1、單梁南京理工大學南京理工大學自動化學院電氣工程系自動化學院電氣工程系1 單單 梁梁辦公室電話：辦公室電話：8431514784315147辦公室地點：基礎實驗樓辦公室地點：基礎實驗樓338338E-mailE-mail：課件下載郵箱：課件下載郵箱：Key: sl100823課程任務和性質(zhì)課程任務和性質(zhì) 本課程為電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)選修課程。本課程為電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)選修課程。 基礎課程基礎課程：電路、模電、電力電子技術：電路、模電、電力電子技術 課程任務課程任務： 以電氣設備的設計和應用為目標，介紹各類電氣設備故障的以電氣設備的設計和應用為目標，介紹各類電氣設備故障的

2、診斷方法。診斷方法。 電氣設備故障診斷技術.張建文.北京：中國水利水電出版社，2006.電氣絕緣在線檢測技術.嚴璋.北京：高等教育出版社，1998.電氣設備狀態(tài)檢測與故障診斷技術.朱德恒.北京：中國電力出版社，2009.4參考書目參考書目5 考查形式：考查形式：平時平時 40考試（開卷）考試（開卷）601、緒論2、電氣絕緣基礎理論3、電力設備絕緣預防性試驗4、電氣設備在線檢測與故障診斷5、紅外紫外及激光成像技術的應用6、故障診斷新理論新方法7、籠型異步電機故障的信息融合診斷方法6主要內(nèi)容及安排主要內(nèi)容及安排1.1、故障診斷技術的產(chǎn)生及作用1.2、故障診斷技術在國內(nèi)外的發(fā)展簡況1.3、故障診斷技

3、術的構(gòu)成與發(fā)展趨勢1.4、電氣設備故障診斷技術71 1、緒論、緒論第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用 故障診斷：根據(jù)設備運行狀態(tài)信息查找故障源,并確定相應決策的一門綜合性的新興科學。功能：能實現(xiàn)設備在帶負載、不停機的情況下，通過使用先進的技術手段，對設備狀態(tài)參數(shù)進行監(jiān)測和分析，判斷設備是否存在異?；蚬收?、故障的部位和原因以及故障的劣化趨勢等，以確定合理的檢修時間和方案。8電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題電廠電廠電力網(wǎng)用戶用戶系統(tǒng)瞬間改變系統(tǒng)瞬間改變 發(fā)電、輸電和用電過程構(gòu)成了不可分割的整體，任何環(huán)發(fā)電、輸電和用電過程構(gòu)成了不可分割的整體，任何環(huán)節(jié)發(fā)生故障都有可能引起鏈式反應，導致整個系

4、統(tǒng)的崩潰。節(jié)發(fā)生故障都有可能引起鏈式反應，導致整個系統(tǒng)的崩潰。 第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用歷史上的大停電事故歷史上的大停電事故1965年由于保護繼電器動作失靈導致的美國紐約大停年由于保護繼電器動作失靈導致的美國紐約大停電，造成近電，造成近30億美元經(jīng)濟損失，億美元經(jīng)濟損失，50多萬人被困在地下多萬人被困在地下和地鐵的車廂里。和地鐵的車廂里。 1989年年3月月6日太陽出現(xiàn)過一次強度達的日太陽出現(xiàn)過一次強度達的X15級耀斑，伴級耀斑，伴隨產(chǎn)生的太陽風暴導致加拿大電力輸送中斷，隨產(chǎn)生的太陽風暴導致加拿大電力輸送中斷，600萬人萬人斷電斷電9小時之久，經(jīng)濟損失

5、達小時之久，經(jīng)濟損失達10億美元。億美元。第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用美國舊金山美國舊金山1998年年2月月8日日 ， 太平洋天太平洋天然氣電力公司然氣電力公司(PGE)變電站發(fā)生停電事變電站發(fā)生停電事故，故， 所有從圣馬特歐變電站至舊金山所有從圣馬特歐變電站至舊金山的的5條條115 kV輸電線全部跳開，舊金山輸電線全部跳開，舊金山地區(qū)地區(qū)2個發(fā)電廠解列，個發(fā)電廠解列，456000多個用戶多個用戶停電。停電。舊金山大停電舊金山大停電第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用巴西大停電巴西大停電巴西圣保羅巴西圣保羅 1999年，由于閃

