 随着运行时间的增长, 发生故障的几率逐渐增大。直流系统中一点、两点或多点接地故障最为常见, 正常情况下, 一点接地对运行影响较小, 但此时若再发生另一点或多点接地, 则会构成两点接地短路, 很可能造成保护装置、直流保险熔丝、信号回路、控制回路、断路器拒动作或误动作。为此, 在系统发生一点接地时, 应积极采取合理的方式、方法查找和消除故障, 以保证核电厂安全运行。
1 直流系统接地故障形成原因
三门核电直流系统的正极和负极母线在正常运行时与地间存在规定的绝缘能力, 但受一些因素的影响后, 其绝缘值开始下降, 降到原设定整定值的临界值甚至更低, 从而导致接地故障。若正极绝缘能力低于规定值, 则为正极接地;若负极绝缘能力低于规定值, 则为负极接地。直流系统下游设备所涉及的支路多且负荷面广, 随着设备投运时间的增长, 发生接地故障的几率就会增大。
(1) 人为引发接地:
(1) 设备安装及维修时, 接入二次端子的线头未紧固, 易从二次端子滑出, 误碰金属外壳造成接地;
(2) 母线检修时, 误将金属工具或导电材料遗落柜内, 若该情况发生在导电部位, 则会产生直流接地故障;
(3) 设备长期使用造成磨损或操作手法不当, 使绝缘层破坏, 引发直流接地故障。
(2) 设备故障:二次回路故障引起烧毁, 造成直流接地。
(3) 环境因素影响:设备老化, 绝缘隔板性能不佳, 在温度高、环境湿度大情况下会出现直流接地故障。
2 直流接地监测仪监测方法
直流接地监测仪作为直流系统的重要组成部件, 主要负责监测直流系统对地绝缘情况, 当直流系统发生接地故障时能自动报警。其工作原理是在故障点对地产生接地电流信号, 通过实时监视接地后故障电流或电压的变化, 直接或间接得出故障接地电流, 再采用平衡电桥、不平衡电桥、低频信号探测法方法得出接地电阻, 判断故障点是否接地。三门核电IDS系统和EDS系统使用的直流监控仪是德国BENDER的IR145Y-432型接地故障继电器, 安装在直流转换开关柜内。该仪器通过内部的2个隔直耦合电容向直流母线的正极和负极发送两条幅值相等、方向相同的低频电压信号, 其测试回路在故障时会采集到一个很小的测试电流, 继电器内部的微机处理部分通过注入的电压信号与阻性电流计算出正极和负极母线对地绝缘电阻 (阻性电流) 。
3 低频信号注入法的查找方法
根据IR145Y-432型接地故障继电器特性, 当发生接地故障时, 接地故障继电器能迅速识别接地故障, 并能判断出故障在正极或负极, 但对于存在多条支路的馈线线路, 需通过排查每条线路来查找故障支路或故障点。对于这种情况, 可停电的负荷采用拉路法进行逐项排查;不能停电设备使用替代法, 将负荷切换由其它设备供电, 排除故障点;既不能停电又不能使用替代法的负荷, 使用直流接地探测仪进行故障排查。
3.1 拉路法
对于负荷较少, 且可停电的负荷可采用拉路法查找接地故障, 查找时逐一断开每条支路 (断开时间不得超过3s, 无论结果如何) , 并观察接地故障继电器报警是否消失。若接地故障报警消失, 则表明故障点在该支路, 否则表明该支路正常, 需继续断开其它支路进行排查。排查原则是:先断开备用设备, 后断开运行设备;先断开信号支路, 后断开照明支路;先断开明显有缺陷支路, 后断开无明显缺陷支路;先断开重要设备, 后断开不重要设备。
3.2 负荷转移法
对于系统故障, 可采用负荷转移法查找接地故障。如IDS系统和EDS系统在故障情况下, 其负荷均可由备用序列供电, 且EDS序列中1/3序列和2/4序列有联络开关联锁, 能相互备用供电。若在故障排查中直流系统负荷被转移, 且故障消失, 则可判断接地故障在直流系统主设备内。
(1) 对于充电器是否发生接地故障的判定, 先断开直流转换开关柜蓄电池充电开关, 将母线上的负荷转移至备用充电器供电, 再观察报警是否存在, 报警消失则可判定充电器发生接地故障, 否则进行下一步排查。
(2) 对于逆变器是否发生接地故障的判定, 先转移到旁路变压器运行, 断开逆变器进线开关, 再观察报警是否存在, 报警消失则可判定逆变器发生接地故障, 否则进行下一步排查。
(3) 对于蓄电池是否发生接地故障的判定, 先断开蓄电池输出开关, 再使用万用表查看蓄电池正极和负极对地电压是否正常。
3.3 便携式接地装置定位法
三门核电采用了Megger BGFT直流接地故障检测仪、广州仟顺QDB-81直流接地快速查找仪和广州忠创HF-8800直流接地故障记录分析仪, 前两种使用低频信号法进行探测, 后一种使用不平衡电桥法进行探测。便携式接地装置定位法按直流负荷支路顺序依次查找故障位置, 耗费大量时间和人力, 且排查过程涉及的带电设备较多, 可能会造成直流系统另一点接地。
4 结束语
直流接地故障是直流系统最常见的故障, 可能涉及直流系统各支路, 范围广、影响大, 由于故障原因大不相同, 因此查找困难。另外, 一点接地故障一般不会造成事故, 很容易忽视, 最终造成故障后果扩大。对此, 本文基于三门核电直流系统监控, 介绍了几种绝缘监控器工作原理, 并制定了相应的直流接地查找方法, 以提高故障处理效率, 保证设备安全运行。
摘要：结合三门核电现有的直流接地检测技术, 分析直流接地监测仪的基本原理, 讨论直流接地监测方法。
关键词：直流接地,监测仪,低频信号探测
参考文献
[1]吴家贵.剖析查找直流接地多种方法的特点[J].北京:科技资讯2012 (1) :125, 126
[2]王永强.直流系统接地故障查找方法探讨及防范接地措施[J].石家庄:科技风, 2010 (18) :233
[3]李艳华.便携式直流接地故障定位仪及其应用[J].济南:科技信息, 2011 (26) :327
[4]杨雯, 杨佳杰.继电保护二次回路故障实例分析[J].石家庄:科技风, 2011 (20) :68
[5]张俊如.利用直流绝缘监察装置查找直流接地的原理和实际查找方法[J].哈尔滨:黑龙江科技信息, 2007 (12) :57
[6]尹剑烽.“直流接地查找设备”对保护误动的分析[J].武汉:通信电源技术, 2011 (11) :99, 100
系统故障检测 篇2
摘 要 在现场检测工作的基础上，总结了井水源热泵系统在工程中常出现的一些故障问题，分析了造成故障的原因，并提出了解决的办法。同时探讨性地提出应建立水源热泵系统现场检测方法和标准规程。
关键字 水源热泵系统 故障 检测 0 引言
由于我国对能源和环境保护的重视，井水源热泵系统在我国发展迅速。随着市场的逐步推广，由于热泵机组加工制造、系统设计安装、使用经验水平等问题引起的故障，直接使许多用户对该技术持有怀疑与否定的观点。
笔者在工作中接触了许多井水源热泵系统工程，从事热泵机组设计研发和水源热泵设备及系统的检测工作，并参与了一些井水源热泵系统工程的故障诊断，现将在工程检测和诊断过程中曾经遇到的一些故障及其解决方法整理出来，供大家参考。同时，针对在工程实践中，热泵机组的设备产品检验标准在现场检测过程中应用评价较为困难，探讨性提出一些热泵机组现场检测方法和评价标准的观点。1 故障分析
对于井水源热泵系统来说，其主要是由水源热泵设备主机、水路循环系统和能量采集三部分组成，现分别对这三部分经常出现的故障检测方法和解决办法进行阐述。
1.1 设备机组故障
热泵主机是系统的核心部件，其主要故障表现在压缩机运行时有较大杂音和震动、吸排气压力过高或过低、压缩机回油不畅等问题，各种故障问题和解决办法汇总见表1。
1.2 水量循环系统故障
由于系统未装水流开关或者水流开关未动作，使通过机组的流量小于机组设计流量，在
检测过程中，会导致机组低压保护，机组不能正常启动。根据文献[1] [2] 中的经验数据，简化流量同蒸发温度的数学模型，利用Matlab 对模型进行迭代计算，计算结果如图1所示。从图1可以看出，当实际流量小于设计流量的60%
时，机组的蒸发温度迅速下降，随着井水的进口温度降低，流量的下降对蒸发温度影响越大。当通过机组的实际流量小于设计流量时，机组的蒸发温度降低，从而使蒸发压力降低，当降低到机组设置低压保护压力时，使机组产生低压保护，机组处于非正常关机状态或无法正常启动。
在实际多台机组并联系统中，由于该系统施工完毕后，未进行机组流量平衡调试，导致机组井水流量发生不平衡，如果低压保护压力设置为4kg/cm2，井水进水温度为10℃时，当实际流量降为设计流量的60%时，就会产生低压保护，机组不能正常启动和运行。
实际流量/设计流量 蒸发温度（℃）
图1 不同井水进口温度下流量对蒸发温度的影响 1.3 回灌问题[3][4] 一般有真空回灌、无压自流回灌和加压回灌三种形式。真空回灌适用于地下水埋层较深，含水层渗透性好的情况；无压自流回灌应用于井中存在回灌水位和静水位差，且含水层渗透性好的情况；在含水层渗透性较差，地下水位又高的水文地质条件下，则必须采用加压回灌。当发生回灌效果不好时，首先应当对地质情况进行
分析，判断是否采用了合适的回灌方式，在此基础上，如果回灌井在回灌过程中仍会出现堵塞、水质变坏、出砂或回灌能力衰减等问题，可根据井的堵塞性质和原因，采用连续回扬法、化学法和灭菌法等处理管井堵塞问题，表2列出了各种堵塞机理和相应的物理和化学处理方法。现场检测方法和评判讨论
水源热泵系统现场检测主要为蒸发器和冷凝器的泄漏，以及在系统中对机组性能的检测与评价。
2.1 蒸发器和冷凝器检漏现场检测方法
在空调水系统中，由于除砂装置效果，井水水温过低产生局部冰堵，蒸发器和冷凝器的加工质量等原因可能造成机组蒸发器或冷凝器泄漏。对于现场蒸发器和冷凝器的检漏检测，因为主机已组装完毕，用常规的保压试验方法，很难测试和判断。本文提出一种“气泡法”检测方法，将蒸发器或冷凝器的进、出口用盲板封闭，并在高点处引出一根水管，水管用阀调控开启。对机组进行氮气打压试验，待系统压力达到5kg/cm2时，分别向蒸发器或冷凝器水路进行静态通水试验，通过检测最高点处是否有气泡排出和监测机组系统压力变化来判断蒸发器和冷凝器是否泄漏，效果很好，如图2所示。
图2 现场气泡法检测蒸发器或冷凝器泄漏效果图 2.2 机组性能现场检测与评价
作为水源热泵产品性能检测可根据GB/T 19409-2003《水源热泵机组》进行检测，但现场对机组性能检测几乎不可能达到标准所要求的额定测试工况，所以对于机组现场性能检测与评价成为系统现场检测的一个难点，而多数设备生产厂家在选型样本中都有关于不同井水进口温度条件下的性能曲线，所以本文提出“接近额定工况”的概念，即参照设备厂家的不同井水进口温度条件下性能曲线上接近实际测试工况的一点作为评判标准进行测试。例如，对某工程的一台热泵机组进行现场性能检测，首先通过系统阀门的调节使被测机组的井水水量和循环水水量达到机组铭牌参数的要求，然后根据现场条件，调节末端的负荷（主要是调节组合式空调机组的风量和系统末端的开和停），使被测机组出水温度达到额定工况，测定机组的性能。根据现场实际井水进水温度，参照设备厂家在此井水温度下机组的性能进行评
价。
由于现场测试条件的限制，作者认为不能完全参照额定工况产品性能检测标准来制定平衡时间，制定吸热和放热的平衡率以及如何对测试值进行评价，关于设备性能现场检测方法和评判有待相关部门进一步规范和制定，以使设备性能现场检测可以规范进行。
参考文献
[1]陆亚俊，等.空调工程中的制冷技术[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2004.[2]吴业正，等.小型制冷装置设计指导[M].北京：机械工业出版社，1998.[3]邬小波，等.地下含水层储能和地下水源热泵系统中地下水回路与回灌技术现状[J].暖通空调，2004，34（1）：19－22.[4]薛玉伟，等.地下水水源热泵水源问题的研究[J].能源工程，2003（2）：10－13.Testing and solution for fault of well water source heat pump system Cao Yong1，Yu Dan2(1.Institute of air conditioning, China Academy of Building Research, Beijing, 100013, China;2.Department of Metropolitan Construction Engineering, Beijing Institute of Civil Engineering and Architecture, 100044,China Abstract Introduces some cases of fault of Well Water Source Heat Pump System, which is based on project testing.Analyses causes of breakdown of WWSHPS, and gives the solutions to solve these problems.Further more，puts forward testing methods and standards, which are applied in project testing.Keywords water source heat pump system；fault，testing 作者简介：曹勇（1972－），男，内蒙古乌海市人，博士，副研究员 井水源热泵系统故障检测及解决办法 曹勇1, 于丹2（1.中国建筑科学研究院空调所，北京100013； 2.北京建筑工程学院城建系，北京100044）
摘 要 在现场检测工作的基础上，总结了井水源热泵系统在工程中常出现的一些故障问题，分析了造成故障的原因，并提出了解决的办法。同时探讨性地提出应建立水源热泵系统现场检测方法和标准规程。
关键字 水源热泵系统 故障 检测 井水源热泵系统故障检测及解决办法 曹勇1, 于丹2（1.中国建筑科学研究院空调所，北京100013； 2.北京建筑工程学院城建系，北京100044）
摘 要 在现场检测工作的基础上，总结了井水源热泵系统在工程中常出现的一些故障问题，分析了造成故障的原因，并提出了解决的办法。同时探讨性地提出应建立水源热泵系统现场检测方法和标准规程。
关键字 水源热泵系统 故障 检测 0 引言
由于我国对能源和环境保护的重视，井水源热泵系统在我国发展迅速。随着市场的逐步推广，由于热泵机组加工制造、系统设计安装、使用经验水平等问题引起的故障，直接使许多用户对该技术持有怀疑与否定的观点。
