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關鍵詞：故障選線，相關分析，小電流接地系統，波形識別

1.引言

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

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

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

2.相關分析及故障選線原理

2.1相關分析[3]

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

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

(2)

令=0，求得最佳的，并將其代入上式，得到最小的D值為：

(3)

其中：

(4)

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

將上式離散化，并令τ=0，則有：

（5）

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

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

2.2故障選線原理

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

圖1單相接地時的零序等效網絡

Fig.1ZeroSequenceEquivalentNet

atSinglePhasetoGroundFault

圖2A相接地故障時的向量圖

Fig.2VectorsatPhaseAtoGroundFault

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

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

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

1）各饋線故障暫態零序電流波形按照本饋線對地電容歸一化處理；

2）求取饋線之間兩兩相關系數，形成相關系數矩陣：

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

3）根據相關矩陣求取每條饋線相對于其他饋線的綜合相關系數；

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

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

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

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

；

其中，、為原始信號，、為高斯白噪聲，則兩電流同數據窗的相關函數為：

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

3.仿真及實現

3.1EMTP仿真

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

圖3小接地電流系統結構及參數

Fig.3TheStructureofaDistributionanditsParameters

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

表1單相接地故障選線結果

Table1TheResultsofDetectionAtPhase-to-GroundFaultCases

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

3.2實現方案

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

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

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

4.結論

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

參考文獻

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

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CORRELATIONANALYSISBASEDDETECTIONOFTHEPHASE-TO-GROUNDFAULTINDISTRIBUTIONAUTOMATIONSYSTEM

篇(2)

電力電子電路的實際運行表明，大多數故障表現為功率開關器件的損壞，即晶閘管的損壞，其中以功率開關器件的開路和直通最為常見，屬于硬故障。但是，電力電子電路的故障診斷與一般的模擬電路、數字電路的故障診斷還有一個重要的差別：故障信息僅存在于發生故障到停電之前的數毫秒到數十毫秒之間，因此，需要實時監視、在線診斷。

(一)電力電子電路故障診斷的目的

電力電子設備一旦發生故障，小則造成電器產品損壞、交通阻塞、工礦企業停產，大則會威脅人民生命、財產安全，甚至造成重大的人員傷亡或災難事故，影響國民經濟的正常運行。所以，對電力電子設備進行故障檢測和診斷顯得日趨重要。

長期以來，人們采取兩種維修對策：1．等設備壞了再進行維修，稱為事后維修。這種辦法的問題是經濟損失很大。2．定期檢修設備，稱為預防維修。這種方法有一定的計劃性和預防性，但其缺點是如無故障，則經濟損失較大。

電力電子設備由很多部分組成，包括電力電子主電路、電動機、發電機和各種應用電路。對電力電子設備進行故障診斷就是要對所有的這些電路進行故障檢測和診斷。電力電子電路是整個電力電子設備中最關鍵的部分，對其的故障檢測和診斷就顯得尤其重要。

(二)電力電子故障診斷的作用

1．實現早期預報，防止事故發生；

2．預知性維修，提高設備管理水平：

3．方便檢修，縮短了維修時間，提高設備利用率；

4．對提高設備的設計制造水平，改善產品質量有指導意義。

二、電力電子電路故障診斷方法

電力電子電路故障診斷技術包括兩方面的內容：1．故障信息的檢測：以一定的檢測技術，獲取故障發生時的所需故障信息，供故障分析，推理用；2．故障的診斷：依據檢測的故障信息，運用合適的故障診斷方法，對故障進行分析、推理，找出故障發生的原因并定位故障發生部位。傳統的故障診斷方法在電力電子電路故障診斷中也得到的廣泛應用，如故障字典法、故障樹、專家系統等。

(一)故障字典法。把一組典型的測量特征值和故障值以一定的表格形式存放，通過比較測量值和特征值，判斷故障。先用計算機對電路正常狀態和所有硬故障狀態模擬，建立故障字典。然后對端口測試進行分析，以識別故障，即將選定節點上測出的電壓與故障字典中電壓比較，運用某些隔離算法查出對應故障。

故障字典法對于模擬電路和數字電路故障診斷具有很大的實用價值，但字典法只能解決單故障診斷，多故障的組合數大，在實際中很難實現。

(二)故障樹法。故障樹診斷法就是對可能造成系統失效的各種因素(包括硬件、軟件、環境、人為因素)進行分析，畫出邏輯框圖，即故障樹，從故障樹的頂事件進行搜索從而找出故障原因的方法。故障樹表達了系統內在聯系，并指出元部件故障與系統之間的邏輯關系。