6、電擊中圣保羅的年，由于閃電擊中圣保羅的一個變電站，變壓器跳閘導致電網(wǎng)解列，引一個變電站，變壓器跳閘導致電網(wǎng)解列，引起巴西南部地區(qū)停電長達起巴西南部地區(qū)停電長達4小時之久。小時之久。停電停電波及巴西波及巴西27個州的個州的11個州，停電地區(qū)是巴西個州，停電地區(qū)是巴西人口和工商業(yè)最密集的地區(qū)人口和工商業(yè)最密集的地區(qū)，直接影響直接影響1.7億億人的正常工作與生活，經(jīng)濟損失非常嚴重。人的正常工作與生活，經(jīng)濟損失非常嚴重。由于停電發(fā)生在午間交通高峰由于停電發(fā)生在午間交通高峰時間，交通燈時間，交通燈熄滅，引起熄滅，引起嚴重嚴重交通堵塞。交通堵塞。 第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生

7、及其作用 美國紐約美國紐約2002年年3月位于曼哈頓東區(qū)的愛月位于曼哈頓東區(qū)的愛迪生聯(lián)合電廠突然失火，并引燃了用于發(fā)電迪生聯(lián)合電廠突然失火，并引燃了用于發(fā)電的燃油。這起事故造成紐約第的燃油。這起事故造成紐約第14大街以南的大街以南的6.3萬戶居民住宅停電，附近的格林尼治和索萬戶居民住宅停電，附近的格林尼治和索霍等地區(qū)也受到影響。居住在世貿(mào)中心遺址霍等地區(qū)也受到影響。居住在世貿(mào)中心遺址附近的居民又一次感受到了附近的居民又一次感受到了“”時的時的恐怖氣氛。駕車者在昏暗的高速公路上小心恐怖氣氛。駕車者在昏暗的高速公路上小心翼翼地行駛，高大建筑內(nèi)的人們在漆黑的樓翼翼地行駛，高大建筑內(nèi)的人們在漆黑的樓道

8、里摸索著前行，耳邊不時傳來陣陣警笛聲。道里摸索著前行，耳邊不時傳來陣陣警笛聲。 紐約大停電（紐約大停電（IIII）第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用菲律賓菲律賓主島呂宋島主島呂宋島2002年年5月月21日由于海日由于海底電纜損壞，引發(fā)大面積停電事故，全國底電纜損壞，引發(fā)大面積停電事故，全國人口一半以上受到影響。首都馬尼拉和廣人口一半以上受到影響。首都馬尼拉和廣泛地區(qū)四千多萬人沒有電力供應。泛地區(qū)四千多萬人沒有電力供應。 這次停電對菲律賓的商業(yè)運作造成重大這次停電對菲律賓的商業(yè)運作造成重大打擊。受停電影響，鐵路系統(tǒng)停頓，數(shù)以打擊。受停電影響，鐵路系統(tǒng)停頓，數(shù)以千計

9、的乘客被困車廂內(nèi)；菲律賓股票市場千計的乘客被困車廂內(nèi)；菲律賓股票市場也被迫中斷交易。也被迫中斷交易。 菲律賓大停電菲律賓大停電第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用加州大停電加州大停電 美國加州美國加州2002年年1月以及月以及3月連續(xù)兩次發(fā)生全月連續(xù)兩次發(fā)生全州停電事故。為防止整個系統(tǒng)癱瘓，加州實行了州停電事故。為防止整個系統(tǒng)癱瘓，加州實行了二戰(zhàn)后的首次燈火管制，以避免對電力設備造成二戰(zhàn)后的首次燈火管制，以避免對電力設備造成損害，引發(fā)更大面積的不能控制的斷電事故。電損害，引發(fā)更大面積的不能控制的斷電事故。電力官員稱用電高峰再次對該州設備嚴重老化的電力官員稱用電高峰

10、再次對該州設備嚴重老化的電力系統(tǒng)帶來完全癱瘓的威脅，加州已宣布進入力系統(tǒng)帶來完全癱瘓的威脅，加州已宣布進入3級緊急狀態(tài)。級緊急狀態(tài)。 Cisco、IBM和和Intel等公司擔心加州能源危等公司擔心加州能源危機惡化，正考慮撤離硅谷。加州議會曾擬定一項機惡化，正考慮撤離硅谷。加州議會曾擬定一項4億美元的電力拯救計劃。億美元的電力拯救計劃。 第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用 希臘希臘北部地區(qū)北部地區(qū)2002年年6月月12日下午由于氣溫日下午由于氣溫過高，希臘北部最大城市薩洛尼卡附近一座變過高，希臘北部最大城市薩洛尼卡附近一座變電站內(nèi)的變壓器突然發(fā)生爆炸，造成包括該市

