故障信号检测（精选12篇）
故障信号检测 篇1
现代汽车的电控系统一般由传感器、汽车电脑 (控制单元) 、执行元件等几部分组成。汽车电脑对传感器的输入信号进行收集、处理, 形成相应的控制指令, 然后向执行元件输出驱动信号。
1. 汽车电脑的特点与电路分析
1) 汽车电脑的特点
(1) 汽车电脑具有很高的可靠性和耐久性。
(2) 汽车电脑具有足够的智能化、自诊断和检测能力, 它能及时发现电控系统中存在的故障, 并存储故障信息 (故障代码) , 以方便维修人员进行检测。
2) 汽车电脑电路分析
汽车电脑的控制电路可以分为外部电路和内部电路两部分。
外部电路包括电源电路、信号电路及执行元件驱动控制电路。电源电路以电源变换器集成电路为核心, 为汽车电脑提供合适的工作电源, 如常用电源、条件电源等;执行元件驱动控制电路主要完成燃油泵继电器、喷油器、点火和怠速控制阀等执行元件的驱动, 同时还有发动机的备用控制功能。
内部电路可以分为常规电路和微处理器两部分。常规电路包括输入、输出及转换电路。两类电路的关系如图1所示。
汽车电控系统一般有常用电源 (12V, 在蓄电池正常的情况下, 均有规定电压的电源, 如+B) 、条件电源 (12V, 在一定的条件下, 如点火开关闭合, 才有规定电压的电源, 如+B、+B1) 、传感器工作电压 (5V或8V, 通常由汽车电脑提供给相应的传感器) 和信号电压 (0～5V, 通常由传感器提供给汽车电脑) 。电控系统的搭铁方式有直接搭铁、执行元件搭铁、传感器搭铁三种形式。
电控系统执行元件的工作电压都为12V, 其基本特征是:
(1) 汽车电脑控制电路受点火开关控制, 必须有各种传感器随时输入工况信号;电控系统执行元件受汽车电脑控制;汽车电脑具有自诊断功能。
(2) 主要 (或重要) 电器和传感器在电路中常采用双线制 (单独的搭铁线) , 发动机、变速器、电控系统也具有各自单独的搭铁线。
(3) 大功率电器和执行元件电路由继电器控制, 继电器由相应的开关控制。
(4) 对由脉冲电压控制的执行元件, 如喷油器, 由汽车电脑控制其搭铁回路。
2. 汽车电脑故障的信号检测
在汽车电控系统中, 电子控制信号有直流信号、交流信号、频率调制信号、脉宽调制信号、串行数据信号 (串行数据是计算机的通讯语言) 等五类控制信号, 它们是汽车电子控制系统中传感器、汽车电脑和执行元件之间相互通迅的基础。
1) 确定汽车电脑故障的方法
在进行汽车电脑故障诊断之前, 需要明确汽车电脑是否有故障, 以免造成误诊断或引起其它电路故障。
汽车电脑故障一般有几个基本特征:一是故障检测仪器无法与电脑或其它电控单元进行通讯;二是由电脑提供5V或8V参考电压的所有传感器均处于不工作状态;三是由电脑控制的执行机构均处于不工作状态。
确定汽车电脑故障的方法:如果电源电路正常, 传感器输入信号也正常, 但汽车电脑不能输出控制信号来驱动执行元件, 则表明故障在汽车电脑。
2) 汽车电脑故障检测工具
(1) 带有控制开关的电源线 (电流大于2A) 、电流表、电压表。
(2) 汽车电脑端子接口连接线, 可根据端子大小选择。
(3) SS-4汽车信号发生器, 用来产生转速信号 (如曲轴信号) 。
(4) 测试线 (串联470Ω发光二极管) , 用来代替执行器 (喷油器、点火线圈、燃油泵继电器等) 和正触发信号, 测试汽车电脑的性能。
3) 汽车电脑故障检测范例
下面以红旗 (CA488发动机) 和帕萨特B4等车型的汽车电脑 (西门子公司生产) 为例, 介绍汽车电脑故障的检测方法。
(1) 汽车电脑结构与端口识别:西门子汽车电脑型号为“36 01015AJD”, 共有68个端口, 其主要端口分别是:电源-23脚、38脚;搭铁-1脚;点火线圈控制端-7脚 (带防盗系统的ECU此功能端为6脚) ;喷油器控制-2脚、46脚、47脚、48脚;燃油泵继电器控制-31脚;曲轴信号输入-67脚。
(2) 检测电路连接:在断开控制开关的前提下, 用电源线连接汽车电脑的电源端口-23脚;用SS-4汽车信号发生器连接汽车电脑的信号端口-67脚;用测试线连接汽车电脑的执行元件端口-7脚 (带防盗系统的汽车电脑此功能端为6脚) 或2脚、31脚;根据检测需要, 选择其它连接线并连接好。
(3) 波形选择与频率设定:根据检测要求将信号发生器的波形选择为方波之后, 进行频率设定 (频率设定应由低频率逐渐递增到高频率, 最后达到检测要求所需的频率。假如频率设定为10～19Hz, 在将汽车电脑相关线路连接好后, 应将信号发生器的频率设定由0Hz逐渐递增为10～19Hz, 而不能将信号发生器的频率直接设定为10～19Hz, 否则汽车电脑将不会输出喷油或点火驱动信号) 。
(4) 汽车电脑故障信号检测:波形选择与信号调整之后, 接通控制开关, 同时观察测试线中的发光二极管, 若代表喷油与点火的发光二极管有规律地闪烁, 燃油泵继电器开始工作, 表示喷油和点火正常, 否则表示汽车电脑有故障。
汽车电脑故障所表现出来的现象各异, 检查思路和方法可以说没有一定之规, 虽然排查故障时每个人都有自己的思路和方法, 但最终都是殊途同归。因此, 如何透过故障现象看出问题的本质, 缜密思维, 不放过任何蛛丝马迹, 进而制定一整套科学合理的检修方案, 是快速、简捷排除故障的关键。
故障信号检测 篇2
一．电路工作原理
信号点灯电路如图7-1所示。以两方向出站信号机为例。
信号点灯电路用来控制信号机的显示，直接向司机发出行车命令。信号显示的正确与否，直接影响行车安全。所以，信号机点灯电路是具有严密性、可靠性的安全电路。点灯电路中，设有断线保护，采用了位置法和双断法的混线保护措施。依据联锁条件的要求，信号机的允许灯光灭灯时，要使信号显示降级;正线信号机的禁止灯光灭灯时，要禁止信号机再开放允许信号（正线）。所以，每架信号机都设有灯丝继电器，用以监督信号灯泡的完整。
信号机的点灯电源，一般由室内通过电源屏分为4束供出，在电源屏、组合架的零层、组合的侧面都设置了熔断器防护。点灯电源通过电缆送到室外。信号机内设有点灯变压器，将点灯电压降为12V之后，点亮信号灯泡。
矮型出站信号机，共有4种显示状态，这4种显示状态，是由出站兼调车的LXJ、DXJ、ZXJ、2LQJ进行控制的。电路的逻辑关系是：
图7-1
信号点灯电路
1.信号机的平时状态：
LXJ↓
DJ↑，信号机点亮红灯
DXJ↓
2.只有一个离去区段空闲时：
LXJ↑
ZXJ↑
DJ↑，信号机点亮黄灯
2LQJ↓
3.两个离去区段都空闲时：
LXJ↑
ZXJ↑
DJ↑，信号机点亮绿灯
2LQJ↑
4.开放调车信号时：
LXJ↓
DJ↑，信号机点亮白灯
DXJ↑
注：如果有两个发车方向
LXJF↑
LXJ↑
2DJ↑
ZXJ↓
DJ↑
ZXJ↓
2DJ↑
信号机点亮两个绿灯时，从逻辑关系式可以看出，主信号继电器ZXJ用来区分向主要线路发车还是向次要线路发车。ZXJ吸起说明向主要线路发车，点一个绿灯或黄灯;ZXJ失磁落下说明向次要线路发车，点两个绿灯。2LQJ用来区分点绿灯或黄灯。2LQJ吸起，点亮一个绿灯，2LQJ失磁落下，则点亮一个黄灯。
二．信号机故障时控制台的现象
信号点灯电路采用了双重系统，具有主灯丝断丝后自动转换副灯丝的功能，以及较完善的故障自诊功能。点灯电路出现故障时可以从控制台信号复示器点灯状态、电铃响铃报警发现。
进站信号复示器平时点亮红灯。开放允许信号时，进站信号复示器点亮绿灯;开放引导信号时，进站信号复示器点亮一红一白灯光。出站信号复示器平时无显示;开放允许信号时，点亮绿灯;开放调车信号时，点亮一个月白灯光。
（一）红灯或蓝灯灭灯时 控制台现象: 1.进站信号机:控制台复示器闪红灯。
2.出站信号机:控制台复示器闪白灯。
3.调车信号机:控制台复示器闪白灯。
分析:出现上述现象时，可以在分线盘上测量。进站信号机测量H、HH;出站信号机测量H、HBH;调车信号机测量A、BAH。上述端子之间若有交流220V电压，则为室外故障;若无电压，则为室内故障或发生了短路故障。
（二）允许灯光灭灯时 1.控制台现象:
（1）进站信号机:复示器在点亮稳定绿灯的同时闪红灯，此现象维持约2s。
（2）出站信号机:复示器在点亮稳定绿灯的同时闪白灯，此现象维持约2s。
（3）调车信号机:复示器闪白灯后灭灯。
分析:进站和出站信号机的允许灯光黄灯的点灯线使用了1U（U）与LUH，绿灯使用了L和LUH。在出现允许灯光灭灯的故障现象时，在开放信号的2s内测试，若有电压则为室外故障，若无电压则为室内故障（短路故障另行分析）。
注意:（1）当进站信号机的第二位黄灯灭灯时，点灯电路的动作逻辑关系是:2DJ↓→DJ↓，此时应该区分第一位黄灯与第二位黄灯灭灯的现象。
（2）若允许灯光灭灯，在重复开放信号2s后，信号机则自动改点红灯。LXJ↑→点绿灯或黄灯→因允许灯光灭灯DJ↓→LXJ↓→点红灯→DJ↑，故在其他时间内无法测到允许灯光的点灯电压。
2.当XJJ的保持吸起电路或LXJ的自闭电路发生故障时，其现象与上述现象有区别，读者应该注意区分。
（1）现象:信号机复示器由点亮稳定的绿灯直接变为点红灯（进站）或灭灯（出站），无闪红灯（进站）或闪白灯（出站）的过程，说明XJJ的保持吸起电路故障或LXJ的自闭电路故障。分析XJ从吸起到失磁落下，DJ一直保持在吸起状态。若XJJ先于LXJ失磁落下，则说明XJJ保持吸起电路故障;若LXJ先于XJJ失磁落下，则说明LXJ自闭电路故障。两者的故障现象，反映到控制台上是相同的。
（2）在控制台上也可以区分上述故障，方法如下。信号关闭后，重复开放信号，在LXJ缓放的瞬间，再次按压始端按钮，若信号不关闭，则说明LXJ的自闭电路故障。若信号仍然关闭，则说明XJJ先于LXJ失磁落下，造成信号关闭，是XJJ的保持吸起电路故障。
