开路故障诊断论文

2024-06-20

开路故障诊断论文（精选5篇）

开路故障诊断论文第1篇

在双馈风力发电系统中,双PWM变流器是最容易发生故障的环节之一[1],文献[2]利用电机电流PARK向量的平均值来诊断开路故障,在文献[3]中控制偏差法被用于诊断系统的开路故障,文献[4]提出利用线电流的直流分量来分析开路故障,此外,文章还通过DFT计算出线电流的一阶谐波系数,以获得不依赖实际负载的诊断变量,文献[5,6]对上述方法进行了分析和对比,文献[7]根据上述方法,提出了针对风电系统的2种开路故障诊断方法。然而,由于双馈发电机转子电流的频率通常在工频的0%～33%左右变化,上述诊断方法经常会在转子电流频率为零附近时发生误报,并且都是采用增加延时的方法防止误报,但是这种方法并不能在所有的情况下都有效。

针对上述问题,本文首先讨论了开路故障对系统其他状态变量的影响,在总结已有方法基础上,提出一种适用于双馈风力发电系统的开路故障诊断方法,此方法可以完全避免由于系统外部环境影响而发生的误报现象,并通过仿真得到了验证。

1 开路故障对双馈风电系统的影响

双PWM变流器(见图1)是由两个电压源逆变器背靠背连接在一起的,也叫背靠背变流器,在双馈风电系统中,功率可在双PWM变流器中双向流动。亚同步速下,来自电网的功率经变流器流向DFIG的转子,超同步速下,来自风力机的转差功率经变流器流向电网,在变流器传输功率较低时,变流器功率开关的开路故障是一种短时间内不会导致系统崩溃的故障,但是如果长时间带这种故障运行,将会造成系统部件产生不可逆的损坏,图2显示了功率开关T1发生开路故障时一些系统变量的变化。

总的来说,开路故障对双馈风电系统的影响主要表现在以下几个方面:1)造成DFIG的电磁转矩产生较大脉动,如果长时间带故障运行,则有可能导致电机转子和与其同轴的齿轮箱在交变应力作用下发生疲劳损坏; 2)输往电网的有功、无功功率发生波动,且造成电网谐波污染;3)降低电容的使用寿命;4)输出功率较大时,容易导致变流器其他正常工作的功率开关过流。

在双PWM变流器中,网侧变流器的主要功能是保证直流侧电压幅值恒定,同时还具有调节网侧无功功率的作用,转子侧变流器的主要作用是调节和解耦输出的有、无功功率,并保证系统在不同风速下,执行不同的工作模式,它具有的功能更多,因此,相对于网侧变流器,转子侧变流器的开路故障对电机、电网和风力机的影响更大,所以本文主要讨论转子侧的开路故障。

2 开路故障的诊断分析

功率开关的开路故障会导致相应的变流器桥臂无法导流,各输入、输出相电流也因此发生形变[4],如果故障发生在一相桥臂的上端(如T1,T′1,T3,T′3,T5,T′5),则相应的相电流无法为正,如果发生在桥臂的下端(如T2,T′2,T4,T′4,T6,T′6),则相应的相电流不能为负,因此故障桥臂上的相电流在一个周期内有半个周期的幅值为零,如果这个桥臂都开路,则相电流幅值均为零。为便于诊断,对变流器的各输入、输出电流信号进行非均匀采样,采样周期为τ/N,其中τ为电流信号的周期,N为每周期的采样点数(取N=64)。

$μ_{m} (k τ) = \frac{1}{Ν} \sum_{j = k - Ν + 1}^{k} i_{m} (j τ) (1)$

$v_{m} (k τ) = \frac{1}{Ν} \sum_{j = k - Ν + 1}^{k} | i_{m} (j τ) | (2)$

$ξ_{m} (k τ) = \frac{μ_{m} (k τ)}{v_{m} (k τ)} (3)$

其中 m∈[A,A′,B,B′,C,C′]

可以判断变流器的开路故障[7],μm(kτ)表示电流信号在一个周期内的平均值,vm(kτ)表示电流信号的绝对值在一个周期内的平均值,ξm(kτ)表示2个平均值的比值,当系统正常运行时,ξm(kτ)接近为0,当有一个开路故障发生时, ξm(kτ)接近为1(T2,T′2,T4,T′4,T6,T′6之一发生开路故障)或-1(功率开关T1,T′1,T3,T′3,T5,T′5之一发生开路故障),当一个桥臂中的两个功率开关同时开路时,电流信号im(kτ)基本为零,因此ξm(kτ)也接近于0,这与ξm(kτ)在正常情况下的值一致,所以无法根据ξm(kτ)判断一个桥臂上的2个开关同时开路故障,但是vm(kτ)在2种情况下则出现了2种不同值,即在系统正常运行时,vm(kτ)为远大于零的值,而一个桥臂上的2个开关同时开路故障时,vm(kτ)则基本接近为0,所以通过vm(kτ)可以对这种情况加以判别,通过上述分析,基于ξm(kτ) 和vm(kτ)可以得出以下故障特征:

$F_{m 1} = {\begin{cases} [J X - * 2] 1 (ξ_{m} < - k_{0}) \\ 0 (ξ_{m} \geq - k_{0}) [J X * 2] \end{cases} (4)$

$F_{m 0} = {\begin{cases} [J X - * 2] 1 (ξ_{m} > k_{0}) \\ 0 (ξ_{m} \leq k_{0}) [J X * 2] \end{cases} (5)$

$F_{m 2} = {\begin{cases} [J X - * 2] 1 (v_{m} < k_{1}) \\ 0 (v_{m} \geq k_{1}) [J X * 2] \end{cases} (6)$

式中,Fm1表示m相桥臂的上端开关是否发生开路故障;Fm0表示m相桥臂的下端开关是否发生开路故障;Fm2表示m相桥臂上下两端是否同时开路。各故障特征中的故障特征值1表示发生了相应的开路故障,反之则表示没有发生,参数k0,k1是判断故障是否发生的阈值,它们的值需要根据实际实验来进行确定,由于ξm(kτ)是一种比例值,所以单个开关开路故障的诊断结果不受电机输出功率大小的影响,具有很好的通用性,所以k0非常容易选取,k1的取值与电机的输出功率大小有关,一般来说,在DFIG正常运行时,vm(kτ)的值相较于零要大很多,而发生故障Fm2时,vm(kτ)又接近为0,因此,k1值的选取也是非常容易的。将式(4)、式(5)、式(6)中的故障特征组合在一起,可以用来判断变流器某一时刻是否发生故障,以及故障的数目和位置,表1给出了对应单个和2个开路故障的故障特征信号。如果将表1中T1～T6和FA1～FC2分别替换成T′1～T′6和F′A1～F′C2,则可以用该表诊断网侧变流器功率开关的开路故障(表1中x表示0或1)。

如果将上述诊断方法应用于双PWM变流器的开路故障,则还有以下2个问题需要解决:

1)在外界干扰或电流信号瞬变时容易发生误报;