笔者在工作中接触了许多井水源热泵系统工程，从事热泵机组设计研发和水源热泵设备及系统的检测工作，并参与了一些井水源热泵系统工程的故障诊断，现将在工程检测和诊断过程中曾经遇到的一些故障及其解决方法整理出来，供大家参考。同时，针对在工程实践中，热泵机组的设备产品检验标准在现场检测过程中应用评价较为困难，探讨性提出一些热泵机
组现场检测方法和评价标准的观点。1 故障分析
对于井水源热泵系统来说，其主要是由水源热泵设备主机、水路循环系统和能量采集三部分组成，现分别对这三部分经常出现的故障检测方法和解决办法进行阐述。
1.1 设备机组故障
热泵主机是系统的核心部件，其主要故障表现在压缩机运行时有较大杂音和震动、吸排气压力过高或过低、压缩机回油不畅等问题，各种故障问题和解决办法汇总见表1。
1.2 水量循环系统故障
由于系统未装水流开关或者水流开关未动作，使通过机组的流量小于机组设计流量，在检测过程中，会导致机组低压保护，机组不能正常启动。根据文献[1] [2]中的经验数据，简化流量同蒸发温度的数学模型，利用Matlab 对模型进行迭代计算，计算结果如图1所示。从图1可以看出，当实际流量小于设计流量的60%时，机组的蒸发温度迅速下降，随着井水的进口温度降低，流量的下降对蒸发温度影响越大。当通过机组的实际流量小于设计流量时，机组的蒸发温度降低，从而使蒸发压力降低，当降低到机组设置低压保护压力时，使机组产生低压保护，机组处于非正常关机状态或无法正常启动。
在实际多台机组并联系统中，由于该系统施工完毕后，未进行机组流量平衡调试，导致机组井水流量发生不平衡，如果低压保护压力设置为4kg/cm2，井水进水温度为10℃时，当实际流量降为设计流量的60%时，就会产生低压保护，机组不能正常启动和运行。
实际流量/设计流量 蒸发温度（℃）
图1 不同井水进口温度下流量对蒸发温度的影响 1.3 回灌问题[3][4] 一般有真空回灌、无压自流回灌和加压回灌三种形式。真空回灌适用于地下水埋层较深，含水层渗透性好的情况；无压自流回灌应用于井中存在回灌水位和静水位差，且含水层渗透性好的情况；在含水层渗透性较差，地下水位又高的水文地质条件下，则必须采用加压回灌。当发生回灌效果不好时，首先应当对地质情况进行分析，判断是否采用了合适的回灌方式，在此基础上，如果回灌井在回灌过程中仍会出现堵塞、水质变坏、出砂或回灌能力衰减等问题，可根据井的堵塞性质和原因，采用连续回扬法、化学法和灭菌法等处理管井堵塞问题，表2列出了各种堵塞机理和相应的物理和化学处理方法。现场检测方法和评判讨论
水源热泵系统现场检测主要为蒸发器和冷凝器的泄漏，以及在系统中对机组性能的检测与评价。
2.1 蒸发器和冷凝器检漏现场检测方法
在空调水系统中，由于除砂装置效果，井水水温过低产生局部冰堵，蒸发器和冷凝器的加工质量等原因可能造成机组蒸发器或冷凝器泄漏。对于现场蒸发器和冷凝器的检漏检测，因为主机已组装完毕，用常规的保压试验方法，很难测试和判断。本文提出一种“气泡法”检测方法，将蒸发器或冷凝器的进、出口用盲板封闭，并在高点处引出一根水管，水管用阀调控开启。对机组进行氮气打压试验，待系统压力达到5kg/cm2时，分别向蒸发器或冷凝器水路进行静态通水试验，通过检测最高点处是否有气泡排出和监测机组系统压力变化来判断蒸发器和冷凝器是否泄漏，效果很好，如图2所示。
图2 现场气泡法检测蒸发器或冷凝器泄漏效果图 2.2 机组性能现场检测与评价
作为水源热泵产品性能检测可根据GB/T 19409-2003《水源热泵机组》进行检测，但现场对机组性能检测几乎不可能达到标准所要求的额定测试工况，所以对于机组现场性能检测与评价成为系统现场检测的一个难点，而多数设备生产厂家在选型样本中都有关于不同井水进口温度条件下的性能曲线，所以本文提出“接近额定工况”的概念，即参照设备厂家的不同井水进口温度条件下性能曲线上接近实际测试工况的一点作为评判标准进行测试。例如，对某工程的一台热泵机组进行现场性能检测，首先通过系统阀门的调节使被测机组的井水水量和循环水水量达到机组铭牌参数的要求，然后根据现场条件，调节末端的负荷（主要是调节组合式空调机组的风量和系统末端的开和停），使被测机组出水温度达到额定工况，测定机组的性能。根据现场实际井水进水温度，参照设备厂家在此井水温度下机组的性能进行评价。
由于现场测试条件的限制，作者认为不能完全参照额定工况产品性能检测标准来制定平衡时间，制定吸热和放热的平衡率以及如何对测试值进行评价，关于设备性能现场检测方法和评判有待相关部门进一步规范和制定，以使设备性能现场检测可以规范进行。
参考文献
[1]陆亚俊，等.空调工程中的制冷技术[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2004.[2]吴业正，等.小型制冷装置设计指导[M].北京：机械工业出版社，1998.[3]邬小波，等.地下含水层储能和地下水源热泵系统中地下水回路与回灌技术现状[J].暖通空调，2004，34（1）：19－22.[4]薛玉伟，等.地下水水源热泵水源问题的研究[J].能源工程，2003（2）：10－13.Testing and solution for fault of well water source heat pump system Cao Yong1，Yu Dan2(1.Institute of air conditioning, China Academy of Building Research, Beijing, 100013, China;2.Department of Metropolitan Construction Engineering, Beijing Institute of Civil Engineering and Architecture, 100044,China Abstract Introduces some cases of fault of Well Water Source Heat Pump System, which is based on project testing.Analyses causes of breakdown of WWSHPS, and gives the solutions to
solve these problems.Further more，puts forward testing methods and standards, which are applied in project testing.Keywords water source heat pump system；fault，testing 作者简介：曹勇（1972－），男，内蒙古乌海市人，博士，副研究员 0 引言
由于我国对能源和环境保护的重视，井水源热泵系统在我国发展迅速。随着市场的逐步推广，由于热泵机组加工制造、系统设计安装、使用经验水平等问题引起的故障，直接使许多用户对该技术持有怀疑与否定的观点。
笔者在工作中接触了许多井水源热泵系统工程，从事热泵机组设计研发和水源热泵设备及系统的检测工作，并参与了一些井水源热泵系统工程的故障诊断，现将在工程检测和诊断过程中曾经遇到的一些故障及其解决方法整理出来，供大家参考。同时，针对在工程实践中，热泵机组的设备产品检验标准在现场检测过程中应用评价较为困难，探讨性提出一些热泵机组现场检测方法和评价标准的观点。1 故障分析
对于井水源热泵系统来说，其主要是由水源热泵设备主机、水路循环系统和能量采集三部分组成，现分别对这三部分经常出现的故障检测方法和解决办法进行阐述。
1.1 设备机组故障
热泵主机是系统的核心部件，其主要故障表现在压缩机运行时有较大杂音和震动、吸排气压力过高或过低、压缩机回油不畅等问题，各种故障问题和解决办法汇总见表1。
1.2 水量循环系统故障
由于系统未装水流开关或者水流开关未动作，使通过机组的流量小于机组设计流量，在
检测过程中，会导致机组低压保护，机组不能正常启动。根据文献[1] [2] 中的经验数据，简化流量同蒸发温度的数学模型，利用Matlab 对模型进行迭代计算，计算结果如图1所示。从图1可以看出，当实际流量小于设计流量的60%时，机组的蒸发温度迅速下降，随着井水的进口温度降低，流量的下降对蒸发温度影响越大。当通过机组的实际流量小于设计流量时，机组的蒸发温度降低，从而使
蒸发压力降低，当降低到机组设置低压保护压力时，使机组产生低压保护，机组处于非正常关机状态或无法正常启动。
在实际多台机组并联系统中，由于该系统施工完毕后，未进行机组流量平衡调试，导致机组井水流量发生不平衡，如果低压保护压力设置为4kg/cm2，井水进水温度为10℃时，当实际流量降为设计流量的60%时，就会产生低压保护，机组不能正常启动和运行。
实际流量/设计流量 蒸发温度（℃）
图1 不同井水进口温度下流量对蒸发温度的影响 1.3 回灌问题[3][4] 一般有真空回灌、无压自流回灌和加压回灌三种形式。真空回灌适用于地下水埋层较深，含水层渗透性好的情况；无压自流回灌应用于井中存在回灌水位和静水位差，且含水层渗透性好的情况；在含水层渗透性较差，地下水位又高的水文地质条件下，则必须采用加压回灌。当发生回灌效果不好时，首先应当对地质情况进行分析，判断是否采用了合适的回灌方式，在此基础上，如果回灌井在回灌过程中仍会出现堵塞、水质变坏、出砂或回灌能力衰减等问题，可根据井的堵塞性质和原
因，采用连续回扬法、化学法和灭菌法等处理管井堵塞问题，表2列出了各种堵塞机理和相应的物理和化学处理方法。现场检测方法和评判讨论
水源热泵系统现场检测主要为蒸发器和冷凝器的泄漏，以及在系统中对机组性能的检测与评价。
2.1 蒸发器和冷凝器检漏现场检测方法
在空调水系统中，由于除砂装置效果，井水水温过低产生局部冰堵，蒸发器和冷凝器的加工质量等原因可能造成机组蒸发器或冷凝器泄漏。对于现场蒸发器和冷凝器的检漏检测，因为主机已组装完毕，用常规的保压试验方法，很难测试和判断。本文提出一种“气泡法”检测方法，将蒸发器或冷凝器的进、出口用盲板封闭，并在高点处引出一根水管，水管用阀调控开启。对机组进行氮气打压试验，待系统压力达到5kg/cm2时，分别向蒸发器或冷凝器水路进行静态通水试验，通过检测最高点处是否有气泡排出和监测机组系统压力变化来判断蒸发器和冷凝器是否泄漏，效果很好，如图2所示。
图2 现场气泡法检测蒸发器或冷凝器泄漏效果图 2.2 机组性能现场检测与评价
作为水源热泵产品性能检测可根据GB/T 19409-2003《水源热泵机组》进行检测，但现场对机组性能检测几乎不可能达到标准所要求的额定测试工况，所以对于机组现场性能检测与评价成为系统现场检测的一个难点，而多数设备生产厂家在选型样本中都有关于不同井水进口温度条件下的性能曲线，所以本文提出“接近额定工况”的概念，即参照设备厂家的不同井水进口温度条件下性能曲线上接近实际测试工况的一点作为评判标准进行测试。例如，对某工程的一台热泵机组进行现场性能检测，首先通过系统阀门的调节使被测机组的井水水量和循环水水量达到机组铭牌参数的要求，然后根据现场条件，调节末端的负荷（主要是调节组合式空调机组的风量和系统末端的开和停），使被测机组出水温度达到额定工况，测定机组的性能。根据现场实际井水进水温度，参照设备厂家在此井水温度下机组的性能进行评价。
由于现场测试条件的限制，作者认为不能完全参照额定工况产品性能检测标准来制定平
衡时间，制定吸热和放热的平衡率以及如何对测试值进行评价，关于设备性能现场检测方法 和评判有待相关部门进一步规范和制定，以使设备性能现场检测可以规范进行。可能原因
一、压缩机不转 改正办法 1 电源开关分离 检查后关上 检查线路与电机线圈 有无短线或接地以及 2 保险丝烧断 有无过载，改正后换上 保险丝 3 超载继电器跳动或断 依照开启电机超载继 路 电器步骤操作 启动器故障 油压开关，高低压开 5 关，超载保护开关，检明原因重安回复钮 互 连控制开关跳脱 检查蒸发器温度，在不 温度开关切断的定温 使结冰的情况下，降低 过高 温度开关的定温点 液管电磁阀不能开启 检修或更换 检查电机线路有无断 8 电机电源线路问题 路.短路情形后，修理 或更换新线 9 10 电机烧毁 电路松脱 检修或更换 检查所有线路接线，旋 紧接点螺钉 查明如系电压过低，应 11 电压过低 设法升高电压，若为接 触不良检修之 12 13 压缩机内部咬死 检修或更换 检修或更换 4 6 7 防冻开关跳开(冷水机 检查跳闸原因校正后 用 手动复钮 1 2 冷媒充溢曲轴箱 压缩机间隙不当 管路支持不当 检查膨胀阀流量与定 流点 部分磨损检修或更换 重新安装.增加或减少 吊架 在排气弯路加装消音
二、压缩机有杂音或 3 振 动 4 排气冲击
系统故障检测 篇3
关键词：C语言 皮带传动 自动检测
中图分类号：TP36 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（a）-0000-00
软件系统总体结构
1.1程序整体设计
整体程序采用分模块设计法，各模块主要包括：主函数模块，数据包校验模块，拉绳故障报警模块，其它故障报警模块，485串口接收中断处理模块，拉绳地址解析与控制继电器模块，其它地址解析与控制继电器模块，RTC实时时钟模块，EEPROM数据存储模块，MODBUS协议数据打包模块以及各模块串口及变量的赋值与定义。
1.2 数据包格式
数据包的包头是FFFFFFAA，第五个字节是数据包的长度，第6个字节是终端电压，第7个字节是校验码，第8个字节放的是节点电路板的个数，第9个字节放的是拉绳开关量的个数，第10个字节放的是其它故障的开关量的个数，接下的1～16个字节是拉绳状态每个开关量的状态，最后1～5个字节是其它状态的开关量的状态。所以数据包的长度最大为32个字节。拉升和其它状态的节点排序与物理地址ID刚好相反。
2主要开发技术
2.1 C语言
C语言具有良好的程序结构，适用于模块化程序设计，因此采用C语言设计单片机应用系统程序时，首先要尽可能地采用结构化的程序设计方法，将功能模块化，由不同的模块完成不同的功能，这样可使整个应用系统程序结构清晰，易于调试和维护。不同的功能模块，分别指定相应的入口参数和出口参数，对于一些要重复调用的程序一般把其编成函数，这样可以减少程序代码的长度，又便于整个程序的管理，还可增强可读性和移植性。