11、電站內(nèi)的變壓器突然發(fā)生爆炸，造成包括該市在內(nèi)的大部分希臘北部地區(qū)供電中斷。發(fā)生長在內(nèi)的大部分希臘北部地區(qū)供電中斷。發(fā)生長達一個多小時的嚴重停電事故，造成許多城市達一個多小時的嚴重停電事故，造成許多城市交通癱瘓，通訊系統(tǒng)無法正常工作。交通癱瘓，通訊系統(tǒng)無法正常工作。 瑞典瑞典首都斯德哥爾摩于首都斯德哥爾摩于2002年年3月月11日開始，日開始，由于地下隧道的輸電電纜被燒毀，連續(xù)兩天發(fā)由于地下隧道的輸電電纜被燒毀，連續(xù)兩天發(fā)生大面積停電事件，造成許多工廠停產(chǎn)，嚴重生大面積停電事件，造成許多工廠停產(chǎn)，嚴重影響了當?shù)鼐用竦恼Ｉ?。影響了當?shù)鼐用竦恼Ｉ睢?英國英國南部萊斯特郡南部萊斯特郡5月月11

12、日發(fā)生大面積停電。日發(fā)生大面積停電。 2萬多戶家庭連續(xù)幾天生活在黑暗中。萬多戶家庭連續(xù)幾天生活在黑暗中。 附近的附近的肯特郡、肯特郡、 薩塞克斯郡和薩里郡的薩塞克斯郡和薩里郡的3.1萬戶家庭萬戶家庭的斷電現(xiàn)象則持續(xù)了更長一段時間。的斷電現(xiàn)象則持續(xù)了更長一段時間。 第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用 在我國，近在我國，近20年來各大電網(wǎng)中規(guī)模較大的停電事故約有年來各大電網(wǎng)中規(guī)模較大的停電事故約有140余起，每次損失數(shù)以億計。近幾年事故次數(shù)雖有所下降。余起，每次損失數(shù)以億計。近幾年事故次數(shù)雖有所下降。但其規(guī)模和造成的損失卻大幅度擴大和上升。隨著全國電但其規(guī)模和造成的

13、損失卻大幅度擴大和上升。隨著全國電網(wǎng)的形成，電力系統(tǒng)重大事故也更將危及到我國國家安全。網(wǎng)的形成，電力系統(tǒng)重大事故也更將危及到我國國家安全。 第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用 臺灣臺灣1999年年7月月29日全島發(fā)生五十年來最大的一起停電事日全島發(fā)生五十年來最大的一起停電事故，南北兩條超高壓輸電線路損壞，進而引發(fā)連鎖反應，造故，南北兩條超高壓輸電線路損壞，進而引發(fā)連鎖反應，造成臺中電廠、通霄電廠、林口電廠、協(xié)和電廠、深澳電廠以成臺中電廠、通霄電廠、林口電廠、協(xié)和電廠、深澳電廠以及核能一、二、三廠全部跳閘，總跳機電量高達及核能一、二、三廠全部跳閘，總跳機電量高達1

14、000萬千瓦，萬千瓦，全臺灣停電用戶高達全臺灣停電用戶高達900萬戶。包括機場、醫(yī)院、科學園等敏萬戶。包括機場、醫(yī)院、科學園等敏感地區(qū)，都一度陷入停電狀態(tài)。直接經(jīng)濟損失在感地區(qū)，都一度陷入停電狀態(tài)。直接經(jīng)濟損失在150 億新臺億新臺幣以上幣以上 。新竹科學園的。新竹科學園的26座晶片廠生產(chǎn)線因此停頓座晶片廠生產(chǎn)線因此停頓1至至2天，天，每座晶片廠的損失估計超過每座晶片廠的損失估計超過5000萬元，由于適逢月底出貨高萬元，由于適逢月底出貨高峰，總計這次大停電造成新竹科園區(qū)的損失約新臺幣峰，總計這次大停電造成新竹科園區(qū)的損失約新臺幣100億元億元以上。以上。臺灣大停電臺灣大停電第一節(jié)第一節(jié) 故障診