2)在同步速或同步速附近时容易发生误报。

导致这些误报的原因主要是上述诊断算法是根据电流平均值得出的,而上述情况均会导致平均值发生突变,进而导致误报。在网侧变流器中,连接电网的三相电流频率恒定,即不存在电流频率的变化问题,因此,网侧诊断系统容易产生第1)种误报,而在转子侧变流器中,连接DFIG的三相电流频率经常在零到工频的±33%范围内波动,所以以上2种误报都可能产生,为避免诊断系统对误报过于敏感,一般可以通过在故障发生时执行一段死区时间屏蔽掉一些短暂的闪变误报,并使其不在最终的故障标志中出现,死区时间的长短要根据实际系统中各种误报时间的长短来确定,但是这种方法并不能屏蔽所有的误报,例如,当DFIG长时间运行于同步速时,这种诊断方法仍会出现误报现象,为了防止这种情况的发生,可以通过在不同的速度下使能或禁止诊断系统得到解决,即当电机运行在同步速下超过一定时间时,可以通过对转子侧诊断系统的每个故障标志持续清零以防止误报,这也相当于执行一个无限长的死区时间,在DFIG偏离同步速时再使诊断系统继续工作,由图2中的电磁转矩波形可以看出,电磁转矩Te在发生开路故障时会发生波动,这也相应地导致电机转速的波动,所以DFIG在同步速下发生开路故障时,波动的电磁转矩将会使DFIG偏离同步速,从而可以使诊断系统继续工作并最终诊断出相应位置发生的开路故障。此外,在实际当中,风速是不断变化的随机量,所以电机长时间运行于同步速下是非常困难的,上述方法是为了进一步提高故障系统的可靠性。

3 仿真结果

利用Matlab/Simulink仿真工具构建了基于图1的双馈变速恒频风力发电系统,双馈电机主要参数为:额定功率PN=7e+3 V·A,额定电压VN=415 V,定子电阻Rs=1.09 Ω,定子电感Ls= 0.196 6 H,转子电阻Rr=0.80 Ω(折算到定子侧),转子电感Lr=0.196 6 H(折算到定子侧),互感Lm=0.190 0 H(折算到定子侧),极对数2。功率开关IGBT的开关频率为5 kHz,根据仿真情况,阈值k0和k1分别取0.75和0.5 A较为合适,仿真系统通过不驱动相应的功率控制开关来模拟开路故障,故障发生时间取在t=2 s处,并且模拟DFIG在7.5 m/s的风速下运行,图3和图4显示了发生故障FA1和FA2时诊断系统的诊断结果, 从中可以看出,所提诊断方法具有良好的性能。图5模拟的是2 s内风速从9.5 m/s上升到10.5 m/s的过程中DFIG转子侧电流的波形,从图5中可以看出,DFIG运行在同步速附近时会引发诊断系统的误报,误报时间超过0.2 s,如果DFIG长时间运行于同步速下,则误报时间更长,此时,可以通过上面提到的方法得到解决。

4 结论

针对变流器的开路故障,本文提出了一种基于电流信号平均值的开路故障诊断方法,但是该方法同其他开路故障诊断方法一样存在误报问题,本文提出了分阶段进行故障诊断的方法,此方法不会导致漏诊断,仿真结果表明这种方法是简单有效的,为开路故障后如何使风电系统继续向电网供电奠定了基础。

参考文献

[1]Wikstron P W,Terens L A,Kobi H.Reliability,Availa-bility,and Maintainability of High-power Variable-speedDrive Systems[J].IEEE Trans.Ind.Appli.2000,36(1):231-241.

[2]Mendes A M S,Marques Cardoso A J.Fault Diagnosis in aRectifier-inverter System Used in Variable Speed AC Drive,by Park′s Vector Approach[C]∥EPE1999,LausanneSwitzerland,1999:1-9.

[3]Kral C,Kafka K.Power Electronics Monitoring for a Con-trolled Voltage Source Inverter Drive with Induction Ma-chines[C]∥PESC2000,Galway Ireland,2000:213-217.

[4]Abramik S,Sleszynski W,Nieznanski J,et al.A Diagnos-tic Method for On-line Fault Detection and Localization inVSI-Fed AC Drive[C]∥EPE2003,Toulouse France,2003:1-8.

[5]Rothenliagen K,Fuchs F W.Performance of Diagnosis Meth-ods for IGBT Open Circuit Faults in Voltage Source Active Rec-tifiers[C]∥PESC2004,Aachen Germany,2004:4348-4354.

[6]Rothenhagen K,Fuchs F W.Performance of Diagnosis Methodsfor IGBT Open Circuit Faults in Three Phase Voltage SourceInverters for AC Variable Speed Drives[C]∥EPE2005,Dres-den Germany,2005:1-7.

行驶系故障诊断第2篇

【复习回顾】（10＇）

1、万向传动装置的常见故障有哪些？

2、驱动桥的常见故障有哪些？【导入新课】

一、后桥识图（80＇）

复习并提问后桥装配图，每人均回答识图提问。

二、概述行驶系故障诊断与排除（35＇）

行驶系常见故障主要有钢板弹簧异响、钢板弹簧折断、钢板弹簧移位、减振器失效和轮胎异常磨损等。

1、钢板弹簧异响 1）故障现象

汽车行驶中钢板弹簧发出撞击响声，振动增大。2）分析与诊断

（1）钢板弹簧销、衬套、吊环等磨损过量，零件间的间隙增大。

（2）钢板弹簧疲劳变形。

（3）行驶时振动使钢板弹簧与零件或车架发生撞击而产生异响。

（4）个别钢板疲劳折断。3)故障排除

（1）检查钢板弹簧销。（2）测量钢板弹簧弧高。

2、钢板弹簧折断 1）故障现象

（1）停车检查时，车身一侧倾斜。（2）行驶又跑偏现象。2）分析与诊断

（1）汽车超载、超速行驶；转弯车速过快；负荷突然增加。（2）装载不均匀。

（3）钢板弹簧U形螺栓松动。

（4）更换的钢板弹簧片曲率与原片曲率不同。（5）紧急制动过多，尤其满载下坡时使用紧急制动。（6）钢板弹簧销、衬套和吊环之间磨损过量。3）故障排除

（1）将空载、轮胎气压正常的汽车，停放在平坦的场地上，若汽车向一侧歪斜，则歪斜一侧的钢板弹簧有故障。（2）清除钢板弹簧表面的污物，检查裂纹或断裂情况。（3）检查钢板弹簧销、衬套及吊环支架是否松旷。（4）检查曾更换的钢板弹簧去率是否符合规定。（5）检查钢板弹簧U形螺栓是否松动。