分析:重复开放信号后，信号开放使LXJ↑→FKJ↓，在FKJ↓至LXJ缓放的时间内，再次按压始端按钮将使FKJ再次吸起，用FKJ的前接点将LXJ的自闭条件短接。
3.若室内在开放信号时，进站信号机信号复示器在点亮绿灯的同时闪红灯，约2s后变成闪红灯，则说明允许灯光的点灯回路发生短路故障;出站信号机信号复示器在点亮稳定绿灯的同时闪白灯，2s后变成闪白灯，则说明出站信号机的允许灯光发生了短路故障。
分析:未开放信号，LXJ失磁落下，信号机正常点亮红灯;开放信号，LXJ吸起，点亮允许灯光，因为允许灯光的点灯回路短路，烧坏室内熔断器，DJ失磁落下使LXJ失磁落下，信号关闭后，禁止灯光也无法正常点亮。
三、信号点灯电路室外设备故障分析（以红灯为例）
当进站（进路）、出站、通过、调车等信号机出现故障时，电务维修人员在接到车站值班员通知后，应立即登记停用设备，积极组织查找故障原因，并及时向工长、车间和段调度汇报。
发现故障后，应首先在分线盘上区分故障的范围和性质，下面，就信号机的室外故障处理方法进行分析。
（一）在分线盘上测量故障信号机的H和HH（或HBH）
1.若有交流220V电压，则说明室外发生断线故障。
2.若无交流220V电压，则应看组合架及相应组合的XJZ或XJF熔断器是否熔断:（1）若熔断器完好，则说明分线盘到组合内部断路。
（2）若已熔断，且更换熔断器后即熔断，说明是短路故障。
（3）若是短路故障，则可在分线盘甩开一个端子，再加熔断器，若不再熔断，则说明分线盘至信号机处短路;若再次熔断，则说明是分线盘至组合内部短路。
注意:若BX-34型变压器Ⅱ次侧短路，其现象是控制台复示器不闪光（DJ不失磁落下），熔断器不熔断，但在分线盘的端子上测到的电压降低，测到的电压大约在交流150V（视信号机至信号楼的距离而定）。
（二）在信号机处的变压器箱或终端电缆盒上测量（进站信号机、两方向出站信号机端子为3、7，一方向出站信号机端子为3、6）
1.若有交流220V电压，则说明变压器箱或电缆盒至信号机内部点灯电路发生断路故障。2.若无交流220V电压:（1）若在分线盘测出有交流220V电压，则说明电缆断线。
（2）在分线盘甩开一个端子，再加熔断器，若不再熔断，则说明分线盘至信号机处短路，应前往现场信号机处，在电缆盒内甩开任一端子，室内再加熔断器: ①仍然熔断熔断器，则说明分线盘至信号机电缆盒之间的电缆发生短路故障。
②不再熔断熔断器，则说明BX1-34型变压器Ⅰ次或电缆盒至BX1-34型变压器Ⅰ次间引入线短路。
注意:在分线盘分析判断后，在前往室外时，要注意将分线盘动过的线头恢复到正常位置，防止发生判断错误。在操作时，要与室内人员密切联系，确保判断正确。
（三）在BX1-34型变压器Ⅰ次侧测量（设变压器箱或电缆盒端子有电压）
1.若有交流220V电压，则说明BX1-34型变压器Ⅰ次故障或BX1-34型变压器Ⅱ次至灯泡间有断路故障。
2.若无电压（此处仅分析断路，短路故障另行分析），则说明变压器箱或电缆盒端子至BX1-34型变压器Ⅰ次侧之间断路，分别判断是哪一根引入软线断路即可。
（四）在BX1-34型变压器Ⅱ次侧测量（设BX1-34型变压器Ⅰ次有电压）
应将电压表挡置于交流25V挡位上。
1.若有13V左右电压，则说明BX1-34型变压器Ⅱ次到灯端间断路。
2.若无13V左右电压，则说明BX1-34型变压器故障。正常情况下变压器各端子间电压如图7-2所示。
图7-2（1）Ⅰ1-Ⅰ2 与Ⅰ1-Ⅰ3 之间均为220V，说明Ⅰ1-Ⅰ2 线圈或引出线断线。
（2）Ⅰ3-Ⅰ2 和Ⅰ3-Ⅰ1 均为220V，说明Ⅰ2-Ⅰ3 线圈或引线断线。（3）变压器Ⅱ次侧各端子均无输出，则可判明为Ⅰ次故障。
（4）若Ⅰ次正常，Ⅱ次故障: ①Ⅱ1 引线断线:Ⅱ3-Ⅱ2 之间为1V，Ⅱ1-Ⅱ3 之间无电压，Ⅱ3-Ⅱ4 之间为2V。
②Ⅱ3 引线断线:Ⅰ1-Ⅱ2 之间为13V，Ⅰ1-Ⅱ3 之间无电压，Ⅱ1-Ⅱ4 之间为16V，Ⅱ2-Ⅱ3 之间无电压，Ⅱ3-Ⅱ4 之间无电压。
注意:（1）测变压器Ⅰ次及Ⅱ次时，应注意及时更换万用表挡位。
（2）若是发生变压器Ⅱ次侧的Ⅱ3 引出线断线故障，而Ⅱ1-Ⅱ2-Ⅱ4 正常，则可以临时用Ⅱ2 或Ⅱ4 恢复使用。
（五）在灯泡端测量（设BX1-34型变压器Ⅱ次有输出）
1.若有12V左右电压，则说明灯座弹簧不好或灯泡断丝。
2.若无电压，按步进电压法查找具体断路点即可。
注意:（1）JZCJ-0.12型继电器线圈的压降约为1V，直流电阻约为1Ω左右。
（2）灯丝转换继电器的两组后接点，一组供点副灯丝用，一组供主灯丝断丝报警用，前接点未用，应注意区分。
（六）变压器箱或电缆盒至信号机内部短路的分析及处理
当确定是短路故障之后，则应用断线法进行查找: 1.甩开变压器箱或电缆盒端子3上的电缆线，用电阻R×1挡测量变压器Ⅰ次侧:（1）若电阻值在80Ω左右，则说明引入软线及变压器Ⅰ次侧正常。
（2）若电阻值为0Ω，则说明引入软线或变压器Ⅰ次侧短路，继续在变压器一次侧甩线，分别判断之，即可以区分。
2.若BX1-34型变压器Ⅰ次侧正常，Ⅱ次侧短路，则可以用下列方法查找:（1）甩开Ⅱ3，并取下信号灯泡，用电阻挡测试从Ⅱ1-Ⅱ3 至灯端的配线是否短路，若短路，则应用甩线法分别判断。
（2）若经过判断点灯电路的配线正常，则应恢复BX1-34型变压器至室内的配线，Ⅱ3 的线应继续甩开，在BX 1-34型变压器Ⅱ次测量，若无电压，则是Ⅱ次短路。
注意:（1）因为BX1-34变压器Ⅱ次侧及信号灯泡阻值均较小，无法用电阻挡进行准确的判断。所以，用甩线法进行电压判断时，应仔细地与日常测试的值相比较。
（2）当上述方法不能区分短路范围时，则可以甩开Ⅱ次侧的配线，测量Ⅰ次侧的空载电流。Ⅱ次侧如正常（Ⅰ次侧的空载电流约为0.12A左右），则可以断定是Ⅱ次侧配线故障，集中查找配线即可以。若是Ⅱ次侧短路，则Ⅰ次侧的电流将明显增加。
（3）当Ⅱ1-Ⅱ3 短路时，在Ⅱ1 与Ⅱ2、Ⅱ1 与Ⅱ3 将基本上测不到电压，Ⅱ3 与Ⅱ4 之间将有略低于2V的正常电压输出。
（4）Ⅱ次侧短路，变压器的噪声增加，温度升高，时间长将烧坏变压器，如图7-3所示。
图7-3 ①变压器Ⅱ次侧短路点若在JZCJ-0.12型继电器线圈前，在短时间内不会烧毁变压器，控制台的现象是主灯丝断丝报警，室外灭灯，室内DJ↑（因点灯回路中有电流，灯丝转换继电器JZCJ-0.12型继电器失磁落下）。
②变压器Ⅱ次侧短路点若在JZCJ-0.12型继电器线圈后，室内将无任何显示（短路电流使JZCJ-0.12型继电器保持在吸起状态）。
四．允许灯光的点灯电路故障分析（以四显示出站信号机白灯为例）
允许灯光灭灯，开放信号后，DJ↓将使DXJ经缓放后失磁落下，改点禁止灯光。所以，允许灯光的点灯电压，是瞬间送出的，不宜采用电压法进行查找。此时，可以使用电阻法进行查找。
注意:用电阻法查找，应与室内加强联系，严禁室内在处理故障的过程中开放信号，防止烧坏万用表或室内点灯熔断器。
（一）在变压器或电缆盒4、6端子上测量（设电压已送到电缆盒）
1.若电阻值在80Ω左右，则说明BX1-34型变压器Ⅰ次侧及引入线正常。
2.若电阻值为0Ω，则说明BX1-34型变压器Ⅰ次侧或引入线短路，查找方法与红灯短路故障处理方法相同。
3.若电阻值为无穷大，则说明引入线或BX1-34型变压器Ⅰ次侧线圈断路，分别判断区分即可。
（二）在灯泡端测量（设BX1-34型变压器Ⅰ次正常）若电阻为0Ω，则可采用下列方法: 1.取下信号灯泡，若电阻值仍为0Ω，则说明变压器Ⅱ次至灯泡端配线正常（仅限于断路情况），故障为灯座压簧不良或灯泡断丝。
2.若取下灯泡后，电阻值变为无穷大，则说明灯座及灯泡良好，故障是变压器Ⅱ次侧断线或灯端至变压器Ⅱ侧断线或是JZCJ-0.12型继电器线圈断线，分别进行判断即可。
变压器Ⅱ次侧短路，处理方法同禁止灯光的处理方法。
五．处理信号点灯电路故障的技巧
当信号点灯电路发生故障时，可以在分线盘上快速区分故障的范围及性质，方法如下（设允许灯光故障）。
1.将万用表置于交流250V挡位，在分线盘测量（重复开放信号时），有电压，则为室外故障:无电压，则为室内故障。进行此项操作时须确认室内的电压已经送出。
2.若是室内电压已经送出，则故障在室外，可以将万用表置于R×1挡位，在分线盘测量:（1）若阻值在100Ω左右，说明分线盘至信号机BX1-34型变压器的Ⅰ次正常，Ⅱ次或信号机内部故障。
（2）若阻值在0Ω左右，说明分线盘至信号机处的电缆短路，此故障使熔断器熔断。
（3）若阻值在20Ω左右，说明BX1-34型变压器Ⅰ次短路（视该信号机距信号楼的距离，应注意判断）。
（4）若阻值为∞，说明电缆或BX1-34型变压器Ⅰ次断路。
注意:（1）BX1-34型变压器Ⅰ次的直流阻值为80Ω左右，电缆芯线的阻值为23.5Ω/km。两者的阻值之和应≥100Ω。
（2）使用电阻挡测量时，应与室内加强联系，不得开放信号，防止烧坏万用表或室内熔断器。同时，根据所测阻值的大小，可以判断出短路点距信号楼的距离。
六．错线故障分析
错线故障一般发生在工程施工、更换信号机内部配线或更换器材后，在日常维修中较少发生。一旦发生，因故障现象特殊，且有些现象与断线故障相似，易引起误判。在此，进行简单分析，以引起读者的注意，如图7-4所示。
图7-4 1.主灯丝线与回线配错。主灯丝点亮正常;若主灯丝断，则副灯丝不能正常点亮。
2.副灯丝与回线配错。主、副灯丝串接，同时点亮，但亮度明显降低;若断开主灯丝，则副灯丝点亮正常。
3.主、副灯丝线配错。平时副灯丝点亮，且灯丝转换继电器吸起正常;若断开副灯丝，则灯丝转换继电器失磁落下，主、副灯丝点亮。
