测量故障范文
测量故障范文（精选8篇）
测量故障 第1篇
一、存在的问题
合成氨装置于1966年开始建设, 装置能力小, 许多测量设备多为国产。测量设备类型多, 上世纪80年代的测量设备均在使用。每年都会出现测量设备故障, 对生产造成影响。2009年因仪表故障影响生产设备停车28h, 因仪表故障影响工时减量19h;2010年因仪表故障影响设备停车24h, 因仪表故障影响工时减量14.9h。经对2009、2010年测量设备故障发生的情况进行认真的统计分析, 其主要原因如下。
(1) 管理问题。 (1) 巡检不到位, 未能及时发现问题及隐患; (2) 未满足测量设备的使用环境及条件; (3) 检修的计划性差。
(2) 员工的技能水平低。 (1) 选型不当; (2) 处理故障时, 操作失误; (3) 故障判断不准, 处理时间长。
(3) 设备问题。 (1) 突发性仪表故障; (2) 设备质量及设计缺陷。
为此, 分厂提出:员工培训是基础, 巡回检查是关键, 计划检修是保障, 设备良好的使用环境及必要的技术改造是降低设备故障率的有效途径的精细化管理思路。
二、主要做法
1. 员工培训
为了职工能用好设备、管好设备、降低设备故障率, 以制度、规定为抓手进行培训工作, 把职工技能培训与“四懂三会”相结合。立足于内培, 推行师带徒等方式。年初时班组员工提出自己的培训需求, 每个班组根据员工培训需求, 结合实际工作的重点、难点, 制定出每月的培训计划, 明确授课人, 提早准备。每月大家轮流讲课, 授课人收集材料、准备教案、器材, 授课时互相提问、相互交流。培训过程中, 注重理论与实际操作相结合, 真正做到授课人在备课中学, 在授课时互帮互学, 共同提高。同时, 每年进行两次综合考评。对优胜者进行奖励, 激发员工学习积极性。通过培训方式的改变, 成效显著, 在2010年11月集团、公司举办的仪表工技能竞赛中, 仪修厂职工获得了第一名、第三名、第四名、第五名的好成绩。为降低设备故障率奠定了基础。
2. 设备巡检实行分级管理
(1) 按区域层层分级。分厂按片把测量设备管理落实到班组, 班组落实到小组, 小组落实到个人。分厂、班组、小组、员工四级, 各司其职, 层层落实, 杜绝漏检。
(2) 按测量设备对生产影响程度确定巡检时间:A类设备2h, B类设备4h, C类设备8h, D类设备24h。
对测量设备进行认真巡检, 发现问题及时处理, 就能杜绝小故障, 把大故障变为小故障, 把设备隐患消灭在萌芽状态。
3. 计划检修
设备的故障一般有一定的周期性, 根据测量设备品种、使用环境、测量介质、故障历史及原因, 组织班组长、技术员, 识别测量设备的使用周期, 确定更换时间, 按期更换。要充分利用生产设备检修的机会, 提前做好测量设备的预防性维护, 对潜在的隐患进行处理。
4. 注重设备的技术改造
每月开展一次设备管理工作交流会讨论:各班组设备维护、检修好的经验及做法;本月出现过哪些设备故障及故障的原因, 应吸取的教训;是否存在疑难问题或重复出现的问题, 寻找解决的办法。
5. 创造良好的工作环境, 满足设备使用要求
(1) 编制了《仪器、仪表维护校准规程》, 规程中对测量设备的原理、使用条件及环境要求、日常维护、保养、检修、校准、常见故障处理方法等内容均作了详细的规定和描述。工作中严格按规程要求去做。
(2) 明确职责。设备维护实行问责制, 维护、保养落实到人。
(3) 创造条件满足DCS系统、现场测量设备使用要求。
(4) 对调节阀、包装秤汽缸、皮带秤等可动部件, 定期加油、定期校验。
6. 细化考核
制定《设备管理检查评定考核细则》及评分表, 每周组织一次检查, 每月组织一次设备评级, 分为优、良、中、差, 结果在分厂月例会上对每个班组工作完成情况及设备管理工作情况进行通报。并与班组员工的绩效工资挂钩, 奖优罚劣, 连续两月倒数第一, 取消班组年终评选先进资格。由于措施得力, 设备管理工作见到成效, 故障率逐年降低。
三、取得的效果
1. 经济效益
2011年减少因仪表问题造成合成氨系统停车1次, 每次6h, 产量10t/h, 合成氨按3 200元/t计算, 每年增效19.2万元。减少磷酸停车1次, 每次2h, 产量20t/h, 磷酸按3 000元/t计算, 3套装置每年4次, 每年增收48万元。每年减少2套硫酸停车1～2次, 至少10h, 产量400t, 硫酸按600元/t计算, 每年增收24万元。通过测量设备精细化管理, 减少装置停车, 增加效益至少91.2万元/年。
2. 社会效益
减少了工艺装置停车次数, 延长了各工艺装置设备的使用寿命, 降低了员工检修劳动强度、安全风险。
测量故障 第2篇
关键词：电路板 PCB检测 压力式感应器 维修更换
○ 前言
从上世纪80年代起，现代集装箱船舶的油舱、压载水舱基本上大量采用集中遥控检测、显示舱容液位、阀控驳运系统，随着计算机软硬件技术和电子设备的飞速发展，到目前为止，一些散货船也广泛应用这些设备，而且其检测精度误差值越来越小，给予船舶轮机管理日常操作极大方便。目前，不少船舶采用的Hoppe Bordmesstechnik GmbH油舱、水舱液位和船舶吃水差测量系统，均有遥测液位高度、舱容重量计算系统以及前中后吃水差高度、遥控各舱柜阀开关和启动/停止泵系统，设置和检查故障人机界面以及日常实际操作计算机人机界面对
话单元所组成。如下列图所示：
1 油舱液位检测失效
LS轮是一艘刚出厂不久的新集装箱船，各种设备在磨合阶段难免会出现一些问题，包括很多舱柜液位测量单元。LS轮共有6个油舱，坏3个；20个压载水舱，坏8个。后期保修由于种种原因，制造商服务工程师没有上船，只愿提供损坏部件，给日常工作带来许多不便，只有靠船员自己学习探索将故障一一排除，恢复正常使用。本文主要讲述LS轮油舱、水舱液位测量系统中的传感器和控制箱内PCB检测修理实例过程供大家参考。
LS轮出厂几天后，有一个轻油左储存舱液位检测失效，约30MT轻油在计算机人机界面上显示为零，制造商保修服务工程师上船修理未果，后来在一次加载重油时又有一个重油舱液位检测失效，不久再有一个重油舱失效，给日常管理造成许多不便，保修人员又迟迟没有上船修理，只有靠我们船员自己先查找分析故障，在查出问题所在的同时，要求制造商及时提供相应损坏的部件来进行修复工作。
2 检测故障
以简单的CASE“A” 电线路图为例进行具体介绍分析，控制箱设在机舱内和各油、水舱柜现场附近，在主控制箱上设有人机界面对话液晶小显示单元用于设置检查故障，船舶工作人员日常实际操作计算机人机界面单元分别设置在机舱集控室和船舶办公室各一部。
LS轮的Hoppe Bordmesstechnik GmbH液位测量系统参数值范围：
输入直流电压±24V，输入保险丝100mA。
输出零位为3.5～4.5mA，最大为20mA。
压力范围：2500 mbar.