3、钢板弹簧移位 1）故障现象

汽车行驶中，有斜扭感觉，转动转向盘左、右轻重不一，有时跑偏。2）分析与诊断

（1）钢板弹簧U形螺栓松动、脱扣。（2）钢板弹簧中心螺栓折断。（3）钢板弹簧与车轴间的定位失准。3）故障排除

（1）测量左、右两侧轴距是否符合规定。

（2）检查钢板弹簧U形螺栓若有松动、脱扣，按规定拧紧或更换脱扣的螺栓及螺母。（3）检查中心螺栓是否折断。（4）检查钢板弹簧定位失准原因。

4、减振器失效 1）故障现象

汽车在不平稳路面上行驶时，车身强烈振动并连续跳动。2）分析与诊断

（1）减振器连接销脱落。

（2）减振器油量不足或内有空气。

（3）减振器阀瓣与阀座贴合不良，密封不良。（4）减振器活塞与缸壁磨损过量。3）故障排除

（1）检查减振器连接销、连接杆、橡胶衬套连接孔是否有损坏、脱焊、脱落、破裂之处。（2）察看减震器外部有无渗漏油迹。（3）检查减振器有无卡塞。

5、轮胎异常磨损 1）故障现象

轮胎出现非正常磨损，如正面一侧快速磨损。2)分析与诊断（1）前轮外倾角、前轮前束不符合要求。（2）前轴、车架或转向节变形。

（3）横、直拉杆球头销、球头销座磨损松旷。（4）钢板弹簧U形螺栓松动。（5）车轮轮毂轴承磨损松旷。（6）轮胎不平衡量过大。（7）轮胎气压不正常。

（8）左、右轮胎尺寸规格不一。3）故障排除

（1）检查轮胎气压。（2）检查轮胎尺寸。

（3）检查钢板弹簧U形螺栓是否松动。

（4）检查前轮外倾角、前轮前束是否符合要求。

（5）检查转向节主销与衬套间隙，轮毂轴承间隙是否过大。

二、转向系故障诊断与排除（30＇）

转向器常见故障有：转向沉重、行驶跑偏、转向轮摆动和动力转向系故障。

1、转向沉重 1）故障现象

转动转向盘，感到沉重。2）分析与诊断

（1）转向器内缺油或过脏。

（2）转向螺杆两端轴承调整过紧或轴承损坏。（3）转向螺母与摇臂轴齿扇啮合过紧。

（4）转向器、转向节主销、轴承衬套部位缺油或调整过紧。（5）横、直拉杆球头销部位缺油或调整过紧。（6）转向节止推轴承缺油、损坏、调整过紧。

（7）前轮定位失准，主销后倾角过大或过小，内倾角过大，前轮前束调整不当。

（8）转向桥、车架弯曲、变形。（9）钢板弹簧挠度和尺寸不符合规定。（10)轮胎气压不足。3）故障排除（1）检查转向盘。

（2）检查轮胎气压是否过低，前轮定位是否符合要求，前钢板弹簧是否良好，前轴、车架是否变形。（3）检查故障转向传动机构和个球头销装配是否过紧。（4）检查转向器。

2、行驶跑偏 1）故障现象

驾驶员必须紧握转向盘方能保持直线行驶，若稍微放松转向盘，汽车便自行跑到一边。2）分析与诊断

（1）前轮左、右轮轮胎气压不一致，前钢板弹簧左、右弹力不一致。

（2）一侧前轮制动器制动间隙过小或轮毂轴承过紧。（3）两侧主销后倾角或车轮外倾角不相等，前束不符合要求。（4）有一侧钢板弹簧错位或折断。（5）转向节臂变形。（6）转向桥或车架变形。3）故障排除

（1）检查左、右轮气压是否一致。

（2）用手触摸跑偏一边的制动鼓和轮毂轴承是否过热。（3）检查钢板弹簧是否折断或弹力不均。（4）检查前束是否符合要求，两前轮主销后倾角、前轮外倾角是否相同。

（5）检查左、右轴距是否相等，转向桥和车架是否变形。

3、转向轮摆动 1）故障现象

（1）汽车在行驶时，转向盘抖动，转向操纵不稳。（2）前轮摇摆，严重时方向难以控制。出现汽车蛇形行驶现象。

2）分析与诊断

（1）转向器螺杆两端轴承严重磨损，间隙较大。（2）转向节主销与衬套磨损严重，配合间隙过大。（3）横、直拉杆球头销几座磨损，是球关节松旷。（4）转向摇臂与摇臂轴的禁固螺栓、螺母松动。（5）前轮轮毂轴承松旷、固定螺母松动。

（6）前轮前束过大，车轮外倾角、注销后倾角过小。（7）前轴弯曲，车架、前轮轮辋变形。

（8）前轮外胎由于修补或装用翻新胎失去平衡。（9）减振器失效，前钢板弹簧刚度不够。3）故障排除

（1）检查转向器螺杆与指销啮合间隙是否过大。（2）检查转向传动机构。

（3）检查前轮轴承松旷或转向节主销与衬套间隙。（4）检查前轮前束。

（5）检查钢板弹簧及减振器。（6）检查车架及前轴。

4、动力转向系故障 1）故障现象

（1）发动机在各种转速下均无转向助力作用。（2）转向突然沉重。（3）左、又转向力不一。2）分析与诊断（1）油泵传动带过松。

（2）油泵油罐内液面过低，油液脏污。（3）转向动力缸内有空气。（4）驱动油泵有故障。

（5）滤清器堵阻、供油管路接头漏油。

（6）安全阀漏油、弹簧过软或调整不当。3）故障排除

（1）检查油泵传动带是否过松。（2）检查油罐内液面是否过低。（3）检查油罐内油质。

（4）检查调节螺钉、转向齿轮啮合是否过紧。

（5）经上述检查后，故障仍不能排除，应对驱动油泵进行检修。

【课堂小结】（10＇）

本节课主要讲述了行驶系与转向系的常见故障的现象，并逐一进行诊断与分析，从而进行故障的排除。【布置作业】（5＇）

实习报告：1.EQ1092型汽车前悬架的拆装维护步骤。

作业本：

1.行驶系的主要作用是什么？

智能故障诊断技术第3篇

关键词：故障诊断；智能化；专家系统；神经网络

中图分类号：TN915.5文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 13-0000-02

Intelligent Fault Diagnosis Technology

Zhang Wenwen,Yu Yun

(Nanjing Institute of Information Technology,Nanjing210000,China)

Abstract:Intelligent fault diagnosis is a kind of comprehensive technology which included artificial intelligence,modern control theory,involved,signal handling,pattern recognition,computer science,

electronic technology,statistical mathematics and other subjects.The current AI for network fault diagnosis methods are mainly about expert system-based fault diagnosis method,fault diagnosis based on neural network methods and fuzzy neural network based fault diagnosis method.