4.JZCJ-0.12型继电器线圈1至中接点1配错。主、副灯丝点亮正常;若断开主灯丝，JZCJ-0.12型灯丝转换继电器颤动。JZCJ-0.12型继电器的配线方式如图7-5所示。
人体“故障”的九个信号 篇3
易怒：你是否最近总是因为一点儿琐事就哭泣，如果你平时并不是个爱哭的人，这时就需要检查甲状腺，中枢神经系统对甲状腺激素失调最敏感。初期症状为容易激动、脾气暴躁、爱哭、失眠、胃口虽好却日渐消瘦，女性还会引起月经紊乱。
头晕：出现头晕症状首先应检查血压是否正常。任何年龄段的人都有可能患上低血压，女性在35—40岁期间易患高血压，调整饮食习惯是进行日常保健的首要步骤。此外，还应多进行一些有益的体育运动，例如游泳、跑步等。
眼睛肿、黑眼圈：出现黑眼圈很可能是长期疲劳的结果。如果经常出现水肿，就该检查一下肾了。据统计，女性患肾结石的概率是男性的1.5倍。
多汗：如果一段时间出汗比往常多，可能是由血管植物神经错位引起的。如果普通的镇静剂不起作用，就要考虑去医院就诊。
腿肿：经常出现腿肿，有时还会暂时没有知觉，这是慢性静脉衰竭的症状。平时要多吃生的蔬菜，它们含有能加固静脉壁的纤维。每天做几遍腿部保健操，有利于防止腿肿。
手脚抽筋：经常手脚抽筋，可能是因为身体缺少钙和维生素D，这两大元素决定了骨骼的硬度和肌肉的收缩。因此，平时应多吃些奶制品、肝脏、海鲜。
经常口渴想上厕所：经常感到口渴，出现体重下降，总是想上厕所，这些症状有点像糖尿病，有必要去做血糖检查。如果检查结果正常，也应注意少吃甚至不吃甜食和油腻食物。
基于保护信号的隐性故障检测 篇4
隐性故障即在电网故障时才表现出来的保护装置缺陷[1,2,3],会导致保护误动或者拒动,严重时甚至引起电网连锁故障。 检测并及时处理保护隐性故障能有效提高电网运行的可靠性,是十分必要的。 已有文献大多针对隐性故障造成的电网连锁故障风险进行研究。 文献[4 - 5]通过概率统计的方法建立隐性故障造成的连锁故障概率模型。 文献[6 - 7]提出了基于故障树等方法分析电网的连锁故障,但对保护装置中隐性故障的检测方法研究则较少[8]。
随着通信技术的发展,实时获取准确的电网信息已成为可能[9,10]。 广域测量系统(WAMS)利用相量测量单元(PMU)可同步多点测量电网的实时数据, 该数据具有高采样频率、高精度等优点,同时,保护管理信息系统可以准确记录保护装置及断路器的动作信号等信息。 当电网发生故障时,上述系统采集一次设备及二次设备的信息传送到调度中心,可综合用于检测隐性故障。
现有的微机保护自带自检装置,可以离线检测到一部分故障。 但是保护动作原理较为复杂,各个环节之间的联系紧密,常规手段有时难以检测到某些环节缺陷。 文献[11 - 13]提出利用保护及断路器的动作信号建立解析模型,将故障诊断规则解析化, 转化为使目标函数最小化的0 - 1整数规划问题并优化求解,其有着严密的数学基础和理论依据。 该方法能诊断出故障元件及拒动或误动的保护或断路器,但是无法检测未出口动作的后备保护或保护其他环节的隐性故障,也无法判断线路故障的范围。
本文通过构造基于保护信号的解析模型以检测隐性故障,利用保护的启动、动作信号及断路器的跳闸信号,并考虑线路的三段保护及拒动误动等较复杂情况,建立反映各信号之间关联的解析模型,基于3种信号的实际状态与期望状态的最大匹配原则, 构造反映两者之间差异的目标函数,优化求解,最后根据保护的实际状态与期望状态的差异判断其是否含有隐性故障。 该方法除了能有效诊断故障元件以及线路故障的基本位置,还能检测出保护的启动或出口动作方面的隐性故障,根据启动信号检测未出口动作信号的后备保护隐性故障。 通过算例验证了该方法的有效性。
1解析模型的建立
按照不同的保护要求,继电保护装置有多种类型,但是其内部基本结构类似,按功能划分一般有以下几个部分:
a. 数据采集及预处理环节,采集电网一次侧的电气量并预处理;
b. 测量与比较环节,故障时对电气量进行计算处理及逻辑判断;
c. 启动环节,检测系统的扰动使保护启动,发出启动信号,若不满足动作条件则返回;
d. 出口动作环节,发出动作信号驱动断路器跳闸。
隐性故障原因一般有以下几种:数据采集及预处理环节故障导致一次侧测量数据错误引起的误动;通信故障使信号发送失败或错误引起的误动;继电器故障导致触点常闭引起的误动;保护设置不合理引起的误动等。 电网正常运行时,可以检测到数据采集及预处理环节的隐性故障[14],故障时,若主保护和断路器正确动作,则故障设备会被隔离,此时相关的后备保护也应该正确启动,如果它们未启动或错误启动,则表明保护存在隐性故障;或者相应的后备保护启动但未按照动作原理返回而发生误动,也表明保护存在隐性故障。 基于保护信号来构建解析模型,可以有效检测隐性故障,现阶段可收集的信号主要包括保护启动及动作信号、断路器的跳闸信号。 启动信号即保护已启动,但延时未到时保护装置发出的即时信号;动作信号即保护装置出口的动作信号,可驱动断路器跳闸,并使之发出跳闸信号。 根据检测结果对保护装置进行检修,排除隐性故障, 能有效避免连锁故障。
多数文献仅使用主保护和后备保护的动作信号进行解析,诊断故障元件及保护或断路器的拒动或误动情况,未充分利用保护的其他信号。 而且在实际的运行中,线路会采用三段保护结合其他保护等较为复杂的配置,关于这方面的研究较少。 本文将保护分为线路保护(三段保护配合纵联保护)及其他元件保护(母线保护、变压器保护等),分别针对以上保护的动作及启动信号、断路器的跳闸信号建立解析模型。
1.1故障区域的识别
电网实际运行时,单一元件故障较为频繁,若保护装置和断路器正确动作切除故障,则过程简单,结果准确。 但当保护装置含有隐性故障时,会发生误动或拒动,动作情况更为复杂,故障区域也会相应扩大。 建立解析模型首先要确定故障区域,现有研究根据断路器的带电状况能准确识别故障边界,形成故障区域,为构造解析模型建立良好的基础[13,15]。 本文考虑到远后备保护的启动情况,将故障区域边界向下级线路延伸一级,以检测启动信号。
故障区域确定后,设:其中共有M个可能发生故障的元件,构成元件集合S={s1,s2,…,sM};N条可能发生故障的线路,为了方便描述,将第n条线路分为3段pn1、pn2、pn3, 构成线路集合P ={p11,p12,p13, … ,pN1, pN2,pN3}。 采用这种线路划分方法,可以在诊断结果中判断出线路故障的位置。 定义sm取1和0时分别表示S中第m个元件故障和正常;pnt取1和0时分别表示P中第n条线路的第t(t=1,2,3)段故障和正常。
设上述线路和元件共配置D个保护,保护动作信号构成的集合为R={r1,r2,… ,rd,… ,rD},rd取1和0时分别表示R中第d个保护动作和未动作;保护启动信号构成的集合为A={a1,a2,…,ad,…,aD},ad取1和0时分别表示A中第d个保护启动和未启动;故障后与停电设备相关的所有Q个断路器的跳闸信号构成的集合为C={c1,c2,…,cq,…,cQ},cq取1和0时分别表示C中第q个断路器跳闸和未跳闸。
根据继电保护原理,在解析模型中,故障后保护或者断路器做出的正确动作响应,称作动作期望[12], 表现为相应的信号期望,即保护的启动信号期望A*、 动作信号期望R*以及断路器的跳闸信号期望C*。
在本文的解析模型中,v表示线路的纵联保护; x、y、z分别表示线路的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护;i表示元件的主保护;j表示元件的第一后备保护;l表示元件的第二后备保护;k表示断路器失灵保护;在各线路及元件的解析模型中,、- 分别表示逻辑运算的与、 或、非,若不影响表达,可省略。
1.2线路保护动作信号解析模型
线路保护采用三段保护与纵联保护配合,纵联保护在线路两端安装,三段保护在线路靠近电源的一侧安装,若是双端电源线路,则两侧均需要安装。 线路保护范围划分如图1所示。 以L1为例,D、E侧一般采用相同的保护,保护范围也一致,一般为线路全长的80%。 根据继电保护装置已设定的三段保护范围,将线路L1分为p11、p12、p133段,则D侧Ⅰ段保护范围为p11+ p12,E侧Ⅰ段保护范围为p12+ p13。 Ⅱ段保护范围为本线路的全长及相连的母线,为保证线路的全长均得到保护,保护的范围会相应延伸到下级线路,但延伸长度并不确定,因此这部分不考虑在内。 同理,Ⅲ段保护范围为本线路及下级线路的全长及相连母线。 纵联保护作为主保护,保护本线路的全长。 根据各保护的保护范围、配置规则以及保护动作原理,形成解析模型。
a. 主保护。
设线路L1的纵联保护动作信号为r1v,当L1上发生故障时,纵联保护应该动作,其动作信号期望R*1v为:
b. Ⅰ段保护。
设线路L1的D侧Ⅰ段保护动作信号为r1x,当故障发生在第1、2段线路时,则Ⅰ段保护应动作,其动作信号期望R*1x为:
c. Ⅱ段保护。
设线路L1的D侧Ⅱ段保护动作信号为r1y,保护本线路全长及母线E。 当故障发生在本线路时,若对应线路D侧的Ⅰ段保护及纵联保护未动作,则Ⅱ 段保护应动作;或者当故障发生在末端母线E时,若母线主保护未动作,则Ⅱ段保护应动作,动作信号期望R*1y为:
其中,r1v为线路L1的纵联保护信号。
d. Ⅲ段保护。
设线路L1的D侧的Ⅲ段保护动作信号为r1z,当故障发生在本线路时,若对应线路D侧的Ⅰ段保护、 Ⅱ段保护及纵联保护均未动作,则Ⅲ段保护应动作; 或者当故障发生在下级线路L2(或L3、L4)时,Ⅲ段保护到故障线路之间的关联路径上的全部断路器都处于闭合状态,则Ⅲ段保护应动作;或者当故障发生在母线E(或F)时,母线主保护及相应的Ⅱ段保护均未动作,则Ⅲ段保护应动作,动作信号期望R*1z为:
其中,为第i条下级线路故障时,该线路上第q个断路器的跳闸情况。
1.3元件保护及断路器动作信号的解析模型
元件保护主要包括母线保护、变压器保护、发电机保护等,以下对各种类型的保护动作情况分别进行讨论。
a. 主保护。
设S中第m个元件sm的主保护动作信号为rmi, 如sm故障,则主保护动作,动作信号期望R*mi为:
b. 第一后备保护。
设元件sm的第一后备保护动作信号为rmj,如果sm故障且主保护拒动,则第一后备保护动作,动作信号期望R*mj为:
c. 第二后备保护。
设元件sm的第二后备保护动作信号为rml,第二后备保护保护元件为sm及其相邻的元件sx,如果sm故障且其主保护和第一后备保护未动作,则第二后备保护动作;或者当故障发生在相邻元件sx,且第二后备保护到sx的关联路径上的全部断路器都处于闭合状态,则第二后备保护动作,动作信号期望R*ml为:
其中, ∑表示逻辑连堠运算;Π 表示逻辑连堠运算; M(rml,sm)为在保护rml范围内元件sm的所有相邻元件集合;Q(rml,sx)为保护rml到sx关联路径上的全部断路器的集合。
d. 断路器失灵保护。
220 k V及以上电压等级的电网中一般配置专门的断路器失灵保护。 设rqk为第q个断路器的断路器失灵保护的动作信号,rp为可驱动断路器跳闸的保护动作信号,cq为断路器跳闸信号。 当保护动作并驱动断路器跳闸时,若断路器未动作,则断路器失灵保护动作,动作信号期望R*qk为:
其中,D(cq)为能驱动断路器cq跳闸的全部保护集合。
e. 断路器动作。
任何能够驱动断路器跳闸的保护动作,断路器都应该跳闸,动作信号期望Cq*为:
1.4保护启动信号的解析模型
故障发生后,只要在保护范围内,相应的Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ段保护,或者主保护后备保护均要启动。 若继电保护装置含有隐性故障,可能会造成保护不能及时启动或者错误启动,以下对各种类型的保护启动信号解析模型分别进行讨论。
a. 纵联保护启动。
设线路L1的纵联保护的启动信号为a1v,纵联差动保护作为L1的主保护保护线路全长,故障发生在L1的任何位置,纵联差动保护均应该启动,启动信号期望A*1v为:
b. Ⅰ段保护启动。
设线路L1Ⅰ段保护的启动信号为a1x, 故障发生在Ⅰ段保护范围内就应该启动,启动信号期望A*1x为:
c. Ⅱ段保护启动。
设线路L1Ⅱ段保护的启动信号为a1y, 故障发生在Ⅱ段保护范围内就应该启动,启动信号期望A*1y为:
d. Ⅲ段保护启动。
设线路L1Ⅲ段保护的启动信号为a1z,Ⅲ段保护作为本线路的近后备及下级线路的远后备,在本线路及与本线路连接的任一下级线路发生故障时均需要启动,启动信号期望A*1z为:
其中,N为下级线路物数目。
e. 其他元件保护启动。
设元件sm的主保护的启动信号为ami,第一后备保护的启动信号为amj,第二后备保护的启动信号为aml,当设备发生故障时,主保护及第一、第二后备保护均需要启动,启动信号期望A*mi、A*mj、A*ml分别为:
f. 断路器失灵保护启动。
设第q个断路器失灵保护的启动信号为aqk,当有启动断路器的任一保护动作,断路器失灵保护均需启动,启动信号期望A*qk为:
1.5拒动及误动的解析模型
在上述保护和断路器解析模型的基础上,加入保护(断路器)的误动(用f表示)或者拒动(用g表示)情况。 对于保护(断路器)的动作信号集合{r1, r2,…,rd,…,rD}({c1,c2,…,cq,… ,cQ}),如果rd= 1,第d个保护的动作信号期望Rd*= 0(cq= 1,Cq*= 0), 则保护(断路器)误动, frd= 1 ( fcq= 1), 否则frd= 0( fcq= 0); 如果rd= 0,Rd*= 1 (cq= 1,Cq*= 1), 则保护( 断路器) 拒动,grd= 1(gcq= 1),否则grd= 0(gcq= 0);如果rd= Rd*= 0 (cq= Cq*= 0),或者rd= Rd*= 1(cq= Cq*= 1),则保护( 断路器)正确动作。 考虑到保护的拒动问题,当元件或线路发生故障时,保护启动但未动作,或保护未启动, 均表示保护未动作。
根据保护和断路器的期望状态与实际状态的对比,分析得出保护和断路器的拒动和误动情况,并对矛盾的动作逻辑进行约束,矛盾的动作逻辑包括:保护动作但未启动,保护(断路器)误动又拒动,有动作期望又误动,无动作期望又拒动,未动作又误动,已动作又拒动。 将矛盾的动作逻辑进行约束,用逻辑方程可以表示为:
2隐性故障检测
采用基于保护信号解析模型的隐性故障检测方法,将解析模型的问题转换成最能解释实际保护(断路器)动作情况的0 - 1整数规划问题,优化目标函数进行故障诊断,并通过比较保护期望状态与实际状态的差别,确定不正确启动或动作的保护,检测含有隐性故障的保护装置。
2.1目标函数
首先确定目标函数E(H),目标函数越小表示保护与断路器的实际情况与期望情况越接近,目标函数的逻辑约束如1.5节所述,目标函数E(H)为:
其中,D为保护数量;Q为断路器的数量;为D个保护的启动期望状态与实际状态之间的差异;为D个保护的动作期望状态与实际状态的差异;为Q个断路器的跳闸期望状态与实际状态的差异;表示保护和断路器拒动、误动的情况,在优化过程中,误动或拒动的保护和断路器总数越少,目标函数越小,优化结果越明显;由于启动的保护数量远多于动作的数量,应适当减小启动状态在目标函数中的相对权重,设w为启动的相对权值,为(0,1)范围内的实数,w1、w2分别表示保护和断路器的误动、拒动的相对权值。
2.2隐性故障检测流程
本文采用粒子群优化算法求解目标函数,最优粒子为H(S,P,A,R,C,F,G),H中的S、P为故障诊断结果,即发生故障的元件和线路;F、G为保护与断路器的动作评价。 通过诊断结果检测保护的实际状态与期望状态的差异,可以确定没有正确启动或动作,或者信息上传有误的保护含有隐性故障。
根据上文的建模和求解思路,检测流程如图2所示,通过保护管理信息系统采集电网中保护的配置规则及保护范围,建立解析模型,当故障发生时, 利用该方法进行故障诊断及隐性故障的检测,在调度中心建立隐性故障检测系统。
3算例分析与验证
以图3所示的测试系统为例,系统中元件、保护及断路器的数量如下。
a. 20个设备, 包括4台发电机G1、G2、G3、G4,4台变压器T1、T2、T3、T4,8条母线A1、A2、…、A8及4条线路L1、L2、L3、L4。
b.20个断路器QF1、QF2、…、QF20。
c.76个保护,包括20个主保护G1i、G2i、G3i、G4i、T1i、T2i、T3i、T4i、A1i、A2i、…、A8i、L1v、L2v、L3v、L4v,12个后备保护G1j、G2j、G3j、G4j、T1j、T2j、T3j、T4j、T1l、T2l、T3l、T4l;20个断路器失灵保护QF1k、QF2k、…、QF20k;每条线路都是双端电源线路,两侧均配置三段保护,因此有8个Ⅰ段保护L1x、L1x′、L2x、L2x′、L3x、L3x′、L4x、L4x′,8个Ⅱ段保护L1y、L1y′、L2y、L2y′、L3y、L3y′、L4y、L4y′,8个Ⅲ段保护L1z、L1z′、L2z、L2z′、L3z、L3z′、L4z、L4z′。其中,G表示发电机或者发电机的保护;T表示变压器或者变压器的保护;A表示母线或者母线的保护;L表示线路或者线路的保护;B表示断路器或者断路器的失灵保护;x与x′分别表示线路两端的Ⅰ段保护,y与y′分别表示线路两端的Ⅱ段保护,z与z′分别表示线路两端的Ⅲ段保护,x、y、z为顺时针方向的保护,x′、y′、z′为逆时针方向的保护。
3.1算例1
设线路L3发生故障,上传的保护和断路器实际动作为:线路L3的主保护L3v拒动,L3x动作,跳开断路器QF17,L3x′、L3y′、L3z′拒动,相邻线路的Ⅲ段保护L4z′动作,跳开断路器QF9,变压器第二后备保护T3l动作,跳开断路器QF14。
上传的保护启动信号为:L3v、L3x、L3y、L3z、L2z、L4z′、T3l、T4l、QF9k、QF14k、QF17k。
根据断路器的跳闸信号,且故障区域边界向下级线路延伸一级,故障区域包含的可疑故障元件有L1、L2、L3、L4、A2、A5、A6、A7、T1、T3、T4、G3,对应于S={s1,s2,…,s8};P={p11,p12,p13,p21,p22,p23,p31,p32,p33,p41,p42,p43};断路器有15个,分别是QF2、QF3、QF4、QF5、QF9、QF10、QF11、QF12、QF13、QF14、QF15、QF16、QF17、QF18、QF19,对应的断路器跳闸信号C={c1,c2,…,c15}。线路保护有28个,分别是线路L1、L2、L3、L4的纵联保护及三段保护L1v、L1x(x′)、L1y(y′)、L1z(z′)、L2v、L2x(x′)、L2y(y′)、L2z(z′)、L3v、L3x(x′)、L3y(y′)、L3z(z′)、L4v、L4x(x′)、L4y(y′)、L4z(z′),元件主保护有8个,分别是A2i、…、A7i、T1i、…、T4i、G3i;元件的后备保护有7个,分别是T1j、T2j、T3j、T4j、G3j、T1l、T2l、T3l、T4l。断路器失灵保护有6个,分别是QF9k、…、QF17k,对应的实际保护动作信号R={r1,r2,…,r49},保护启动信号A={a1,a2,…,a49};目标函数E(H)中,w=0.25,w1=1.5,w2=0.75。