C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而且可以直接实现对系统硬件的控制。C语言也是一种结构化程序设计语言，它支持当前程序设计中广泛采用的由顶向下结构化程序设计技术。
2.2 Modbus协议
Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。控制器能直接或经由 Modem组网。控制器通信使用主从技术，仅有一设备能初始化传输。其它设备根据主设备查询提供的数据作出相应应答。当使用modbus通信时，每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus 协议发出。。
3 各模块具体设计
3.1主函数模块
当执行某个中断程序时，CPU自动禁止其它中断发生。执行完后恢复。在接受485数据包的过程中禁止其它中断，不允许其它任务发生。硬件规定的优先级由高到低次序：UART1（485中断），RTC（实时时钟更新时间中断，中断间隔为一秒）。初始化后，如果数据包头接收正确，则判断485总线准备好接收信息，进行数据校验，如果校验正常则去解析故障信息，控制继电器动作进行故障保护，重组PC包发到PC机显示，在初始化值，如果校验和不正常，则PC上显示出网络故障并且在LCD上显示，还将数据包存储到EEPROM，如果PC命令主控制器发回数据，则主控制器将数据包通过MODBUS协议打包并且发送给PC，如果key_up按下进行对EEPROM数据包读取，如果485没接收则也是网络出现故障。
3.2 485串口中断接收模块
把前级工作状态计数器清零，看包头是否完全正确，如果正确，则有效数据包组接收数据，数据包的长度增加，看数据包的长度是否等于发送数据包的长度，如果相等的话则把数据包组的长度初值赋为5，完整接收数据，把包头完全接收标志清0，如果包头接收不正确，则看三个FF是否接收正确，如果正确，则看AA是否正确，三个FF再逐一判断是否正确。
3.3主控制器与PC通信模块
每次进入中断USART2接收PC发来的命令，命令总共是8个字节。接收完成后RECALL_OK2置1，并将记录接收自己数接b_counter2置0。
3.4 MODBUS协议数据打包模块
对于MODBUS协议，它是PC和主控制器的通信协议。从上述可知PC是通过USART2串口实现与主控制器通信的。每次接收到PC发到主控制器的命令80030000000D9A1E，总共八个字节。且通过crc校验后得到整个八个字节的CRC码为零，表示正确接收，主控制器会将最近一次故障数据通过MODBUS协议打包发回给PC。
3.5 皮带拉绳地址解析与控制继电器模块
拉绳的长度模8取余。看是不是整数个字节，如果是整数个字节，就确定拉绳状态用的字节数，得到拉绳的状态数，如果皮带有故障，首先控制处理并且控制继电器动作。皮带有故障判断皮带的地址，节点的排序与物理地址ID相反，则通过一种算法，实现节点排序到物理地址ID的转化。如果不是整数个字节，则出最后一个字节外用上述同样的方法得到物理地址ID，最后一个字节用另一种算法实现排序到物理地址ID的转化，并把故障写到故障信息表。
3.6 数据包校验模块
接收到数据包后要对数据包进行校验，取到数据包校验和，把接收到的数据以字节的形式一个字节一个字节得到，在模256取余，如果余数和取得的数据包校验和相等，则数据包正确，否则不正确。
3.7 拉绳故障报警模块
对接收的数据包进行拉绳部分的解析，如果故障表的字节数大于1，则把故障表的字节通过串口0送给PC机，PC机进行显示。
3.8 LCD屏显示模块
LCD模块包括以下功能：显示实时时间，显示实时有故障的站点号。
LCD显示模块每次发生事故的时候会在数据包分析的时候自动调用，输出到LCD最上方是作者，每两次输出更新一次，并且每次显示发送事故的时间，还有站点标号及出事故的记录次数。
4 运行结果
设定拉绳的状态个数是128，其它状态的个数设置是60个，有故障是红色，无故障是绿色。我们设定1，60，128拉绳状态有故障，点击数据包组合，点击发送数据。
R2323的RX与TX分别与USART2的TX与RX，即就是PA2与PA3相连接。当PC发送命令80030000000D9A1E，总字节数是八个。主控制器会将包含故障信息的数据包发回给PC，该数据包是通过MODBUS协议打包的。解析出的故障：01，3C，80，01，3C。十六进制数01，3C，80，01，3C正好是十进制的1，60，128，1，60。可见，发送的故障和解析出的故障相同，硬件正常工作，运行结果正确。
参考文献
[1] 沈文.《STM32单片机C语言开发入门指导》.清华大学出版社.2005
网络控制系统的故障检测 篇4
网络控制系统(Networked control systems)由于网络的介入,不可避免的存在数据碰撞、网络拥塞、多路径传输和节点竞争失败等现象[1,2],从而导致数据传输时延、数据丢包及时序错乱等问题,使得系统性能受到严重的影响,并使得网络环境下系统故障比一般控制系统更为复杂。
针对NCS的这些特点国内外学者已进行了相应的研究,但主要集中在系统建模、稳定性分析及控制方面[3,4],对于NCS故障检测方面研究成果却相对较少,因此,研究NCS的故障检测具有重要意义[5,6,7,8,9]。文献[9]利用一阶泰勒展开式,将时滞诱导项近似为未知输入,再利用未知输入观测器方法检测故障,但并未考虑网络间存在丢包的情况。考虑网络间同时存在输出时延与丢包的情况,文献[10]利用等分采样周期的方法,将时延近似看成控制器端采样周期的整数倍,并分析了该系统的故障检测问题,但上述文献只将时延与丢包的发生假设在传感器与控制器之间,并未考虑控制器与执行器间时延与丢包的现象。
本文在系统存在未知干扰输入时,考虑传感器与控制器之间、控制器与执行器之间同时存在时变时延与随机丢包的现象,首先将时变时延对系统的影响转化为未知有界条件下的不确定项,再将随机丢包描述成满足Bernoulli分布的二进制序列,研究了一类更为广泛的被控对象的故障检测问题,所用的方法不同于现有的文献。
1 问题描述
假设传感器为时钟驱动,采样周期为h,控制器与执行器皆为事件驱动;总时延τk是时变的,且满足τk=τ
在上述假设下,考虑受控对象
式(1)中,x(t)∈Rn、u(t)∈Rm、y(t)∈Rl分别表示状态、输入和输出,d(t)∈Rq表示外部干扰,f(t)∈Rp表示故障向量。A、B、C、Bd、Bf为适维常系数矩阵。
对式(1)离散化可得
式(2)中,
当时延为不确定时延时,利用矩阵理论,离散化模型(2)可以变化为
式(3)中,B0,B1,D,E为由A的特征值及其特征向量和B决定的常数矩阵;F(τk)为包含有时变时延的不确定性矩阵,且满足FT(τk)F(τk)≤I。
对于网络控制系统中,考虑控制器得到的测量输出
其中,α(k)与β(k)是两个满足Bemoulli分布序列的随机变量,其概率分别为
当α(k)=1时,传感器与控制器之间数据包成功传输;当α(k)=0时,传感器与控制器之间数据包发生丢失。当β(k)=1时,控制器与执行器之间数据包成功传输;当β(k)=0时,控制器与执行器之间数据包发生丢失。
假设α(k)与β(k)是相互独立的随机变量,则有下列式子成立
控制器采用输出反馈控制器时,其离散模型为
式(6)中,K为控制器增益。结合式(3)～式(6),可得
对系统(7)设计如下故障检测滤波器
式(8)中,
式(9)中,ε(k)为故障检测残差,H为输出权矩阵。
2 稳定性分析
定理 对于如式(9)所示的观测器误差系统,若存在公共的对称正定矩阵P及矩阵Q,标量ε1,ε2>0满足条件
则该观测器为具有性能γ的鲁棒H∞故障观测器。其中,*表示矩阵的对称部分。
证明 选择共同的Lyapunov函数V(k)=eT(k)Pe(k)+eT(k-1)Qe(k-1),其中,P,Q为对称正定矩阵。则:
引入J(k)=‖ε(k)‖2-γ2‖w(k)‖2+ΔV(k),化为矩阵形式如下:
其中
则
再根据
由初始条件,V∞-V0≥0。因此当
在观测器误差系统的稳定性得到保证之后,则通过选择适当的故障检测阈值
3 仿真示例
设网络控制系统的被控对象离散状态方程如式(2),各系数矩阵为
假设时延τk满足τk∈[0,0.5],控制器增益
为了验证本方法的有效性,假设在t=150 s时发生故障,故障信号为幅值为1的阶跃信号,外部扰动为能量为1的白噪声,其仿真结果分别如图1,图2所示。
从图中可以看出,当故障发生时,残差迅速发生跳变,从而快速有效地检测出故障的发生,由此可以得到,本文所设计的故障检测滤波器不仅能快速检测到故障,而且对外界扰动信号具有较强的鲁棒性。
4 结束语
本文针对一类传感器与控制器之间、控制器和执行器之间同时存在时变时延与随机丢包的网络环境中,研究了其故障检测问题。设计故障观测器,并将观测器系统的稳定条件归结为一个线性矩阵不等式。当系统发生故障时,该观测器残差能够迅速发生跳变,从而较准确的检测出故障的发生。
摘要：针对一类同时存在时变时延与随机丢包的网络控制系统,研究了系统的鲁棒故障检测问题。考虑传感器与控制器之间、控制器与执行器之间的随机丢包与时变时延的现象,首先将时变时延对系统的影响转化为未知有界条件下的不确定项,再将随机丢包用满足Bernoulli分布的二进制序列来描述。并设计了系统的鲁棒H∞故障观测器,给出了基于观测器闭环系统渐近稳定的充分条件。最后,通过仿真验证了该方法的有效性。
关键词：网络控制系统,鲁棒故障检测,时变时延,随机丢包
参考文献
[1] Li Jianguo,Yuan Jingqi,Lu Junguo.Observer-based H∞control fornetworked nonlinear with random packet losses.ISA Transactions,2010;49:39—46
[2] Li Wei,Jiang Dongnian.Robust H∞fault-tolerant control for net-worked control system based on Takagi-Sugeno fuzzy model.Intelli-gent Computing and Intelligent Systems,2009.ICIS2009.IEEE In-ternational Conference on 20-22:449—456
[3] Peng Chen,Yang Taicheng.Communication-delay-distribution-de-pendent networked control for a class of T-S fuzzy systems.IEEETrans on Fuzzy Syst.,2010;18(2):326—335
[4]刘春生,艾强玉.基于T-S模模型的网络控制系统故障诊断.控制工程,2009;16(6):775—779
[5] Zheng Yong,Fang Huajing,Wang H O.Takagi-Sugeno fuzzy-model-based fault detection for networked control systems with Markov de-lays.IEEE Transactions on Systems,Man and Cy-bernetics:Part B,2006;36(4):924—929
[6] Zhang Yong,Fang Huajing,Fu Sheng.Observer-based fault detec-tion for nonlinear networked systems with random packet dropout andtime-varying delay.Proceedings of the 29th Chinese Control Confer-ence.IEEE,Beijing,2010:4278—4282
[7] Wan Yiming,Ye Hao,Wang Yongqiang.Fault detection of networkedcontrol systems subject to uncertain time-varying delay and packetdropout.2009 Fourth International Conference on Innovative Compu-ting,Information and Control.IEEE,2009:231—235
[8] Zheng Jing,Jiang Bin,Mao Zehui,et al.Fault detection for net-worked control systems with time delays based on unknown input ob-server.IEEE International Conference on Control and Automation.Guangzhou,2007:539—543
系统故障检测 篇5
一、首先准备一个工作台。
二、将主板从机箱拔出,再把主板上的所有部件拔出,只留下CPU和RAM.然后把主板放到工作台上。
三、将稳压电源连接在主板上。
四、将显卡插入AGP插槽。当然如果是PCI显卡则插入PCI插槽中。插入时要注意将显卡镀金的部分完全地插入插槽中。
五、连接显示器电源插口后将显卡与显示器连接起来。
六、打开显示器电源,再接通机箱电源开关。然后用金属棒接触主板的电源开关。
主板的电源开关是与机箱电源开关连接的部分,一般标记为PWR SW或POWER SE。
七、如果画面上出现BIOS的版本信息,画面没有异常的话,说明CPU,主板,RAM,显卡,电源都正常.通常,经常易出现故障的部件是显卡,主板,硬盘这个顺序。
八、然后连接硬盘和软区进行检测。接着连接CD-ROM检测,然后是声卡。Modem等一个一个的连接进行检测。如果不出现画面就说明后连接的那个部件有故障或是有兼容性问题。只须处理那个出故障的部件即可。
九、机箱的问题
有时将主板安装到机箱时发生问题,导致启动失败。因此如果在上面的部件检查中没有任何问题的话,可以将主板安装到机箱上测试。如果在测试中没有任何的错误,则说明是CMOS Setup错误,驱动程序等的软件问题。