Keywords:Fault diagnosis;Intelligentization;Expert system;Neural network

一、基于专家系统的故障诊断方法

专家系统是一个具有大量专业知识的程序系统。基于专家系统的故障诊断方法根据故障诊断领域的专家知识和经验，通过模拟人类专家做出决策的过程，达到解决复杂系统故障诊断的目的。专家系统结构如图1所示，由知识库、推理机、知识获取、解释界面等四部分组成，其中知识库用来存放相关领域专家提供的专门知识。推理机的功能是根据一定的推理策略从知识库中选取有关的知识，对用户提供的证据进行推理，直到得出相应的结论为止。在故障检测诊断专家系统的知识库中，存储了某个对象的故障征兆、故障模式、故障成因、故障排除意见等内容，这些知识是诊断的基础。专家系统具有可处理非结构化结构决策问题，进行知识表达、运用搜索和推理解决困难问题的优势。但是专家系统缺乏有效的搜索和利用大型知识库的能力，导致工作效率较低，阻碍了专家系统的发展和应用。

目前专家系统的一个瓶颈问题就是知识获取问题。专家系统的知识获取可以通过网络管理专家提供的经验、专业报刊杂志上的相关知识和通过历史故障记录等方式获取。当然专家系统还具有自学习的能力可以通过在实践过程中不断的学习获取知识，提高专家系统的效率。

二、基于神经网络的故障诊断方法

神经网络能够处理复杂模型而且具有联想、记忆、推理和抑制噪声能力，而且信息处理很快而且能存储大量的知识。神经网络能够高效地辨识给定模式；在神经元足够多的情况下，能逼近任意非线性映射；具有自学习能力；神经网络能够通过联想能力处理不确定、不完整数据，因此神经网络很适合于用于解决故障诊断问题。神经网络只要输入的模式接近于训练样本，系统就能进行推理。神經网络克服了专家系统中如果规则没有完全匹配，则会退出专家系统的缺点。神经网络还可以运用遗传算法进行优化，提高神经网络的性能。

目前神经网络有两种诊断模式：

1.离线诊断：这种诊断模式将学习和系统运行分开。当系统出现故障时，把故障信息或现象输入神经网络，神经网络通过自组织和自学习，输出故障解决方案。

2.在线诊断：将神经网络和系统直接相连，让系统自动获得故障信息和现象，然后由神经网络内部进行自组织和自学习，把学习过程和运行过程合二为一。神经网络具有自学习的能力，它的学习方式有三种：有导师学习、无导师学习和强化学习。有导师学习需要存在一个导师，导师对输入的数据提供相应的输出结果。无导师学习按照环境提供数据的某些统计规律来调节自身的参数和结构，表示输入数据的某些固定特性。强化学习中外部环境只对输出结果进行评价，学习系统通过强化受奖的行为提高性能。目前有五种常见的用于故障诊断的神经网络模型如图2所示：

三、基于模糊神经网络的故障诊断方法

模糊控制就是以模糊数学为工具，把控制专家和操作技师的经验模拟下来，通过模糊控制软件，将最善于处理模糊概念的人脑思维方法体现出来，做出正确的判断。模糊控制规则中的设计参数是靠经验设定的，不能实现自动设计和进行调整，而神经元网络中的设计参数可根据输入、输出样本学习，具有自学习和自适应功能。模糊控制知识获取比较容易。神经网络的容错能力很强。模糊神经网络结合了神经网络和模糊逻辑的优点，既可以容易的表达模糊定性的知识，又具有较好的学习能力。基于神经网络的模糊控制逐渐成为研究的热点。神经网络与模糊控制的异同如表1所示。

表1神经网络与模糊控制的比较

四、存在的问题

各种智能故障诊断技术各有优点，但仍存在以下不足：

基于专家系统的故障诊断方法中，知识的获取和知识库的构建比较困难，开发成本比较高。专家系统的适应性比较差，不能自动适应网络环境的变化。由于规则有它的特殊表示方法，向专家系统添加规则比较麻烦；随着知识的变化，需要对知识库不断进行维护。

基于神经网络的故障诊断方法中，对神经网络进行训练的工作量非常大。神经网络的适应性也比较差，不能自动适应网络环境的变化。由于神经网络所学到的知识是以权重形式分布在网络之中，所以没办法对故障诊断的结果进行解释。

基于模糊神经网络的故障诊断方法，将模糊控制技术和神经网络技术相结合，虽然结合了两者的优势，但实现起来就比较困难。

五、小结

智能化故障诊断的实现方法有很多，每种方法都有优势，但也存在不足。因此单一的智能化故障诊断方法比较难完成复杂的故障诊断过程。需要把几种方法结合起来，取长补短。

参考文献：

[1]李碧蓉.故障管理系统中故障检测与事件关联技术的研究.华中师范大学硕士论文,2001,5

[2]胥光辉,谢希仁.使用智能代理进行网络设备的告警关联.计算机研究与发展,2000:1259-1264

[3]静永文.计算机网络自动拓扑发现技术的研究.华北电力大学硕士论文,2002,12

[4]金星,洪延姬,吴江涛,沈怀荣.基于故障树的智能型故障诊断系统.宇航学报,2001:111-118

开路故障诊断论文第4篇

高压直流输电系统开路试验也称线路空载加压试验,是检验换流站内换流阀、直流平波电抗器等直流场一次设备,以及高压直流输电线路的绝缘性能和对控制系统相关功能进行检查的重要手段,是高压直流输电系统工程建成后进行调试和相关设备故障检修后必须进行的试验项目[1,2,3]。

通常,根据试验对象的不同,直流系统开路试验分为带直流线路开路试验和不带直流线路的站内开路试验2种。2008年9月28日葛洲坝换流站在进行极Ⅰ直流系统站内开路试验时因直流系统开路试验电压差保护动作导致该极闭锁。

本文结合葛洲坝—南桥(简称葛南)高压直流输电工程的实际,对此次开路试验的故障原因进行了全面分析。

1 开路试验的基本原理

1.1 开路试验控制原理

根据直流输电的换流原理[4],一个6脉动换流器(如图1所示)的换流阀的导通条件为:在换流阀的共阳极端有高于共阴极端的正向电压;在换流阀的控制极上有触发脉冲。

以图1(a)中阀V1为例,在没有触发脉冲时,在三相平衡换相电压作用下,共阴极的m点电压和共阳极的n点电压均为0。因此,当加在V1上的a相电压为正时,对其施加触发脉冲,该桥臂进入导通状态,此时a相电压将施加在m点。通常以交流线电压Uac的正向电压过零点作为换流器触发角α的起始点(α=0°),如图1(b)所示。

由此可见,V1仅在α<150°时才具有导通条件。对于其他桥臂也与之类似。假设 $U_{a c} = \sqrt{2} E \sin α (E 为交$ 流线电压的有效值),则

$U_{a} = \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}} E s i n (α + 30 °) (1)$

正常运行时换流器的无相控理想空载直流电压Udio为:

$U_{d i o} = \frac{3 \sqrt{2} E}{π} (2)$

根据式(1)、式(2)可以得到12脉动换流器开路试验时的理想电压Udcacl为:

$U_{d c a c l} = \frac{4 π}{3 \sqrt{3}} U_{d i o} \cos (α - 60 °) (3)$

由式(3)可知,当α=60°时,可以得到12脉动换流器的理想开路电压的最大值为:

$U_{d c a c l} = \frac{4 π}{3 \sqrt{3}} U_{d i o} \approx 2.418 U_{d i o} (4)$

同时,根据换流阀的导通特性和开路试验中换流阀的导通过程可知,式(4)的计算结果同样适用于α<60°的情况。在三常、三广、葛南、三沪等高压直流输电系统中,开路试验的控制保护原理与式(3)相同。