采用离散粒子群优化算法求解,则目标函数的最小值E(H*)=5.75,最优粒子为H*,其中,S={0,0,0,0,0,0,0,0},P={0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0}。则诊断结果为:线路L3的p31段发生故障,线路Ⅰ段保护L3x动作,线路L4Ⅲ段保护L4z′动作,变压器T3第二后备保护T3l动作,断路器QF9、QF11、QF14跳闸,拒动的保护有L3v、L3y′、L3z′。通过对比a与A*,得出保护启动的差异:实际状态下线路L3左侧的Ⅱ、Ⅲ段保护未启动,期望状态下Ⅱ、Ⅲ段保护应启动。由此可得,L3左侧的Ⅲ段保护启动部分可能含有隐性故障,导致保护未启动或启动信号未上传。
3.2算例2
设变压器T1发生故障,上传的保护和断路器实际动作为:变压器主保护T1i拒动,第一后备保护T1j动作,跳开断路器QF2,断路器QF3拒动,断路器失灵保护QF3k动作,跳开断路器QF4、QF9,Ⅲ段保护L4z动作,跳开断路器QF11。
上传的保护实际启动信号为:T1j、T1l、QF2k、QF3k、QF11k、L4z、L1z′。
同理,故障区域包含的可疑元件有A1、A2、A6、T1、T3、G1、L1、L3、L4,对应于S={s1,s2,…,s6},P={p11,p12,p13,p21,p22,p23,p31,p32,p33,p41,p43,p43};断路器有QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF9、QF11、QF14、QF15、QF16、QF17,对应于C={c1,c2,…,c11};线路保护有12个,分别是L1、L3、L4的纵联保护及三段保护L1v、L1x(x′)、L1y(y′)、L1z(z′)、L2v、L2x(x′)、L2y(y′)、L2z(z′)、L3v、L3x(x′)、L3y(y′)、L3z(z′)、L4v、L4x(x′)、L4y(y′)、L4z(z′);元件主保护有6个,分别是A1i、A2i、A6i、T1i、T3i、G1i;元件的后备保护5个,分别是T1j、T3j、G1j、T1l、T3l;断路器失灵保护有3个,分别是QF2k、QF3k、QF11k;对应的保护动作信号R={r1,r2,…,r26},保护启动信号A={a1,a2,…,a26}。目标函数E(H)中,w=0.25,w1=1.5,w2=0.75。
采用离散粒子群优化算法求解,目标函数最小值E(H*)=6.25,最优粒子为H*,其中,S={0,0,0,1,0,0},P={0,0,…,0}。则诊断结果为:变压器T1发生故障,第一后备保护T1j动作,断路器失灵保护QF3k动作,Ⅲ段保护L4z动作,断路器QF2、QF4、QF9、QF11跳闸,拒动的保护有T1i,误动的保护有L4z。通过对比a与A*,r与R*,得出保护启动与动作的差异:实际状态下变压器T1的主保护未启动,第一、第二后备保护启动,期望状态下主保护与第一、第二后备保护均启动;实际状态下L4的Ⅲ段保护启动并动作,期望状态下L4的Ⅲ段保护启动但未动作。由此可得,变压器T1的主保护启动部分可能含有隐性故障,导致主保护未启动或启动信号未上传;L4的Ⅲ段保护可能含有隐性故障,导致Ⅲ段保护误动。
4结论
电网可提供精确度较高的多种信息用于隐性故障检测,本文加入了保护的启动信号,考虑了故障元件、保护启动、保护动作和断路器跳闸的关联性,并针对三段保护等较复杂情况,提出一种基于保护信号解析模型的隐性故障检测方法。 该方法利用一次设备及二次设备提供的信息,根据保护和断路器的动作原理及配置规则构建解析模型,并建立目标函数,利用粒子群优化算法进行求解,得到故障诊断结果。 并通过保护信号期望状态与实际状态的差异确定含有隐性故障的保护装置。 算例表明,该隐性故障检测方法有较强的实用性,可在故障诊断的同时检测保护装置的隐性故障。
摘要：目前尚缺乏有效的继电保护装置隐性故障检测方法,因此提出了一种基于保护信号解析模型的隐性故障检测方法。该方法根据保护启动、保护动作、断路器跳闸、故障位置信号之间的逻辑关系,以及主保护和后备保护之间的配置规则,并考虑线路三段保护、拒动误动等情况,构建描述各信号之间关联的解析模型。将信号的实际状态和期望状态的最大匹配作为优化目标,利用优化结果检测隐性故障。算例分析结果表明了该方法的有效性。
无线网络信号故障详解 篇5
1. 无线信号的干扰
由于无线局域网的无线射频采用的是ISM(工业，科学，医学)无线频段，其中802.11b、802.119标准使用的是2.4G频段，802.11a标准使用的是5.8G频段。因此无线局域网会由于在实际的运行环境当中一些突发的同频段的无线设备的射频干扰而受到影响。如微波炉、蓝牙手机信号都处在2.4G频段。
所以在无线局域网工作时，在它的区域中突然打开一台微波炉，或者蓝牙手机使用蓝牙耳机，或者突然有其他的同频段的无线设备运行都干扰无线局域网的无线信号。无线网络的物理环境发生变化，如在无线AP和无线客户端之间突然有大的障碍物移动出现等因素，会直接导致无线局域网的网络性能产生突然较大的降低，并且直接导致无线信号中断或速率降低。
还有一个干扰是来自无线局域网的本身，那就是同频段不同信道的干扰。这种有趣的情况在家庭用户发生，只能是在相同楼层相邻或相近建筑物的无线AP的相互干扰。相邻的无线AP设备之间应使用无干扰的不同信道。如：802.11b、802.11g使用相差五个频段的信道即可消除干扰，典型的无干扰信道的设置方式为分别为1、6、11信道，
2. 无线信号覆盖及穿透
家庭环境中，距离都较短，一般的无线局域网设备都号称传输距离在100米以上，所以信号的传输距离都不是问题。但是家庭环境却带来一个新的问题，那就是家庭的空间都比较拥挤，空间不够开阔，其中房间中的墙壁是最主要的障碍物。由于无线局域网采用的是无线微波频段。微波的最大特点就是近乎直线传播，绕射能力非常弱，因此身处在障碍物后面的无线接收设备会接到很微弱的信号，或没有收到信号。那么穿透呢?
这是很多网友最关心的问题，大家都希望无线信号能至少穿透屋内的隔墙。要提高无线信号的穿透隔墙的能力，有效的办法是提高天线的增益，我们在选购无线AP时最好能选择天线增益高的产品，一般至少要2 dBi以上为好。按照经验，2dbi的增益天线信号可以穿透两堵墙。若是房间太多，经过的隔墙比较多，最好是设备是天线可拆，以便配置高增益天线，如改换5dBi 的全向天线加以增强。
金属物体的障碍物，不仅阻挡微波无线信号，它还能把电磁的能量给吸收掉，生成弱电流泄流掉，因此，无无线信号在家庭环境中最大的金属物体的障碍物是内有钢筋网的楼板，这个方向的信号几乎没有穿透的可能。要能穿透，信号也是非常的弱。这么大尺寸的的障碍物，微波的绕射更是不可能。若天线设备的天线放在屋中央，则无线信号只能从开阔的通路从窗户直线发射出去。
在上述的因素我们都认识以后，就得为无线AP选择一个最佳的放置地点。这个放置点的要求如下：
一、位置应偏高一些，以便在较高地方向下辐射，减少障碍物的阻拦，尽量减少信号盲区;
二、位置点选择应是使信号尽量少地穿越隔墙，最好是房间中的无线客户端能与无线AP之间可视。
大型考试环境信号检测的研究 篇6
摘要：随着高科技的发展及应用，大型考试中经常发生作弊事件，作弊手段也越来越先进，极大的影响了考试的公平性。本文叙述了几种考试环境信号检测的研究及预防作弊的方案。
关键词：高科技 考试环境 检测
0 引言
随着电子技术的不断发展，无线电业务的应用领域得到飞速发展，对国民经济和国防建设等方面发挥着重大的作用。但也存在不法分子利用考试工作的漏洞和考生走捷径的心态，有组织地进行考试作弊。随着高校办学规模和在校生数量的不断扩大，面对纷繁多样的考试项目，大学生考试作弊现象也在不断蔓延，这给高校的教学质量、教学管理带来很大的冲击和影响。
1 目前，主要的作弊手段分为以下几种
1.1 无线摄像系统。考生利用微型无线摄像系统将题目内容实时影像发送到考场外，中转站接收影像后，利用互联网将题目分发到若干人员配合做答案；中转站得到答案后，利用无线对讲通信系统发射送答案。这种作弊形式通常将摄像系统伪装成像普通的橡皮擦、文具盒、荧光笔等形状，具有体积小，反探测、反屏蔽、待机时间长、不易辨别、发送距离远等特点。如图1无线摄像系统。
1.2 对讲系统。主要由对讲机、转发模块、接收天线和无线耳塞四大部分组成，供电系统一般采用6节1.5V的5号电池。对讲机可以发射610.025MHz-614.999MHz频段16-20个，可以发射功率0.6W左右，数码管显示设置发射频道号信息；接收转发器部分隐藏在考生身上的衣物，通过转发器接受进行转发，而且能多频道接受对讲机信号，接收设备为天线和耳塞，天线位直径约0.6米，高约1.2米左右，重量轻，耳塞为圆锥形，便于隐蔽。特点：对讲系统出奇制胜的使用我国国家规定以外频率；发射时间短，间断开机；信号微弱且不稳定，流动性大；使用迷你耳机配合全塑手机，具有极大的隐蔽性；一般是高智商团伙作案，有专家作技术支持，有一定的反监测能力。如图2背心式耳机。
1.3 宽频无线电通信系统。信号传递中，采用宽频传输技术，即多路传输信号，实现多个频率同时发射传输作弊信号。现阶段屏蔽均采用点扫描方式，从50.000MHZ-650.000MHZ进行逐频递增扫描屏蔽，扫描步进0.001MHZ，由于扫描速度极快，如果使用一个固定的频率进行传输作弊信号，屏蔽器扫描到此频点时，频段将被屏蔽，但是采用宽频传输技术，同时有多个频点进行同步传输，如果屏蔽器还是用点扫描，最后总有频点不被屏蔽，考生照样接收到作弊信息。这种作弊形式使用的接收设备更完善，采用最新的骨导声音还原技术成果，不再使用传统的各类价格高昂而易损的电子耳机。使用时只须将设备贴近头部或项部任意骨头处即能接收到接近广播音质的清晰声音。针对如此多样且科技含量较高的作弊工具与手段，高校和通信管理部门也积极采取了相应的防范设备与防范措施。下面介绍几种常用的防范设备与措施及防范预案，希望能够给考务管理工作者提供一些帮助，为考生提供一个公平公正的考试环境。