故障樹診斷直觀、靈活、通用，但建樹工作量大，繁瑣易錯，對診斷故障空間較小的問題比較合適。

(三)殘差法。殘差法是一種基于解析模型的故障診斷方法。即通過研究實際系統與參考模型特征輸出量間的殘差來進行電力電子裝置主電路在線故障診斷和故障定位的過程。該方法同樣適用于逆變器主電路的故障診斷，參考模型法用于電力電子電路的故障診斷具有檢測量少、判據簡單且與輸出大小無關的特點。特別是在復雜電力電子電路的故障診斷中該法的優勢更加明顯。

(四)直接檢測功率器件兩端電壓或橋臂電流的方法。通過檢測各功率器件兩端的電壓，或檢測各橋臂電流，得到功率器件的工作方式，再與觸發脈沖進行時序邏輯比較，從而判斷被診斷對象是否故障，此方法需要檢測每個被診斷器件的電壓和電流，所需測點較多，需要專門的檢測電路和邏輯電路。該方法還可以通過測量電路的輸入輸出來實現故障診斷。正常工作時，電路的輸入輸出在一定的范圍內變動，當超出此范圍時，可認為故障已經發生。另外，還可以測量輸入輸出變量的變化率是否超出范圍來判斷是否發生故障。該方法雖然簡單，但抗干擾性差。

(五)專家系統診斷的方法。專家系統就是利用計算機推理能力和領域專家的豐富經驗，以及系統內部因果關系和人工智能的機器學習功能，設計出的一種智能計算機程序系統，解決復雜的系統故障診斷問題。專家系統對經驗性的診斷知識進行形式化描述，突破個人局限廣為傳播，有利于存儲和推廣專家的經驗，發揮專門人才作用，開辟了綜合利用專家知識的新途徑，比人類專家更可靠、靈活，不受環境影響。專家系統的知識結構中知識庫與推理控制相對獨立，可重寫增刪，可以結合其它診斷方法，構成知識結構的應用程序，擁有人機聯診功能，充分發揮了現場技術人員的主觀能動性，并能逐步積累經驗日趨完善，因此是很有生命力的故障診斷法。

專家系統診斷的基本思想是：先通過實驗或仿真建立起一個可靠的知識庫，該知識庫包含了電路的環境知識、系統知識和一個規則庫，其中知識庫反映了系統的因果關系，具體到故障診斷系統中就是系統變量和故障類型、故障點之間的因果關系：然后通過人機接口得到實際運行中的特征變量值；將它應用到規則庫進行推理，就得到了電路的基本工作狀態和故障信息。該方法的缺點是知識庫建立困難，特別是知識庫龐大時更是如此。傳統的故障診斷專家系統，大多是基于規則的專家系統，它將領域知識編成一系列產生式規則(表示形式為IF…，THEN…)。這種專家系統可以解決許多系統的故障診斷問題，但是由于對復雜的系統要利用大量的產生式規則(這種規則主要依賴人工編寫)，因而故障診斷專家系統運行很慢，很難適應實時環境的要求；另外，當遇到未見過的新故障或新信息時，如此建立的專家故障診斷系統往往不能正確處理，會因推理能力弱而出現“匹配沖突”、“組合爆炸”及“無窮遞歸”等問題。要解決這些問題，除非不斷進行規則更新，可是新規則與原有規則很有可能相互牽連，這必然導致在規則添加和刪除時遇到難以處理的困難。總之，專家診斷系統存在知識獲取“瓶頸”問題、難以維護、應用面窄以及診斷能力弱和不適應模糊問題等缺點。

篇(3)

論文摘要：通過在配套、工程、設計、生產及研發等多部門多方面的接觸和工作，并在工作中不斷地學習與積累大量的工作經驗，現就普遍存在電氣設備維修的方法與實踐上做一剖析闡述。

1電氣設備維修的十項原則

（1）先動口再動手：對于有故障的電氣設備，不應急于動手，應先詢問產生故障的前后經過及故障現象。對于生疏的設備，還應先熟悉電路原理和結構特點，遵守相應規則。拆卸前要充分熟悉每個電氣部件的功能、位置、連接方式以及與周圍其他器件的關系，在沒有組裝圖的情況下，應一邊拆卸，一邊畫草圖，并記上標記。

（2）先外部后內部:應先檢查設備有無明顯裂痕、缺損，了解其維修史、使用年限等，然后再對機內進行檢查。拆前應排除周邊的故障因素，確定為機內故障后才能拆卸，否則，盲目拆卸，可能將設備越修越壞。

（3）機械后電氣:只有在確定機械零件無故障后，再進行電氣方面的檢查。檢查電路故障時，應利用檢測儀器尋找故障部位，確認無接觸不良故障后，再有針對性地查看線路與機械的運作關系，以免誤判。

（4）先靜態后動態:在設備未通電時，判斷電氣設備按鈕、接觸器、熱繼電器以及保險絲的好壞，從而判定故障的所在。通電試驗，聽其聲、測參數、判斷故障，最后進行維修。如在電動機缺相時，若測量三相電壓值無法著判別時，就應該聽其聲，單獨測每相對地電壓，方可判斷哪一相缺損。