然而在实际工程中,由于换流器具有均压、阻尼回路,同时在其直流出口端还配备了平波电抗器、直流滤波器等器件,即使不带直流线路,在开路试验中也存在着充、放电过程;当带上直流线路后,回路中的等值电容、等值电阻等的数值又将受到线路沿线气象环境等因素的影响而变化。受到这些因素的共同影响,直流线路上的泄漏电流将增大,并导致在开路试验中系统的实际触发角小于60°,此时式(3)便不再适用于开路试验理想电压的计算,须对式(3)进行修正[3]。

1.2 葛南直流工程开路试验的保护配置

高压直流系统处于开路试验状态时,由于直流系统处于开路空载的运行状态,因此,在直流系统中除了在换流器均压、阻尼回路以及换流器高压出口处的平波电抗器、直流滤波器中有极小的充、放电电流外,正常时在回路中没有电流流过。所以在开路试验的保护中配置了反应于系统设备绝缘故障的电压差保护,以及反应于系统中短路(接地)故障的过流保护和差流保护。葛南直流工程中开路试验的具体保护配置情况如下。

1)电压差保护

直流系统开路试验作为检验高压直流系统中设备绝缘是否正常的有效手段,在系统绝缘正常时,直流系统电压将按照预定的试验逻辑升高至整定的电压水平;但当直流系统绝缘出现损坏或其他故障时,系统电压将不能正常升高至开路试验的目标电压,此时系统的实际电压与开路试验的理论计算电压之间便存在差值,开路试验的电压差保护便以此电压差值作为保护判据。用算式可以简单表示为:

$Δ U = | U_{d c a c l} - U_{d} | > U_{o l t p_s e t} (5)$

式中:Ud为直流系统的实际电压;Uoltp_set为开路试验电压差保护定值。

电压差保护也有其保护的局限性。当直流系统进行带线路的开路试验时,由于受到直流线路沿线天气环境等因素的影响,直流系统电压的建立需要较长一段时间。同时,由于受到邻近线路的影响,在试验线路上也会存在感应电压,此时如采用该保护功能,便容易造成保护误动作。因此,在进行带直流线路的开路试验时开路试验电压差保护将被闭锁。

2)过流保护和电流差动保护

在进行高压直流系统开路试验时,由于试验回路处于开路运行状态,正常情况下回路中除有极小的充、放电电流外,并无较大的电流流过。但当试验进行时,如直流场或直流线路中存在接地故障,在试验系统中将有较大的电流流过。因此,可以根据换流器阀电流IdNC是否超过定值Id_set来作为保护的动作判据,即

|IdNC|>Id_set (6)

除过流保护外,为了能够快速反应于换流变压器阀侧与换流器交流连接线及换流阀这部分区域在开路试验中的短路故障,在开路试验保护中还引入了电流差动保护。

根据换流原理,在直流系统正常换相运行过程中,换流变压器阀侧线电流的最大值IVYmax(IVDmax)与换流器阀电流IdNC近似相等。如果回路中存在故障点,上述2个电流将出现较大的差值,通过判断IVYmax(IVDmax)与IdNC的差值是否过定值可以作为保护动作的判据,即

ΔI=|IVYmax-IdNC|>Id_dif_set (7)

或 ΔI=|IVDmax-IdNC|>Id_dif_set (8)

结合开路试验保护的配置特点,相关保护的逻辑简图如图2所示。

2 开路试验流程

开路试验的整个流程包括:开路试验接线方式调整、开路试验的开始/结束、开路试验电压目标值的设定以及换流器的解/闭锁等。

在完成试验系统运行接线方式调整进入开路试验状态后,由运行人员对试验模式(自动/手动)进行选择(当试验模式选择为“手动”时,还须对目标电压Ud_REF进行整定;“自动”模式下目标电压默认为500 kV),换流器解锁后,由于开路试验控制中直流电压调节速率限制器的投入,试验电压将以固定的速率上升(下降)至目标电压Ud_REF。在升压过程结束后,系统在维持该电压一段时间后再以相同的速率将直流电压下降至0,最后由运行人员控制系统输入开路试验结束命令,退回至闭锁状态。在这个过程中,换流器的触发角α将以保证直流系统实际电压Ud跟踪Ud_REF_R的变化而变化,这一动态调节的控制原理如图3所示[5]。同时,如果忽略试验回路中电容器、电感器等的充、放电及邻近线路在试验系统中所产生的感应电压的影响,在开路试验过程中直流电压的变化情况将与试验时间呈近似线性的规律变化。

3 葛洲坝换流站开路试验故障分析

3.1 葛洲坝换流站直流场各相关测量点的位置及开路试验保护在实际系统中的应用

葛洲坝换流站内与开路试验相关的测量点分布情况(以极Ⅰ为例)如图4所示。

图4中刀闸05105和05106分别为直流极母线刀闸和直流线路刀闸,直流电压分压器位于上述两刀闸间的短母线上,以确保在刀闸05106拉开进行站内开路试验时仍能对直流电压进行测量。

如前所述,直流系统开路试验电压差保护仅在进行站内开路试验时才有效,从式(2)、式(3)可知,保护动作方程(5)中开路试验理想电压Udcacl与交流换相电压E及触发角α的大小密切相关。因此,考虑换流变分接头的调节作用,结合式(3)可以得到:

$U_{d c a c l} = \frac{4 π}{3 \sqrt{3}} \frac{U_{a c}}{U_{a c_n o m}} \frac{U_{d i o_n o m}}{(n_{Τ C Ρ_n o m} - n_{Τ C Ρ}) y + 1} \cos (α - 60 °) (9)$

式中:Uac_nom和Udio_nom分别为交流线电压和理想空载直流电压的额定值;nTCP_nom为换流变压器分接头额定挡位;nTCP为换流变压器分接头挡位;y为换流变分接头每挡调节范围。

式(9)即是应用于实际系统中计算站内开路试验电压的表达式。针对不同输电系统和换流站设备的特点,式中各相关参数的额定值不尽相同,在葛洲坝换流站,Uac_nom=525 kV,Udio_nom=282.25 kV,nTCP_nom=5,y=0.01。

由于在葛南直流系统中采用了与三常、三广直流系统不同的软件结构,因此在保护功能的硬件实现上,开路试验保护是由在硬件上完全独立于极控系统(PCP)的2套完全双重化的极保护系统(PPR)来实现的。对于式(9)中诸如α以及nTCP这些在极控系统中产生或采集到的信号,则是通过控制器局域网(CAN)总线由处于“值班”状态的极控系统发送至2套直流保护系统中。在直流系统正常运行时,2套保护同时运行,任意一套动作即可出口[6]。

3.2 故障情况

2008年9月28日葛洲坝换流站在完成极Ⅰ直流系统站内检修工作后进行了不带线路的站内开路试验。

试验前,葛洲坝换流站极Ⅱ直流系统运行;极Ⅰ直流系统检修工作结束,相关设备处于站内开路试验接线状态,直流控制保护设备均运行正常且无任何异常及报警信号。

00:43,极Ⅰ解锁并采用自动升压方式进行站内开路试验,7 min后,极Ⅰ第1套极保护系统(P1PPRA)发“开路试验电压差保护动作”告警信号,极Ⅰ直流系统被闭锁。对照相关事件信息,查看故障录波图发现:在极Ⅰ直流闭锁前较长的一段时间内,极Ⅰ直流系统的测量电压一直维持在0 kV左右。