比重设定：重油0.98、轻油0.86、淡水1.00、海水1.025（可以根据需要改变设定值）。
增益补偿设定在100%。
重油和压载水舱液位压力式感应器：HCG 2011/4 KS 系列。
轻油液位压力式感应器：HCG 2011/4 GW 系列。
压力式感应器位置：设在舱柜底部如下例三幅不同的布置图如2～图4。
舱容液位测量系统故障现象在船舶工作人员日常实际操作计算机单元人机界面上出现有空舱、满舱或固定在某一位置始终不变等现象，首先我们按如图CASE“A” 电路图步骤查找：
Step 1 检测如无输入电压，一般是保险丝损坏，这是一种微型插件式保险丝，一旦是这个损坏，只能用镊子才能拔出换新，即可恢复正常液位（曾经遇到电阻损坏，一次换新即可）。当检查输入电压的情况正常后，执行Step 2 。
Step 2 拆下②号线测取其电流，正常值4～20mA，一旦远离正常值说明该传感器已损坏或其连接压力式感应器电缆线出问题不能形成回路，首先检查并确认电缆线正常。
Step 3 压力式感应器的阻值在说明书上没有明确注明正常范围值，实际检修过程中我们测取几个正常压力式感应器连接电缆的阻值分别为2 700Ω、2 500Ω、2 450Ω，几个已损坏的压力式感应器阻值分别为3 750Ω、1500Ω、800Ω，但是以上提供损坏的阻值仅供参考不能作为传感器失效证据。
3 检修维护
在实际检修工作中查找各个部件的具体位置是比较复杂的，它们安置的区域大、范围散，如CASE“A” 线路图的控制箱有的设置在机舱内，有的设置在船体干隔舱或边走道内各自油水舱柜附近。而压力式感应器有设置在各自的油水舱内，也有设置在各自油舱外空间区域内，而且安装也有三种不同的方法，如下例三幅图分别为压载水舱、重油舱、轻油舱的压力式感应器布置图的安装方式，在确认压力式感应器或连接它的电缆线故障时，检修维护如下：
3.1 图3为压载舱BWT的压力式感应器安装在舱内底部用卡马固定通过电缆连接直接至顶部外Dry area干燥空间接线盒，因压载舱压力式感应器通过电缆连接直接浸泡在海水中， 检修更换时较为麻烦，首先将该压载舱内水排干，打开压载舱道门通风、测氧确认后修理人员再进入压载舱内进行维护操作，也就是说只有在压载舱空舱的前提下维修人员才能进入舱内进行维修更换它的压力式感应器。另外，特别提示维护保养时必须确保连接线头绝对密封以防水泄漏，该系列压力式感应器本体内部是安置一个装有精密PCB线路板并采用硅胶材料完全密封的P/I转换器。右图为载水舱液位压力式感应器：HCG 2011/4 KS 系列。
3.2 如图4所示重油舱FOT压力式感应器是安装在一比它直径稍大的从舱底至顶部套管内并在套管底部设有些许小孔以便感应液体高度的压力，通过电缆连接直接浸泡在油中，无需固定感应器但是必须放入套管内的底部，通过电缆连接直接至顶部外Dry area干燥空间接线盒，检修更换时维修人员无需进入油舱内，只需拆除在该油舱顶部连接线小法兰，将电缆线随同传感器轻轻拉出，与以上压载舱维护保养方法不同的是不管燃油满舱还是空舱以及无需打开油舱道门人员进入舱内都可以进行维修，但是燃油满舱时拉出感应器容易，放入舱底时因重油原因却非常困难，建议还是在用空燃油后再进行检修，同样要特提示相同的事因传感器直接浸泡在油中必须确保连接线头绝对密封以防泄漏。
3.3 图4所示轻油舱DOT压力式感应器安装在油舱外部Dry area干区域，在感应器前设有一个专供修理时用的检修考克，它的电缆和接线盒全部连接在外部Dry area干区域，与以上两例不同的是因其安装在油舱外部干燥空间，检修更换它的感应器最为方便，首先将小考克关闭以阻止DO流出后旋出螺纹即可，对传感器连接线的要求因设在干燥空间无需做到绝对密封要求，当然在实际维修工作中同样也应该做到密封。
3.4用于船舶吃水高度压力式感应器设置在船体前、中、后底部侧面的干隔舱内，也有设在压载舱内浸泡在海水中，设置干隔舱内的感应器安装方法、位置与轻油舱DOT的相同，在感应器前设有一个专供修理时用的检修考克，它的电缆和接线盒全部连接在外部Dry area干燥空间，检修或更换它首先将小考克关闭以阻止海水倒灌即可，而检修更换设置浸泡在海水中压载舱内的感应器方法和注意事项与以上例1压载舱BWT的方法相同，不同的在感应器前设有一个专供修理时用的检修考克，检修或更换它首先将小考克关闭以阻止海水倒灌。
最后要特别注意，压力式传感器内部装有精密PCB线路板是完全密封的P/I转换器，其底部是感应压力部件，说明书中特别提示在修理过程中要妥善保护，避免用手指触压和接触到其他硬物，以免损坏或修复后造成误差过大，本轮遇到一例，某人在无知前提下用手指碰压感应部件造成修复后液位显示明显误差，严重的甚至损坏、失效。
测量故障 第3篇
高压直流测量装置作为直流输电工程关键元件, 用于换流站控制及保护设备[1,2], 在发生故障后, 分析处理复杂, 设计及运维方面不足易导致直流极闭锁[3]。文章结合国内直流输电工程实际运行情况, 对直流测量装置典型故障及采取措施进行总结, 供现场运行维护人员参考。同时探讨设备改进措施, 希望进一步提高直流输电工程运行可靠性。
1 直流测量装置故障简介
1.1 装置分布
换流站典型直流测量装置布置, 如图1所示。主要包含以下位置: (1) 直流出线电流IDL; (2) 直流极母线电流IDP; (3) 直流极中性母线电流IDNC; (4) 中性母线至接地极电流IDNE; (5) 中性母线连旁路母线电流IDME; (6) 接地极母线电流IDEL; (7) 站接地极电流IGND; (8) 极母线出线电压UDL; (9) 直流场中性线电压 (UDN) 。
1.2 故障分类
1.2.1 光电式直流电流互感器
主要分有源及无源式直流光电流互感器[4], 简称直流光CT, 结合其系统框图, 故障为以下几类: (1) 一次电流传感器故障; (2) 远端模块故障; (3) 光传输系统异常; (4) 光接口板/合并单元故障。
1.2.2 电子式零磁通型直流电流互感器
结合电子式零磁通型直流电流互感器原理[5]。故障分为以下几类: (1) 电子测量模块故障; (2) 二次回路绝缘降低; (3) 暂态过电压保护二极管损坏接地。
1.2.3 直流电压测量装置
结合高压直流分压器原理[5]。故障分为以下几类: (1) 本体绝缘介质泄漏; (2) 本体污秽闪络; (3) 本体内部放电; (4) 电子分压板损坏 (接口单元装置故障) ; (5) 二次回路绝缘降低; (6) 光电转换模块故障。
2 故障特征分析及对策
2.1 光电式直流电流互感器
远端模块与一次电流传感器连接故障:某站极Ⅰ光CT双系统电流突降, 导致保护动作, 其主系统IDL测量异常, 差动电流由225A上升至698A, 延时300ms保护动作, 极Ⅰ闭锁[6]。极闭锁后, 故障系统IDL测量值仍保持60A左右。其故障录波图如图2所示。经分析, 极Ⅰ直流保护误动作, 为远端模块至信号分布板间电缆连接异常。对连接电缆整批更换后, 故障消除。特征: (1) 双系统测量值出现明显差异; (2) 同一通流回路电流无明显变化; (3) 极闭锁后, 异常测量电流依旧存在。