（5）先清潔后維修:對污染較重的電氣設備，先對其按鈕、接線點、接觸點進行清潔，檢查外部控制鍵是否失靈。許多故障都是由臟污及導電塵塊引起的。

（6）先電源后設備:電源部分的故障率在整個故障設備中占的比例很高，所以先檢修電源往往可以事半功倍。

（7）先普遍后特殊:因裝配配件質量或其他設備故障而引起的故障，一般占常見故障的50%左右。電氣設備的特殊故障多為軟故障，要靠經驗和儀表來測量和維修。

（8）先后內部:先不要急于更換損壞的電氣部件，在確認設備電路正常時，再考慮更換損壞的電氣部件。

（9）先直流后交流:檢修時，必須先檢查直流回路靜態工作點，再交流回路動態工作點。

（10）先故障后調試:對于調試和故障并存的電氣設備，應先排除故障，再進行調試，調試必須在電氣線路速的前提下進行。

2檢查方法和操作實踐

（1）直觀法直觀法是根據電器故障的外部表現，通過看、聞、聽等手段，檢查、判斷故障的方法：①檢查步驟：調查情況：向操作者和故障在場人員詢問情況，包括故障外部表現、大致部位、發生故障時環境情況。如有無異常氣體、明火、熱源是否靠近電器、有無腐蝕性氣體侵入、有無漏水，是否有人修理過，修理的內容等等。初步檢查：根據調查的情況，看有關電器外部有無損壞、連線有無斷路、松動，絕緣有無燒焦，螺旋熔斷器的熔斷指示器是否跳出，電器有無進水、油垢，開關位置是否正確等。試車，通過初步檢查，確認有會使故障進一步擴大和造成人身、設備事故后，可進一步試車檢查，試車中要注意有無嚴重跳火、異常氣味、異常聲音等現象，一經發現應立即停車，切斷電源。注意檢查電器的溫升及電器的動作程序是否符合電氣設備原理圖的要求，從而發現故障部位。②檢查方法：觀察火花，電器的觸點在閉合、分斷電路或導線線頭松動時會產生火花，因此可以根據火花的有無、大小等現象來檢查電器故障。例如，正常緊固的導線與螺釘間發現有火花時，說明線頭松動或接觸不良。電器的觸點在閉合、分斷電路時跳火說明電路通，不跳火說明電路不通。控制電動機的接觸器主觸點兩相有火花、一相無火花時，表明無火花的一相觸點接觸不良或這一相電路斷路；三相中兩相的火花比正常大，別一相比正常小，可初步判斷為電動機相間短路或接地；三相火花都比正常大，可能是電動機過載或機械部分卡住。在輔助電路中，接觸器線圈電路通電后，銜鐵不吸合，要分清是電路斷路還是接觸器機械部分卡住造成的。可按一下啟動按鈕，如按鈕常開觸點閉合位置斷開時有輕微的火花，說明電路通路，故障在接觸器的機械部分；如觸點間無火花，說明電路是斷路。動作程序：電器的動作程序應符合電氣說明書和圖紙的要求。如某一電路上的電器動作過早、過晚或不動作，說明該電路或電器有故障。另外，還可以根據電器發出的聲音、溫度、壓力、氣味等分析判斷故障。運用直觀法，不但可以確定簡單的故障，還可以把較復雜的故障縮小到較小的范圍。

（2）測量電壓法測量電壓法是根據電器的供電方式，測量各點的電壓值與電流值并與正常值比較。具體可分為分階測量法、分段測量法和點測法。

（3）測電阻法可分為分階測量法和分段測量法。這兩種方法適用于開關、電器分布距離較大的電氣設備。

（4）對比、置換元件、逐步開路（或接入）法。①對比法：把檢測數據與圖紙資料及平時記錄的正常參數相比較來判斷故障。對無資料又無平時記錄的電器，可與同型號的完好電器相比較。電路中的電器元件屬于同樣控制性質或多個元件共同控制同一設備時，可以利用其他相似的或同一電源的元件動作情況來判斷故障。②置轉換元件法：某些電路的故障原因不易確定或檢查時間過長時，但是為了保證電氣設備的利用率，可轉換同一相性能良好的元器件實驗，以證實故障是否由此電器引起。運用轉換元件法檢查時應注意，當把原電器拆下后，要認真檢查是否已經損壞，只有肯定是由于該電器本身因素造成損壞時，才能換上新電器，以免新換元件再次損壞。③逐步開路（或接入）法：多支路并聯且控制較復雜的電路短路或接地時，一般有明顯的外部表現，如冒煙、有火花等。電動機內部或帶有護罩的電路短路、接地時，除熔斷器熔斷外，不易發現其他外部現象。這種情況可采用逐步開路（或接入）法檢查。逐步開路法：遇到難以檢查的短路或接地故障，可重新更換熔體，把多支路交聯電路，一路一路逐步或重點地從電路中斷開，然后通電試驗，若熔斷器一再熔斷，故障就在剛剛斷開的這條電路上。然后再將這條支路分成幾段，逐段地接入電路。當接入某段電路時熔斷器又熔斷，故障就在這段電路及某電器元件上。這種方法簡單，但容易把損壞不嚴重的電器元件徹底燒毀。逐步接入法：電路出現短路或接地故障時，換上新熔斷器逐步或重點地將各支路一條一條的接入電源，重新試驗。當接到某段時熔斷器又熔斷，故障就在剛剛接入的這條電路及其所包含的電器元件上。