3.3 故障原因

故障发生后,综合分析导致开路试验电压差保护动作的原因可能有以下3种:①极Ⅰ直流电压测量回路异常引起系统实测电压错误,导致开路试验电压差保护动作;②极Ⅰ直流系统一次设备的绝缘故障;③极Ⅰ直流控制保护系统设备故障。

首先,为了排除因极Ⅰ直流电压分压器测量异常引起保护动作的可能,先对直流电压分压器的相关二次测量装置进行了检查,结果正常;随后由南桥站进行带线路的开路试验。与以往直流系统带线路的开路试验时需对端换流站拉开线路刀闸的方式不同,本次试验需在合上两端换流站线路刀闸的基础上进行。为此,试验前葛洲坝站对极Ⅰ直流系统的运行接线方式进行了调整(将极Ⅰ换流变压器进线转冷备用;在直流场拉开了刀闸05105,并合上刀闸05106),以检验直流电压分压器的实际测量情况。在试验过程中,观察发现两端换流站极Ⅰ直流电压的变化情况完全一致,从而排除了因直流分压器测量异常引起保护动作的可能。

04:49,再次对极Ⅰ进行站内开路试验,试验方式与前次相同,仍采用站内自动方式进行。1 min后当直流电压上升至100 kV时,P1PPRA再次发“开路试验电压差保护动作”信号,极Ⅰ直流系统被闭锁。葛洲坝站随即将极Ⅰ转检修,并对一次设备的绝缘情况进行了全面的试验检查,结果未见异常,排除了设备绝缘故障导致开路试验电压差保护动作的可能。

对比故障发生时处于“值班”状态的极控极Ⅰ第1套极控系统(P1PCPA)和保护动作出口的P1PPRA的故障录波图(见图5)可以发现,故障前交、直流系统电压均为正常状态;由于在保护系统的录波中未对触发角进行设置,因此无法判断在保护动作前后P1PPRA中实际接收到的触发角的变化情况。通过故障录波图中所记录的交流电压、触发角及换流变分接头挡位信息,由式(9)可以计算得到开路试验电压差保护动作前开路试验的理想电压Udcacl约为132.36 kV。由此可见,在极Ⅰ直流系统闭锁时刻,实际的直流电压差仅为35 kV左右,远小于保护动作定值150 kV。

同时,从事件记录来看,在2次开路试验中双重化配置的极保护系统中只有P1PPRA动作,而极Ⅰ第2套极保护系统(P1PPRB)并未动作。据此,分析认为开路试验电压差保护动作是由于P1PPRA接收到的由控制系统传来的触发角异常引起的。

基于上述分析结果,在极Ⅰ的2套极保护系统中增加了对触发角的录波监视,并对极Ⅰ控制保护系统相连接的CAN总线板卡和2套保护系统主机进行了重启。

17:03,再次对极Ⅰ进行站内开路试验,此次试验采取手动试验模式,并以0 kV作为试验目标电压解锁。数秒钟后,P1PPRA中开路试验电压差保护再次动作。试验结果充分说明开路试验电压差保护动作是由于极Ⅰ控制保护系统的设备异常引起的。

对比2套极保护系统录得的触发角波形(见图6)可以发现,P1PPRA中所接收到的触发角在故障发生时出现了突变,由于触发角变小引起理论计算电压值偏大,从而导致了该系统中开路试验电压差保护的动作。

21:52,在更换了P1PPRA系统中触发角接收处理板卡后,重新进行极Ⅰ直流系统站内开路试验,结果正常。

4 结论

1)在高压直流系统中采用开路试验方法对直流控制系统的触发回路及相关控制保护功能的检验是严格的,可以有效发现直流控制保护系统中的设备异常。

2)由于高压直流输电系统中的控制保护系统设备故障将引起相关信号(信息)的采集或传输错误,严重时将可能导致直流系统停运。

3)在开路试验中,当出现自动升压过程异常停止或系统闭锁时,应对照事件信息和相关测量值的变化趋势对故障原因进行综合分析、判断,并通过对系统试验方式(选择手动或自动模式,以及试验接线形式等)的调整查找并隔离故障点。

参考文献

[1]赵婉君.高压直流输电工程技术.北京:中国电力出版社,2004.

[2]叶廷路.葛南直流输电系统的运行与控制.电网技术,1994,18(1):20-25.YE Tinglu.The operation and control of Ge-Nan HVDC transmission system.Power System Technology,1994,18(1):20-25.

[3]王明新,谢国平.高压直流输电开路试验原理的探讨.电网技术,2004,28(22):11-14.WANG Mingxin,XIE Guoping.Investigation on open line principle of HVDC.Power System Technology,2004,28(22):11-14.

[4]浙江大学发电教研组直流输电科研组.直流输电.北京:电力工业出版社,1982.

[5]徐政.交直流电力系统动态行为分析.北京:机械工业出版社,2004.

飞机故障诊断技术第5篇

2．故障按其对功能的影响分为两类：功能故障和潜在故障。

功能故障是指被考察的对象不能到达规定的性能指标；潜在故障又称作故障先兆，它是一种预示功能故障即将发生的可以鉴别的实际状态或事件。

3．故障按其后果分四类：

平安性后果故障：采取预防维修的方式；使用性后果故障：对使用能力有直接的不利影响，通常是在预防维修的费用低于故障的间接经济损失和直接修理费用之和时，才采用预防维修方式；非使用性后果故障：对平安性及使用性均没有直接的不利影响，只是使系统处于能工作但并非良好的状态，只有当预防维修费用低于故障后的直接维修费用时才进行预防维修，否那么一般采用事后维修方式；隐患性后果故障：通常须做预定维修工作。

4．故障按其产生原因及故障特征分类可分为早期故障、偶然故障和损耗故障。偶然故障也称随机故障，它是产品由于偶然因素引起的故障。对于偶然故障，通常预定维修是无效的。耗损故障是由于产品的老化、磨损、腐蚀、疲劳等原因引起的故障。这种故障出现在产品可用寿命期的后期，故障率随时间增长，采用定期检查和预先更换的方式是有效的。

5．故障模式或故障类型是故障发生时的具体表现形式。故障模式是由测试来判断的，测试结果显示的是故障特性。

6．故障机理是故障的内因，故障特征是故障的现象，而环境应力条件是故障的外因。

7．应力-强度模型：当施加在元件、材料上的应力超过其耐受能力时，故障便发生。这是一种材料力学模型。

8．高可靠度状态〔图1.2-2〔a〕〕：应力和强度分布的标准差很小，且强度均值比应力均值高得多，平安余量Sm很大，所以可靠度很高。

图1.2-2〔b〕所示为强度分布的标准差较大，应力分布标准差较小的情况，采用高应力筛选法，让质量差的产品出现故障，以使母体强度分布截去低强度范围的一段，使强度与应力密度曲线下重叠区域大大减小，余下的装机件可靠度提高。