2.2 电子式零磁通型直流电流互感器
2.2.1 二次回路暂态过电压保护二极管击穿
2012年, 某站极控制保护主机P1PCPB和P2PCPB系统均检测到严重故障退出运行。BFTB柜DCCT电子装置红灯报警。检查相应电子装置与现场直流CT本体之间二次回路, 发现部分线圈回路接地, 打开线圈回路过电压保护专用端子, 发现个别击穿现象, 阻值测量为0Ω, (正常为100MΩ) 。同时检查发现其激磁波形峰值在1.6V左右, 较正常值偏低。措施: (1) 更换过电压保护专用端子。 (2) 将电子模块激磁波形峰值调整为2.0V。
2.2.2 电子测量模块磁饱和故障
某站极Ⅰ直流保护发“P1PPRB直流过流跳闸”, 极Ⅰ闭锁。极控制保护主机P1PCPB和P1PPRB系统发出“极1中性线直流T3-1 (IDNE) 饱和告警故障”报警。检查发现电子模块故障自检信号在保护动作后5ms出现, 自检速度过慢。自检信号通过RS852板卡接入控制保护系统, 该板卡本身具有3ms的内置防抖延时, 且信号传输采用CAN总线, 传输速度较TDM总线慢, 大大降低自检报警速度。分析:该类型故障一般为一次设备遇到直流换相失败或短时过负荷, 电子测量单元内部发出磁饱和[7]报警, 但报警输出时间延迟, 在直流保护动作后, 才发出闭锁该保护信号, 导致直流保护误动作。可通过修改告警传输为TDM总线, 提高传输速率, 在磁饱和后, 及时闭锁相关保护。
2.3 直流分压器
2.3.1 直流分压器电压波动
高肇直流工程投运以来, 极Ⅱ多次出现电压波动的情况。经过多次波动及研究分析, 最终确定为直流线路电压光电传感器故障导致电压波动[8]。由于该模块电阻值在夏天高温、高湿环境下发生突变, 影响了整个线路电压测量系统稳定性, 进而影响直流系统调制功能, 严重时甚至导致系统闭锁。措施: (1) 更换直流分压器光电转换模块及公共电路[9]; (2) 加强运维监视, 发现光电模块阻值异常及时更换。
2.3.2 直流分压器电压测量值异常波动
2010年, 某站DCCT#1屏中间转换模块故障, 使光供电数据模块输出直流电压值突变为0, 导致PPR A直流低电压保护动作, 直流闭锁。分析: (1) 接口装置工作异常, 输出电压波动; (2) 屏柜间电缆受到干扰; (3) 光传输远端模块运行不稳定。措施: (1) 将接口装置至控保系统信号电缆改为双屏蔽电缆; (2) 更换直流分压器光传输远端模块; (3) 对直流分压器户外激光电源增加衰耗器。
3 故障改进建议及对策
3.1 直流光CT
隐患:目前换流站PCPA系统单个远端模块中某个故障, PCPA系统会退出运行, 威胁直流输电系统运行, 如图3所示。
建议:采取在主机内部冗余方式, 通过软件把MC1主机和MC2主机直流测量信号进行交叉连接。如图4所示, 任意一路远端模块故障, 不直接影响极控制保护双系统正常工作。
最后, 搭建交直流光CT板卡测试平台, 校验运行参数异常的板卡, 并检验事故备品可用性。对光接口板、远端模块等进行定期检测, 保障设备完好可用。
3.2 零磁通CT
定期对站内运行零磁通CT电子测量装置进行功能校验[10], 一方面可发现运行设备潜在问题, 提高设备稳定性;另一方面, 能确保事故备品为完好备件, 保障直流输电工程可靠运行。双极区域设备故障, 均会影响两个极PCP系统, 必须尽量缩短故障处理时间, 可以优化完善零磁通CT以及直流测量装置故障处理标准程序, 达到安全、快速、准确和高效, 保证跨区电网稳定。建议零磁通CT厂家增加监视功能, 在冗余系统模拟量测量异常时, 提前发出告警信号, 退出相应保护, 防止直流保护误动。同时在设计制造零磁通CT时, 若系统检测到低电压报警和饱和报警, 尽量减少信号传输延时。
3.3 直流分压器
隐患:龙政、江城等直流输电工程采用电缆传输方式将二次测量信号接入接口柜。电缆从电压分压器送出, 仅通过一根长电缆接到单系统测量接口柜, 然后通过并联方式将电压量送到冗余系统测量接口柜。当该电缆故障 (开路、短路、绝缘降低等) 时, 可能会导致直流电压保护误动作。
建议: (1) 在直流分压器下部增加耦合板卡, 采用多电缆传输方式将信号同时送冗余测量接口柜, 保证多套直流保护测量回路完全独立。 (2) 在不易增加耦合板卡时, 考虑增加一根传输电缆, 将两根电缆并接, 实现传输电缆冗余。
4 结束语
通过分析直流测量装置典型故障及处理情况, 探讨设备改进措施, 对设备厂家及运维人员具有一定借鉴意义。期望对新建直流工程提供参考, 避免同类故障发生, 进一步提高直流测量装置可靠性, 保障电网安全。
参考文献
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测量故障 第4篇
±800kV特高压直流输电工程采用独立构成的直流测量系统, 完成直流控制保护所需电压、电流量的采集、分析、预处理、传送等任务[1]。本文将介绍直流测量系统的组成、基本原理及切换逻辑, 分析特高压直流输电系统换流站直流测量系统运行中典型故障的发生原因, 并提出建议与措施。
1 直流测量系统介绍
1.1 直流测量系统组成
特高压直流输电测量系统按极配置, 每极配置1套, 由公用测量系统、极测量系统、高端阀组测量系统和低端阀组测量系统组成。极测量系统主要用于采集极控制、极保护所需要的电压、电流量, 测量经4条TDM总线分别送至2套极控系统和2套极保护系统。高、低端阀组测量系统主要用于测量交流母线电压量, 阀组换流变电压、电流量以及相应阀组的电流、电压量。每套高端阀组测量系统测量值经4条TDM总线分别送至2套高端阀组控制、保护系统。公共测量系统将数据传输给极测量系统和阀组测量系统时也使用了冗余。公共测量系统1发生故障时, 整个TDM总线1并不会都故障, 此时极测量系统1和阀组测量系统1 可以从公共测量系统2 获取数据, 确保TDM总线1数据正常。
1.2 直流测量系统工作原理
直流测量系统为混合光纤测量系统, 测量值均由A/D转换形成数字电压信号, 然后经光纤进行传输。直流电流测量装置基于安装在一次电流回路的阻性分流器, 其传感器OPTO52接入直流母线。当通过额定电流3 125A时, 阻性分流器两端压降为150mV, 按照此比例来测量相应的直流电流值。 阻性分流器两端压降通过传感器探头OP-TO52转化为光纤信号后传送至测量屏的LO5模块进行光信号量的处理和传输。用于直流电流测量的OPTO52模块同样适用于直流电压测量, 其PT端子盒的构成与直流电流测量类似, 不同的是直流电压是通过并联阻性分压器测量的[2]。直流测量系统混合光纤功能图如图1所示。