篇(4)

關鍵詞：交聯電纜接頭交聯電纜附件油紙電纜故障接觸電阻

一交聯電纜接頭運行狀況

6-10KV高壓動力電纜在水利工程和電力系統運用非常廣泛,其完好的接頭和附件對機電設備安全、經濟、可靠運行和供電安全是非常重要的。設計良好、施工合理的電纜接頭,經實際運行證明,在大多數情況下是可以長期使用的。但交聯電纜由于載流能力強,電流密度大,對導體連接質量要求就更為嚴格。對接頭所要求機械的電氣的條件日益從嚴越來越高,特別是6-10KV電動機電纜,各種接頭將經受很大的熱應力和較高激烈程度與持續時間的短路電流的影響。所以說交聯電纜附件也不是附屬的,更不是次要的部件,它與電纜是同等重要,必不可少的部件,也是與安全運行密切相關的關鍵產品。交聯電纜在國外已普遍應用,國內廣泛采用雖然僅10余年,目前還存在一些問題,但隨著技術的發展,附件的配套,質量的提高,工藝的完善,交聯電纜已有替代油紙電纜的趨勢具有廣闊、深遠的發展前景。

二交聯電纜接頭故障原因分析

由于電纜附件種類、形式、規格較多;質量參差不齊;施工人員技術水平高低不等;電纜接頭運行方式和條件各異,致使交聯電纜接頭發生故障的原因各不相同。由于交聯電纜與油紙電纜的介質不同,接頭發生故障的原因有很大的差異,油紙電纜接頭發生故障主要是絕緣影響,而交聯電纜接頭發生故障主要是導體連接。交聯電纜允許運行溫度高,對電纜接頭就提出了更高的要求,使接頭發熱問題就顯得更為突出。接觸電阻過大、溫升加快、發熱大于散熱促使接頭的氧化膜加厚,又使接觸電阻更大,溫升更快。如此惡性循環,使接頭的絕緣層破壞,形成相間短路,引起爆炸燒毀。造成接觸電阻增大的原因有以下幾點。

1、工藝不佳。主要是指電纜接頭施工人員在導體連接前后的施工工藝。

(1)連接金具接觸面處理不佳。無論是接線端子或連接管,由于生產或保管的條件影響,管體內壁常有雜質、毛刺和氧化層存在,這是不為人們重視的缺陷,但對導體連接質量的影響,頗為嚴重。特別是鋁表面極易生成一層堅硬而又絕緣的氧化鋁薄膜,使鋁導體的連接要比銅導體的連接增加不少麻煩,工藝技術的嚴格性也要高得多。造成連接(壓接、焊接和機械連接)發熱的主要原因,除機具、材料性能因素外,關鍵是工藝技術和責任心。施工人員不了解連接機理,沒有嚴格按工藝要求操作,就會造成連接處達不到電氣和機械強度。運行證明當壓接金具與導線的接觸表面愈清潔,在接頭溫度升高時,所產生的氧化膜就愈薄,接觸電阻就愈小。

(2)導體損傷。交聯絕緣層強度較大剝切困難,環切時施工人員用電工刀左劃右切,有時干脆用鋼鋸環切深痕,往往掌握不好而使導線損傷。剝切完畢雖然不很嚴重,但在線芯彎曲和壓接蠕動時,會造成受傷處導體損傷加劇或斷裂,壓接完畢不易發現,因截面減小而引起發熱嚴重。

(3)導體連接時線芯不到位。導體連接時絕緣剝切長度要求壓接金具孔深加5mm,但因產品孔深不標準,易造成剝切長度不夠,或因壓接時串位使導線端部形成空隙,僅靠金具壁厚導通,致使接觸電阻增大,發熱量增加。