图1.2-2〔c〕所示为强度分布标准差较小，但应力分布标准差较大的情况，解决的方法最好是减小应力分布的标准差，限制使用条件和环境影响或修改设计。

图1.2-2

应力、强度分布对可靠性的影响

9．反响论模型：

如果产品的故障是由于产品内部某种物理、化学反响的持续进行，直到它的某些参数变化超过了一定的临界值，产品丧失规定功能或性能，这种故障就可以用反响论模型来描述。

串连式反响过程：总反响速度主要取决于反响最慢的那个过程的速度。

并联式反响过程：总反响速度主要取决于反响最快的过程的速度。

10．最弱环模型〔串连模型〕：认为产品或机件的故障〔或破坏〕是从缺陷最大因而也是最薄弱的部位产生

11．故障树分析法简称FTA法〔Fault

Tree

Analysis〕

故障树分析法是一种将系统故障形成的原因由总体至局部按树状逐级细化的分析方法。

故障树分析法将最不希望发生的故障事件作为顶事件，利用事件和逻辑门符号逐级分析故障形成原因。优点：直观、形象，灵活性强，通用性好；缺点：理论性强，逻辑严谨，建树要求有经验，建树工作量大，易错漏。

12．顶事件和中间事件〔矩形〕

底事件〔圆形〕

开关事件〔房形〕

省略事件〔菱形〕

13．逻辑与门

逻辑或门

逻辑非门

异或门

表决门K/N门

表决门：仅当n个输入事件中有k个或k个以上发生时，输出事件才发生。

14．建树步骤

§顶事件选取原那么：

1)必须有确切的定义，不能含混不清、模棱两可。

2)必须是能分解的，以便分析顶事件和底事件之间的关系。

3〕能被监测或控制，以便对其进行测量、定量分析，并采取措施防止其发生。

4〕最好有代表性。

15．〔1〕系统级边界条件

顶事件及附加条件（系统初始状态，不允许出现事件，不加考虑事件)

〔2〕部件级边界条件

元部件状态及概率，底事件是重要部件级边界

利用边界条件简化：

与门下有必不发生事件，其上至或门,那么或门下该分支可删除；

与门下有必然发生事件,那么该事件可删除;

或门下有必然发生事件，其上至与门,那么与门下该分支可删除

或门下有必不发生事件，那么该事件可删除

16．n个不同的独立底事件组成的故障树，有个可能状态，故可有个状态向量。

17．与门结构故障树的结构函数

18．或门结构故障树的结构函数

19．k/n门结构故障树的结构函数

20．底事件的相干性

假设对第i个底事件而言，至少存在一对状态向量Y1i=(y1,y2,…yi-1,1,yi+1,…,yn)记作(1i,Y)和Y0i=(y1,y2,…yi-1,0,yi+1,…,yn)记作(0i,Y)，满足Φ

(1i,Y)>

(0i,Y)，而对其它一切状态向量而言，恒有Φ

(1i,X)

≥

(0i,X)成立，那么称第i个底事件与顶事件相干。

如果找不到状态向量满足Φ

(1i,X)

(0i,X)，那么称第i个底事件与顶事件不相干。

相干结构函数：Φ(X)满足：

故障树中底事件与顶事件均相干；

Φ(X)对各底事件的状态变量xi(i=1,2,…n)均为非减函数

21．相干结构函数的性质

〔1〕假设状态向量X=(0,0,…0)，那么Φ(X)=0；

〔2〕假设状态向量X=(1,1,…1)，那么Φ(X)=1；

〔3〕假设状态向量X≥Y(即xi

≥yi,i=1,2,…n)，那么结构函数Φ(X)

≥

Φ(Y)；

〔4〕假设Φ(X)

是由n个独立底事件组成的任意结构故障的相干结构函数，那么有

即任意结构故障树，其结构函数的上限为或门结构故障树结构函数，而下限是与门结构故障树结构函数。

22．假设状态向量X能使结构函数=1，那么称此状态向量为割向量。在割向量X中，取值为1的各分量对应的状态变量〔或底事件〕的集合，称作割集。割集是导致顶事件发生的假设干底事件的集合。假设状态向量X是割向量〔即=1〕，并对任意状态向量Z而言，只要Z

23．假设状态向量X能使结构函数=0，那么称此状态向量X为路向量。在路向量X中，取值为0的各分量对应的状态变量〔或底事件〕的集合，称作路集。路集是使系统不发生故障的正常元件的集合。假设状态向量X是路向量〔即=0〕，并对任意状态向量Z而言，只要Z>X，恒有=1成立，那么称X为最小路向量，最小路向量X中取值为0的各分量对应的底事件的集合，称为最小路集。最小路集是使系统不发生故障的必要正常元件的集合。

24．用最小割集表示结构函数：

25．用最小路集表示结构函数：

26．掌握化相交和为不交和，求顶事件概率〔此法最简单易于理解，故采用之〕：

式中为故障树的最小割集，将上式化成单独项〔形如这种形式〕的逻辑和，将式中的用代替，用代替。这样便可得到顶事件发生的概率为：

27．底事件的发生对顶事件发生的影响，称作底事件的重要度。

概率结构重要度：仅由单个底事件概率的变化而引起顶事件概率发生变化，那么顶事件概率对底事件概率的变化率称作该底事件的概率结构重要度，简称概率重要度，记作。数学表达式为：

。上式可以看出概率重要度较大的底事件，其概率发生变化，那么对顶事件概率变化的影响是比拟大的。

结构重要度：第i个底事件的结构重要度定义为该底事件处于关键状态的系统状态数与其处于正常状态的系统状态数之比。当系统由n个独立元件组成时，那么可表示为：，为该底事件处于关键状态的系统状态数，可由下式表示：

所谓底事件的关键状态是指该底事件状态变量由0变为1时〔该元件由正常变故障〕，故障树的结构函数也由0变为1〔系统由正常变故障〕的状态。

用以下原那么求结构重要度，在概率重要度的根底上，令各底事件的概率均为1/2，那么所求结构重要度与其底事件的概率重要度相同。

关键重要度：，由此可见，底事件的关键重要度是指顶事件概率相对变化量与引起此变化的底事件概率相对变化量之比的极限。

28．故障隔离手册〔FIM〕和故障报告手册使用同一的故障码，该故障码为8位数：左起前两位为故障所在章号〔系统〕，3、4位为节号〔子系统〕，5、6位为工程号，7、8位表示故障件位置。