五.检测电脑故障的简单方法
如果排除了假故障，那么就是真的有故障存在了!若再检测一下各配件的外观，包括打开机箱看到主机内部的各部件表面都没有被高电压击毁的迹象，或者明显的伤痕，若有的话，故障部件就清楚了。若都没有，可先试下面的处理方法。
1.清除尘埃
飘浮在空气中的尘埃是计算机一大杀手，使用一段后就可能因主板等关键部件积尘太多而出现故障，即便是在专用机房中也会如此。所以，对于使用了较长时间的计算机，应首先进行清洁，用毛刷轻轻刷去主板、外设上的灰尘。如果灰尘已清扫掉，或无灰尘，故障仍然存在，就表明硬件存在别的问题。
另外，由于板卡上一些插卡或芯片采用插脚形式，震动、灰尘等原因常会造成引脚氧化，接触不良。可用橡皮擦擦去表面氧化层，重新插接好后开机检查故障是否排除。
随便说一句，键盘使用日久往往会出现漏电、按键卡死等故障，此故障应及时处理，否则在输入文件时将会键入一些错误的字符。处理时应把键盘用一个托架托起来，按键向下，打开键盘的后盖，用酒精清洗线路板及按键的触点，并把卡死的按键下面的弹片适当撬起，使之恢复原有的弹性。
注意：软盘使用中，脏污或被划伤的软盘插入软驱时会划伤读写头，损坏软驱。清洗磁头时一定要十分谨慎，长时间不用的软驱，可能在磁头上会有锈蚀，此时不可使用清洗盘，具体做法是打开机箱将清洗剂滴在磁头上，浸泡半小时后，用脂棉小心地擦拭干净。如果盲目地使用清洗盘势必导致软驱读写头的损伤，使软驱报废。
2.看、听、闻、摸
“看”即观察系统板卡的插头、插座是否歪斜，电阻、电容引脚是否相碰，表面是否有烧焦痕迹，芯片表面是否开裂，主板上的铜箔是否烧断。当然了，不用说您也知道还要查看是否有异物掉进主板的元器件之间(这将造成短路)，也可以看看板上是否有烧焦变色的地方，印刷电路板上的走线(铜箔)是否断裂等等。
“听”即监听电源风扇、软/硬盘电机或寻道机构、显示器变压器等设备的工作声音是否正常。另外，系统发生短路故障时常常伴随着异常声响，监听可以及时发现一些事故隐患和在事故发生前即时采取措施。
“闻”即辨闻主机、板卡中是否有烧焦的气味，便于发现故障和确定短路所在地。
“摸”即用手按压管座的活动芯片，看芯片是否松动或接触不良。另外，在系统运行时用手触摸或靠近CPU、显示器、硬盘等设备的外壳根据其温度可以判断设备运行是否正常;用手触摸一些芯片的表面，如果发烫，则为该芯片损坏。
3.拔插检测
前面说过，计算机产生故障的原因很多，主板自身故障、I/O总线故障、各种插卡故障均可导致系统运行不正常。采用拔插维修法是确定故障发生在主板或I/O设备的简捷方法。该方法就是关机后，将插件板逐块拔出，每拔出一块板就开机观察机器运行状态，一旦拔出某块后主板运行正常，那么故障原因就是该插件板故障或相应I/O总线插槽及负载电路故障。若拔出所有插件板后系统启动仍不正常，则故障很可能就在主板上。
拔插检测时，还能从另一个方面排除计算机故障：一些芯片、板卡与插槽接触不良，将这些芯片、板卡拔出后在重新正确插入可以解决因安装接触不当引起的微机部件故障。
4.交换检测
将同型号插件板，总线方式一致、功能相同的插件板或同型号芯片相互交换，根据故障现象的变化情况也可判断故障所在。此法多用于易拔插的维修环境，例如内存自检出错，可交换相同的内存芯片或内存条来判断故障部位，无故障芯片之间进行交换，故障现象依旧，若交换后故障现象变化，则说明交换的芯片中有一块是坏的，可进一步通过逐块交换而确定部位。如果能找到相同型号的微机部件或外设，使用交换法可以快速判定是否是元件本身的质量问题。
5.比较检测
运行两台或多台相同或类型相差不大的计算机，根据正常计算机与故障微机在执行相同操作时的不同表现可以初步判断故障产生的部位。
6.振动敲击检测
用手指轻轻敲击机箱外壳，若故障排除了，说明故障是由接触不良或虚焊造成的。然后，可进一步检查故障点的位置并排除之，只是此类故障难以检测到确切的部位。
7.升温降温检测
人为升高微机运行环境的温度，可以检验各部件，尤其是CPU的耐高温情况，因而及早发现事故隐患，
降低运行环境的温度后，如果故障出现率大为减少，说明故障出在高温或不能耐高温的部件中，此举可以帮助缩小故障诊断范围。
事实上，升温降温法是采用的是故障促发原理，以制造故障出现的条件来促使故障频繁出现以观察和判断故障所在的位置，只是具体实施时要注意控制好加热方法，温度也不可超过摄氏40度。
8.运行检测程序
随着各种集成电路的广泛应用，焊接工艺越来越复杂，仅靠一般的维修手段往往很难找出故障所在，而通过随机诊断程序、专用维修诊断卡及根据各种技术参数(如接口地址)，自编专用诊断程序来辅助检测，往往可以收到事半功倍的效果。程序测试的原理就是用软件发送数据、命令，通过读线路状态及某个芯片(如寄存器)状态来识别故障部位。此法往往用于检查各种接口电路故障及具有地址参数的各种电路，但应用的前提是CPU及总线基本运行正常，能够运行有关诊断软件，能够运行安装于I/O总线插槽上的诊断卡等。
选择时诊断程序时要严格、全面、有针对性，能够让某些关键部位出现有规律的信号，能够对偶发故障进行反复测试，并能显示出错记录。
六.如何诊断电脑故障
很多初学者刚接触电脑时都有一种恐惧感，认为电脑的故障一定是难以逾越的大问题。其实，多数电脑故障都有一定的规律可循，这方面的问题就好像是一层窗户纸，一捅就破，并不需要你具备太多电脑方面的知识。下面就让我们一起来学几招诊断电脑故障的快捷方法。
环境检查法
对于一些突如其来的硬件故障，如开机无显示等。我们先不要进行深入的考虑，因为往往我们会忽略一些细节问题。首先我们应该看看那些显而易见的东西：如有没有接通电源?开关是否已打开?电源插座有没有通电?是不是所有的接线都连接上了?或许问题的根源就在其中。
CMOS还原法
有些用户往往会因为好奇而改动主板CMOS里的一些设置，而这恰恰是导致故障发生的一个主要原因。如果电脑故 障因此而起，那么我们可以通过还原CMOS的设置来解决问题。方法非常的简单，开机后按下键盘上的“Delete”键进入主板的CMOS，选择其中的“Load Optimized Defaults”(载入缺省设置)，按“Y”键确认，保存退出CMOS即可。
注册表恢复法
有些用户喜欢通过修改注册表来达到对系统的优化设置或进行个性化设置，也有的用户在上网浏览时被恶意程序改动了注册表，一些故障就是因为对注册表不正常的更改而造成的。这时我们可以重新启动计算机，并切换到MS-DOS方式下，在C盘根目录下输入并执行“scanreg/restore”进入注册表恢复界面，然后选择一个电脑完好时的注册表文件，进行“Restore(还原)”，即可实现对注册表的恢复。
精简启动法
部分计算机故障是在我们安装一些软件后出现的，如果此时计算机还可以进入操作系统，那么我们可以在开始菜单中，运行“msconfig”程序，关闭启动菜单里除“internat.exe、Scanregistry、Systemtray”之外的所有程序。重新启动计算机后如果故障不再出现，那么问题多半是由某个自启动的软件造成的。
logged跟踪法
如果计算机已无法进入到Windows中或进入后不正常，那么我们可以采用Logged(Bootlog.txt)的方式启动计算机，这样所生成的Bootlog.txt文件能够记录下故障出现的位置。使用Logged方式启动的方法是，在系统启动时按下键盘上的F8键，会出现启动菜单，选择以Logged方式启动，故障出现后，用Windows启动盘重新启动计算机，然后将C盘根目录下的Bootlog.txt文件复制到软盘上，在其他计算机上打开该文件，你会发现上面记录了Windows启动的整个过程，从中可以找到问题的根源。
设备替换法
所谓设备替换，就是当你怀疑哪个设备有问题时，用同样功能(最好是同一型号)的设备替换它，如果替换后问题消失了，那么多半就是这个设备出现了问题。
最小系统法
如果你不能确定是哪个硬件出现了问题，可以使用最小系统法来判断。最小系统法就是去掉系统中的其他硬件设备，只保留主板、内存、显卡三个最基本的部件，然后开机观察是否还有故障。如果有，则可排除其他硬件的问题，故障应来自于现有的三个硬件中。如果没有，则将其他硬件一一添加，查看在添加哪个硬件后出现故障，发现故障所在后，再针对这个硬件进行处理即可。
程序升级法
很多人对驱动程序重视不够，认为随便装一个就可以了。但是，我们在购买硬件时已经有了驱动程序，为什么硬件厂商还要不停地发布新版本的驱动程序呢?其实，这样做的目的就是为了让厂商自己的产品更加的完善。
由于现在的硬件更新速度很快，而且大多数硬件厂商的硬件研发先于软件研发，因此与硬件配套的驱动程序在刚发布时可能会存在一些小Bug，需要通过不断更新驱动程序来弥补这些缺陷。因此，升级驱动程序也是解决硬件故障的一项有效方法。
软件测试法
诊断硬件故障通常需要了解一些硬件方面的信息，但很多人没有记录硬件信息的习惯或不知该怎样记录。计算机出现故障后，可能会无法进入系统，这时候我们就需要一个在DOS下测试硬件的工具，如HwInfo for DOS，它的大小只有582KB，放在软盘里可以随身携带，借助于它就可以随时诊断硬件故障了。
更改资源法
系统故障检测 篇6
关键词：农业机械；液压系统；故障检测；诊断
1.液压系统故障的检测和诊断
1.1 工作装置部分
工作装置液压系统的结构特点：油泵通过换向阀给液压阀回油；在泵的出口处装有溢流阀以限制系统最高压力，换向阀处于中位时系统为卸荷状态，系统压力的高低由外负荷来决定。在这种系统中一般不能直接测得某个液压元件或系统的压力，而要通过加载来测试，方法是：如果执行元件是油缸，需要将油缸伸出或缩回端头，使系统升压后再测试；如果执行元件是马达，需要将马达施以制动然后通过换向阀给马达供油，系统升压后再测试；如果测得系统的压力不足，那就要考虑是油泵还是执行元件或是阀类引起的。要想诊断某条管路上是否有油泄露，采用流量仪诊断是一种比较可行的方法，其做法是：将流量仪串入管路中，流量仪的进口连接管路的出口，流量仪的出口连接油箱；给系统加载，测定系统在规定转速和压力时的流量值；根据测试结果进行诊断，如果该流量正常，则说明被测试管路没有泄漏，反之则有泄漏[1]。一段测完，再往下找，直到找出故障为止。用此方法可以找出液压泵、阀、马达、油缸和回转接头是否有泄漏。通过现场的实际工作发现，液压系统的泵和马达比阀类、油缸更容易磨损。如1台工作了1年以上机械，经常出现转向沉重现象，经检修发现，转向泵磨损，导致油量不足。
1.2 传动系统部分
如果机械表现为行走无力，不能正常操作，压力测试结果是：各档离合器的油压很低，变矩器出口压力基本正常，据此可诊断为离合器调压阀可能失灵，需解体动力换档变速箱的主控制阀，检查离合器密封环带是否老化磨损；如压力测试的结果是：整个传动系统各部压力都低，据此诊断为供油泵可能有内泄漏，需解体供油泵，检查泵壳配流端面磨损是否严重；如压力测试的结果是：变矩器进出口压力都很低，润滑压力几乎为0，离合器油压基本正常，据此诊断可能是变矩器泄漏，需解体传动系统，检查变矩器动力输入接盘的螺栓是否有滑丝，导致油液外泄，并检查转向系统溢流阀主阀芯阻尼孔是否堵塞，造成主阀芯开启，系统卸荷。通过上述检查可以得出：液压传动件一般不会造成重大磨损，出现故障的可能原因是机械连接部分或传动部分出现松旷[2]。
1.3 特殊故障处理
（1）机械工作液压系统与变速箱无任何管路连接，但该机械常常出现工作油箱的油液窜入变速箱。经诊断检查，发现故障的原因是转向泵前泵盖内的骨架油封损坏，导致泵内压力油经前泵盖轴承腔外漏，油泵轴与变速箱壳体孔间隙窜入变速箱。经过对多台机械出现此故障的检查发现，出现这种故障主要是由于转向系统溢流阀调压手轮锁片松动或转向泵内侧板卸槽方向装反所致[3]。
（2）液压系统油温过高。主要是由于液压泵齿轮副磨损、泵体磨损和泵内密封件损坏，导致泵的容积效率下降所致，同时也存在使用油牌号不符和油液清洁度差等原因，农机液压系统的液压油油温应控制在60℃以下，油温升高会导致油液变质，产生氧化物堵塞液压元件中的小孔和缝隙，使之不能正常工作；会使油黏度降低，或使元件发生热变形，增大配合间隙，致使泄漏增加，而降低工作压力和工作速度。所以要尽量选用黏度合适的液压油，紧固各连接件，加强密封或加大油箱容积，增加散热措施。
（3）操作系统有噪音。多为管路系统排气不良所致。排除方法有：经常检查油位，及时加油到油标位，降低吸油位置；更换质量不好或已损坏的液压泵，或液压马达、溢流阀、换向阀等元件；清除污染物，更换油液，保持油液清洁；修理调整轴向间隙过大的液压泵，使轴向间隙在允许范围内。
2.维修与维护注意事项
2.1 维修中应注意
（1）不要盲目拆卸。在未弄清楚故障范围之前，对泵、马达、压力阀、以及动力换档变速箱等不要轻易拆卸或大解体，因为它们的结构比较复杂，装配精度要求高，贸然解体可能会造成新的损坏[4]。
（2）装配按规范进行。对需要更换的配（组）件，装配时必须按照有关规定进行。例如：更换破裂的液压管，一定先将新管清洗干净，以免管内残留异物对机械造成新的损害。装配动力换档变速箱时，应注意行星齿轮的滚针轴承和行星齿轮端抗磨片的装配技术要求；对于高速运转部位的零件连接处，其螺栓一定要按规定的扭矩拧紧，切不可忽视。
2.2 日常使用中应注意
（1）变速箱、变矩器使用的液力传动油和液压系统使用的液压油必须符合要求，并保持清洁。例如在液力传动机械系统中液压换档离合器油缸，有行星齿轮变速机构，看似可以用液压油，也有的说可以用齿轮油，但正确的用油应该是液力传动油或掺有抗磨添加剂的CD级机油。误换机油可能造成动力换档变速箱破坏。
（2）操作要规范。严禁将油缸伸到极限位置，产生疲劳。
（3）有故障要及时检查。如有的液压管已破裂，司机还在工作，而发动机仍在运转，结果油流完后将油泵烧坏。
（4）经常检查各部管路接头是否紧固严密，滤油器有无堵塞，液压泵和工作缸等有无渗漏，发现问题应及时处理。
3.结束语
做好农业机械液压系统常见故障分析是非常重要的，需要通过努力实现，这需要两方面的努力：一是维修人员必须具备机、电、液等多方面的专业技术知识，配备一定数量的检测设备，不断在实践中总结经验教训，提高故障检测诊断水平；二是要建立严格的机械使用管理制度，提高驾驶人员的使用和保养水平，减少液压系统故障，从而保证设备的完好率。
参考文献：
[1]李士杰.液压系统在农业机械使用中几个特殊故障[J].农机使用与维修，2014，（4）.