15、斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用 遼沈地區(qū)遼沈地區(qū)2001年年2月月22日遭遇最嚴重日遭遇最嚴重大面積停電事故，沈陽市區(qū)停電面積已經(jīng)大面積停電事故，沈陽市區(qū)停電面積已經(jīng)超過超過70%。遼沈停電事故是從高壓輸電線。遼沈停電事故是從高壓輸電線路的燃弧放電開始的。遼沈為我國重工業(yè)路的燃弧放電開始的。遼沈為我國重工業(yè)區(qū)，含鹽的空氣污染物附著在絕緣瓷瓶上，區(qū)，含鹽的空氣污染物附著在絕緣瓷瓶上，大霧濕氣使瓷瓶絕緣能力降低，電流沿著大霧濕氣使瓷瓶絕緣能力降低，電流沿著瓷瓶表面爬升，出現(xiàn)閃烙放電現(xiàn)象。遼沈瓷瓶表面爬升，出現(xiàn)閃烙放電現(xiàn)象。遼沈停電事故中，幾乎所有的高壓輸電線路都停電事故中，幾乎所有

16、的高壓輸電線路都“火冒三丈火冒三丈”，停電事故最厲害的就是工，停電事故最厲害的就是工業(yè)集中、污染嚴重的鐵西區(qū)，該區(qū)全部停業(yè)集中、污染嚴重的鐵西區(qū)，該區(qū)全部停止了電力供應，損失巨大。止了電力供應，損失巨大。遼沈大停電遼沈大停電第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用停電原因停電原因城城 市市電網(wǎng)結(jié)構(gòu)電網(wǎng)結(jié)構(gòu) 管理不善管理不善設備故障設備故障 檢檢 修修 電源不足電源不足 外部因素外部因素氣象影響氣象影響 上上 海海0.06 2.12 45.31 39.17 0.00 10.78 2.56 太太 原原1.63 3.04 16.76 64.710.53 10.31 3.02

17、 長長 春春0.40 1.82 14.66 69.26 0.00 8.02 5.84杭杭 州州2.97 4.82 18.44 67.18 0.00 5.34 1.25 廣廣 州州0.00 19.4528.6950.96 0.00 0.00 0.90 西西 寧寧0.04 3.78 49.50 29.19 0.00 17.490.00( % )第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用視頻視頻1視頻視頻2 19811990年間，我國主要電網(wǎng)有近年間，我國主要電網(wǎng)有近1/3的電網(wǎng)事故的的電網(wǎng)事故的直接起因是設備故障損壞所造成的，而在直接起因是設備故障損壞所造成的，而在“八五八

18、五”期間，期間，由設備故障直接引發(fā)的電網(wǎng)事故占事故總量的由設備故障直接引發(fā)的電網(wǎng)事故占事故總量的26.3%， 可可見提高設備的運行可靠性是保證電力系統(tǒng)安全運行的關鍵。見提高設備的運行可靠性是保證電力系統(tǒng)安全運行的關鍵。 現(xiàn)代電力設備的可靠性在很大程度上取決于其絕緣的現(xiàn)代電力設備的可靠性在很大程度上取決于其絕緣的可靠性?？煽啃?。 第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用2122第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用 長期以來，由于人們無法準確掌握設備運行情況，因而不長期以來，由于人們無法準確掌握設備運行情況，因而不能預知事故的發(fā)生，所以不得不

19、采取兩種維修對策：能預知事故的發(fā)生，所以不得不采取兩種維修對策：1 1）等設備壞了再維修，稱為事后維修）等設備壞了再維修，稱為事后維修 這種辦法的問題是經(jīng)濟損失很大。因為等設備運行到破壞這種辦法的問題是經(jīng)濟損失很大。因為等設備運行到破壞為止，往往需要昂貴的維修費用；災難性的損壞需要更換設備為止，往往需要昂貴的維修費用；災難性的損壞需要更換設備，還可能造成人員傷亡。，還可能造成人員傷亡。2 2）定期檢修設備，稱為預防維修）定期檢修設備，稱為預防維修 有一定的計劃性和預防性，但其缺點是如無故障，則經(jīng)濟有一定的計劃性和預防性，但其缺點是如無故障，則經(jīng)濟消耗較大。消耗較大。 因此合理的維修應是預知性維