2、壓力不夠。現今有關資料在制作接頭工藝及標準圖中只提到電纜連接時每端的壓坑數量,而沒有詳述壓接面積和壓接深度。施工人員按要求壓夠壓坑數量,效果如何無法確定。不論是哪種形式的壓力連接,接頭電阻主要是接觸電阻,而接觸電阻的大小與接觸力的大小和實際接觸面積的多少有關,與使用壓接工具的出力噸位有關。造成導體連接壓力不夠的主要原因有以下3點。

(1)壓接機具壓力不足。近年壓接機具生產廠家較多,管理混亂,沒有統一的標準,特別是近年生產的機械壓鉗,壓坑不僅窄小,而且壓接到位后上下壓模不能吻合;還有一些廠家購買或生產國外類型壓鉗,由于執行的是國外標準,與國產導線標稱截面不適應,壓接質量難保證。

(2)連接金具空隙大。現在交聯電纜接頭多數單位使用的連接金具,還是油紙電纜按扇型導線生產的端子和壓接管。從理論上講圓型和扇型線芯的有效截面是一樣的,但從運行實際比較,二者的壓接效果相差甚大。由于交聯電纜導體是緊絞的圓型線芯,與常用的金具內徑有較大的空隙壓接后達不到足夠的壓縮力。接觸電阻與施加壓力成反比,因此將導致增大。

(3)假冒偽劣產品質量差。假冒偽劣金具不僅材質不純,外觀粗糙,壓后易出現裂紋,而且規格不準,有效截面與正品相差很大,根本達不到壓接質量要求,在正常情況下運行發熱嚴重,負荷稍有波動必然發生故障。3、截面不足將交聯電纜與油紙電纜的允許載流量,在環境溫度為25℃時,進行比較得出的結論是:ZQ2—3×240油紙銅芯電纜可用YJV22-3×150交聯銅芯電纜替代。因為YJV22-3×150交聯電纜的允許載流量為476A;而ZQ2-3×240油紙電纜的允許載流量為420A,還超出56A。ZLQ2-3×240可用YJLV22-31×50替代,因為交聯3×150鋁芯電纜的載流量為364A,而油紙3×240鋁芯電纜的載流量才320A,交聯電纜還超出44A。如果用允許載流量計算,150mm2交聯電纜與240mm2油紙電纜基本相同,或者說150mm2交聯電纜應用240mm2的金具連接才能正常運行。由此可見連接金具截面不足將是交聯電纜接頭發熱嚴重的一個重要原因。4、散熱不好。繞包式接頭和各種澆鑄式接頭,不僅繞包絕緣較電纜交聯絕緣層為厚,而且外殼內還注有混合物,就是最小型式的熱縮接頭,其絕緣和保護層還比電纜本體增加一倍多。這樣無論何種型式的接頭均存在散熱難度。現行各種接頭的絕緣材料耐熱性能較差,J-20橡膠自粘帶正常工作溫度不超過75℃;J-30也才達90℃;熱縮材料的使用條件為-50～100℃。當電纜在正常負荷運行時,接頭內部的溫度可達100℃,當電纜滿負荷時,電纜芯線溫度達到90℃,接頭溫度會達140℃左右,當溫度再升高時,接頭處的氧化膜加厚,接觸電阻隨之加大,在一定通電時間的作用下,接頭的絕緣材料碳化為非絕緣物,導致故障發生。綜上所述增加連接金具接點的壓力、降低運行溫度、清潔連接金屬材料的表面、改進連接金具的結構尺寸、選用優質標準的附件、嚴格施工工藝是降低接觸電阻的幾個關鍵因素。

篇(5)

廣州蓄能水電廠500kV主接線采用四角形接線，線路接入點形成的兩個母線T區，在線路保護安裝點以內，由其本身的線路保護進行保護。主變壓器并聯點處形成的兩個T區，采用母線差動保護(以下簡稱母差保護)。

1母差保護的原理及特性

廣州蓄能水電廠一期500kV母差保護采用DIFE3110型高阻差動保護，500kV斷路器以QF1及QF2為一側，QF3及QF4為另一側，分別裝設兩套完全相同的高阻抗差動保護87-1，87-2及87-3，87-4。分相由兩套DIFE3110型高阻抗繼電器構成，采用被保護區域進出的電流矢量比較原理，取出差流在電阻器R上產生的電壓值，作為測量值進入繼電器內部與閥值比較。當外部有故障或無故障時，負荷電流I和I′在通過電阻器R時相位相反，幅值相等，電阻器R上的電壓降為零，繼電器不動作。當保護區域內部故障時，電流I和I′同相位使得對應的故障電流在電阻器R上產生一定大小的電壓值，當該值大于閥值時啟動繼電器動作出口，見圖2。保護整定值為：閉鎖電壓UB=20V，動作電壓UD=25V。