[2]马红梅.农业机械液压系统常见故障分析[J].轻工科技，2012，（10）.
[3]邓良平.农业机械液压系统故障的诊断分析[J].农业技术与装备，2010，（8）.
直流系统接地故障检测与保护研究 篇7
关键词：直流系统,接地故障,检测方法, 接地保护
发电厂的直流系统是一个由蓄电池组、控制屏、馈电网以及充电设备所组成的一个机电一体化装置, 具有庞大的多分支供电网络。直流电源是一个带极性的电源, 有正负极之分。如果系统正极或者负极对地间的绝缘电阻低于某个规定值或者是降至某个整定值, 就称为接地故障。直流电源对电力系统安全稳定有着重要的影响。正常运行的状态下, 直流电源向信号灯、接触器线圈、指示继电器等负荷供电, 也肩负着为合闸线圏、断路器电磁操作机构的跳闸、载波通信、继电保护及自动装置等提供直接电源。因此, 直流系统接地出现故障, 不能及时排除, 出现多处接地, 将会引起严重的后果。
1 常用的直流系统接地故障检测方法
(1) 传统的平衡电桥法
平衡电桥法是用传统的平衡电桥监测直流系统正负母线对地绝缘的情况, 是较早的一种直流系统接地检测方法。基本原理是设置两个电阻R与直流系统正负极接地电阻组成电桥, 当系统正常时, 电桥平衡, 流过继电器线圈的电流极其微弱, 继电器无动作;当系统某点接地时, 电桥平衡遭到破坏, 通过继电器线圈的电流不断增大, 当电流大于整定值时, 继电器发生动作, 产生报警信号, 指示接地发生故障, 从而实现在线监测直流接地故障功能。这种方法只能检测整个系统故障, 无法对故障进行定位, 难以确定故障支路。
(2) 直流检测法
直流检测法也叫直流漏电流检测法, 是在直流电网各个支路安装传感器, 在平衡的状态下, 传感器的漏电流为零;当系统绝缘下降时, 出现不平衡的漏电流, 选择接地故障所在支路投入检测电阻进行接地监测, 通过装置检测传感器输出的漏电流值来计算接地电阻。这种方法可将操作电源作为检测电源进行直接自动检测, 数值精准。但当正负极同时接地时, 不断切换正负母线的接地电阻就会产生漏电流回路, 频繁切换也会引起保护设备的误动作。另外, 对投入检测电阻要求也比较高, 如果检测电阻偏大, 会导致流过直接漏电流传感器的漏电流变小, 影响检测精度, 造成较大的误差;如果偏小, 正负母线对地电压变化范围增大, 给电力系统安全运行留下巨大的隐患。
(3) 交流注入法
交流注入法可以分为变频信号注入法和低频信号注入法两种。变频信号注入法是在电桥检测到可能接地故障后会将频率不同和幅值相同的两种低频交流电流信号注入系统, 电流互感器就会检测到不同频率下的电流值, 再计算该路的阴性电流值, 从而计算得对地电阻的数值;低频交流信号注入法也称为定频信号注入法, 是在电桥检测到可能的接地故障后, 将同一低频交流电流信号注入直系系统的母线与大地之间, 再根据信号流向寻找接地故障, 从而实现对接地进行监测功能。其实质是传统的电桥法进一步的改进, 从而极大提高检测的准确度。但这种方法精确度也会受到系统分布电容大小的影响, 分布电容越大, 阻性电流就越容易被容性电流掩没, 便越难精确提取。
(4) 使用直流接地故障定位仪法
直流接地故障定位仪是一种通过人工沿导线检测直流或交流信号踪迹从而确定接地故障点的一种在线检测装置。使用直流接地故障定位仪法是电桥法、直流检测法、交流注入法的一种必要补充, 但搞干扰能力差, 受到分布电容和不平衡电流减小影响较大, 测试成功率偏低。
2 直流系统接地检测方案
从常用的检测方法中不难分析出, 判别直流系统接地故障最有力、最直接的依据就是电阻值的确定。根据笔者在电厂的实践总结出:接地电阻值低于20kΩ时, 即可以认为该支路发生接地故障, 依据接地电阻值就可以检测到哪条支路出现故障, 但不管是传统的平衡电桥法、直流检测法、交流注入法还是使用直流接地故障定位仪法, 由于受到分布电容和环网等因素的影响, 求阻值方法都不靠谱。因此, 笔者根据工作实践, 结合常用的直流系统接地故障检测方法, 设计基于小波分形技术的直流系统接地检测方案, 方案流程图如下图所示。
为了更有效地去监测正负母线对地的绝缘状况, 在直流系统中设置一种双不对称电桥, 电桥装置可以对正负母线接地绝缘状况进行实时的监测, 一旦发现绝缘电阻低于20kΩ时, 使马上启动幅值恒定、取值可调、频率稳定的低频信号源并注入低频电压信号, 以此判断接地极性。取低频信号源为峰值为30V时、频率为20Hz的正弦电压信号时, 即可以计算出接地电阻值。此时需要对低频电压、支路电流进行采样, 检测支路电流信号采用套在各支路顶端的电流互感器来完成。为了保证测量确定, 要求电流互感器具有适合的等级和合适的变比, 对低频电压、支路电流的采样精度是整个故障检测的关键阶段, 直接影响到故障定位的精准度。在实践中, 由于环网中有大量的谐波环流, 因此CT电流大于IA为环网支路, 反面即为非环网支路, 从而判定下阶段是进入环网处理或非环网处理。
环网信号本身比较复杂, 且环网电流包含有大量的谐波环流, 受到谐波分量、电网注入的低频信号等各种影响, 导致电流互感器出现饱和现象, 输出信号变得畸型, 如果再采取常规的检测方法显然是难以奏效, 此时需要引入小波分形技术。小波分形技术的基本原理是通过小波分解后不同频带的信号盒维数数值的变化判断不同频段的信号不复杂度和不规则度, 从而描述出信号的非平稳性。引入小波分形技术后, 立足于信号复杂程度角度来进行处理, 计算环网电流在不同频段的分形盒维数, 从而准确地判断无接地环网电流和接地电网环流, 再提取出低频信号的分量, 计算出低频概貌系数矩形盒维数, 接地情况就可以通过盒维数进行判断即可。
非环网信号较环网信号简单一些, 但非环网电流中除了有低频特征信号之外, 还有多次谐波分量、基波分量和噪声等各种干扰信号。因此, 滤波对预处理便成为非环网支路处理的首要任务。滤除高次谐波与干扰和保持电流的幅值和相位信息不失真是滤波过程的基本要求。要从复杂的支路电压和电流混合信号中将低频分量的相位和幅值分离并提取, 需要采用复值小波变换法, 用双正交样条小波bior2.2的多分辨分析, 在同一时刻对支路低频电压和电流信号进行采样, 从而准确计算出低频电压信号与低频电流信号之间的相位差, 从而滤除高效谐波分量和部分噪声的干拢, 计算出接地阻值, 最终可以根据电阻值来判断故障支路。
3 直流接地极相关保护
现代电子技术将直流输电带入微机时代, 集成度高、判断准确、经济性好、便于修改的微处理器技术的直流保护成为了现代电力的新宠, 这对直流保护也提出更高的要求。直流系统保护的基本要求是让直流控制保护集成系统对故障作出迅速的反应、抑制与切除, 瞬间让系统自动恢复。本文主要从接地故障检测来探讨直流保护, 相关的接地极保护归纳为四类:第一类是接地极线路过负荷保护, 这种保护目标在于检测接地极线路导线不否出现过载, 探讨出过载耐受水平, 一旦中性母线电压级别延时500ms时便切换到备用控制系统, 功率降到预设值;第二类是接地极线路开路保护, 这种保护的目的在于一旦出现接地极线路开路, 让中性母线上的设备免受过电压, 也可以用于检测接地极断线故障;第三类接地极线路不平衡监视, 这种保护的目的是对接地极路线导线上不均衡的电流分配进行检测;第四类是接地极线路阻抗监视, 这种保护的目的在于检测接地极线路是否存在故障, 这种保护只用于报警。
4 结论
本文在深入分析已有的直流系统接地故障检测的方法基础上, 提出了直流系统接地整体的检测方案, 在常规的检测方法基础上引入环网处理与非环网处理方法, 对已有的检测方法作为较好的补充, 并探讨了直流接地极相关的四种保护。但受论文篇幅的限制, 在论文中未对小波分形技术进入深入的探讨, 且论文多局限于理论探讨, 最终是否能应用于电网实践, 还要考虑到现场诸多的实际情况。
参考文献
[1]谢伟杰.小电流接地系统单相接地故障检测方法探讨[J].广西电力, 2008 (2)
浅谈船舶电气系统故障检测判断 篇8
1 船舶电气系统的组成及故障的分类
船舶电气系统从总体可分为船舶电站, 船舶电力网和电气负载三大部分。而船舶电站和船舶电力网两部分组成了船舶电力系统。
1.1 船舶电力系统
船舶电力系统主要是将各种各式的能量转变成为电能, 并负责对船舶各用电设备的电力传输。主要工作原理为通过船舶上配备的原动机和发电机组进行能量产生和转换, 然后通过船舶上铺设的各种导线和电缆所构成的电力输送网络, 将转变的电能输送给船舶上的各种控制, 检测和保护电气的配电设备。
1.2 船舶电站
船舶电站的组成为原动机, 发电机组和配电板。其中发电机组的作用为将化学能转变为电能, 而配电板则被用来进行控制和分配。但是并非所有的发电机组都是相同的, 在不同的情况下, 需要有不同作用的电站来进行不同的工作, 所以船舶上都会配备多种作用的电站, 并被分为:主电站, 停泊电站, 应急电站, 特殊电站。
1.3 船舶电力网
电能通过配电板的控制和分配之后, 经由电缆, 将电能送到各用电设备, 构成了船舶电力网。不同形式的电力设备需要不同的电力网来输送电能, 由此电能网被分为:船舶电力网, 照明电网, 弱电装置电网, 应急电网和其他装置电网。
2 船舶电气系统排除故障的先后主次
对电气系统的故障排除有着各种各样的技巧窍门, 这些都是需要在不断的实践中自行发掘, 但是故障排除的基本先后主次顺序是需要掌握的基本知识。
2.1 先简后繁, 首先对结构简单, 容易检查的设备进行检查, 尽量保持先对发生几率较大的设备进行检查, 然后再排查可能性较小的设备。
2.2 先动后静, 对于大部分时间都在运转的设备优先检查, 而那些不是经常运转的设备要排在后面检查。
2.3 先外后内, 首先对设备的外部进行检查, 能够避免进行复杂的检查操作尽量避免, 而且由于外部的环境比较复杂, 所以一般设备的外部分支受损的可能性较大。
3 船舶电气系统排除故障的具体次序
排除故障的时候, 也需要按照固定的次序来执行, 首先需要弄清故障现象, 比较常见的现象有:功能异常、电流异常、温度异常、声音异常、气味异常、显示仪表异常, 然后查看电路图和说明书, 进行故障原因分析, 步步排查, 确定故障部位, 对故障的电气元器件进行拆卸, 修理, 然后再次装备并进行性能实验, 这便是故障排除的基本次序。
4 船舶电气系统排除故障的几种方法
一般来说我们都会利用各种设备对故障进行排除, 但是随着知识经验的不断积累, 可以简化故障排除流程, 以便提高工作效率, 在拥有一定的技术水平并掌握了丰富的维修经验之后, 我们可以首先通过简单的感官观察来大体判断一下电气系统的故障原因, 部位, 然后在利用具体设备进行进一步检查, 大大的简化了故障排除的操作流程, 提高了效率。感观判断主要是根据设备某些部位的一些异常来进行判断。主要的方法有:直观, 直接利用眼睛, 手掌触摸来检查;颜色, 观察是否有部位异常变色;声音, 发出特异的声音也是判断故障的好方法;气味, 如果在检查中闻到异味, 就可能是特定的位置发生故障;比较, 通过相同部件的相互比较来判断是否发生故障;短路, 利用电线跨过可能出现故障的位置直接连接, 看故障是否消除;经验, 通过对以往知识的积累, 通过不断的对表面现象的推敲, 来判断故障部位, 但是这需要极其了解各方面知识, 并熟知运转原理。
5 船舶电气系统各部分常见的故障及解决方法
电气系统的主要故障, 无非就是集中在发电系统, 主配电板, 电网系统和电动机部分, 不同部位发生的故障的处理方法也各不相同, 在处理的时候需要提前区分区别对待, 以求快速的排除故障, 使电气系统能够迅速的恢复正常。
5.1 发电机系统
5.1.1 发电机电压不能建立, 属于一般故障, 主要发生在启动的初始状态下, 主要是由于磁场失去磁性造成, 可尝试按下充磁按钮。
5.1.2 发电机电压异常, 属于严重故障, 主要表现为在发电机正常运转状态下, 忽然失去电压, 主要原因有集电环电路发生故障, 电刷引线脱开或者弹簧失效, 电刷磨损, 以前更换各部件即可, 如果波动较大, 需检查自动恒压励磁装置。
5.1.3 发电机逆功率, 属于严重故障, 主要是因为在并联工作的机组中, 有一台发电机原动机发生了故障之后会产生这种故障, 但是如果逆功率在3-10秒内发生, 整定值为发动机额定功率的15%, 那么就需要去检查一下设定参数是否正确。
5.1.4 发电机绝缘不良, 属于常见故障, 主要是由于发电机受潮或者绝缘电阻磨损, 这是船舶电气系统中比较常见的故障, 经常的进行例行检查维护可有效的避免此种故障的发生。
5.2 主配电板
5.2.1 发电机主配电板跳闸, 属于常见故障, 原因有大电流短路, 过载, 逆功率, 进行固定的检查和保证其他部件的正常运转能够有效的预防此故障。
5.2.2 发电机主配电板不闭合, 属于一般故障, 主要表现为主开关由于机械或者电气故障而不能闭合, 可将自动同步操作改为手动同步操作。
5.2.3 发电机励磁调节系统, 属于严重故障, 并联机组的总电流发生重大差异, 使得系统不能够合理稳定的分配功率, 端电压受到严重的负载冲击, 无法满足电压相等, 影响到手动或自动并车功能。
5.3 电网系统
5.3.1 电力系统, 表现为相绝缘指示灯有灭有亮, 原因在与各种故障引起的接地故障, 电气设备击穿故障, 接线盒松脱碰壳。
5.3.2 绝缘电阻低, 经常发生在照明电力分配系统中, 如果不迅速解决, 就会在另外一边再次发生并形成短路, 甚至可能引起负载开关脱扣, 主配电板跳闸。
5.3.3 船舶接触器继电器, 主要是由于触头过热, 触头烧毛或焊融, 衔铁噪声异常, 线圈高温, 电弧过大, 熄灭时间长等, 均为可定期例行检查各部件正常即可避免故障。