2 几种常用的防范设备与措施及防范预案
2.1 防范设备
2.1.1 金属探测器。金属探测器是一种专门用来近距离探测金属的仪器，除了用于探测有金属外壳或金属部件之外，还可以用来探测的隐藏在耳中或头发力的无线隐型耳机，但是对于非金属通信设备的检测有些力不从心。
2.1.2 信号屏蔽器。目前，信号屏蔽器是防范无线电作弊的最有效的措施，不仅能够对手机和小灵通信号进行有效的屏蔽，还可以对普通对讲机信号进行屏蔽。
2.1.3 监考大师。这个特别的装备只有烟盒大小，有一根天线，是一款新型无线信号机探测仪器，集监测、定位、监听、录音4大功能于一体监考大师对利用隐形耳机等高科技作弊手段具有监听和探测功能，它可以及时准确地探查出考场中的作弊通讯设备，而且不会释放任何对人体有害的辐射。
2.1.4 无线电监测车和便携式监测接收机。无线电监测车理论上是可以探测到0.000000MHZ－2400.000000MHZ的所有模拟无线电信号。但是，如此大范围的无线信号有上亿个点，无线电监测车是不可能做到对所有频段都进行监测的，一般在实际使用中都是重点监测民用频段，具体来说指130-170;400-470的无线信号，但由于近来来500MHZ和600MHZ的大量使用，很多地方也重点加强了对此段频率的监测。
2.2 防范措施 通过对考场无线电信号作弊的分析，我们发现考试无线电作弊需要各种无线电设备的环环相扣、无线电波的畅通传输才得以成事，我们打破其中的任何一环，就能切断信息传输通道，使作弊不能得逞。
2.2.1 排查设备。考场无线电作弊中使用各种无线电发射和接收设备。接收设备很少有信息泄露和丢失，故较难排查，因此我们主要以发射设备作为排查目标。对于场外的发信单元，其使用的频段从VHF直至1000MHZ，正好落在通信管理局无线电监测设备范围内，是我们查找的重要方向，其具备较强的移动能力，通常采用交叉定位和场强逼近相结合的方法查找。由于转发设备在考生的身上，其发射单元辐射是未经调制的音频信号，频率低，覆盖范围多在1米左右，所以还可以通过监考老师使用监考大师来巡查考场中的转发设备。
2.2.2 阻断传播 在大型考场开始前，需要对大型考场提前做好无线电的现场监测，可以摸清考场周围的电磁环境，形成考场电磁频谱样本库，为考试过程的监测提控比对基准。在考前要做好现场干扰测试，干扰效果评估，对干扰方案制定提供依据。大型考试无线电作弊发射单元发10-1000MHZ的无线电波，功率0.1-30W左右，我们选择高功率的干扰源作为压制，采用接收机在这些频段不停进行扫描，出现异常信号时，与电磁频谱样本库进行比对，如果库中不存在此数据，将其记入不明信号数据库，干扰发射机将根据不明信号数据库的频率进行干扰。对明确的作弊信号，立即采用干扰机单独对其进行干扰，如果有需要还可以进行测向定位。频率偏差可以有一定的误差，目的是使作弊信号无法正常传送作弊信息。
2.3 防范预案 ①明确分工，落实责任；维护设备，正常运行；熟悉环境，机动灵活；应急演练等预案的制定。②加强各相关单位的联络，作好部门联动工作。③加强巡逻，主设备热备份。
由于利益驱动、考生心态不正和制度不完善，作弊和反作弊成为一种游戏，新技术、新材料和新工艺等不断引入作弊中，作弊手段多样化、更先进的方向发展，需要我们紧跟技术发展、牢牢掌握其发展动向，解放思想、大胆创新，维护考试的公平、公正。
故障信号检测 篇7
1 小波分析
小波变换作为一种新的信号处理工具, 是当前数学领域和工程技术领域中一个迅速发展的学科, 它通过伸缩和平移可对信号进行多尺度分析, 在工程上各领域都取得了广泛的成果。其优良的去噪性能已越来越多地引起人们的重视。
1.1 小波函数
1.2 小波包分析
通过多分辨分析可以对信号进行分析, 其在高频段频率识别性较差, 而在低频段时间识别性差。小波包分析是一种高效快速的检测方法, 它将频带进行多层次划分, 把高频信号进行分解, 根据被待分析信号的特征, 自适应地选择频带, 使之与信号频谱相匹配[1], 实现了精细、准确的分析信号方法。尽管同一尺度层上的子空间是正交的, 但在不同尺度上的子空间有些是正交的, 有些是非正交的。从子空间对应频带互不重叠的表现也可了解子空间之间的正交性质。我们对一个待分析信号经小波包分解, 意味着它把正交小波分解的子空间作进一步细分, 也就是将有限频带细分为若干更细频带的组合。
2 信号调制
2.1 幅值调制
x (t) 在频域可表示为:
调制后的信号, 增加了一对分量 (fc (10) fz) 和 (fc-fz) 。它们以fc为中心对称分布。对于实际的信号, 载波信号和幅值调制信号都不是单一频率的, 存在随机变化。所以在频谱上形成若干频谱延伸, 称之为边频族[2,3]。
2.2 频率调制
幅值调制的产生也同时会导致频率调制, 二者同时存在, 互相影响。频谱上的边频成分是两种信号调制时产生频率成分的叠加, 由于二者边频成分相位不同, 使得叠加后的边频幅值发生变化, 有的下降, 有的上升, 破坏了边频带原有的对称性, 因此, 带噪信号一般都含有以频率及其各阶谐波频率为载频。
3 循环自相关函数
非平稳随机信号x (t) 的统计函数如相关函数、功率谱, 频率谱度函数是随时间周期平稳变化的, 信号x (t) 对称形式的自相关函数定义为
由上式知道, 当a取低频值时对应的是信号的包络功率谱。而当a取高频值时就不存在包络的情况[4,5]。DCS函数是一种快速计算信号功率谱密度的方法, 可利用循环度函数的这种特性对信号进行解调分析。
4 工程应用
某一工程使用电压力传感器获取振动信号, 当机械臂转速为2662r/min, 采样频率为16000HZ, 对其进行小波包处理, 结果如图1 (a-c) 所示。从图1可以看出, 在尺度a为1-5的频谱图上, 可以看到明显的干扰信号及其位置信息。
当设备中有故障发生, 会使元件受到冲击, 测得的振动响应信号通常都是调制信号, 当运用循环平稳分析原理, 不同循环频率处的循环自相关函数上可以提取出不同故障的特征频率[6], 通过频率特征点确定故障位置, 进而将不同的故障进行有效分离。图2故障信号应用相关函数后的频谱图, 从时域信号和频域信号中可看出信号有明显的故障点即噪声干扰, 而且有较强的规律性。对此类信号进行解调处理, 分离出调幅信号, 分析其特征频率和幅值将能够准确地辨识出噪声位置即故障点
通过滤波及包络处理, 进行络细化谱分析, 形成时变幅值调制信号。对此类信号进行解调处理, 可以分离出调幅信号。再次利用小波解调法进行解调, 得到如图3所示的重构信号的CSD图。从图中看出在离频率轴f≈500Hz周围分布着大于零的谱密度值, 其中在2处位置出现了谱峰, 而在其它位置处, CSD都几乎为零。因此可以进一步断定信号带噪位置[4]。
5 结语
本文介绍了信号的小波处理法以及循环平稳解调法。在此基础上, 利用MATLAB对模拟故障信号进行仿真研究。结果显示, 该分析方法非常适用于分析具有循环平稳特性的幅值调制信号。
参考文献
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[2]万良虹, 柳亦兵, 冯东亮.小波包分析方法在滚动轴承故障诊断中的应用[J].现代电力, 2004:23-26.
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[5]石博强, 申焱华.机械故障诊断的分形方法[M].冶金工业出版社, 2001.
故障信号检测 篇8
随着经济的迅速发展, 国民收入日益的提高, 我国机动车数量也随之大幅增长。行车安全越来越受到人们的重视。其中汽车信号灯是保证汽车安全行驶的重要装置。
1 研究方法
本设计旨在采用自上而下的系统分析方法确定研究方案, 采用先模块设计后软件设计的设计思路, 采用先局部后整体的方法控制过程, 采用边编译边调试边改进的同步方法进行软硬件的调试。
1) 在硬件整体系统设计的基础上, 按照模块设计的思想分为信号灯开关控制模块、电源模块、显示器模块、前后信号灯控制与通讯模块、以及前后信号灯故障采集等模块。
2) 本设计将原通向汽车后部的导线由8条减为4条, 如果能对车后部的油泵、音响系统、底盘控制系统进一步集成设计, 使用的线束将大幅减少;线束减少的同时也减小了体积, 可以提高汽车设计的空间余度;通过软件控制的方式实现转向信号的闪烁, 避免传统闪光器寿命过短对汽车信号的影响。
3) 先在实验台架上进行实验和调试, 边调试边改进, 有可能的情况下装车调试并试用。
2 主要设备
单片机开发实验板结构图见图1, 功能模块图见图2。
设备作用:为汽车信号灯系统设计的软件编译提供平台, 为系统的初步调试提供平台。
3 系统整体布局
考虑到汽车各相关部件的位置, 距离等因素, 将系统部件的整体布局设计如下图3。
本设计主要包括控制开关、前控制器、后控制器、控制显示器等。各控制器的功能测试拟在整车电器实训台架进行。主体结构组成包括:灯光仪表系统、起动系统、充电系统、点火系统、发动机电控系统;电动刮水器、洗涤贮液罐及泵。其中所有部件设置接线端子, 提供线路连线。
4 结论
通过以上对基于单片机的汽车信号灯故障检测系统的开发思路、硬件组成及整体布置的分析, 系统的可操作性得到了初步的证明。为下一步软件设计和系统测试做出了充分的准备, 也为最终的实车试验打下基础。
摘要：本设计旨在能对汽车信号灯的故障进行可视化的警告, 还可对故障部位进行文字提示, 方便司乘及维修人员及时准确的发现和解决问题.