20、修。即在設備故障出現(xiàn)的早因此合理的維修應是預知性維修。即在設備故障出現(xiàn)的早期就監(jiān)測隱患，提早預報，以便適時、合理地采取措施。故障期就監(jiān)測隱患，提早預報，以便適時、合理地采取措施。故障在線診斷技術也應運而生。在線診斷技術也應運而生。 23第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用 故障診斷的作用主要有：故障診斷的作用主要有：1 1）早期預報，防止事故發(fā)生；）早期預報，防止事故發(fā)生；2 2）預知性維修，提高設備管理水平；）預知性維修，提高設備管理水平；3 3）方便檢修，縮短了維修時間，提高設備利用率；）方便檢修，縮短了維修時間，提高設備利用率；4 4）對提高設備地設計制造水

21、平，改善產(chǎn)品質(zhì)量有指）對提高設備地設計制造水平，改善產(chǎn)品質(zhì)量有指導意義。導意義。 作用：減少了事故停機損失；提高了設備運行的可靠性和經(jīng)濟效益；降低了維修費用。其優(yōu)越性已為越來越多的所共識，進而得到重視。 24第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用可靠性：指設備在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力。 可靠性定義的可靠性定義的三要素三要素： 規(guī)定的條件、規(guī)定的條件、 規(guī)定的時間、規(guī)定的時間、 規(guī)定的功能。規(guī)定的功能。25第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用規(guī)定時間規(guī)定時間：系統(tǒng)的可靠性與規(guī)定的時間也密切相關：系統(tǒng)的可靠性與規(guī)定的時

22、間也密切相關。系統(tǒng)的可靠性將隨時間的推移而降低。系統(tǒng)的可靠性將隨時間的推移而降低。規(guī)定功能規(guī)定功能：規(guī)定的功能越強，系統(tǒng)的可靠性越低。：規(guī)定的功能越強，系統(tǒng)的可靠性越低。條件條件：環(huán)境的溫度、濕度、氣壓、加速度等。：環(huán)境的溫度、濕度、氣壓、加速度等。功能功能：預定性能和指標。：預定性能和指標?？煽啃钥煽啃砸?guī)定條件規(guī)定條件：系統(tǒng)的可靠性與規(guī)定的條件關系密切，：系統(tǒng)的可靠性與規(guī)定的條件關系密切，同一系統(tǒng)在不同的運行條件下的可靠性完全不同。同一系統(tǒng)在不同的運行條件下的可靠性完全不同。 第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用26串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性 設不可維修系

23、統(tǒng)設不可維修系統(tǒng)S S由由n n個獨立子系統(tǒng)串聯(lián)組成。個獨立子系統(tǒng)串聯(lián)組成。 任何一個子系統(tǒng)失效都會引起系統(tǒng)任何一個子系統(tǒng)失效都會引起系統(tǒng)S S的失效的失效，那么系統(tǒng)，那么系統(tǒng)S S的壽命的壽命T T為：為： T Tmin(Tmin(T1 1, T, T2 2, , , T, Tn n) )S1S2Sn.串聯(lián)系統(tǒng)概念圖27串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性 串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)S S的可靠度為：的可靠度為：串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)S S的失效率為：的失效率為：表明表明：串聯(lián)系統(tǒng)的失效率等于所有子系統(tǒng)失效率的：串聯(lián)系統(tǒng)的失效率等于所有子系統(tǒng)失效率的總和?？偤汀?21211( )min( , , ., ), ,

24、 ., ()( )nnnniiiiR tPTTTtP Tt TtTtP TtR t 1( )( )niitt28并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性設系統(tǒng)設系統(tǒng)S S由由n n個獨立子系統(tǒng)并聯(lián)組成。個獨立子系統(tǒng)并聯(lián)組成。S1S2Sn并聯(lián)系統(tǒng)概念圖29并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性 由由n n個獨立子系統(tǒng)并聯(lián)組成，只有所有部件均失效時系統(tǒng)個獨立子系統(tǒng)并聯(lián)組成，只有所有部件均失效時系統(tǒng)才會失效。因此系統(tǒng)才會失效。因此系統(tǒng)S S的壽命的壽命T T為：為： T Tmax(Tmax(T1 1, T, T2 2, , , T, Tn n) ) 并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)S S的可靠度為：的可靠度為：表明：并聯(lián)系統(tǒng)隨著