5.3.4 热继电器故障, 继电器主要是在电路中保护过载, 使得规定电流整定值与被保护电机额定值保持一致, 故障表现主要为, 用电设备正常, 热继电器使用频繁和热继电器不动作, 用电设备烧毁两种, 前为热继电器固定部分松动, 后卫双金属片永久变形, 热继电器长期未检验, 各种生锈松动等。
5.4 电动机
电动机发生故障是一种严重故障, 由温升超限造成, 由于电压高低异常, 电压不平衡, 短路, 断路, 绕组碰造成的温升超限, 导致电动机发生震动, 冒烟。还有电动机过载, 是由负载机械设备堵转, 容量不足, 转子与铁心有磨损造成, 需经常的进行检查更换。
6 结束语
随着船舶机电设备的不断更新换代, 船舶电气系统也随之更加的先进, 这就需要船员们不断的提高自身对船舶电气系统的知识掌握量, 通过在工作中接触船舶电气系统, 对其进行维护, 维修, 不断的累计经验, 从然使自己能够迅速的在故障发生之后, 用最短的时间对电气系统的故障进行检测判断, 并加以维修。在不断的工作中提高船员素质, 提高工作效率, 逐渐的适应当前船舶电气系统的现状。理论与实际相结合, 增加船员的动手能力, 争取尽早的全面掌握船舶电气系统故障检测判断的各种方法, 以满足现代船舶航行的需求。
摘要：随着现代船舶制造技术的日益提高, 船舶建造逐渐由过去的独立设备构成演变成为船舶整体自动化构成。自动化程度的提高以及船舶电气系统的广泛运用, 促使对船员的要求越来越高, 过去只要明白机械原理的低要求也演变为需要既懂机械, 还要懂机电, 现在需要的是机电结合的综合性人才。由于新知识的增加, 使得很多船员在经历了大量的理论教学之后, 还需要进一步的实践运用, 以弥补对船电知识实际操作了解的不足, 特别是关于点起系统的故障检测判断方面, 更是船员们需要注意的重点, 利用一切学习到的理论知识, 在实践中加以熟练运用, 争取尽早的适应船舶机电设备的管理。文章主要介绍了船舶的电气系统构成, 以及常见的电气系统故障及检测与判断的方法。
关键词：电气系统,故障检测,故障判断
参考文献
[1]马志华.现代船舶电气设备维修决策方法研究[D].上海海事大学, 2005.
[2]毛翼.船舶电气接地故障的查找与预防[J].航海技术, 2003, (03) :60-61.
[3]王占吉, 刘明.浅谈船舶电气设备的管理和维修保养[J].世界海运, 2005, (02) :40-41.
[4]袁金泉.船舶电气设备的故障分析[J].镇江高专学报, 2007, (01) :27-29.
[5]徐燕.船舶电气系统组成及故障判断处理研究[J].科技信息, 2011, (02) :324.
[6]蒋文强, 朱明晶.浅谈船舶电气自动化的发展及其设备故障的排除[J].科技传播, 2011, (08) :89+78.
[7]吴云彤, 赵莉楠.船舶电气的接地故障与处理措施[J].科技传播, 2012, (21) :124+123.
[8]许明华.船舶电气和故障实例分析[J].引进与咨询, 2002, (04) :35-36.
一种组合导航系统故障检测算法 篇9
目前在组合导航系统中常用的故障检测方法主要包括残差χ2检验法和状态χ2检验法两种方法这两种方法需要了解系统的数学模型[1,2]。文献[3—5]等还给出了数据变化率检验法、模糊识别判断法、神经网络法等故障检测方法。其中, 数据变化率检验法在故障发生的时间超过了一定期限的情况下可能做出错误的判断;而模糊识别判断法神经网络判断法等虽然不依赖于系统的数学模型, 但具体到实际应用仍有待发展。
支持向量机的思想最初于20世纪70年代提出, 近年来已经成为机器学习领域的一个研究热点。作为一种分类算法, 它能够较好地解决小样本、非线性和高维数的数学问题, 其应用领域也从最初的二类分类问题扩展到复杂系统的建模、优化控制等问题, 不仅在传统的模式识别和工业过程领域得到应用, 而且在新兴的生物信息、金融证券、药物分析、辅助医疗等诸多领域受到研究者的青睐[6,7]。
现将两种χ2检验法的检验量相结合, 应用二叉树多类支持向量机理论, 提出了一种面向组合导航系统的故障检测与处理方法, 同时进行了相关仿真研究。仿真结果表明, 该方法能够较好的应用于组合导航系统。
1χ2检验法
χ2检验法是一种通过检验所构造的n维高斯分布随机向量的均值和方差阵是否与假设值相符, 判断是否发生故障的统计假设检验法。根据所构造的随机向量的不同而有不同的χ2检验法, 其故障检测性能也有所不同。
其中, 状态χ2检验法主要是通过检验两个状态估计的差异来判断是否有故障:一个是经量测更新的Kalman滤波器提供的状态估计x k, 会受到系统故障的影响;另一个是状态估值x sk, 其不接受量测更新, 由所谓“状态递推器”或“影子滤波器”利用先验信息递推计算得到, 与测量信息无关, 因而不受故障影响;残差χ2检验法则主要是通过检验卡尔曼滤波器的残差εk分布来检测系统是否发生故障。
2面向组合导航系统故障检测的二叉树模糊支持向量机模型
2.1模糊支持向量机[8,9]
设存在任意训练样本 (xi, yi) , 其对应模糊因子si, σ≤si≤1, σ为任意小正数, si表示样本xi属于正常的模糊隶属度。由此可得模糊支持向量机的训练数据集合
求解模糊支持向量机最优超平面的问题可以转化为下面的优化问题。
目标函数
约束条件
式中, c为惩罚因子。
引入Lagrange因子αi, 得到如下Lagrange函数
对该Lagrange函数求偏导, 令偏导数为零, 经过推导可以得到如下对偶二次优化问题, 即
目标函数
约束条件
对于非线性问题, 同样考虑从输入空间到特征空间的映射φ, 引进核函数k (xi, xj) , 得到类似的优化问题, 即
目标函数
约束条件
由于惩罚因子c为常量, 因此模糊因子si成为决定模糊支持向量机工作性能好坏的关键因素。当样本xi为噪声样本时, si应较小, 这样将大大降低了噪声样本对模糊支持向量机的训练结果的影响。而当样本xi为非噪声样本时, 则应令si=1, 这可与标准支持向量机相一致。由此可见, 模糊支持向量机通过模糊因子si的引入, 有效地减弱了噪声样本数据对支持向量机训练结果的影响, 从而得到了可靠的分类超平面。
针对模糊因子si的确定, 文献[9]提出的基于样本密度法的模糊支持向量机在性能上远远优于其他模糊支持向量机方法, 取得了较好的应用效果。为此, 采用该方法求解模糊因子。
样本xi的模糊因子计算公式
根据式 (10) 可以得到所有样本的模糊因子, 随后即可训练该模糊支持向量机。
其中, 样本周围同类样本的密度定义为样本正密度, 记为ρ+i;样本周围异类样本的密度定义为样本负密度, 记为ρ-i;所有样本正密度的算术平均称为平均正密度, 记为ρ+。
2二叉树多类模糊支持向量机
针对故障多类问题, 本文采用二叉树多类支持向量机[10,11], 其结构如图1所示, 即每次分割只分割出一个类。具体故障分类时, 从二叉树的根节点SVM 1开始计算分类决策函数, 根据函数值的正负 (+1或-1) 决定下一节点, 如此下去, 直至选定某一叶节点, 此叶节点所代表的子类即为样本的所属类别。
为简化算法, 不再深入定位各导航子系统内的各种故障, 其中子类1表示样本无故障, 子类2表示导航子系统1故障, 子类n表示导航子系统n-1的各种故障。
由于支持向量机对训练样本内的噪声或孤立点特别敏感, 在噪声存在的情况下其分类性能将大大下降。考虑到组合导航系统的传感器精度较低, 易受外部环境干扰, 现采用模糊支持向量机作为二叉树多类支持向量机各节点的支持向量机类型, 即将SVM_1、SVM_2、…、SVM_n均设计为模糊支持向量机。
2.3组合导航系统故障检测原理
组合导航系统的种类非常多, 包括有惯性组合系统、无线电组合系统、雷达组合系统等。以MINS/GPS组合导航系统为实例, 研究了它的故障检测方案。
为提高对系统故障的敏感性, 现利用故障检测量状态χ2检测量ζ
fin (k) =[ζ
ϑ
Xf=[VeVnVuL λ h]TMINS
Xg=[VeVnVuL λ h]TGPS
信息融合中心利用Xf和Xg进行系统状态的最优或次优估计。故障诊断中心包括故障向量生成器以及支持向量机。故障向量生成器包含2节所述的状态递推器, 其接受来自信息融合中心的各种输出信息, 生成故障检测向量fin (k) ;支持向量机则负责根据fin (k) 进行实时故障检测, 其输出fout (k) 即为系统故障检测结果。
最初的支持向量机算法是通过构造一个最优超平面, 只能对两类问题进行分割。但本系统中由于采用的是前文所提出的二叉树模糊支持向量机, 其不仅可以及时检测出系统故障, 而且需要识别系统的具体故障位置, 即识别出MINS子系统故障或GPS子系统故障, 以利于导航信息的输出。显然, 这是一个多类分类问题。
3仿真
为检验前述故障检测算法的有效性, 针对MINS/GPS组合导航系统进行了仿真研究。仿真中支持向量机的训练和故障检测均假设系统在任意时刻只有单个传感器发生故障, 而且这里仅讨论传感器阶跃故障。
3.1二叉树模糊支持向量机的训练
在组合系统的静态仿真数据中, 取所有300组数据作为训练样本, 其中100组为无故障样本, 另外200组为传感器故障样本。
对于支持向量机SVM_1, 取所有300组数据作为训练样本。当fin (k) 为无故障样本时, yk=+1;反之, 取yk=-1。这样, {fin (k) , yk}, 即构成SVM_1的训练样本集。
对于支持向量机 SVM_2, 取200组故障样本为训练样本, 这时yk=+1对应MINS故障, yk=-1对应GPS故障。
分别训练支持向量机SVM_1和SVM_2, 这样就得到了由SVM_1和SVM_2构成的二叉树支持向量机。
3.2仿真结果
在MINS/GPS仿真程序中嵌入上述二叉树支持向量机进行故障检测定位, 同时应用如下故障处理方案:①如果系统检测无故障, 认为信息融合中心的输出信息有效, 以此进一步计算导航信息;②如果检测MINS故障, 直接采用GPS输出信息作为导航信息;③如果检测GPS故障, 则采用MINS输出信息作为导航信息;④如果检测均有故障, 系统失效。
下面将分别针对几种故障情况进行仿真, 并给出了部分典型误差曲线。
3.2.1 x轴陀螺仪发生突变故障, 故障发生时间为100 s
如图3 (a) 和图3 (b) 所示为运用上述二叉树支持向量机的东向速度和北向速度误差仿真曲线。如图3 (c) 和图3 (d) 所示为未使用上述二叉树支持向量机的载体的东向速度和北向速度误差仿真曲线。由于MINS故障被隔离, 系统仅依靠GPS导航, 因此误差精度下降。
3.2.2 GPS速度发生突变故障, 故障发生时间为180 s
如图4 (a) 和图4 (b) 所示为运用上述二叉树支持向量机的东向速度和北向速度误差仿真曲线。
如图4 (c) 和图4 (d) 所示为未使用上述二叉树支持向量机的载体的东向速度和北向速度误差曲线仿真曲线。由于GPS故障被及时隔离, 系统仅依靠MINS导航, 因此误差曲线呈发散趋势, 这也证明了MINS系统只能完成短期导航任务。
分析上述仿真结果不难发现, 基于二叉树支持向量机的故障检测处理单元可以及时、有效地检测、定位系统阶跃故障。同时, 由于系统发生故障后切换为惯性导航或GPS导航, 因此, 系统导航精度下降。
5结论
本文在总结以往用于组合导航系统的故障检测方法的基础上, 将2种χ2检验法的检验量相结合, 应用二叉树支持向量机理论, 提出了一种组合导航系统故障检测方法。该二叉树支持向量机综合应用了二叉树、模糊支持向量机等技术。MINS/GPS组合导航系统的仿真结果证明了该方法的有效性。
参考文献
[1]徐力平.组合导航系统故障检测技术的研究:[博士学位论文].上海:上海交通大学, 2001:12—25
[2]陶俊勇.组合导航系统信息融合理论及故障检测与诊断技术研究:[博士学位论文].长沙:国防科技大学, 2000
[3]樊春玲, 金志华, 田蔚凤.基于小波模糊神经网络的陀螺仪故障诊断技术.上海交通大学学报, 2003;37 (1) :141—144
[4]彭蓉, 秦永元.自适应滤波方法在陀螺软故障检测中的应用.中国惯性技术学报, 2005;13 (1) :81—85
[5]翁海娜, 等.基于调频高斯小波变换的导航传感器故障诊断.北京航空航天大学学报, 2002;28 (4) :477—480
[6]张学工.关于统计学习理论与支持向量机.自动化学报, 2000;26 (1) :32—42
[7]薛毅.支持向量机与数学规划:[博士学位论文].北京:北京工业大学.2003
[8] Inoue T, Abe S.Fuzzy support vector machines for pattern classification.In:Proceedings of the International JointConference on Neural Networks.Washington, DC:Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc, 2001:1449—1454
[9]安金龙, 王正欧, 马振平.基于密度法的模糊支持向量机.天津大学学报, 2004;37 (6) :544—548
[10]马笑潇, 等.基于SVM的二叉树多类分类算法及其在故障诊断中的应用.控制与决策, 2003;18 (3) :272—276