关键词：单片机,汽车信号灯,故障,检测系统
参考文献
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故障信号检测 篇9
但是, 一旦出现S7站系统之间任一通信线路中断, 或任一S7站总线隔离器损坏或系统24VDC任一处电源接地, 都会引起通信中断, 并且上位机读取不到系统数据, 检修人员排查故障只能采用传统的万用表分段检测, 分段甩S7站外接输入信号, 一般需要排查6至10小时, 甚至更长, 极大的影响公司正常生产。
1 项目内容
该项目主要是利用西门子MPI通讯中的SFC67“X_GET”, 从本地S7CPU站以外的通信伙伴中读取数据, 并互发送握手信号, 利用车房S7站编写故障自检程序, 同时利用车房CPU备用数字量输出点及输入点和音响喇叭, 在信号柜上安装复位和故障指示灯, 将对应区段通讯故障通过声光报警报出, 检修人员第一时间就能判断出故障点, 该方法比传统的“逐路排查”法效率高出10倍以上, 极大缩短故障处理时间。
利用车房S7站点与上井口S7站点SFC67“X_GET”通信站:
取车房发送至上井口备用通信点:DB1.DBX9.7, 并取上井口发送至车房相对应备用通信点:DB1.DBX1.7作为通信握手信号。
同样, 利用车房S7站点与下井口S7站点SFC67“X_GET”通信站:
取车房发送至下井口备用通信点:DB1.DBX33.7, 并取上井口发送至车房相对应备用通信点:DB1.DBX17.7作为通信握手信号。
1.1 车房到上进通信故障自检程序编写如下:
1.1.1 在上井口S7站CPU中编写如下程序:
利用车房发送的握手通信点驱动上井口发送至车房通信点并反发送回车房。
1.1.2 在车房S7站CPU中编写如下程序:
利用上井口反发回的握手信号常闭点DB1.DBX1.7驱动车房发送回上井口握手信号常开点DB1, DBX9.7, 这样, 在CUP一个循环扫描周期内, 车房通信点DB1DBX9.7在车房与上井口通信正常的情况下就会处于间隔接通与关断状态, 因此利用常开点DB1, DBX9.7接通一个T55 (SODT) 接通延时定时器, 加入在常开点接通情况下断开, 并持续1500MS, 则为通信故障, 接通中间继电器器M8.0, 同样, 通信也可能在DB1.DBX9.7为常闭状态下断开, 于是利用常闭点DB1.DBX9.7驱动接通延时定时器T56, 并输出到M8.0。
1.2 上井口至下井口通信故障检测程序编写如下:
1.2.1 在下井口S7站CPU中编写如下程序:
1.2.2 在车房S7站CPU中编写如下程序:
如图1所示, 下井口到车房通讯必须也通过上井口到车房通信线路, 因此, 要判断下井口到上井口通信必须先确保上井口到车房通信正常, 所以把“上井口到车房通讯故障M8.0”加进“上井口到下井口通讯故障M8.1”中。
由于西门子MPI通信协议基于RS-485通信, RS-485标准采用平衡式发送, 差分式接收的数据收发器来驱动总线, 接收器的输入灵敏度为200mv, 即 (V+) - (V-) ≧0.2V, 表示信号“0”; (V+) - (V-) ≦0.2V, 表示信号“1”。因此, 当出现“车房至上井口”和“下井口至上井口”两路同时出现“通讯故障”时, 则断定为系统接地, 导致系统电位不稳定。
通讯故障输出及系统接地监视程序编写如下:
当出现通讯故障或接地故障时, 必须要有声光报警, 为减少硬件投资, 利用车房信号柜本机音响作为声音信号报警喇叭, 并外接一个复位按钮作为声音复位。程序编写如下:
将通讯故障声音报警加入本机音响控制程序中:
利用“上井口到车房通讯故障”数字量输出点Q1.0驱动备用中间继电器KA7, 用“下井口到上井口通讯故障”数字量输出点Q0.6驱动备用中间继电器KA10, 并在信号柜后安装故障指示按钮以及故障。
2 应用情况及社会经济效益
本项目通过通讯故障自检程序的编写, 实现通讯故障分断报出, 给排查故障指明了方向, 大大缩短故障处理时间通过几个月的投入使用, 帮助检修人员快速排查两次该类故障, 每次能节约5小时以上的故障排查时间, 转化成经济效益 (6小时×每小时35斗×每斗45吨×70%原煤洗选×每吨400元) 约为260万元, 取得的直接及间接经济效益十分明显, 同时, 进一步提高了系统的自动化程度, 使设备管理、维护更加严谨和科学。
摘要：本文对西门子S7-300无组态MPI通讯系统进行了深入研究, 通过调用的系统功能块SFC67, SFC68, 在两个S7通讯站之间互发握手信号, 利用车房S7站编写通讯故障检测程序, 并编写故障输出指示程序, 使检修人员第一时间就能判断出故障点, 大大提高了故障处理效率。
关键词：自动化控制系统,通讯故障检测,程序
参考文献
故障信号检测 篇10
关键词：电机故障,振动信号,信号采集,信号处理,电压波动,负荷变化,劣化特征
0 引言
然而电机在实际运行过程中, 往往会受许多因素的影响, 如电压的波动、负载的变化、运行环境的恶劣程度和电机的生产质量等, 而出现各种各样的故障。电动机发生故障时, 不仅会使电机本身受损, 还会耽误整条生产线的生产, 有时甚至会对人身安全构成威胁, 从而导致恶劣的社会影响以及巨大的经济损失。而电机在发生各类故障前, 通常会表现出一系列关于电磁的、声学的、机械的及绝缘系统的劣化征兆。若能在电机出现各类故障前, 及时地检测出可表征电机故障状态的参数, 并对将要发生的故障发出预报, 向现场工作人员提供必要的信息, 便于他们能够合理地安排、组织预防性维修, 从而避免发生不必要的停机等而造成的重大经济损失, 所以, 对电机故障诊断的要求就变得十分迫切。
1 电机故障振动信号采集
1.1 传感器的选取
信号采集是实现电机故障诊断的第一步, 也是故障诊断的重要基础。传感器是获取各种信息并将其转化为易于测量和处理的信号的器件, 是信号采集的关键设备。故如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境来合理地选用传感器, 是在测量某个量时需先解决的问题。当传感器确定之后, 与之配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量的结果能否有效, 在很大程度上取决于选取的传感器是否合理。一般来说, 在选取传感器时, 需考虑以下几个重要指标:
1) 动态范围:指传感器输出量与物理输入量之间维持线性比例关系的测量范围, 一般来说, 测量范围越大越好。
2) 灵敏度:指传感器输出量与物理输入量之比。若传感器灵敏度高, 不用前置放大器便可进行测量;否则需配置前置放大器进行测量。
3) 动态特性:指传感器的响应延时、幅频特性、相频特性等。一般要求在所测频率范围内, 幅频特性是平直的, 相频特性是线性的, 响应的延时越小越好, 否则容易造成转化后的信号失真。
4) 稳定性:指传感器在长时间使用后, 其灵敏度、动态范围的变化较小, 重复精度高, 否则要经常对传感器经常标定。
1.2 传感器的安装方式
传感器的安装方式对信号的不失真获取会带来一定的影响, 在安装传感器时:一是, 得保证被测系统有足够宽的频率响应带宽;二是, 不会给被测系统增加较大的附加重量;三是, 得考虑现场安装环境及其条件的制约。传感器常用的安装方式如表1所列的几种方式。
1.3 检测点的选取
在检测电机故障振动信号时, 除了对传感器的自校正、安装方式和供电电源要求外, 还需考虑传感器的位置配置问题。
当进行电机故障诊断时, 检测点的设定直接关系到诊断系统的性能。检测点的设定应遵循两条原则:一是, 保证在检测点处的信号能正确反映电机所处的状态;二是, 在满足诊断要求的前提下, 尽可能少设专用检测点, 以免资源浪费。
另外在确定检测点位置时, 还应考虑便于传感器的安装、拆卸和测量, 对故障要有一定的敏感性, 且该位置引入的干扰最小, 获得的数据信息丰富, 尽可能做到能够监测整机状态。同时要考虑诊断部位的特征、安装方向和传感器的可接近性。
故障诊断中一个重要方面是确定故障出现的位置, 将不同的传感器安装在电机上的不同位置时, 各传感器必将对其最短路径上的故障最为敏感。
1.4 电机故障信号采集
当传感器以及检测点选好之后, 便可对电机的故障信号进行采集了。信号的采集是信号处理与分析的一个重要前提, 其精确性决定了最终的结果能否成功。与电机的电流电压信号一样, 电机的实际振动波型是连续的模拟量, 为了便于对其进行各种数字变换处理, 须对连续信号进行抽样和截取, 将它变为离散的数字信号, 但不恰当的抽样和截断会带来频率混叠等问题。图1表示对两个不同频率的信号, 按图中的采样间隔进行采样, 其结果为:两种不同的模拟波形却获得了相同的数字波形, 这是一种典型的频率混叠现象。
为了避免产生频率混叠现象, 采样时须满足香农采样定理, 即最低采样频率必须是信号频率的两倍。反过来说, 如果给定了采样频率, 那么能正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做奈奎斯特频率, 它是采样频率的一半。若信号中包含频率高于奈奎斯特频率的成分, 信号将在直流和奈奎斯特频率之间发生畸变。
理论上采样频率设置为被采集信号最高频率成分的两倍就够了, 但考虑到在实际中所用的滤波器, 并不像理想滤波器一样, 能在截止频率处具有垂直截止的特性, 故在工程中通常选5-10倍, 有时为了更好地还原波形, 甚至还需设高一些。另外, 由于采集信号后通常都需做适当的信号处理, 如FFT等, 这样对样本数就有一个要求, 一般不能只提供一个信号周期的数据样本, 而需提供5-10个周期的, 有时甚至需更多。
2电机故障振动信号处理
由传感器采集到的反映电机运行状况的各种参数信号, 通常是由许多幅值、频率、相位关系各不相同的信号混叠而成, 故从动态波形所得到的信息是十分有限且不够的。恰当地分析与处理这些信号, 并尽可能多地提取出电机故障状态信息, 然后以直观清晰的方式表达出来, 也是电机故障诊断技术研究的重要任务。
一般来讲, 对于常规信号 (如温度) 可以直接送往信息平台, 在经过归一化处理后, 便可作为决策故障类型时的输入信号;而对于非常规信号 (如振动信号) 不能直接作为诊断时的输入信号, 必须对其进行处理, 从中提取出能用于故障诊断的特征信号。
常用的信号处理方法, 主要从时域、幅值域和频域来进行分析。概括起来讲, 信号处理的方法主要有:若传感器获得的信号是平稳的, 为了研究过程的动态特性, 可采用谱分析、倒谱分析、序列变换和动态模型等方法;若传感器获得的信号是非平稳的, 则可采用时频分布分析、高阶谱分析、小波分析和小波包分析技术等;若监测的对象具有复杂的非线性特性, 可采用分形和混沌特征量作为特征。
当然在具体的实际应用中, 不是说我们就只能采用上述方法中的一种, 因为有时也可能会将这几种方法结合起来使用。选用的方法不一样, 获得的特征向量也可能不一样, 因此选用恰当的信号处理方法是非常重要的。
3 结束语
总之, 对电机常见故障的在线诊断和分析, 不仅可以及早地发现故障和预防故障的进一步恶化, 减少突发事故造成的停产损失, 防止对人员和设备安全的威胁, 并为实现状态检修创造条件;而且能为设计制造者提供经验, 积累数据, 有利于电机性能及可靠性的改进;同时对于电机故障的定位、类型决策及其维修等都是极其重要的。
参考文献
[1]朱建山.异步电机故障诊断方法研究与应用[D].上海:上海海事大学, 2007.