直流测量系统屏柜内包含交流电压、电流转换MPM模块, 它可以成比例地将交流电压、电流转换成低电压信号并输入TDC层架上的MPM模块, 由该模块进行数据的预处理。ODM板卡将光信号分为多束光信号。 直流测量系统TDC机架的输入输出接口板卡彼此串联构成TDM总线环网, 与该环网相连的所有测量模块的测量数据均通过固定数据格式和地址在总线上传输。直流测量系统具有自检功能, 能监视能量光纤激光能量及数据电平。
1.3 直流测量系统总线切换逻辑
在特高压直流输电工程中, 测量总线与控制保护系统交叉冗余运行, 两路测量总线同时工作, 控制保护系统1默认测量总线1为主, 控制保护系统2 默认测量总线2为主。当两路测量总线都正常工作时, 它们实时向控制保护装置传递同样的测量数据, 每套控制保护系统对两路测量总线发来的数据均会接收, 但只读取主用测量总线的数据。当主用测量总线故障时, 控制保护系统会自动切换至备用测量总线, 读取备用测量总线的测量数据, 不影响直流系统正常运行。这样, 双冗余测量总线不仅在物理层上实现了冗余, 而且在数据链路层和交互信息方面都得到冗余, 从而提高了直流测量系统的稳定性和可靠性。
2 直流测量系统故障分析
2.1 直流测量系统切换引起干扰
某日, ±800kV云广直流输电系统逆变站穗东换流站极II直流测量屏2IdLH通道故障, 直流保护系统2的测量总线在进行切换时, 直流保护系统2中IdLH发生了突变, 但未引起保护动作。从TFR录波图可知, 在极II直流保护系统2的测量总线切换瞬间, IdLH在2ms内从2 500A突变至3 300A, 但此时直流保护系统1与直流测量系统所测的电流值并未波动。 根据该事件推断, 直流保护系统TDM总线切换时, 并不能完全保证控制保护系统直流采样值平稳过渡, 存在直流采样值在保护系统中出现波动、突变的可能, 而严重的波动或突变将引起保护误动甚至导致直流系统停运。
2.2 直流测量系统受外部干扰
某日, ±800kV云广直流输电系统双极功率由3 500MW调整至3 750MW的过程中, 逆变站穗东换流站极II的2套直流测量系统因外部干扰而出现异常, TDM总线切换不成功, 2套直流保护不可用, 造成极II闭锁。在收到穗东换流站闭锁命令后, 楚雄换流站开始执行闭锁顺序。在收到闭锁命令8ms后极II与极I相继发生直流线路故障, 中间相隔仅1ms, 故障测距均为1 115.38km, 线路行波保护动作启动故障重启。根据极控逻辑, 当一极正处在直流线路故障重启过程中, 若另一极发生直流线路故障, 则启动线路故障重启时极控将闭锁双极。读取录波图 (如图2所示) 可知, 穗东换流站极II直流系统电压、电流变化导致极II直流滤波器主回路电流异常升高;本次故障
时, 直流滤波器主回路电流最大值约为275A (正常运行电流约为10~20A) , 主要为高频分量。
因换流站电磁干扰有来自一次系统, 也有来自二次回路本身, 故据此推断, 当直流系统出现扰动或线路故障导致电压波动时, 直流滤波器主回路将出现较大的高频穿越性电流。图3为500kV直流系统线路故障时进行RTDS仿真的试验结果, 由此证明了推断的正确性。
为了消除直流系统电压波动时直流滤波器主回路较大的高频穿越性电流通过传变和耦合对与其平行排列的电缆信号及测量屏内TDC装置产生干扰, 对直流滤波器高压电容器、电流IFHS及低压侧电流IFL的传输回路进行改造, 将原电信号回路改造成光纤传输回路, 以增强测量系统的稳定性。
2.3 直流测量系统光纤衰耗过大
2013年12月~2014年4月, ±800kV普侨直流输电系统逆变站侨乡换流站频发直流测量系统通道告警、故障信号, 并且发生多次直流测量系统故障导致的直流系统停运事件。直流测量系统光纤衰耗过大会导致对应直流测量系统发通道告警信号, 此状态下该通道数据仍可用;若情况进一步恶化, 直流测量系统会发通道故障信号, 直接闭锁该通道, 导致该通道数据不可用。当同极 (阀组) 2套测量系统均不可用时, 对应极 (阀组) 控制保护系统将均不可用, 直接导致直流闭锁。告警、故障信号统计见表1。
现场对报警测点所有光纤进行衰耗测试, 发现存在大量衰耗超过5dB的不合格光纤。但经核实, 侨乡换流站该类型光纤在其它站点均运行正常, 未出现类似问题。于是针对光纤可能出现衰耗过大的原因进行分析。
(1) 光纤端面完整性检查。西门子TDC系统使用的多模光纤分为传送能量光纤和传输信号光纤。现场衰耗过大问题主要集中在传送能量光纤上, 传输信号光纤基本正常, 因此怀疑TDC光卡发光功率过大导致光纤端面受到灼伤, 使光纤衰耗过大。现场在极I测量系统处抽检衰耗过大光纤端面, 发现少量光纤端面有烧毁斑点, 而大部分光纤端面完整。
(2) 光纤端面清洁度检查。 现场检查发现, 衰耗较大光纤端面清洁度较低。选取2组衰耗在10dB左右的光纤清洁端面后, 测试其全程衰耗在4.4dB, 光纤衰耗明显降低。直流测量系统现场存在告警的光纤经过端面清洁后告警均消失。
(3) 光纤全程衰耗点检查。 对所有故障告警光纤和正常光纤进行OTDR测试, 侨乡换流站衰耗过大光纤和正常备用光纤本体无明显过大衰耗点, 光纤每50m左右有1个小衰耗点, 衰耗约为0.5dB。本站不同路径及备用测量光纤具有相同的测试结果, 应属光纤固有损耗。对于850nm波长信号, 整体衰耗均在3.5dB左右。
分析得知, 该类型光纤本体衰耗较大, 应与该类型光纤整体有关, 普遍衰耗在3.5dB左右。西门子明确指出直流测量系统最大允许衰耗为5dB, 安全裕度较小, 故在施工前须对光纤进行测试, 保证损耗在允许范围内, 以防止在接头不牢、光纤端面不清洁等情况下造成全程衰耗超过5dB, 导致直流测量系统告警。对于部分衰耗过大、端面较脏的光纤, 可以临时采取光纤显微镜配合, 对全站测量系统光纤端面进行清洁, 并在运行过程中注意光纤端面清洁, 减少光功率损耗, 再择机整体更换衰耗较大光纤, 以保证光纤全程衰耗具有较大安全裕度。 对于光纤附加损耗, 在布放光纤时要避免打小圈及折、扭曲等, 严禁外部碾压, 禁止野蛮施工。 由于设备所处环境恶劣, 灰尘较大, 因此应加强光纤设备维护力度。
2.4 其它
(1) 直流电流测量装置安装于对应一次设备的光PT与光CT端子盒中, 里面含有包括冗余系统在内的测量系统Sensor。由于现场运行环境恶劣, 因此Sensor故障率较高, 运行中发现Sensor内部电阻长期运行导致其阻值发生变化, 从而出现测量值波动情况。若Sensor异常致使对应的测量值无法上送到测量屏柜, 则会导致对应的测量系统不可用并切换至另一套测量系统运行, 这将影响到系统的稳定运行;若致使对应的测量值有误, 则可能会导致相关直流保护动作。
(2) 现场发现测量系统光CT内有鸟巢并因此直接造成测量回路故障, 威胁到直流系统的正常运行, 因此光CT结构有待完善。
3 结束语
特高压直流输电测量系统是高压设备与控制保护系统连接的纽带, 它将直流场的电压、电流信号采集后通过光纤传输到控制保护系统。与传统直流工程相比, 特高压直流工程测量系统是一个独立的系统, 很好地解决了直流输电控制保护系统中快速通信、延时固定、同步采样等关键技术问题。 在直流测量系统、 直流控制保护系统中使用TDM总线实现了两系统的通信, 但若在设计、 施工时对相关因素考虑不周, 则仍可能造成直流测量系统故障甚至导致直流系统停运。