25、子系統(tǒng)的增加，系統(tǒng)的可靠度表明：并聯(lián)系統(tǒng)隨著子系統(tǒng)的增加，系統(tǒng)的可靠度將單調(diào)遞增。將單調(diào)遞增。1211( )max( , , ., )1()11( )nnniiiiR tPTTTtP TtR t 30“浴盆”曲線： 故障率與使用壽命之間的關系。 重新進入穩(wěn)定期重新進入穩(wěn)定期31第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用“浴盆浴盆”曲線曲線統(tǒng)計表明，多數(shù)不可修復設備的故障率與時間的關系呈浴盆統(tǒng)計表明，多數(shù)不可修復設備的故障率與時間的關系呈浴盆曲線，起始故障率呈下降趨勢，之后保持基本恒定，最后呈曲線，起始故障率呈下降趨勢，之后保持基本恒定，最后呈上升的趨勢。上升的趨勢。 0

26、t( ) tIIIIII可靠度與時間關系第第I I階段：早期故障期階段：早期故障期( (初期初期) )，反映了設計或制造工藝的缺，反映了設計或制造工藝的缺陷；陷；第第IIII階段：偶發(fā)故障期（穩(wěn)定期），故障率較低，且近似階段：偶發(fā)故障期（穩(wěn)定期），故障率較低，且近似為常數(shù)；為常數(shù)；第第IIIIII階段：設備進入老化階段（劣化期），故障率呈上升階段：設備進入老化階段（劣化期），故障率呈上升趨勢。趨勢。 32電氣設備的維修體制： 事后維修（breakdown maintenance）： 等到設備無法正常工作時再進行維修 預防維修（preventive maintenance）： 預先制訂計劃，定期

27、進行檢修和更換 狀態(tài)維修（condition/ predictive maintenance）：根據(jù)設備狀態(tài)來確定維修工作的內(nèi)容和時間、制定維修方案 當修則修 避免了“過渡維修”和當修不修33第一節(jié)第一節(jié) 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用34第二節(jié)第二節(jié) 故障診斷技術在國內(nèi)外的發(fā)展情況故障診斷技術在國內(nèi)外的發(fā)展情況20世紀60年代后期首先在美國出現(xiàn) 最初的目的是用于對航天、核能、軍事裝備等進行早期異常檢測。 故障診斷技術是人們在社會生產(chǎn)實踐中付出了沉重的經(jīng)濟代價后的產(chǎn)物。35第二節(jié)第二節(jié) 故障診斷技術在國內(nèi)外的發(fā)展情況故障診斷技術在國內(nèi)外的發(fā)展情況英國、丹麥、瑞典等國也相繼

28、開展了此項工作。日本在許多產(chǎn)業(yè)部門也積極開展這方面的研究和應用工作，許多技術得到了成功的應用。 第二節(jié)第二節(jié) 故障診斷技術在國內(nèi)外的發(fā)展簡況故障診斷技術在國內(nèi)外的發(fā)展簡況 1967年，成立美國機械故障預防小組（年，成立美國機械故障預防小組（MFPG）。）。36國內(nèi)的研究始于20世紀70年代末期。1983年，國家在相關條條例中規(guī)定：“根據(jù)生產(chǎn)需要，逐步采用現(xiàn)代故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測技術，發(fā)展以狀態(tài)維修為基礎的預防性維修。” 80年代初，國內(nèi)一些大學等相繼成立了故障診斷研究室 。目前，國內(nèi)很多200MW以上的汽輪發(fā)電機組，都裝有狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。應用領域極其廣泛37第二節(jié)第二節(jié) 故障診斷技術在國內(nèi)外的發(fā)展

29、簡況故障診斷技術在國內(nèi)外的發(fā)展簡況 一、故障診斷技術的構(gòu)成： 故障診斷機理的研究：（理化原因等）故障診斷信息學的研究：（數(shù)據(jù)采集與分析）診斷邏輯和數(shù)學原理方面的研究：（診斷與決策）四項技術： 檢測技術(采集信號、參數(shù)) 信號處理技術 （提取狀態(tài)信息）識別技術 （分析、判斷）預測技術 （決策和預測）38第三節(jié)第三節(jié) 故障診斷技術的構(gòu)成與發(fā)展趨勢故障診斷技術的構(gòu)成與發(fā)展趨勢 工況監(jiān)測： 對反映設備或系統(tǒng)工作狀態(tài)的信息進行全面監(jiān)測和分析，實時掌握設備基本工作狀態(tài)。 一般所謂的工況監(jiān)測實際上就是狀態(tài)監(jiān)測。（condition monitoring ）狀態(tài)監(jiān)測： 又稱為簡易診斷，通過監(jiān)測結(jié)果與設定閾值之