[11] Sungmoon C, Sang HO, Soo-Young L.Support Vector Machines withBinary Tree Architecture for Multi-Class Classification.Neural Informa-tion Processing-Letters and Reviews, 2004;2 (3) :47—51
电缆故障检测数据采集系统研究 篇10
随着我国国民经济的高速发展和城市电网改造的完成, 大量输电线路敷设在地下。鉴于此现状, 研究了电力电缆故障检测高速数据采集系统的硬件电路, 设计并制作了电路板。电路采用单片机AT89S52作为系统的逻辑控制器, 以高速AD转化芯片实现模拟信号的高速转换, 采用USB接口实现下位机与上位机的高速数据通讯, 并利用高速FIFO芯片解决了高速数据采集与相对低速的数据通讯之间的矛盾。最终实现了对电缆故障信号的高速采集, 并将故障信号传输到上位机, 为故障波形的分析及处理奠定了基础。
2 系统的功能设计
采用了电力电缆故障检测高速数据采集系统的硬件电路和上位机显示的虚拟仪器相结合的设计, 使用USB接口实现他们上位机和下位机的连接。它们的结合既可以接收和显示电力电缆故障波形, 又可独立成为一套用于数据采集的虚拟仪器系统。
系统主要由两部分组成:硬件数据采集平台和上位机测控软件平台。其中, 硬件数据采集系统主要完成以下功能:
2.1 前端数据处理和高速AD转换, 采集
来的电力电缆故障的模拟信号经前端数据处理后由高速AD进行转换, 其中, 前端处理主要是将采集来的信号进行滤波、放大, 使其达到ADC的输入要求;
2.2 高速的数据存储, 由于本系统采集速
率高, 为保证采集来的信号完整, 加入了FIFO高速缓存芯片, 一方面是为了提高了数据的存储和提取速度;另一方面为了匹配A/D转换芯片和USB2.0接口芯片的时序和传输速率;
2.3 高速的数据通信, 使用USB接口与上位机系统进行数据传输。
上位机测控软件平台是指安装了测控软件的计算机, 在中, 上位机软件测控平台是基于虚拟仪器技术构建的, 主要完成如下的功能:a.通信功能:与硬件系统的高速USB通信;b.显示功能:对USB发送来的电力电缆故障的回波信号数据进行处理, 根据这些数据恢复、显示回波信号的波形特征;c.处理功能:完成对数据的分析, 根据回波的周期和已知的电缆波速度计算出故障点的大致位置;d.控制功能:控制硬件数据采集平台, 包括控制采样、通信等, 方便用户对下位机进行操作;e.扩展功能:包括波形的存取、回放、缩放等。
上述功能设计, 可以方便准确的采集电力电缆故障信息, 并能自动计算出电力电缆故障的大致位置。友好的人机交互界面简洁、明了、便于操作, 实用价值高。
3 硬件设计
根据系统的硬件设计方案, 主要阐述数据存储模块的硬件设计。系统硬件电路主要包括信号调理模块、A/D模数转换模块、逻辑控制模块、存储模块、通讯接口模块、电源模块及晶振模块的设计。
在高速数据采集系统中, 数据处理的速度、数据传输的速度与前端A/D转换器的采集速度往往不一致, 为了让各个模块协调运作, 可以在它们之间加上数据存储器或者数据缓冲器进行缓存, 使前端的数据采集与后端的数据处理能够异步工作。
目前采用的方式有:基于高速RAM的高速数据存储、基于双口RAM和FIFO的高速数据缓存。
高速RAM有很多种类型:SRAM (Static Random Access Memory静态随机存储器) , DRAM (Dynamic Random Access Memory动态随机存储器) , SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory同步动态存储器) 等。
双口RAM即双端口存储器, 它具有两套完全独立的数据线、地址线、读写控制线, 允许两个独立的系统或模块同时对双口RAM进行读写操作。
FIFO的英文全称是:First In First Out, 即先进先出。其特点是:同一个芯片里的同一存储单元配备有两个数据端口, 一个端口是数据输入端口, 只负责数据的写入, 另一个端口是输出端口, 只负责数据的输出, 另外在对这种存储器进行读和写操作时不需要地址线参与寻址, 它的数据是按照一种环形结构依次进行存放。先进先出 (FIFO) 存储器的另一个与传统存储器不同的地方是传统的存储器的一个存储单元只要写入一个数据后, 这个数据将一直保存, 直到一个新的数据将其覆盖, 无论这个存储单元中的数据被读取过多少次也是如此。而先进先出 (FIFO) 存储器中的存储单元则不是这样, 写入的数据一旦被读取后, 则这个数据再也无法被读取。所以, 先进先出 (FIFO) 存储器在操作时由“空”和“满”的标志位来表示其内部状态[14,15]。
由于电力电缆智能检测系统的单端故障测距是16km, 故选择先进先出 (FIFO) 存储器就可以达到设计的要求。FIFO的应用不但能方便数据处理, 又能减少外围电路的复杂性及硬件的接口设计。
在外部时钟信号W的作用下, FIFO进行写操作, FF当FIFO写满后, FF变为低电平, FF变为低电平信号经过74HC00与非门后, 闭塞采样时钟, 同时, FF的低电平信号通知单片机AT89S52, AT89S52就可以进行读取数据的操作过程了。当FIFO中的数据被读空时, EF变为低电平, FF变高电平, 这时, FF的高电平信号开放了采样时钟, 电路便可进入新的一轮写数据操作了。
当存储器满标志FF为高时, 写操作允许, 在写时钟W的上升沿输入的数据D0~D7被顺序地写入RAM阵列中, 为了防止数据的溢出, 满标志FF会在最后一个写时钟的下降沿置为低, 禁止再写入数据;当存储器满时, 内部的写指针被封锁, 外部的写时钟不能影响IDT7206。
读IDT7206中的数据时, 由地址译码器产生一读地址, 当发出读地址信号时, 可以对存储器进行读操作。读操作由空标志EF来控制, 当IDT7206空标志EF为高时 (存储器IDT7206非空) , 允许读取存储器中的数据;当空标志R为低时, 存储器为空, 禁止读取存储数据。IDT7206中的数据在读时钟的控制下顺序地读出存储数据, 内部的存储数据是在读时钟的上升沿输出到输出数据线Q0~Q7上;当读时钟R为高时, 数据输出端Q0~Q7为高阻态;当所有的数据从IDT7206读出时, 空标志EF变低, 允许最后一个数据的读出后禁止进一步的读操作, 此时数据输出端为高阻态, 一旦写操作有效写入数据后, 空标志EF又变高, 当IDT7206为空时, 内部的读指针被封锁, 外部的读时钟的变化不能影响FIFO存储器。
经过测试, 该系统运行良好, 达到了预期的设计目标。
4 结论
对现有的数据采集系统进行了广泛而深入的调研, 提出了一种用于电力电缆故障检测高数数据采集硬件的设计方案。用高速AD转换芯片实现故障数据的高速采集;以单片机为逻辑控制器实现系统的控制;使用USB接口实现数据的高速传输;采用高速FIFO解决了高速数据采集与相对的低速数据通讯之间的矛盾。此系统硬件平台电路简单、易实现。采用USB作为下位机与上位机的通讯接口, 不但实现了下位机和上位机之间的高速通讯, 而且安装方便、易于扩展、低成本、可靠性高, 满足了实用的要求。而且还符合仪器数字化、模块化、通用性和即插即用的发展趋势。
参考文献
[1]张栋国.电缆故障分析与测试[M].北京:中国电力出版社, 2005, 1～89.[1]张栋国.电缆故障分析与测试[M].北京:中国电力出版社, 2005, 1～89.
[2]刘子玉.电气绝缘结构设计原理[M].北京:机械工业出版社, 1981, 20～35.[2]刘子玉.电气绝缘结构设计原理[M].北京:机械工业出版社, 1981, 20～35.
系统故障检测 篇11
关键词 可变气门正时系统;VVT;故障检测
中图分类号 U472 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)082-0149-01
近几十年来,基于提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污的广泛需求,许多国家和厂商、科研机构投入了大量的人力、物力进行新技术的研究与开发。发动机可变气门正时技术(VariableValve Timing, VVT)是近些年来被逐渐应用于现代轿车发动机的一种新技术。
VVT 技术的基本思想是调节发动机进气、排气系统的升程、重叠时间与正时(部分或者全部)。这样可以提高进气充量,使充量系数增加,发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。以日本丰田汽车公司的智能正时可变气门控制系统VVT-i为例,该技术应用于3L6缸双凸轮轴发动机,可以节省燃油6%,减少CO2排出量40%,降低HC排放量10%,输出扭矩可增加10%。
但是,VVT系统的引入不可避免地增加了汽车发动机整体的复杂性。对汽车的保养维护和故障诊断提出了较高的要求。本文首先对汽车发动机VVT技术做概括性介绍,然后结合一起悦达起亚赛拉图轿车发动机故障实例,介绍VVT汽车发动机故障诊断和排除的一般流程。
1 VVT技术简介
VVT技术的雏形最早出现在19世纪的火车蒸汽机车上。20世纪80年代,许多汽车企业开始了内燃发动机VVT技术的研究。1989年本田首次发布了“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”。时至今日,许多汽车企业都开发了自己的VVT技术。
活塞式内燃发动机通常通过提升节流阀来进气与排气。提升阀直接或间接地被凸轮轴上的凸轮驱动。凸轮轴上凸轮的轮廓与位置通常是为特定的发动机转速而优化的,通常这会降低发动机在低转速情况下的扭矩和高转速情况下的功率。VVT技术能够使其根据发动机工况进行改变,提高了发动机的效率与动力。
常见汽车发动机的VVT系统由:VVT机油控制阀、VVT机油滤清器、VVT执行器及其他传感器、ECM等组成。VVT机油滤清器通过缸盖油道向VVT机油控制阀供油;发动机控制模块ECM根据发动机的转速、负荷等参数控制滑阀式的VVT机油控制阀,向VVT执行器的气门正时提前油室或气门正时滞后油室供油;VVT执行器根据供给的油压直接改变排气凸轮轴的相位,通过链条传动,间接改变进气凸轮轴的配气相位。
2 VVT系统故障的诊断与排除实例
2.1 故障现象和故障码分析
故障实例发生在一台装备G4ED1.6L发动机(该发动机采用了可变气门正时系统)、5挡手动变速器的东风悦达起亚赛拉图轿车。该车行驶里程近6500km。故障现象是发动机故障灯亮,行车中汽车动力性有所下降、油耗明显增加,有时正常行驶中突然熄火。
首先用故障诊断仪读取故障码,读到故障码:P0012,含义为:“A凸轮轴位置正时延迟过大”,ECM记录的条件是:“在诊断条件下,初始目标角与实际角的差值大于3°,且10次以上”。
2.2 VVT机油控制阀检查
室温下测量VVT机油控制阀的阻值为7.2Ω,在正常值范围之内。连接故障诊断仪,点火开关ON,用“执行器检查”功能检查VVT机油控制阀,VVT機油控制阀正常。当拆下滤网式VVT机油滤清器时,发现滤网上粘了许多胶质的杂质,拆下气门室盖发现也有较多的积炭。初步判断是由于滤网式VVT机油滤清器上胶质过多,导致送至VVT执行器的机油压力不足,从而导致进气门正时提前角和气门正时滞后角无法达到ECM控制的目标值,ECM判定进气凸轮轴没有运行到预定位置,从而记录故障代码。清洗发动机后,更换了机油及机油滤清器,清洗机油滤清器及VVT机油滤清器,用故障诊断仪清除了故障码后试车,动力明显恢复、动力性及燃油消耗完全恢复正常。但是在挡位正常行驶时仍然熄火数次。
2.3 发动机控制模块ECM检查
采用参考文献[2]的方法,用燃油压力表检测燃油压力,同时用双通道示波器检测发动机启动时次级点火波形和喷油波形。测量的油压值为345kPa,关闭发动机后,压力表的读数能够维持约5分钟,符合标准值。但是既没有点火也没有喷油脉冲,说明故障可能存在于ECM供电或搭铁线路。测量了ECM连接器的常供电端子(82#端子)的电压为12.5V,未见异常;再检查ECM搭铁电路,参照电路图,ECM的搭铁端子共3个分别为2#端子(搭铁点为G19)和51#、73#(搭铁点为G20),分离ECM的连接器,用万用表分别测量ECM连接器的2#、51#、73#端子和车身搭铁之间的电阻值均小于0.5Ω,正常;晃动ECM线束及搭铁点G19、G20线束时,再次测量上述阻值,发现阻值增大到接近550Ω。说明ECM的搭铁处有时接触不良,表面接触电阻过大。用砂纸仔细打磨搭铁点处,使其完全露出金属表面,重新紧固搭铁线。故障完全消除。
3 结论
可变气门正时(VVT)技术近年来得到了广泛的采用,在促进了汽车节能减排的同时也为汽车的保养和维修提出了新的要求。VVT系统能否正常工作除取决于电控系统以外,还与机油压力是否正常有关。在发动机保养中除定期更换机油、机油滤清器外,还应定期清洗VVT机油滤清器,确保VVT系统能正常工作。此外,现代汽车的电控系统复杂,搭铁点越来越多。当搭铁电路接触不良时,会使相关的系统有时工作不良,因此,在汽车维修中应充分重视搭铁电路可能引发的故障。
参考文献
[1]翟元.详解当下VVT技术的应用.http://www.autohome.com.cn/drive/200611/16630.html
[2]孟昭宁.丰田VVT-i发动机新技术.车用发动机.2005,(4): 31.