29．无空勤人员提供故障码时的故障隔离程序

–

故障必然归入下面四种情况之一：

有相应的EICAS信息的故障；

有机内自检程序〔BITE〕的故障；

有适用的维修控制显示板〔MCDP〕信息的故障；

以上信息全没有的故障。

假设报告的问题上述三种信息均有，那么故障分析顺序为优先考虑执行有EICAS信息的排故程序，其次是机内自检程序，最后是考虑执行有MCDP信息的排故程序。

30．查找故障的典型概率法〔P75〕重点看，有计算。

概率法应用的条件：故障是由某一元件故障引起；查找故障不会引入新故障。

概率法应用的参数：

检查次数〔一次检查、平均检查次数

检查时间〔一次检查时间ti、平均总检查时间

检查工作量(一次检查工作量ti、平均总检查工作量

检查费用〔一次检查费用Ci、平均总检查费用

适用范围

–

逐件检查系统

–

分组检查系统

31．32．

分组检查的方法：两分法、等概率法、最小时间法。

两分法：要点--符合机件数大致相等的要求；

最少检查次数与最大检查次数：

假设系统由n个机件组成，满足2m

2m+1〔m为正整数〕，那么系统最少检查次数为m次，最大检查次数为〔m+1〕次，平均检查次数

Sm--第m次可查出故障的机件零件号组成的集合，同理。-零件号为j的机件故障的条件概率。

2〕

假设系统机件数恰好满足n

2m，那么只需且必须经过m次检查，才能查出故障原因，平均检查次数Nm

等概率法：要点--先把系统按每组各机件故障条件概率之和大致相等分成两组，检查故障条件概率之和较大的那组，确定故障件所在局部。再将存在故障件的那一组按每组各机件故障条件概率之和大致相等分成两个分组，检查故障条件概率之和较大的一组，确定故障原因所在。如此继续下去，直至查出故障原因为止。

最小时间法：要点--每组各机件故障条件概率之和大致相等。

对各组计算检查时间消耗率h，h

(bi/

ti)，选择h较大的一组进行检查

33．信息量应该是该信息出现概率的单调减函数

信息量＝，P——信息量出现的概率，信息量的单位是“比特(bit)〞

–

假设有n个信息同时出现，它们对故障诊断提供的信息量要比单一信息提供的信息量大

–

当n个信息相应的事件互相独立时，n个信息共同出现时的信息量等于各个信息的信息量之和，即信息量具有可加性

34．现代信息论中，“熵〞是系统不确定程度的度量

假设系统A有n个状态A1,A2,…,An，系统随机处于相应状态的概率分别为P(A1),P(A2),…,P(An)，那么系统的熵定义为

35．复合系统的熵：设系统A有n个可能状态，系统B有m个可能状态

从而复合系统的熵为

A、B互相独立：H(A+B)=H(A)+H(B)

A、B统计相关：

H(AB)=H(A)+H(B/A)=H(B)+H(A/B)

A条件下B的熵值：

36．定义系统B为判断A所处的状态提供的平均信息量为

也被称为系统B包含有关系统A的平均信息量。

37．目视检查是飞机结构完整性检查的最根本、最常用的检查方法，也是保证飞行平安的重要手段之一。

当蒙皮离开铆钉头并形成目视可见的明显间隙，铆钉周围有黑圈，均说明铆钉已松动。

铝合金和镁合金腐蚀初期成呈白色斑点，开展后出现灰白色腐蚀产物粉末。

不锈钢的腐蚀往往是出现黑色的坑点。

38．气密舱的密封检查：流量法和压力降法。流量法更适用于泄漏量较大而容积小的气密舱。压力降法设备简单，测法简单可靠。气密舱和结构油箱泄露包括可控制泄露和不可控制泄露。

影响密封舱结构密封性的因素：

环状缝隙影响因素；平面缝隙影响因素；加工与装配质量的影响。

39．涡流检测的根本原理

检测线圈通交流电，在线圈周围产生交变的初级磁场，当检测线圈靠近被检测的导电构件时，在交变的初级磁场作用下，构件中感生交变的电流——涡流。涡流在构件中及其周围产生一个附加的交变次级磁场，次级磁场又在线圈内产生感应电流，它的方向与原电流方向相同。当构件中产生裂纹或有其它缺陷，检测线圈与其接近时，涡流发生畸变，影响次级磁场，进而影响检测线圈中的感应电流，检测线圈中的电流的变化，说明构件发生损伤。

40．涡流检测分为高频涡流检测〔>50kHz〕和低频涡流检测。

趋肤效应：涡流的磁场会引起交变电流趋向构件外表，外表电流密度最大，随着深度增加，电流密度减弱

41．涡流检测法的适用范围

检查导电构件的疲劳损伤和腐蚀损伤。对铝合金是首选的无损检测方法

不适用非金属构件，如塑料、玻璃纤维复合材料等的损伤

高频涡流可检测试件外表或近外表的损伤，而低频涡流可检测构件隐蔽面或紧固件孔壁上的损伤

对于钢构件一般不采用涡流检测法探伤。

不能检测出平行于探测面的层状裂纹。

厚度小于1.5

mm的薄板材，板边缘或紧固件孔边的边界效应较大，给检测带来一定的困难

42．超声波检测法：高频声束〔频率在20kHz以上〕射入被检材料，经过不同介质分界面会发生反射，检测者分析反射声束信号，便可确定缺陷或损伤的存在及其位置。

超声波的发射与接收是利用压电材料的压电效应来实现的超声波是一种波长比光波长，比普通电波短，频率高于20kHz的机械波

43．纵波检测法的适用范围：

易检测出与工件探测面走向平行的缺陷

受仪器盲区和分辨力的限制，外表和近外表检测能力低

适用于检测大面积的厚工件，定位简单

横波检测法的适用范围：

可发现与工件外表成一定角度的缺陷或损伤

辅助纵波检测，检测垂直于探测面的缺陷或损伤。

应用：可检测金属、非金属、复合材料的内部及外表缺陷〔裂纹损伤和腐蚀损伤〕，对平面缺陷十分敏感，只要声束方向与裂纹面夹角到达一定要求，就可清晰地显示出裂纹损伤

44．磁粉检测的原理：〔通过检测漏磁来发现缺陷〕

铁磁试件被磁化后，假设试件存在外表或近外表缺陷，会使试件外表产生漏磁。铁磁性工件中存在着许多小磁畴，磁化前，磁畴随机取向，磁性抵消；被磁化时，磁畴规那么排列，呈现磁极。当工件外表或近外表存在与磁化方向近于垂直的裂纹缺陷时，磁力线会弯曲，呈绕行趋势，溢出外表的磁力线叫做缺陷漏磁。漏磁场强度取决于缺陷尺寸、方向和位置以及试件的磁化强度。漏磁场强度越大，缺陷部位越容易吸附磁粉，越能显示出磁粉迹痕，观察磁粉迹痕判断缺陷所在。

周向磁化法：直接通电法、电极法、芯棒法

纵向磁化法：线圈法、电磁铁法、感应电流法

复合磁化法

适用于铁磁性构件外表或近外表缺陷〔或裂纹〕。主要检测锻钢件及焊件，不适用于奥氏体不锈钢〔非磁性材料〕。

注意：磁粉检测后要对零件进行退磁。

45．传统的故障诊断方法包括逻辑诊断方法、统计诊断方法和模糊诊断方法。

46．逻辑诊断法师根据故障特性〔故障信息或征兆〕与故障状态的逻辑关系，运用推理的方式进行故障诊断的方法。

有效决策规那么：将有效逻辑基中全部变元〔取值为１〕或逆变元〔取值为０〕逻辑乘，再求逻辑和．

有效决策主范式：从决策规那么出发，通过逻辑运算，得到全部变元或逆变元逻辑乘的逻辑和．

概括逻辑诊断步骤:

1.确定考虑的因素,建立决策规那么;

2.建立有效决策规那么或有效决策主范式;