摘要：特高压直流输电系统的交、直流测量值先由直流测量系统采集和预处理, 再通过TDM总线传至各控制保护系统, 这在一定程度上简化了系统结构, 但现场运行工况、环境等因素易导致直流测量系统故障。通过介绍直流测量系统的组成、基本原理及切换逻辑, 对其实际运行中暴露出来的典型故障进行分析并探讨相应对策, 为直流输电工程的设计和实施、换流站内测量系统的运行维护提供参考。
关键词：特高压,直流输电,测量系统,光纤衰耗
参考文献
[1]赵婉君.高压直流输电工程技术[M].北京:中国电力出版社, 2004
测量故障 第5篇
关键词：通信装备,故障诊断,故障树,专家系统
0 引言
目前测量船在用的通信装备技术含量高、工作原理复杂、专业性强、种类繁多，测量船出海期间通信的实时性对通信保障工作提出极高的要求，同时长时间的海上船摇对通信装备也具有很大的影响，这些因素都为科技人员对通信装备维护保养设置了很高的标准，同时要求一旦装备发生任何故障，科技人员要能够快速定位解除故障，对岗位人员的故障排查、定位能力要求很高。而当前航天测量船对通信装备的故障诊断排查主要依靠科技人员的经验积累来完成，效率不高。因此，设计一套测量船通信装备故障诊断系统用来有效辅助科技人员快速、准确进行装备故障诊断，便成为当前一个迫切需要解决的问题。
1 设计思想
故障树分析法[1]是一种将系统故障形成原因按树枝状逐级细化的图形演绎方法。它通过对可能造成系统故障的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素等）进行分析，画出逻辑框图（故障树）；再对系统中发生的故障事件，由总体至部分按树枝状逐级细化分析。常见的故障树诊断主要有逻辑推理诊断法和最小割集诊断法[2]。
专家系统[3]是一种智能计算机程序，它是运用知识和推理来解决只有专家才能解决的问题。由于不同的专家系统所需要完成的任务和特点不同，其系统结构也不尽相同。目前比较流行的专家系统的一般结构包括人机接口、推理机、解释器、知识库管理模块、综合数据库、知识库。
针对航天测量船装备故障诊断的特点及诊断需求，根据优势互补原则，从产生与作用、知识获取、知识转换、诊断功能的扩展等方面归纳分析出故障树分析法与专家系统的结合点，作为故障诊断系统的设计思想。
1.1 从专家系统与故障树的产生和作用来看，两者是有一定联系的故障树是图形化的用于系统可靠性分析和故障诊断的模型；而专家系统是当系统失效时综合利用各种诊断信息，依据知识库中的知识，通过推理确定系统的故障原因，并给出排除故障的方法和建议。
1.2 从专家系统知识获取的角度来看，故障树分析法也是一种基于诊断模型的知识获取方法，该方法在故障诊断中的应用在一定程度上解决了专家系统在实际应用中对动态系统知识获取的瓶颈问题。
1.3 从故障树知识与专家系统知识转换的角度来看，故障树具有标准化的知识结构。故障树的顶事件对应于专家系统要分析解决的任务，其底事件对应于专家系统的推理结果；而故障树由顶到底的层次和逻辑关系对应于专家系统的整个推理过程。
1.4 从故障树分析方法对专家系统故障诊断功能的扩展角度来看，逻辑推理诊断法用故障树中各底事件、中间事件、顶事件的发生概率对故障树转化生成的规则进行排序，提高了系统搜索匹配规则的效率；在最小割集诊断法中，引入最小割集重要度和底事件概率重要度，提高了故障诊断命中率，减少了测试工作量。故本系统设计中采用逻辑推理诊断法和最小割集诊断法结合的故障诊断方法。
2 总体模型设计
航天测量船通信装备故障诊断系统主要包括六个功能模块，分别为：系统管理模块、知识库管理模块、故障诊断模块、诊断维修记录模块、辅助工具模块、帮助模块等六个模块。其中每个模块可以分别通过包含各自的子模块来具体实现。系统模型如图1所示。
2.1 系统管理模块
主要实现数据库连接配置、用户登录、用户管理、修改密码等功能。
2.2 知识库管理模块
主要实现对知识的获取、管理和维护，以使知识库不断完善。
(1)知识获取子模块：可通过向导和设计视图两种方式获取知识。向导方式适用于初次创建某装备知识库；设计视图方式适合于对已初步形成的某装备的知识库实现有针对性的局部知识获取。(2)知识管理子模块：实现将知识以数据库表的形态呈现给用户，以便用户对各种表中存储的知识直接进行添加、删除、编辑、查询等操作。(3)知识检索子模块：将知识按照不同的装备、不同的归属结点以及不同的知识类别进行列表索引。(4)知识备份子模块：主要实现对数据库中全部知识的复制备份。
2.3 故障诊断模块
主要实现对选定装备的故障诊断工作，提供逻辑推理和最小割集两种诊断方法。
(1)故障识别子模块：主要通过与用户交互相关的诊断信息来实现故障类型的判断。(2)逻辑推理诊断子模块：主要实现利用逻辑推理诊断方法进行故障诊断。(3)最小割集诊断子模块：主要实现利用最小割集诊断方法进行故障诊断。(4)诊断维修记录参考子模块：将调用逻辑推理诊断子模块或最小割集诊断子模块进行故障诊断的故障类型相关诊断维修记录提供给用户参考，帮助用户进行故障维修。(5)排故措施参考子模块：对调用逻辑推理诊断子模块的诊断最终结论或最小割集诊断子模块中的每一步诊断提示给出相关的排故措施，帮助用户进行故障维修。(6)诊断维修记录存档子模块：当用户对故障诊断的结论进行维修验证后，需提交此次故障维修相关信息，如维修结论、维修结论描述、维修解决方案、维修人员、维修时间、维修地点、装备编号、生产厂家、服役时间等要素。
2.4 诊断维修记录模块
主要实现对诊断维修记录的查询、增加、删除、编辑等管理维护以及对系统存档的诊断维修记录进行定量分析。
2.5 辅助工具模块
主要提供一些系统的辅助工具功能，如Visio绘图工具、打印、记事本、计算器等。
2.6 帮助模块
主要包括关于系统的简单信息和使用帮助。
3 诊断知识库E-R模型设计
诊断知识库中拥有知识的数量和质量是本系统性能和问题求解能力的关键因素[4]，根据面向对象的不同可将故障诊断知识库大致分为七个数据表：结点表、故障类型表、故障树节点事件表、故障识别规则表，故障规则表、测试条目表、排故措施表。图2为通信装备故障诊断知识库的E-R图（下划线的数字表示是其所属实体的主键）。
图中数字标示的含义具体如下：
1：结点名称；2：结点编号；3：结点层次；4：结点所属仪器装备编号；5：父结点编号；6：子结点编号组合；7：结点原理（文字说明）；8：结点原理图编号；9：维修知识属性；10：维修知识内容；
11：故障类型名称；12：故障类型编号；13：故障类型所属结点编号；14：故障树结构图编号；15：故障原理图编号；16：故障原理（文字说明）；17：下级链结故障（树）类型编号组合；18：故障识别规则编号；