保護動作結果：出口跳QF1，QF2或QF3，QF4，1號、2號機組或3號、4號機組跳閘，并啟動故障錄波器。

287-3和87-4故障

1998年11月廣蓄電廠一期QF2斷路器檢修期間，發現當3號、4號機組在抽水工況運行時，母差保護87-3，87-4發出閉鎖信號。測量母差保護裝置發現L3相有不平衡輸出，電阻器R上最高壓降21.5V，且隨一次電流成正比例增加，超過了閉鎖電壓整定值。

3故障查找與分析

1998年11月，對3號、4號機組及QF3，QF4斷路器不同運行工況組合進行測試，在QF3合閘，QF4斷開時，三相差流在電阻器R上的壓降基本為零；當QF3斷開，QF4合閘時，L3相差流在電阻器R上的壓降較大，L1，L2相基本為零。判斷故障為QF4出線側L3相電流互感器54LRB006TI或54LRB007TI有問題。為進一步確定故障性質，又對87-3，87-4二次電流回路進行了對線及電流互感器極性試驗，結果一切正常。同年12月進行了87-3，87-4的二次電流回路功率六角圖檢驗，由此可判斷電流互感器極性及接線正確。通過分析認為：

a)可能QF4斷路器出線側兩組電流互感器有故障；

b)可能是電流互感器一次回路存在寄生回路，使二次產生不平衡輸出。

為此，重點檢查了QF4出線側法蘭螺栓的絕緣套，未發現故障。1999年2月，斷開QF3及QF4，進行電流互感器伏安特性試驗。L3相的兩組電流互感器的伏安特性與QF4相截然不同。在重做L3相電流互感器伏安特性試驗時，發現有一法蘭連接螺栓發熱燙手，拆開該螺栓絕緣套側螺母，發現絕緣套下部斷裂，使螺栓接觸母線套管接地。將該絕緣套更換后，重做電流互感器伏安特性試驗。電流互感器伏安特性恢復正常。QF3，QF4投運后，母差保護87-3，87-4不平衡電流消失，母差保護恢復正常。

絕緣套損壞后螺栓通過母線套管接地，螺栓與母線套形成電流回路。在此狀況下運行，母線套管上產生一感生電流，使電流互感器感受到的電流為Ia＋I′a(Ia為一次側工作電流，I′a為感生電流)，Ia與I′a的方向相反。假設螺栓與法蘭完全金屬接觸，則Ia=I′a，故電流互感器感受到的電流為零。故障現象類似某組電流互感器斷線或極性接反的情況。

4存在的問題

4.1電流互感器伏安特性

篇(6)

 

 

 

 

 

 

 