[3]Variable Valve Timing. Wikipedia.http://en.wikipedia.org/wiki/Variable_valve_timing
系统故障检测 篇12
目前,国内低压供配电网中所采用的断路器,其短路保护原理主要是利用短路电流所产生的电磁力或者热效应使断路器保护跳闸,存在响应速度较慢的缺点,在某些场合已经不能满足现代电力系统的发展需求。
随着计算机和数字信号处理技术的飞速发展,基于微控制器的断路器智能脱扣器迅速成为研究热点[1,2,3]。此类智能脱扣器虽然采用了现代数字检测和处理技术,但其检测原理依然主要是利用检测电流幅值来判定短路故障是否发生。此外,由于短路电流中不仅存在快速衰减的非周期分量,而且动态变化范围大,加之检测环节存在互感器磁饱和等多种因素的影响,直接对短路电流的幅值进行准确检测十分困难,因此此类方法通常要求短路电流远大于额定值时才能准确地做出短路故障判断。由于受到线路阻抗、短路初始状态的影响,短路故障初期的电流上升速度可能较慢,达到判断阈值需要较长的时间。因此,此类检测方法速度较慢。
对于三相三线不接地的电力系统,在发生单相接地故障时,系统的线电压仍然保持对称,故障电流也较小,系统仍可以运行较长时间。而当发生两相短路和三相短路故障时,电流短路电流通常很大,此时需要尽快切除故障支路。因此对于严重危害电网的安全运行的短路故障而言,需要快速的故障检测方案。
对于三相三线不接地小容量电网、尤其是舰船电网,由于电网的线缆长度短,线路阻抗低,发生恶性短路故障时电压跌落、电流增大的特征明显。利用这一特征状态,本文提出了一种通过同时实时检测电网电压和功率的异常变化来检测电网中短路故障的快速检测方案。该方案通过对两个判据进行综合判断,其检测响应速度将快于传统单一的电流检测法。
1 电压快速检测算法
在交流电压幅值检测算法上,常用的方法有:周期积分法、快速FFT算法、d/q算法等。周期积分法和快速FFT算法至少需要半周波的有效信息[4],d/q算法一般更适用于三相对称系统,而对于单相系统或者三相系统的非三相同时短路故障,通常不能直接运用[5]。
为考虑一般性,对任意交流信号u(t)=Usin(ωt+θ),在采样频率为ωs下的连续三次数字采样信号为:
根据式(1)~(3)可推导:
通过式(2)和式(4)可得:
式(5)中,N为一个工频周波内的采样次数。
由式(5)可以看到,对于任意正弦信号只需要三点连续的数字采样信号就可以计算出信号的峰值,进而得到信号的幅值。该算法简单快速、适应面广。由于实际电压波形中往往有大量谐波成分存在,以及算法本身会放大高频噪声,因此该算法的计算结果在实际使用中需要数字滤波器进行滤波处理。
2 功率快速检测算法
根据传统功率理论,功率是系统单位时间内的做功量,是一个平均值概念,因此即使通过快速FFT计算也需要一个周波才能得到功率信息,这样的检测速度不能满足某些特殊领域内快速检测和快速保护的要求。
1983年,日本学者Akagi提出了瞬时无功功率理论[6],该理论有效解决了在三相系统中当电压及电流不对称或畸变时的三相瞬时有功功率及无功功率的计算问题。
在一个三相系统中,可以将各相电压和电流从三相abc系统通过数学变换转换到αβ系统。
式中:uα、uβ和iα、iβ分别是电压矢量u和电流矢量i在α轴和β轴上的投影。在α-β平面上,系统总的瞬时有功功率为:
将式(7)代入,可得
对于三相无中线系统,由于ua+ub+uc=0,ia+ib+ic=0,式(9)可进一步化简为:
文献[7]将传统功率理论的有功功率和无功功率推广到瞬时值概念,建立了三相电路瞬时无功理论与传统理论的统一数学描述,说明瞬时功率理论与传统功率理论实际上是内在统一的。
对于舰船电网和许多处于系统末端的低压电网而言,由于电网规模通常较小,电缆的阻抗值也较小,当系统中出现直接金属短路故障时,短路状态下测量点的电压幅值可能会降到几乎为0。如果直接用当前电流和当前电压通过式(10)来计算功率,可能会造成计算结果接近于0,从而失去判断意义。
本方案在进行功率检测时,所用的电流值是当前的采样值,而电压值则是上一个周波对应时刻的电压采样值。这样计算出的功率虽然是虚拟的,但当电网正常运行时,电网电压周期性的重复,上一周波的电压与当前周波的电压基本一致,计算的“虚拟功率”与实际功率基本相同;而当短路故障发生时,由于算法中所用的电压值并不会立即发生变化,而只有电流值发生变化,此时虚拟功率的变化情况则完全对应着短路电流的变化,因此可以用检测功率代替检测电流来判断短路故障是否发生。
通过上述处理后,对于一个工频周波采用样点数为N的数字采样系统,在第k拍采样过程中,式(10)对应的数字表达式为:
3 数字滤波算法
常见的数字滤波器可分为FIR和IIR滤波器。IIR滤波器的离散形式一般表达为进所需的频率特性，可以用 较低的阶数来获得高的选频特性。在高采样率和高 阶数下，IIR 的系数容易出现接近于 0 的小数，在 用定点 DSP 实现时量化误差、舍入误差都会对其性 能 造 成 一 定 的 影 响 。 FIR 的 离 散 形 式 为 特性。FIR 滤波器结构形式简单，没有反 馈递归环节，对高频成分的衰减速度快。虽然 FIR 滤波器通常需要更多的存储单元，但对于现代数字 信号处理器而言，一般具有足够的存储空间。 比的有理分式形式来逼进所需的频率特性，可以用 较低的阶数来获得高的选频特性。在高采样率和高 阶数下，IIR 的系数容易出现接近于 0 的小数，在 用定点 DSP 实现时量化误差、舍入误差都会对其性 能 造 成 一 定 的 影 响 。 FIR 的 离 散 形 式 为 1 0 ( ) N k k k H z a Z − − = = ∑ ，它采用 Z-1的多项式来逼近要 求的频率特性。FIR 滤波器结构形式简单，没有反 馈递归环节，对高频成分的衰减速度快。虽然 FIR 滤波器通常需要更多的存储单元，但对于现代数字 信号处理器而言，一般具有足够的存储空间。
对功率和电压的快速算法均采用属于FIR滤波器的8点滑窗平均滤波法,其数字表达式如式(12)所示。
该滤波算法结构形式简单,不含有小数项系数,整个计算过程仅通过数组求和和移位就可完成,便于定点DSP的实现。该滤波器的波特图如图1所示,滤波器的低通带宽约为170 Hz,在350 Hz时已可提供约-20 d B的衰减,其衰减速度快于常规的二阶BUTTERWORTH IIR滤波器。
4 算法仿真研究
利用数学仿真软件Maltab对上述快速检测算法的性能进行分析,仿真模型如图2所示,为和试验过程保持一致,采用定步长仿真,仿真步长取位1/3000 s。
4.1 突加10 k W有功功率
在仿真时间0.1 s时突加10 k W阻性负载,由图3可见,快速检测算法2.5 ms后已经能够准确地计算出功率的变化。
4.2 380 V电压幅值突降30%
在仿真时间0.1 s时电压幅值突降30%,由图4可见,快速检测算法在3 ms后便检测出电压幅值从380 V降低为266 V。
4.3 快速检测算法适应性分析
对图2所示的仿真模型,考虑实际电网中电参数可能出现的变化情况,仿真研究了电压频率出现±5%波动、电网电压THD恶化到5%两种情况下,快速检测算法的计算偏差和适应性。仿真结果分别见表1和表2所示。
由表1和表2的结果可见,快速检测算法对电网品质的波动变化情况有较好的适应性。
相对于短路状态下电压和功率的巨大变化,快速算法的偏差值不会对检测判断的准确性产生较大影响,并且偏差值不会随着时间累积,只要适当的加强软件滤波算法就能降低最大偏差。
5 试验结果
基于本文所提出的快速检测方案,研制了一台短路故障快速检测装置,并利用我所的电力系统动态模拟试验室完成相关试验研究。短路故障检测装置采用TI公司数字信号处理器TMS320F2407A做为主控芯片,配合12位的A/D芯片AD7864以及通用电压电流互感器DVDI-01组成数字检测系统。DSP芯片TMS320F2407A具有40MIPS的高速运算能力,能实现数据快速运算和实时处理,其软件算法的流程图如图5所示。为了保证实时检测和同步测量的要求,采样和故障检测过程均在周期中断中完成,周期中断频率为3 k Hz。
图6和图7为快速检测三相和相间短路故障的试验结果,Uab、Ubc、Uca分别为三相线电压波形,Ia为A相电流,曲线S为本装置检测到短路故障后发出的保护信号。短路电流的峰值较大,超出了记录范围,因而电流波形出现了一定的削顶现象。保护信号S为12 V的直流电平信号,为了能够和电压电流波形在同一窗口内清晰地观察,在记录时将其幅值适当放大。
由试验结果可见,不论是三相还是相间短路故障,本检测方案均可以在短路电流远未上升到峰值之前做出判断,其检测判断时间仅为2~4 ms,相比与常规的短路电流检测方案,其检测速度大大提高。
由于试验装置的电流互感器并未采用高饱和倍数的专用互感器,仅采用了常规测量用的普通电流互感器,从实验波形中也可以看到,检测到的互感器二次侧电流出现磁饱和现象。但即便如此,快速检测装置依然能够准确地判断出短路故障,体现出本方案出对检测器件具有良好的适应性。
6 结束语
针对常规断路器通过电流幅值判断短路故障、检测速度较慢的问题,本文提出了实时检测电网电压幅值和瞬时有功功率,通过对电压的异常跌落和功率的异常变化进行综合判断来识别短路故障的快速检测方案。
相关仿真研究和试验结果表明,本方案能够快速、有效地检测出电力系统中短路故障,并且对电流互感器的饱和倍数没有特殊要求,具有良好的适用性。
摘要：常规断路器主要通过电流幅值判断电力系统中的短路故障,存在检测速度较慢的缺点。利用短路故障时电压跌落、电流增大的特征,提出了一种通过实时检测电网电压幅值和瞬时有功功率来判断短路故障的快速检测方案。详细说明了电压幅值和瞬时有功功率的快速计算方法,并提出了可以反应出短路电流变化的虚拟功率。在Matlab下完成了仿真研究,利用DSP芯片TMS2407A研制出试验装置并完成相关试验。仿真和试验结果证明了该方案可以快速、有效地检测出短路故障,具有良好的适应性。
关键词：电力系统,短路故障,快速检测,短路电流,瞬时有功功率
参考文献
[1]刘俊,马志瀛,等.基于改进梯度校正法的短路电流在线实时计算[J].电工技术学报,2007,22(10):65-70.LIU Jun,MA Zhi-ying,et al.Online real-time calculation of short-circuit current based on improved gradient estimation algorithm[J].Transactions of China Electrotech-nical Society,2007,22(10):65-70.
[2]夏天伟,任继武,李海波.智能脱扣器的研究[J].电工技术杂志,2001,(4):23-25.XIA Tian-wei,REN Ji-wu,LI Hai-bo.The research of intelligent release[J].Electrotechnical Journal,2001,(4):23-25.
[3]张吉,林鹤云.基于DSP的智能化断路器及其主算法的实现[J].电气传动,2004,23(7):69-71.ZHANG Ji,LIN He-yun.Intelligent circuit breaker basedon DSP and the realization of the main algorithm[J].Electrical Transmission,2004,23(7):69-71.
[4]徐永海,肖湘宁,杨以涵,等.基于dq变换和ANN的电能质量扰动辨识[J].电力系统自动化,2001,14(1):24-27.XU Yong-hai,XIAO Xiang-ning,YANG Yi-han,et al.Power quality disturbance identification using dq conversion-based neural classifier[J].Automation of Electric Power Systems,2001,14(1):24-27.
[5]赵国亮,刘宝志,肖湘宁,等.一种无延时的改进d-q变换在动态电压扰动识别中的应用[J].电网技术,2004,23(7):69-71.ZHAO Guo-liang,LIU Bao-zhi,XIAO Xiang-ning,et al.Application of improved d-q transform without time delay in dynamic disturbance identification[J].Power System Technology,2004,23(7):69-71.
[6]Akagi N A,et al.Instantaneous reactive power components comprising switching devices without energy storage components[J].IEEE Transactions on IA,1984,20(3):625-630.
【系统故障检测】推荐阅读：
电梯故障检测系统设计05-26
故障预测系统06-10
通信系统故障06-19
故障定位系统08-20
DCS系统故障06-04
自控系统故障07-05
模块故障诊断系统09-01
设备故障诊断系统05-17
设备故障统计系统设计07-21