19：故障树节点事件编号；20：节点事件；21：节点事件层次；22：事件性质；23：父节点事件编号；24：子节点事件编号组合；25：本节点事件与子节点事件的关系；26：节点事件隶属故障类型编号；
27：故障识别规则编号；28：故障类型权值；29：故障征兆编号组合；30：故障征兆对应的域值编号组合；31：故障征兆对应的条件权值组合；32：用户确认的故障征兆对应的可信度组合；33：前件关系；34：追加关系；35：追加前件的规则编号；36：结论编号；37：规则强度；38：规则阈值；39：结论域值；
40：故障规则编号；41：规则隶属的故障类型编号；42：规则前件编号组合；43：规则前件关系；44：追加关系（前件）；45：追加前件的规则编号；46：规则结论编号组合；47：规则结论关系；48：追加关系（结论）；49：追加结论的规则编号；50：结束标志组合；51：规则属性组合；
52：测试条目编号；53：测试条目隶属的仪器装备编号；54：测试条目内容；55：测试条件；56：测试工具；57：测试位置；58：测试位置图编号；59：测试方法与步骤；60：标准测试值；61：实际测试值；
62：排故措施编号；63：排故措施针对的诊断最终结论编号；64：排故知识（文字说明）；65：排故图编号。
4 故障诊断流程
本文中对诊断流程设计考虑了系统使用的逻辑推理诊断法和最小割集诊断法。图3为故障诊断流程图。
用户可通过两种方式进入故障诊断流程：
(1)第一种方式：用户直接选择装备名称、型号、故障类型。系统将该故障类型直接调入“故障识别冲突集”中，转入第(4)步；
(2)第二种方式：用户根据自己的相关经验，选择故障可能发生的最小范围的结点，也可以同时选择提交故障征兆以及故障征兆发生的环境、条件等域值；
(3)若用户在第(2)步中同时提交了结点和故障征兆两类信息，则系统根据用户提供的诊断信息，按照搜索和故障识别规则的匹配策略把相匹配的故障识别规则结论放入“故障识别冲突集”中。若“故障识别冲突集”为空，则返回至第(2)步。若不为空，则转入第(4)步；
(4)系统按照故障类型权值大小，依次在“故障识别对话”中向用户询问“故障识别冲突集”中的故障识别规则前件的可信度；
(5)系统按照故障规则的匹配策略，判断出该故障类型识别是否成功。若故障类型识别不成功，需要修改已提交的某规则前件可信度。若成功则调用故障类型的诊断线程；
(6)用户可选择采用逻辑推理诊断法和最小割集诊断法。若用户选择逻辑推理诊断法，转入第(7)步；若用户选择最小割集诊断法，转入第(9)步；
(7)系统定位到某故障类型，提供与之相关的诊断维修参考。系统按照故障规则的搜索、匹配策略，实现基于故障规则的逻辑推理诊断。若启用的是一条测试规则，则在“故障诊断对话”中依次询问该测试条目，并给出该测试条目的测试工作参考。若此次逻辑推理诊断成功，系统给出最终诊断结论的排故措施参考以及诊断路径解释；若系统得出的最终诊断结论是另一故障类型，则系统自动转入第(6)步。若用户维修验证成功，则按要求将此次诊断维修记录存档后，结束诊断；若用户维修验证不成功，可参阅以往该故障类型的诊断维修记录，帮助用户调整维修方案，也可以转入第(8)步或选择最小割集诊断法进行该故障类型诊断；
(8)系统按冲突求解策略自动调用“故障识别冲突集”中其它故障类型的诊断线程，转入第(6)步或根据用户需要返回至第(1)步或第(2)步；
(9)系统为每一步诊断提示，给出相应的排故措施参考、诊断维修记录参考以及提供用户查看该故障树的各最小割集重要度、最小割集中的各底事件的概率重要度等统计数据。若用户在某一步的诊断提示下的维修验证成功，则将此次诊断维修记录按要求存档后，结束诊断；若用户维修验证均不成功，可转入第(8)步或选择逻辑推理诊断法进行该故障类型诊断。
5 结束语
目前，航天测量船对通信装备的故障诊断排查主要依靠科技人员长期累积的经验来完成，具有效率不高的特点。结合了故障树分析法与专家系统的通信装备故障诊断系统的应用不仅可以辅助科技人员快速、准确地进行故障分析、定位，大幅提高排除故障的效率，而且可以协助科技人员找出装备的薄弱环节，并提出相应的改进措施。
参考文献
[1]刘迅.基于故障树与BAM神经网络的只能故障诊断方法[C].科学技术与工程,2010:3101-3105.
[2]郑丽敏.人工智能与专家系统原理及其应用[M].北京:中国农业大学出版社,2004:131-154.
[3]宋志丹,王玉森.基于故障树最小割集的故障诊断方法[J].测控技术,2004:86-91.
测量故障 第6篇
电子测量仪器是进行科研工作的重要辅助工具, 它可以对科研数据进行有效测量, 为科研提供相关的数据依据。电子测量仪器故障在很大程度上影响了测量工作的正常展开, 了解有效的故障排除方法, 可以更好地对电子测量仪器进行故障排除, 使仪器能够进行正常工作。
1 直观判断法
在利用直观判断法进行电子测量仪器故障排除时, 要注意把握以下几点内容:第一, 看。察看电子测量仪器的保险丝是否出现松动或是烧毁的现象, 检查仪器的表头指针是否卡死以及导线或是接插件是否出现松动、接触不良的现象;第二, 听。电子测量仪器在接通电源之后, 可以将耳朵靠近电子测量仪器, 听电子测量仪器内的组件是否出现异常的声响, 电解电容有没有出现吱吱叫声, 电机在运转过程中, 是否出现不均匀的噪声以及继电器在工作过程中, 是否传出清晰的吸合、释放的声响;第三, 闻。闻主要是指用鼻子闻一闻电子测量仪器内部有没有器件烧毁的焦味以及在电子测量仪器在工作时, 高压打火产生的臭氧味道。直观判断法是电子测量仪器故障排除最简单的方法[1]。
2 电路分割法
电路分割法在电子测量仪器故障排除中的应用, 可以将电子测量仪器分割为若干个部分, 将故障局限于其中的某一个部分, 大大缩小了检测范围, 提升了故障排除效率。例如一个电子测量仪器接通电源后, 保险丝出现烧毁的现象, 但是通过直观检查, 并没有存在元器件损坏的现象。针对于这一情况, 在实际工作过程中, 将电源部分和其他部分进行分开检查, 分开的部分主要有:供电回路、信号耦合回路、延迟线、逻辑电路单元等部分。在分开检查过程中, 利用等效负载, 可以检查这些电路构成中的元器件, 发现问题所在[2]。
3 电位分析法
在利用电位分析法进行电子测量仪器故障排除时, 预定值主要是元器件说明书上规定的数值, 通过测量值与规定值进行比较, 可以更好地发现故障出处。就目前电位分析法的发展情况来看, 这一故障排除方法主要应用于检测电路静态工作点设置是否正确。在实际工作过程中, 例如用万用表的直流电压档测量晶体管、集成电路电位什, 能够判断晶体管是否处于正常导通状态。在利用电位分析法进行电子测量仪器故障排除过程中, 要避免电路中存在信号分量, 对检修工作的数据进行有效记录, 在遇到故障时, 能够及时地进行故障排除工作[1]。
4 局部短路法