汽車運用工程專業（大專）畢業論文題目

序號

題目

指導老師

1

發動機排放技術的應用分析

陳金偉

2

微型車怠速不良原因與控制措施

陳金偉

3

柴油機電子控制系統的發展

陳金偉

4

我國汽車尾氣排放控制現狀與對策

陳金偉

5

發動機自動熄火的診斷分析

陳金偉

6

汽車發動機的維護與保養

陳金偉

7

柴油機微粒排放的凈化技術發展趨勢

陳金偉

8

汽車污染途徑及控制措施

陳金偉

9

現動機自診斷系統探討

陳金偉

10

關于奔馳300SEL型不能著車的故障分析

陳金偉

11

奔馳Sprinter動力不足的檢測與維修

陳金偉

12

上海通用別克發動機電控系統故障的診斷與檢修

陳金偉

13

現代伊蘭特發動機電控系統故障的診斷與檢修

陳金偉

14

廣本雅閣發動機電控系統故障的診斷與檢修

占斌

15

電子燃油噴射系統的診斷與維修

占斌

16

帕薩特1.8T排放控制系統的結構控制原理與檢修

占斌

17

廣本雅閣排放控制系統的結構控制原理與檢修

占斌

18

汽車發動機怠速成抖動現象的原因及排查方法探討

占斌

19

汽車排放控制系統的檢修

占斌

20

上海帕薩特B5電子燃油噴射系統的診斷與維修

占斌

21

論汽車檢測技術的發展

占斌

22

奧迪A6排放控制系統的結構控制原理與檢修

占斌

23

豐田凌志400發動機電控系統故障的診斷與檢修

占斌

24

奧迪A6B5電子燃油噴射系統的診斷與維修

占斌

25

標致307電子燃油噴射系統的診斷與維修

占斌

26

捷達轎車發動機常見故障分析與檢修

占斌

27

汽車轉向盤擺振故障分析

程建斌

28

防抱死系統在常用轎車上的使用特點分析

程建斌

29

汽車底盤的故障診斷分

程建斌

30

汽車的常用轉向系統的性能分析

程建斌

31

汽車變速箱故障故障診斷

程建斌

32

安全氣囊的發展與應用

程建斌

33

汽車制動系統故障診斷

程建斌

34

分析國產幾種汽車行走系統特點

程建斌

35

分析國產幾種汽車制動系統特點

程建斌

36

分析國產幾種汽車轉向系統特點

程建斌

37

機電液一體化技術在汽車中的應用

程建斌

38

豐田系列ABS故障診斷方法的探討

程建斌

39

通用系列ABS故障診斷探討

程建斌

40

奔馳560SEL車型ABS系統故障案例分析

程建斌

41

AL4自動變速器的結構控制原理與檢修

程建斌

42

汽車制動系

程建斌

43

汽車四輪定位的探討

程建斌

44

4T65E自動變速器的結構控制原理與檢修

程建斌

45

上海通用別克轉向系統故障的診斷與檢修

陳躍軍

46

上海通用別克制動系統故障的診斷與檢修

陳躍軍

47

現代伊蘭特轉向系統故障的診斷與檢修

陳躍軍

48

現代伊蘭特制動系統故障的診斷與檢修

陳躍軍

49

SONATA制動系統的結構控制原理與檢修

陳躍軍

50

電控懸架系統的結構控制原理與檢修

陳躍軍

51

上海帕薩特B5自動變速器的結構控制原理與檢修

陳躍軍

52

豐田佳美制動系統的結構控制原理與檢修

陳躍軍

53

豐田凌志400懸架系統的結構控制原理與檢修

陳躍軍

54

標致307制動系統故障的診斷與檢修

陳躍軍

55

標致307手動變速器的結構控制原理與檢修

陳躍軍

56

上海通用別克懸架與車橋故障分析與檢修

陳躍軍

57

電控液動式自動變速器的結構控制原理與維修

陳躍軍

58

分析輪胎性能對汽車行走行使的影響

陳躍軍

59

捷達轎車底盤常見故障分析與檢修

陳躍軍

60

汽車轉向系課件設計

陳躍軍

61

汽車ABS綜述

陳躍軍

62

車用防抱死制動系統設計

陳躍軍

63

汽車蓄電池的維護與故障控制

繆勤震

64

信息技術在汽車中的應用

繆勤震

65

現代汽車滲漏故障與控制技術

繆勤震

66

汽車點火系統故障診斷

繆勤震

67

豐田凌志400空調控制系統分析

繆勤震

68

桑塔納故障診斷方法的研究

繆勤震

69

汽車空調技術淺析

繆勤震

70

蒙迪歐的空調系統分析

繆勤震

71

氧傳感器故障檢測

繆勤震

72

傳統診斷在轎車維修中的應用

繆勤震

73

廣本雅閣的空調系統故障的診斷與檢修

繆勤震

74

電子點火系統的診斷與維修

何建龍

75

上海帕薩特B5的空調系統故障的診斷與檢修

何建龍

76

論車身計算機系統的結構控制原理與檢修

何建龍

77

上海通用別克空調控制系統故障分析與檢修

何建龍

78

廣本雅閣電氣設備及附件系統常見故障分析與檢修

何建龍

79

汽車常用防盜系統綜述

何建龍

80

汽車防撞技術綜術

何建龍

81

現代汽車音響防干擾設計

何建龍

82

汽車電控技術分析

何建龍

83

奧迪A6電氣設備及附件系統常見故障分析與檢修

何建龍

84

上海通用別克電氣設備及附件系統常見故障分析與檢修

何建龍

篇(7)

論文摘要：通過兩例空氣流量計的故障，講述了電控發動機工作不穩定時的檢修過程，需要用到的檢測儀器，檢查的關鍵對象。說明了周密地分析故障原因、靈活運用檢測儀器和認真分析檢測數據的重要性，避免檢查過程中走彎路和錯誤診斷。

故障分析的目的不僅在于判別故障的性質、查找故障原因，更重要的在于將故障機理識別清楚，提出有效的改進措施，以預防故障重復發生。通過故障分析，找到造成故障的真正原因，從設計、材料選擇、加工制造、裝配調整、使用與保養等方面采取措施，提高產品的可靠性。

發動機工作不穩定的原因很多，空氣流量計是重點檢查的對象，但是要確認它是否有故障，故障分析、檢查方法就顯得尤為重要，下面通過兩個例子加以說明。

一、故障一

凌志LS400轎車高速闖車。發動機在原地加速時運轉正常。當汽車行駛速度在120～140公里左右時，汽車會出現闖動的現象，有時闖動頻繁，有時只是偶爾闖動，感覺好像是發動機間歇斷火。

故障分析：發動機空載運轉時正常，而故障只在120km／h車速以上時發生，或者說是有較大負荷時故障才出現，因此故障原因可能是發動機高速斷火、斷油、噴油量突然減少，或者是廢氣再循環、汽油蒸氣回收系統、進氣控制系統、氧傳感器閉環控制系統等在高速時工作不正常造成的。