故障信号检测 篇11
关键词：信号；维修；联锁设备；故障；分析
铁路运输是我国交通运输体系中重要的组成部分，随着信息化时代的到来，铁路运输的管理与控制将逐步实现信息化，而铁路运输中信号设备主要的依托是联锁，一旦联锁设备出现故障会直接影响铁路系统各部分间的信号传递，甚至引发铁路安全事故。因此，深入分析信号维修中联锁设备的故障处理方法具有重要的意义。
一、铁路运输系统中的联锁设备类型
联锁设备的主要作用是建立信号系统中各设备之间的联锁关系，目前铁路系统中应用的联锁设备主要有2种类型：一是计算机联锁，指的是通过计算机内部逻辑运算产生控制信号，控制联锁设备；二是电气联锁，此种联锁方式的内部逻辑全部通过继电器实现，同时，两者在操作上有一定的区别。
二、信号联锁设备故障处理方法
（一）传统故障处理法
信号联锁设备传统的故障诊断法对检修人员有着极高的要求，需要检修人员具备丰富的维修经验和诊断经验，能够准确定位故障点，并采取有效的措施予以解决。常用的故障诊断方法包括盘面压缩法、校核法及比较法等。一些联锁设备自身具备自我故障诊断能力，一般的故障是显而易见的，故障反映到控制台后通过指示灯进行报警提醒。传统的故障诊断方法能够有效解决联锁设备中电路断线、混线等一般问题。
（二）信号处理法
信号处理法是构建信号模型，之后通过分析处理频率、幅值等能够反应反馈信号的特征，根据结果判断联锁设备出现故障的具体情况。信号处理法具有较高的灵活性、操作便捷、易于掌握等特点。但其过度依赖设备电气特性，在设备设施的信号容易受到周围各种噪音与信号的干扰，所以该方法的适用范围有限，只能够有效处理一些较为简单的故障类型。
（三）人工智能故障诊断法
人工智能故障诊断法融合了模糊逻辑、人工神经网络、专家系统以及其他诊断技术，综合运用不同的诊断技术与手段措施，适用于有效处理信号联锁设备中复杂的系统故障。其中，模糊逻辑法是有效利用模糊逻辑的结构性知识的表述能力，对故障进行有效的判断；人工神经网络法通过模拟人脑的思考方式有效解决和排查故障类型，进而采取合理的措施进行检修，此方法广泛应用于故障预测和故障模式识别中；所谓的专家系统就是将技术人员积累的丰富的故障诊断经验及多样化的专业知识输入到计算机诊断程序系统中，通过模拟专家故障处理流程来有效排查和判断故障類型，为后期的故障处理提供参考数据。
三、加强信号联锁设备故障维修的有效策略
（一）建立常态化安全应急管理流程
常态化的安全应急管理流程主要是及时、有效处理联锁设备发生故障后的重要途径，涵盖了风险识别、卡控措施、系统评估等内容，制定合理的安全应急管理流程还需要充分结合日常故障处理、过渡施工及正常施工过程中的安全管理经验，确保流程符合设备运行的实际情况。各级联锁设备管理人员在信号联锁设备发生故障后要严格按照流程要求进行故障检查，明确其故障原因，并采取合理的技术手段与措施进行故障处理，确定联锁试验范围及项目，处理故障后要将详细记录故障情况的试验表格进行上报。另外，重点详细检查特殊中岔、坡道、道口、场联以及专用线设备等，通过段局域网平台记录特殊设备分布、试验方法、维护重点及相关原理，为后期的交流学习及共享提供支持。此外，还要强化联锁试验应急演练，贯彻落实卡控措施，防止发生联锁试验缺项、漏项及试验不彻底等严重违规行为。
（二）建立联锁安全信息快速反映机制
首先，建立联锁安全问题库。通过排查诊断发现的联锁设备问题应统一纳入档案库监理，采用分类、分级管理方式定期更新，为后期设备各类隐患及问题的及时处理提供数据支撑。通过机电联劳等方式，跟踪验证故障的处理过程，实施闭环处理。其次，完善联锁安全信息诊断评估制度。构建完善的段、车间2级安全运行信息诊断评估网络，进一步明确评估标准，实现联锁安全信息资源的科学合理利用，形成安全生产指导的有效依据，强化联锁图纸档案管理的标识化、信息化。
（三）建立联锁安全综合实验机制
强化计算机连锁修改软件仿真实验记录管理，在仿真实验初期，电务段应严格执行局部规定，建立健全计算机联锁仿真试验报告制度，详细记录软件厂家出现的各种问题、相应的处理措施以及出现此类问题的主要原因，便于后期设备的维护与管理。仿真试验时，联锁软件研发单位及设备管理单位应共同出具仿真试验书面报告，其主要包括车站名称、试验参与人员、试验日期及项目、出现的问题及相应的处理结果，经双方单位签字即可生效。此外，要封存管理仿真试验结束后的联锁软件芯片，安装时应有双方共同确认并开封形状良好的芯片，以确保联锁软件的使用性能，保障铁路运输系统的安全与稳定。
四、结束语
综上所述，信号联锁设备的故障分析包括传统故障诊断法、信号处理法以及人工智能故障诊断法，合理运用这些故障诊断方法，准确定位设备的故障点，提高设备故障检修的水平。为了进一步强化信号联锁设备的使用性能，电务部门应积极建立常态化安全管理应急流程、联锁安全信息快速反映机制以及联锁安全综合实验机制，保障故障能够得到及时有效的解决，增强铁路运输的安全性。
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铁道信号电源接地故障分析 篇12
关键词：铁道信号,电源接地,故障分析
铁道信号电源接地是维修生产过程中较为常见的故障之一, 但与其它常见故障又有所不同。它不但会直接影响信号设备的正常使用, 而且隐蔽性极强, 不通过相应的仪器仪表测试很难发现。通常隐藏在使用中的信号设备电路图中, 一旦条件构成, 可能直接造成设备误动导致联锁失效, 为故障的发生埋下隐患, 甚至诱发大事故。例如, 某车站值班员办理经过7#道岔定位的3道发车进路, 出站信号机开放后, 列车出发途经5#道岔定位时掉道。原因分析:5/7#道岔为双动道岔, 当5/7#道岔由反位向定位操纵时, 5#道岔由反位成功扳向定位。而7#道岔由于X1、X2同时接地造成混线, 导致控制台上7#道岔显示为定位, 实际现场7#道岔仍处于反位状态, 构成了7#道岔定位假表示, 致使联锁失效, 因此列车途经5#道岔定位时掉道, 最终导致险性事故的发生。所以, 铁道信号电源接地故障是影响信号设备正常使用和危机行车安全的重大隐患。
本文运用高阻接地故障查找仪, 针对铁道信号电源接地故障, 摸索出了一种“不停电、不甩线、不解线把”的故障查找方法。该方法先通过测试判断接地极性, 然后通过对电流的定性分析或者通过电流数据大小进行定量分析判断是点接地还是面接地, 再利用点接地或面接地的处理方法排查故障点。
1 电源接地的判断
在判断电源是否接地时, 测试前应先拆除防雷元件, 防止防雷元件接地导致误判。一般情况下电源接地测试采用绝缘电阻测试法, 测试仪表选用500伏兆欧表, 测试方法如图1所示。
将兆欧表表笔一端接设备地线 (或外壳) , 另一端接被测电源, 手摇发电机至规定转速120 r/min。若电源对地绝缘电阻小于1 MΩ, 证明电源有接地, 则需要当作接地故障来查找;反之则电源没有接地。
2 电源接地故障分析方法
2.1 定性分析
2.1.1 点接地故障分析
“点接地”故障在施工、维修中较为常见, 主要是指信号设备电源的接地故障集中在某一点处。当然, 此“点”有时也以多点的形式表现出来, 即两处以上的“点接地”故障。这种故障在施工、维修中较为常见。下面以高阻接地故障查找仪为示范, 阐述不停电、不甩线、不解线把情况下, 接地故障的查找方法。如图2所示。图2中, 设备1、设备2、设备5无接地;设备3无接地但有接地回线电流通过;设备4接地。信号发送器将输出施加于接地电源任一点 (如A点) 与地之间, 人为故障电流一定且必须经过接地故障点。在该设备整线把处用信号接收器接收的信号电平指示如下。
A-有电流;B-有电流;C-无电流;D-有电流;E-有电流;F-无电流;G-有电流;H-有电流;I-无电流[接地回线电流相互抵消];J-有电流;K-有电流;M-无电流;L-有电流
从上述中可以看出, K处有电流, M处无电流, 说明K-M之间出现了信号突变点, 加上L中有电流通过, 则可确定设备4接地。因此, 在信号设备不停电、不甩线、不解线把情况下, 即可确定信号设备电源接地故障点。
2.1.2 面接地故障分析
“面接地”故障主要是指信号设备电源的接地故障均匀分布在某一局部, 接地电阻的下降不是以“点”的形式反映, 而是以某一局部的绝缘电阻分散下降表现的。当然, 此“面”有时是以一条配线或多条 (整体) 配线、几根电缆或多条 (整体) 电缆的绝缘电阻分散下降体现出来的。由于信号设备的不断使用、老化、空气湿度大、粉尘等原因, 在维修中经常出现此类故障, 此类故障大多为高阻故障, 处理相对较难, 也容易出现误判断, 只有采取量化分析才能准确地查找故障。下面用接地故障查找仪, 阐述不停电、不甩线、不解线把情况下, 面接地故障的查找原理。如图3所示。图3中设备1无接地;设备2有面接地;设备3有面接地;设备4有面接地;设备5无接地。
信号发送器输出施加于接地电源任一点 (如A点) 与地之间, 人为故障电流一定且必须经过接地故障点。使用信号接收器在该设备整线把处接收的信号电平指示如下。
A:有电流;B:有电流[IB≈IA];C:无电流;D:有电流[ID≈IB];E:有电流[IE≈ID];F:有电流[IF<IE];G:有电流[IG<IE];H:有电流[IH≈IG];I:有电流[II<IH];J:有电流[IJ<IH];K:有电流[IK≈IJ];L:有电流[IL≈IK];M:无电流;IE、IH、IK呈现均匀递减, IF、II、IL有时也呈现均匀分布现象。
从上述中可以看出, 由于IF<IE, 则可确定信号设备2有面接地;同理, 由于II<IH, 则可确定信号设备3有面接地;由于IL≈IK, 则可确定信号设备4有面接地。因此, 在信号设备不停电、不甩线、不解线把情况下, 即可确定信号设备电源面接地高阻故障。
2.2 定量分析
分析方法如图4所示。
使用单个高阻信号钳形接收器卡住A处电源设备输出正端和输出负端总进出线时, 使得设备自身工作电流相互抵消, 但人为故障电流I=IA, 从而达到接地故障在线量化分析的目的。
1) 假如内部设备J、K、L、M相同, 则:
(1) IA1≈IA2≈IA3≈IA4=IA/4, 表明电源接地呈均匀分布, 此为典型的面接地, 则按面接地的分析查找方式进行。
(2) 任何一路IA1、IA2、IA3、IA4均不等于IA/4, 且其偏离值P>50%时, 则表明该路有点接地存在, 则按点接地的分析查找方式进行。
2) 假如内部设备J、K、L、M不相同, 则可根据内部设备J、K、L、M的不同数量, 确定IA1、IA2、IA3、IA4在总电流IA中的比例分配, 进行接地比较分析。
3) 内部设备J、K、L、M接地比较分析方法同1) , 2) 。
3 实验结果
1) 2012年5月29日, 成都铁路局都拉营站KZ/KF处理前对地绝缘电阻为0.1 MΩ, KZ/KF对地电压为0 V。微机监测记录显示KZ/KF对地绝缘电阻在0.1 MΩ~0.6 MΩ之间变化, 处理后对地绝缘升至10 MΩ。现场处理结果表明:该站的故障性质为典型的点接地故障。
2) 2012年5月30日, 成都铁路局山林边站KZ/KF、JZ JF处理前对地绝缘电阻均为0.05 MΩ, KF、JF对地电压均为1 V。微机监测记录显示KZ/KF、JZ/JF对地绝缘电阻均在0.1 MΩ~0.3 MΩ之间变化, 处理后KZ/KF对地绝缘升至0.8 MΩ, JZ/JF对地绝缘升至1.2 MΩ。现场处理结果表明:该站的故障性质为典型的面接地故障。
3) 2012年7月10日, 成都铁路局五凤溪站QKZ/QKF处理前对地绝缘电阻为0.1 MΩ, QKF对地电压为1 V。微机监测记录显示QKZ/QKF对地绝缘电阻在0.1 MΩ~0.5 MΩ之间变化, 处理后QKZ/QKF对地绝缘升至0.75 MΩ。现场处理结果表明, 该站的故障性质为典型的点接地故障。
4) 2014年1月13日, 成都铁路局茄子溪站KZ/KF处理前对地绝缘电阻为0 MΩ, KF对地电压为0 V。微机监测记录显示KZ/KF对地绝缘电阻在0.2 MΩ~0.7 MΩ之间变化, 处理后KZ/KF对地绝缘升至22 MΩ。现场处理结果表明, 该站的故障性质为典型的点接地故障。
4 结论
信号电源接地故障对信号设备运用影响很大。如果信号电源有一处接地, 可能涉及到联锁机、电源屏、组合架、接口架、控制台、分线盘、配线甚至电缆等所有信号设备。如果各种偶然因素对信号电源接地的巧合在一起有可能导致联锁失效, 严重影响行车运输的安全。通过运用高阻接地故障查找仪对信号电源接地的分析、排查及处理, 为解决大量信号电源接地故障提供了借鉴和参考。在信号设备“不停电、不甩线、不解线把”情况下, 迅速、准确、直观地确定接地故障点。随着信号设备的不断更新, 新的疑难故障在不断涌现, 需要更加细化分析接地故障的成因, 分类处理, 才能达到既快速又准确地查找故障。
参考文献