30、間的對比，僅對設備運行狀態(tài)作出正常、異?；蚬收系呐袛啵鴮收系男再|(zhì)、嚴重程度等不予或無法進行更加深入的診斷。39第三節(jié)第三節(jié) 故障診斷技術的構(gòu)成與發(fā)展趨勢故障診斷技術的構(gòu)成與發(fā)展趨勢 40第三節(jié)第三節(jié) 故障診斷技術的構(gòu)成與發(fā)展趨勢故障診斷技術的構(gòu)成與發(fā)展趨勢 故障診斷研究仍有一段艱巨的路程要走。故障診斷研究仍有一段艱巨的路程要走。目前和今后的主要研究可歸納為：目前和今后的主要研究可歸納為： 多傳感器數(shù)據(jù)融合技術；多傳感器數(shù)據(jù)融合技術； 在線實時故障檢測算法；在線實時故障檢測算法； 混合智能故障診斷技術；混合智能故障診斷技術； 基于因特網(wǎng)的遠程協(xié)作診斷技術；基于因特網(wǎng)的遠程協(xié)作診斷技術； 以故

31、障監(jiān)測及分離為核心的容錯控制、監(jiān)控系統(tǒng)和可以故障監(jiān)測及分離為核心的容錯控制、監(jiān)控系統(tǒng)和可信性系統(tǒng)研究等。信性系統(tǒng)研究等。多信息量融合，多層次診斷集成多信息量融合，多層次診斷集成集成知識庫中的各種診斷知識集成知識庫中的各種診斷知識，結(jié)合數(shù)據(jù)庫中的各種故障數(shù)據(jù)，按照不同的故障情況進行綜合分析、判斷，定位故障點。主要對狀態(tài)監(jiān)測所得到的信息進行融合狀態(tài)監(jiān)測所得到的信息進行融合，結(jié)合層次診斷模型，按照深淺結(jié)合深淺結(jié)合的推理層次進行診斷。它進一步把狀態(tài)監(jiān)測中的信號監(jiān)測處理信號監(jiān)測處理集成到診斷診斷系統(tǒng)系統(tǒng)中，進行在線數(shù)據(jù)處理在線數(shù)據(jù)處理與在線診斷推理在線診斷推理，實現(xiàn)非實時診斷到實時診斷實時診斷的轉(zhuǎn)變，也

32、實現(xiàn)信息診斷與信息診斷與智能診斷智能診斷的統(tǒng)一。41基于集成型智能系統(tǒng)的診斷方法基于集成型智能系統(tǒng)的診斷方法 隨著電機設備系統(tǒng)復雜,依靠單一的故障診斷技術單一的故障診斷技術已難滿足復雜電機設備的故障診斷要求,因此上述各種診斷各種診斷技術集成起來技術集成起來形成的集成智能診斷系統(tǒng)成為當前電機設備故障診斷研究的熱點。主要的集成技術有: 基于規(guī)則的專家系統(tǒng)與ANN的結(jié)合, 模糊邏輯與ANN的結(jié)合, 混沌理論與ANN的結(jié)合, 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡與專家系統(tǒng)的結(jié)合。42基于集成型智能系統(tǒng)的診斷方法基于集成型智能系統(tǒng)的診斷方法 如：專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡的結(jié)合能充分利用專家系統(tǒng)的專家經(jīng)驗和神經(jīng)網(wǎng)絡強

33、大的非線性映射能力。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡模糊神經(jīng)網(wǎng)絡技術是把人類的經(jīng)驗和知識進行數(shù)人類的經(jīng)驗和知識進行數(shù)字化字化的模糊處理,把規(guī)則和推理轉(zhuǎn)換成神經(jīng)網(wǎng)絡的映射處理和直接從數(shù)據(jù)樣本中提取經(jīng)驗規(guī)則,然后把這兩種轉(zhuǎn)換結(jié)合起來進行智能信息處理的技術。充分利用了神經(jīng)網(wǎng)絡處理數(shù)字化知識的特點和模糊邏輯處理結(jié)構(gòu)化知識的特點。43遠程協(xié)作診斷遠程協(xié)作診斷基于因特網(wǎng)的設備故障遠程協(xié)作診斷: 是將設備診斷技術設備診斷技術與計算機網(wǎng)絡技術計算機網(wǎng)絡技術相結(jié)合， 用若干臺中心計算機作為服務器服務器， 在關鍵設備上建立狀態(tài)監(jiān)測點關鍵設備上建立狀態(tài)監(jiān)測點， 采集設備狀態(tài)數(shù)據(jù)； 在技術力量較強的科研院所建立分析診斷中心分析診斷中心，