局部短路法应用于电子测量仪器故障排除过程当中, 要注重检查前后输出信号的变化情况, 以此来确定故障出现的范围。这种故障排除方法主要是应用输入端信号短路, 可以更好地排除噪声、自激、纹波等电子测量仪器故障。局部短路法在实际应用过程中, 主要包括直接短路和支流短路两种形式, 其中, 支流短形式应用范围较广。关于局部短路法的应用, 我们可以从下面的例子中看出:例如, 当示波器输入通道存在自激故障时, 可以利用1只电容器对旁路各级的输入端进行检测, 若是自激故障消失, 则说明自激故障是由于次级电路不良引起的。
5 阻值判读法
阻值判读法是一种有效检测元器件是否失效的方法, 利用阻值判读法进行电子测量仪器故障排除时, 往往能够起到“一锤定音”的效果。阻值判读法能够对元器件的阻值进行数据读取, 判断元器件运行状况, 若是元器件出现失效, 将无法显示阻值。例如, 在电子测量仪器出现故障后, 可以检查电阻器是否存在开路、短路现象, 并对阻值变化情况进行有效检测。若是阻值出现问题, 则说明电子测量仪器内部的元器件存在故障问题, 需要对其进行检修工作, 才能保证电子测量仪器能够恢复正常工作。
6 结语
综上所述, 本文较为详细地介绍了电子测量仪器故障排除的六种基本方法。在实际工作当中, 上述的六种电子测量仪器故障排除方法就可以解决电子测量仪器的故障问题, 这六种故障排除方法, 需要检修人员能够合理有效的应用, 在工作中进行不断的实践。但随着中国社会经济的发展, 新技术手段的不断应用, 仪器复杂程度越来越高, 对此, 检修人员要注重对电子测量仪器故障排除经验的积累, 能够更好地提升自身的专业化技能水平, 促进故障排除工作的发展和进步。
参考文献
[1]宋伟.电子测量仪器故障排除的基本方法[J].计量与测试技术, 2009 (2) :4-5.
测量故障 第7篇
多终端直流(Multi-terminal DC,MTDC)[1]传输系统在工程项目和实际生产中应用非常广泛。如风电场应用中通常优先使用高压直流电缆[2],MTDC传输是大型海上风电场[3,4]最合适的选择。MTDC系统应该充分考虑成本,可靠性,灵活性和技术标准[5],其中故障定位于检测是MTDC系统必须解决的问题,它与可靠性和灵活性密切相关。
基于行波的MTDC故障定位却是一项非常困难的任务,因为不同检测器最短路径变化会导致故障位置的变化。文献[6]提出了一种分段线性优化方法,使用电力系统中多个行波检测器定位故障位置,不过分段优化并没有明显提升定位的准确度。文献[7]提出了星型连接MTDC输电线路中的故障定位算法,然而,这种拓扑结构可靠性较低。
本文提出了一种MTDC系统故障定位的新方法,使用有限个位置的测量,降低了计算负担,利用简单技术来尽可能限制可能故障线路数。该方法无需其他行波特征,回避了检测随后到达浪涌和提取其他行波特征的困难。
1 提出的故障定位方法
1.1 确定故障线路
相对于单一线路,每个检测器最短路径、包括此路径的线路都相对于MTDC系统故障位置而变化[8]。假设故障发生在传输线路(i,j)。由于初始行波朝向端子i和j传播,第一次到达任意检测器的浪涌必然经过其路径上的这些检测器。由安装在终端k的检测器确定的浪涌到达时间可推导为:
式中Ti,k和Tj,k分别为浪涌经过终端k到终端i和j最短路径的时间。
令l为线路链接两个端子i和j的索引,令s表示包含两个配备了检测器的终端p和q的索引对,使tqm<tpm。现在假设针线路l、终端p和q,下面的拓扑关系不平等成立:
上述关系表示,从线路上l任意点至检测器p的最短路径比到检测器q的短。因此,对于线路l上的故障,浪涌到达检测器p之前不能检测到首次到达检测器q的浪涌,否则,可以得出结论,故障已定位在某线路而不是线路l。利用此属性排除不可能故障的线路。图1表示用于故障区段限制的算法流程图。
1.2 故障线路识别
定义变量Aik为行波到达检测器k的时间与浪涌经过终端i和k之间距离的时间的差。因此,
假设故障发生在线路(i,j),对于式(4),Aik等于tf,i+t0或Tj,k-Ti,k+tf,j+t0中的一个。仅当经过终端j的路径比经过终端i短时,且满足:
改变式(4)下边界为-Ti,j+tf,j+t0,因此,不等式简化为:
用同样的方法,可以得出结论:
Aik取其可能的最大值,即式(6)的上边界,用于其首次到达浪涌已经经过终端i的检测器。同样状态也适用于Ajk,如果相关最大值分别定义为Aimax和Ajmax,那么Aimax=tf,i+t0和Ajmax=tf,j+t0。遵循式(6)和(7)两个不等式:
令定义数据集范围作为最大值和最小值之间的差。因此,对于故障线路(i,j),根据式(7),Aik+Ajk的范围小于或等于2Ti,j。依据首次到达浪涌已经经过的线路端子,下列表达式之一取零值:
因此,下面的评估指标理论上等于零,实践中会取一个非常小的值,对于故障线路:
1.3 首次到达浪涌的时间方程
令Si和Sj分别为到达浪涌经过终端i和j的检测器索引集合。提取从故障点到各检测器的行程时间方程,相应的方程组如下:
考虑到tf,j=Ti,j-tf,i,上述方程组可以改写为矩阵形式:
这是一个超定线性方程组,使用最小均方(Least Error Square,LES)方法[9]可以求解其两个未知数就可以精确得到故障位置及其开始时间。
1.4 故障定位
式(11)产生精确的故障定位,识别行波到达各检测器的时间。同时进行时域和频域分析。由于离线执行故障位置计算,选择连续小波变换(Continuous Wavelet Transform,CWT)[10],以精确检测测得信号[11]的突变。故障定位算法如图2所示。
2 仿真结果与分析
为了评估本文故障定位方法的适用性,本小节包含单环、两个网格和三条径向线路的复杂MT-DC测试系统,在该测试系统上进行了大量的故障仿真,其中,MT-DC测试系统和它的图形表示分别如图3(a)和图3(b)所示。
2.1 故障定位结果
表1表示了三种故障情况:线路(p,g)的开始、中间和末端。根据计算出的浪涌到达时间获得故障开始时间和位置。可以看出,提出的方法不管MTDC系统多么复杂都能精确定位故障位置。
2.2 估计精度的噪声影响
针对线路(p,g)上五种不同故障,使用60、50和40 d B的白高斯噪声污染产生的行波。表2总结了故障定位结果。估计精度确保通过定义适当阈值拒绝不想要的WT系数能够正确识别首次到达时间。从表2可以看出,提出的方法对噪声免疫具有鲁棒性。
2.3 高阻抗故障
提出的方法最大优势是其对故障阻抗的鲁棒性。表3为具有各种故障阻抗的线路(c,h)上的仿真故障实例,可以观察到,只要故障阻抗在实际范围内,即使噪声存在也能精确地确定故障位置。
3 结束语
本文提出了一种新的基于行波的故障定位方法,适用于MT-DC系统广域故障定位。由于该方法只需要首次浪涌到达各种检测器位置的时间,因此,完全消除了检测随后到达浪涌和提取其他特征的实际困难。虽然提出的方法利用安装在换流站的有限个行波检测器,不管网络拓扑结构多复杂,如环数、网格数和径向线路数,它都能精确定位故障位置。且该方法对故障阻抗的高噪声免疫性和鲁棒性。