檢修：讀取故障代碼，無碼

檢查點火系統，將示波器接到一個點火線圈的中央高壓線，試車、闖車時點火高壓為8KV～10KV，正常，點火波形良好；將示波器接到另一個點火線圈的中央高壓線，再試車出現故障時點火波形也良好。后來將示波器逐個接到各缸的高壓線，再試車，結果發現闖車時各缸的高壓都正常，波形都止常，可見闖車的原因不是點火系統造成的，應查找其他方面的原因。

將示波器接到第一缸噴油器控制端，試車，觀察噴油時間的變化情況，闖車該氣缸的噴油時間正常，為3.5ms左右。然后將示波器逐個接到其余氣缸的噴油器控制端，再試車，觀察噴油時間的變化情況，闖車時每個氣缸的噴油時間都無異常。也不能說明故障是噴油量造成的。接上電腦檢測故障診斷儀，讀取數據流，從獲得的數據來看，當系統由閉環控制進入開環控制時，車速在120km／h左右，是容易出現闖車的時候。斷開氧傳感器接線，強迫發動機常處于開環控制，接著試車，故障依舊。其他數據都正常。最后懷疑可能是某個傳感器的信號不穩定，影響了發動機的動態工作，而且這個信號在診斷儀上又看不出問題。關鍵的傳感器有曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節氣門位置傳感器、空氣流量計、車速傳感器等。

將示波器逐個接到曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節氣門位置傳感器，試車出現故障時這些信號都正常。

將示波器接到空氣流量計(渦流式)信號端，試車，出現故障時發現矩形波信號有偶爾中斷的現象，接著測量其電源端與接地端的工作電壓，出現故障時，電壓為穩定的5V，電壓正常。說明該故障是空氣流量計高速時有時信號輸出不正常所致。

將檢查情況告知車主，車主說該空氣流量計不是他的，前段時間曾在另一修理廠檢修過其他方面的故障，后來就發現了現在這個問題，懷疑被人調換了空氣流量計。后來車主找到原修理廠，要回了原件，裝上后汽車工作恢復正常。

二、故障二

現代Elantra1.6轎下出現冒黑煙、怠速游車的故障，而且黑煙隨加速而增多，油耗大。

故障分析：黑煙隨加速而增多，油耗大，應該是噴油量偏多，混合氣過濃造成的。

檢修：先讀故障代碼，診斷盒在離合器右側的保險盒下方，接上發光二極管(該車無CHECK燈)，讀到21號代碼(水溫傳感器信號不良)，檢查水溫傳感器的插頭有油污，清潔后故障代碼可以清除，但故障依舊。

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接上電腦檢測診斷儀，讀取數據流，熱車怠速的噴油時間為8ms左右(正常為2ms～3ms)，空氣流量計的輸出信號頻率在80Hz～120Hz(正常為30Hz～40Hz)之間快速變動，發動機轉速在700RPM～1100RPM之間變動，其他信號參數基本正常。

從測量數據來看，很有可能是空氣流量計信號不正常而引起噴油量異常，引起故障；也有可能是其他方面的原因造成發動機游車后，進氣波動太大而引起空氣流量計信號不正常的，不過前者的可能性更大一些。

為了進一步確定空氣流量計是否良好，拆下空氣濾清器，接通點火開關，用電吹風對著空氣流量計吹氣，在“進氣量”穩定的情況下，空氣流量計的信號仍然波動很大，說明空氣流量計有故障。后來又用信號模擬儀輸出矩形波信號來代替空氣流量計信號，當頻率為35Hz時，噴油量為2.6毫秒，發動機怠速運轉平穩，不冒黑煙；將頻率調到110Hz(該儀器只有四級調節)，噴油時間略微上升，發動機也運轉平穩，不冒黑煙。因此可以斷定該故障是由空氣流量計引起的。

將新的空氣流量計換上，起動發動機，發動機運轉正常，不冒黑煙。再次讀取數據，正常怠速時噴油時間為2.6ms左右，空氣流量計的輸出信號為30Hz左右。發動機故障排除。

深入探討：在第一案例中，用示波器測量點火和噴油的參數，以及使用故障診斷儀讀取數據流，都不能發現問題。后來考慮到檢測儀器顯示刷新率的問題，然后通過分析傳感器信號的影響，捕捉到了空氣流量計瞬間工作失常的信號。在第二案例中，從檢測結果和故障現象來看，給人感覺就是空氣流量計原因造成的。但是，其他原因也有可能造成類似的故障，如ECU的故障，筆者就曾有過此類故障的誤診。

通過上述兩個例子來看，故障診斷過程中除了要靈活運用檢測儀器，還要認真分析檢測結果，不能盲目地信賴和依賴檢測數據，否則會陷入困境或者走彎路，甚至誤診。

參考文獻：

[1]麻友良.電控自動變速器的結構與檢修[M].北京:機械工業出版社,2000.