34、 為企業(yè)提供遠程技術支持和保障。44遠程協(xié)作診斷遠程協(xié)作診斷應重點研究和解決如下幾方面的問題： 遠程信號采集與分析； 實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠程傳輸； 基于 數(shù)據(jù)庫的開放式診斷專家系統(tǒng)設計； 通用標準。 45診斷與控制相結(jié)合診斷與控制相結(jié)合把診斷系統(tǒng)診斷系統(tǒng)和控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)進一步結(jié)合，達到集監(jiān)測、診斷、控制、管理于一身。根據(jù)當前設備的健康狀況決定設備運行方式或策略，最終預知故障，從而防止故障的發(fā)生，是目前診斷技術的最高目標。 46一、電氣設備：電力系統(tǒng)中承擔發(fā)電、變電、輸電及用電作用的高壓設備。如：發(fā)電機、變壓器、斷路器、 電壓互感器、電流互感器、 電容器、高壓套管、避雷器 以及各種電動機等。47一

35、、電氣設備：電力電子系統(tǒng)中是以滿足用電要求為目標，以電力半導體器件為核心，通過合理的電路拓撲和控制方式，采用相關的應用技術對電能實現(xiàn)變換和控制的裝置。481 1）AC/DCAC/DC變換器變換器 又稱為整流器。交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能。采用自關斷器件的高頻又稱為整流器。交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能。采用自關斷器件的高頻整流器，能使輸入電流波形正弦化，并且跟蹤輸入電壓，做到功率因數(shù)整流器，能使輸入電流波形正弦化，并且跟蹤輸入電壓，做到功率因數(shù)接近接近1 1，正逐步取代相控整流器。，正逐步取代相控整流器。2 2）DC/DCDC/DC變換器變換器 一種直流電能轉(zhuǎn)換為另一種直流電能。一種直流電能轉(zhuǎn)換為另一種直

36、流電能。PWMPWM控制的控制的DC/DCDC/DC變換器，稱變換器，稱為直流斬波器，主要用于直流電機驅(qū)動和開關電源。新的軟開關為直流斬波器，主要用于直流電機驅(qū)動和開關電源。新的軟開關DC/DCDC/DC變變換器顯著減小了功率器件的開關損耗和電磁干擾噪聲，提高了開關電源換器顯著減小了功率器件的開關損耗和電磁干擾噪聲，提高了開關電源的功率密度，有利于變換器向高效、小型和低噪方向發(fā)展。的功率密度，有利于變換器向高效、小型和低噪方向發(fā)展。一、電氣設備：電力電子系統(tǒng)中的電氣設備493 3）DC/ACDC/AC變換器變換器 逆變器。直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能。恒壓恒頻（逆變器。直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能。恒壓恒

37、頻（CVCFCVCF）和變）和變壓變頻（壓變頻（VVVFVVVF），前者作為穩(wěn)壓電源，后者用于交流電動機變頻），前者作為穩(wěn)壓電源，后者用于交流電動機變頻調(diào)速。逆變器以調(diào)速。逆變器以SPWMSPWM（sinusoidal pulse-width modulationsinusoidal pulse-width modulation正弦正弦脈寬調(diào)制）控制方式為主。脈寬調(diào)制）控制方式為主。4 4）AC/ACAC/AC變換器變換器 交流電能轉(zhuǎn)換為另一種規(guī)格的交流電能。輸入輸出頻率相同交流電能轉(zhuǎn)換為另一種規(guī)格的交流電能。輸入輸出頻率相同的稱為交流調(diào)壓器，頻率變化的稱為周波變換器或變頻器。主要的稱為交流調(diào)壓器，頻率變化的稱為周波變換器或變頻器。主要用于調(diào)光、調(diào)溫及低速大容量交流電機調(diào)速系統(tǒng)。用于調(diào)光、調(diào)溫及低速大容量交流電機調(diào)速系統(tǒng)。一、電氣設備： 電力電子系統(tǒng)中的電氣設備505 5）靜態(tài)開關（靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關）靜態(tài)開關（靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關STSSTS） 又稱為無觸點開關，是由電力電子器件組成的可控電力又稱為無觸點開關，是由電力電子器件