参考文献
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测量故障 第8篇
关键词：惯导系统,故障诊断,故障树分析法,重要度分析
0 引 言
在航天测量船上,惯性导航系统(简称惯导)是一种测量设备,主要用来实时测量和输出舰船的位置和姿态。近年来,随着航天事业的迅猛发展,测量船承担海上测控任务的频率越来越高,惯导系统出现故障的次数逐渐增多,如果故障诊断方法选择不当,往往很难适应越来越复杂的设备故障诊断。
故障树分析法(Fault Tree Analysis,FTA)是一个非常快速、准确、适用性较广的故障诊断与定位方法。
1 惯导系统简介
测量船惯导系统由惯性平台、惯导机柜、惯导显控台、GPS四部分组成。其中,惯导机柜包括电子线路和电源模块;惯导显控台包括显控台微机和B码终端;GPS包括GPS接收机和GPS天线。
系统框图如图1所示。
2 故障树分析法简介
故障树分析法[1,2,3,4]是一种需要整体、综合、定量考虑子系统异常行为的系统方法,是一种由果到因的图形演绎分析方法。故障树分析法把系统最不希望发生的事件作为故障树的顶事件,把引发该顶事件故障的最终原因作为底事件,而介于顶事件和底事件之间的其他时间称为中间事件,它反映了顶事件和底事件之间的因果关系。把顶事件、中间事件和底事件用适当的逻辑符号自上而下地逐级连接起来,所构成的逻辑结构就像一棵倒置的“树”,称为“故障树”,故障树就是描述导致顶事件发生的底事件之间的内在逻辑关系。
故障树分析法就是以故障树为工具,分析系统发生故障的各种原因、途径,提出重点监视、有效维修和改进措施。当系统出现故障时,应用该方法可以较快、较准确地确定其原因。
3 惯导系统故障树的建立
惯导系统在长期工作过程中,由于各种各样的原因,可能出现多种故障。因此,有必要及时而准确地弄清楚故障现象,为分析原因和排除故障提供充分的客观材料和依据[5]。故障树的构造是否正确是故障诊断检测的关键。
对于惯导系统而言,影响其正常工作的因素很多。惯性平台出现故障将在电子线路体现,在故障树中不单独列出。对惯导系统的各组成部分,在分析其工作原理的基础上,结合积累的实际工作经验及以往故障排除数据,构造故障树,并对其进行简化[6,7],如图2所示。
图2中所示,T为顶事件,M为中间事件,X为底事件。T为惯导系统故障,M1为惯导显控台故障,M2为惯导机柜故障,M3为GPS故障,M4为显控台微机故障,M5为B码终端故障,M6为电子线路故障,M7为电源模块故障。X1为微机运行故障,X2为微机接口板故障,X3为微机接口故障,X4为B码板故障,X5为外时统故障,X6为温控回路故障,X7为稳定回路故障,X8为数字回路故障,X9为控制计算机故障,X10为测角子系统故障,X11为电源模块PU1故障,X12为变流器故障,X13为三相电源模块故障,X14为控制分配器故障,X15为电源模块PU2故障,X16为GPS接收机故障,X17为GPS天线故障。
4 故障分析
4.1 定性分析
故障树定性分析的任务就是求取故障树的全部最小割集,即系统的全部故障模式。所谓割集,是指导致顶事件发生的一组底事件的集合C,若去掉C中任意一个底事件,余下的底事件集合不再是故障树的割集,则称集合C为是一个最小割集[1]。
利用上行法求取最小割集,上行法是一种由底事件向上进行布尔代数展开的算法[1]。
所以,故障树的最后表达式为:
由式(1)知,该故障树的全部最小割集就是全部底事件,即:
{X1},{X2},{X3},{X4},{X5},{X6},{X7},{X8},{X9},{X10},{X11},{X12},{X13},{X14},{X15},{X16},{X17}
4.2 定量分析
4.2.1 故障概率计算
底事件的故障概率大多数情况下是由工作人员的经验给出的,也可以通过对系统元部件运行失效、系统试验和维修等方面的统计数据分析得到[6]。通过对惯导系统的长期维护使用,可估算出如表1所示的底事件概率表。
根据故障树的逻辑结构,该故障树的结构函数为[1]:
从而可以计算顶事件的故障发生概率:
通过对各底事件的故障概率进行排序,当故障发生时,优先对概率大的事件进行故障诊断。从概率上看,稳定回路发生故障的概率最大,与实际情况相符。
4.2.2 重要度分析[1,4,8]
重要度分析是故障树定量分析的一个重要组成部分,它表明底事件对顶事件发生概率的贡献,其结果对系统备件计划及维护周期计划的确定起着关键作用。
(1) 概率重要度
概率重要度是底事件发生概率变化引起顶事件发生概率变化的程度。计算公式为顶事件发生概率对某个底事件求偏导,即:
Iq(i)越大,就说明底事件越重要,对顶事件发生影响就越大。各底事件概率重要度计算结果如表2所示。
(2) 结构重要度
结构重要度是概率重要度在特殊情况下的结果,它只表示底事件在系统结构上的重要度,本故障树的结构重要度为:
(3) 关键重要度
关键重要度是指底事件故障概率的变化率与它引起顶事件发生概率的变化率之比,计算公式为:
关键重要度是以底事件自身敏感性和自身故障概率两个标准来判断底事件重要性的。Ic(i)越大,说明底事件触发顶事件发生的概率越大。各底事件关键重要度计算结果如表2所示。
由表2可知,无论是从概率重要度看,还是从关键重要度看,底事件X6、X7、X8发生概率的大小对顶事件的影响最大。从实际情况来看,温控回路、稳定回路、数字回路是惯导系统最容易出现问题的地方,严重影响惯导系统的正常工作。因此,在进行设备维护、维修时,应特别注意这三个部件。
5 结 语
本文将FTA应用到惯导系统故障诊断中,通过建立故障树列出惯导系统的主要故障原因,结合实际情况,对已建立故障树底事件的故障概率进行估算,并对故障树进行定性与定量分析,给出在故障排查和设备维护时应特别注意的事项。实践表明,故障树分析法能够提高惯导系统故障诊断的效率及准确性。
参考文献
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[2]郑雷雷,宋丽华,郭锐.故障树分析法在信息安全风险评估中的应用[J].计算机科学,2011,38(10A):106-108.
[3]刁明,刘刚,邹鸿雁.故障树分析法在汽车故障诊断中的应用[J].仪器仪表用户,2010,17(6):50-51.
[4]张斌,沈怀荣.平台稳定系统故障树分析[J].飞机设计,2009,29(4):41-44.
[5]陈波,刘新建,苑仁民.故障树分析法在船舶主机系统故障诊断中的应用[J].船舶,2011,22(3):35-37.
[6]柯铭铭,路平.故障树在无人机发射机故障诊断中的应用[J].现代电子技术,2011,34(19):18-20.
[7]苏欣平,吴学深,杨成禹.基于故障树的叉车液压系统故障诊断研究[J].机床与液压,2011,39(17):138-139.
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