电力设备故障诊断电力设备

第三三章章诊断断理理论论基基础础一、、设设备备诊诊断断的的四大大步步骤骤（P8））：(1)信号号检检测测（（状状态态量量监监测测））是设设备备诊诊断断的的基础础，是是调查查研研究究的阶阶段段，，也也是是设设备备诊诊断断技技术术中中““诊”的的活活动动。。周周详详、、细细致致。。（状状态态量量监监测测的的疏疏漏漏可可能能造造成成极极大大的的误误诊诊、、误误判判断断））。。(2)特征征提提取取（（信信号号处处理理））把采采集集到到的的信信号号加加工工处处理理，，使使之之成成为为有有用用的的信信息息。。(3)状态态识识别别（识别别和和判判断断））识别别和和判判断断出出设设备备故故障障和和异异常常的的部部位位、、原原因因和和程程度度。。(4)预报决决策（预测和和对策策）就是预预测设设备故故障或或异常常可能能发展的的速度度和后后果，提出出临时时处理的的意见见和根本本治理理的建建议。。2022/10/271河海大大学§3-1诊诊断技技术的的主要内内容与技术基基础2022/10/272河海大大学§3-1诊诊断技技术的的主要内内容与技术基基础二、设设备诊诊断技技术基基础：(1)检测技技术：根据据不同同的诊诊断目目的，，选用用适用用的检检查测测量技术手手段，选择择最便便于诊诊断的的状态信信号。(2)信号处处理技技术：从伴伴有环环境噪噪声和和其他他干扰扰的综综合信信号中中，把把能反反映设设备状状态的的特征征信号号提取取出来来的一一项基基本技技术。。2022/10/273河海大大学§3-1诊诊断技技术的的主要内内容与技术基基础(3)诊断技技术：把经经过处处理的的状态态信号号对其其特征征进行行识别别和判判断，，对其其是否否存在在故障障、故故障部部位、、原因因、严严重程程度予予以确确定的的一项项基本本技术术。(4)预测技技术：对尚尚未发发生的的或目目前还还不明明确的的事物物进行行预先先估计计推测测，以以此判判断故故障的的趋势势，以以及何何时将将进入入危险险范围围的一一项基基本技技术。。2022/10/274河海大大学§3-2检测技术基基础第三章章诊断理理论基基础2022/10/275河海大大学§3-2检测技术基基础一、主主动机机械征征兆检检测技技术1.振动音音响信号系系统(VibrationandSonicSignature)振动法法振动模模型法法音响法法应用诊诊断技技术举举例采用振振动的的旋转转机械械诊断断技术术采用振振动的的轴承承诊断断技术术采用振振动的的齿轮轮诊断断技术术2022/10/276河海大学学§3-2检测技术基础础2、超声波信号系统统(UltrasonicSignature)超声波法法空气超声声波法声发射法法应用诊断断技术举举例用超声波波对轴承承进行诊诊断的技技术用超声波波所进行行的荷电电检测技技术声发射法法，对压压力容器器进行诊诊断的技技术2022/10/277河海大学学§3-2检测技术基础础3、压力信号系统统(PressureSignature)压力脉动动法压力损失失法冲击压力力法应用诊断断技术举举例用压力脉脉动诊断断油泵的的技术用压力损损失诊断断堵塞的的技术用过渡压压力波型型对阀和和油缸进进行诊断断的技术术2022/10/278河海大学学§3-2检测技术基础础4、热信号系统统(ThermalSignature)各种温度度测量法法温度自动动记录法法热流计法法其他热敏敏元件应用诊断断技术举举例用各种热热敏元件件对工作作线圈的的监测用温度自自动记录录法对烟烟囱进行行诊断用热流计计对炉砖砖进行诊诊断2022/10/279河海大学§3-2检测技术基础5、电气信号系统(ElectricalSignature)波形法·电压波·电流波·电功率波放电(电晕)法直流分量法泄漏电流法2022/10/2710河海大学§3-2检测技术基础5、电气信号系统（（续）应用诊断技技术举例根据三相电流不不平衡诊断电动机机的异常利用电压波形高高频成分进行的整流流诊断利用电流波形高高频成分进行的振荡荡诊断利用电功率波形形所进行的效效率诊断利用电晕法所进行的绝绝缘劣化诊诊断利用直流分量法法所进行的绝绝缘劣化诊诊断利用泄漏电流法法所进行的绝绝缘劣化诊诊断2022/10/2711河海大学§3-2检测技术基础6、磁力信号系统(MagneticSignature)漏磁量法磁通变形法法应用诊断技技术举例用漏磁量法法对变压器器进行诊断断用磁通变形形法诊断电电动机异常常2022/10/2712河海大学§3-2检测技术基础7、化学信号系统(ChemicalSignature)固体分析法法液体分析法法气体分析法法应用诊断技技术举例分析电刷粉粉末进行整整流诊断分析润滑油油诊断机器器(SOAP)分析绝缘油油可燃性气气体诊断变变压器2022/10/2713河海大学§3-2检测技术基础8、机械信号系统(MiscellaneousmechanicalSignature)转速法位移法流量法应用诊断技技术举例根据角加速速度诊断旋旋转机器用变位法诊诊断低速轴轴承用流量法诊诊断破损情情况2022/10/2714河海大学§3-2检测技术基础二、静止机械征兆检测技技术表1、振动音响阻抗系统机械阻抗方方法音响阻抗方方法锤击法应用诊断技技术举例用机械阻抗抗法诊断缺缺陷用音响阻抗抗法诊断材材料的质量量用锤击法诊诊断缺陷2022/10/2715河海大学§3-2检测技术基础2、光学系统管内检查法法全息照相法法应用诊断技技术举例用光导纤维维观测器观观测管内用全息照相相法诊断表表面缺陷2022/10/2716河海大学§3-2检测技术基础3、超声波系统脉冲反射法法脉冲透射法法共振法超声波全息息照相法超声波阻抗抗法应用诊断技技术举例用脉冲法诊诊断内部缺缺陷用超声波全全息照相法法诊断内部部缺陷诊断壁厚用超声波诊诊断输送带带接合部分分用超声波阻阻抗诊断材材料质量2022/10/2717河海大学§3-2检测技术基础4、磁力线扭曲曲系统应力检查法法强度检查法法应用诊断技技术举例用磁力线的的扭曲诊断断应力分布布用磁力线的的扭曲诊断断材料的疲疲劳强度2022/10/2718河海大学§3-2检测技术基础5、压力检查系统水压检查法法真空检查法法应用诊断技技术举例用水压检查查法检测泄泄漏用真空检查查法检测泄泄漏2022/10/2719河海大学§3-2检测技术基础6、电气参数系统电气响应法法电气参数法法法(电阻率率法)法(损失率率法)c法(电容法法)法(电容率率法)应用诊断技技术举例用电气响应应法诊断控控制系统用电阻法诊诊断壁厚用电阻法诊诊断裂纹用损失率法法诊断绝缘缘老化情况况用电容率检检查油中杂杂质2022/10/2720河海大学§3-2检测技术基础7、电磁特性系统涡流检查法法磁粉检查法法录磁检查法法线圈检查法法应用诊断技技术举例用涡流法检检查表面的的缺陷用涡流法诊诊断材料质质量用涡流法诊诊断缆绳的的老化情况况用涡流法诊诊断链条的的老化情况况2022/10/2721河海大学§3-2检测技术基础8、放射线线系统透视法放射线同位位素示踪法法激活分析应用诊断技技术举例用透视法诊诊断内部缺缺陷用放射线同同位素示踪踪法诊断磨磨损情况用放射化分分析法诊断断微量泄漏漏2022/10/2722河海大学§3-2检测技术基础9、表面喷涂系统肥皂薄膜法法着色浸透法法荧光浸透法法应用诊断技技术举例用肥皂薄膜膜法诊断泄泄漏用着色浸透透法诊断表表面缺陷用荧光浸透透法诊断表表面缺陷2022/10/2723河海大学第三节信号处理技术第三章诊诊断理论论基础2022/10/2724河海大学§3-3信号处理技术设备诊断都都是在现场相当恶劣的环境境条件下进行行的。从各种噪声信号把相当微弱的征兆兆信号检测出来，，需要使用用信号处理理技术是关关键键2022/10/2725河海海大大学学§3-3信号号处处理理技术术一、、诊诊断断信信号号处处理理技术术体体系系时间间系系列列信信号号处理理技技术术：：信号号处处理理技技术术用用来来表表现现各各种种参参数数的的时间间函函数数，这这些些参参数数包包括括振振动动、、声声响响或或各各类类主主要要效效应应参参数数，，是是基基本本的的技技术术，，主主要要有有：：分离离信信号号和和噪噪声声的的技技术术提取取周周期期性性特特征征的的技技术术提取取波波形形特特征征的的技技术术推定定系系统统的的动动态态特特征征的的技技术术识别别信信号号源源的的技技术术信号号的的变变换换和和合合成成技技术术预测测技技术术2022/10/2726河海海大大学学§3-3信号号处处理理技术术图像像处处理理技技术术：：是将将信信号号表表现现为为空空间间位位置置函函数数，，即即表表现现成成几几何何图图像像。。在在电电力力设设备备诊诊断断中中，，局局部部放放电电采采用用的的二二维维、、三三维维图图像像指指纹纹有有很很高高的的分分辨辨率率。。图图像像处处理理技技术术主主要要有有：：图像像信信号号的的压压缩缩和和强强化化技技术术从图图像像中中,把把特特定定部部分分(形形状状或或状状态态)分离离出出来来的的技技术术改善善图图像像质质量量的的技技术术测定定几几何何尺尺寸寸的的技技术术图像像的的记记录录、、再再生生、、记记述述技技术术2022/10/2727河海海大大学学§3-3信号号处处理理技术术信号号处处理理还还包包括括模式式识识别别技术术、多变变量量分分析析技术术及光光学学处处理理技术术。模式式识识别别技术术包包括括：：模式式和和噪噪声声的的分分离离技技术术提取取模模式式特特征征的的技技术术识别别模模式式集集合合的的技技术术有关关学学习习机机能能的的技技术术2022/10/2728河海海大大学学§3-3信号号处处理理技术术二、、设设备备诊诊断断有有效效信信号号处处理理技技术术总总揽揽（主主要要是是时时间间系系列列信信号号处处理理技技术术））包括括：：分离离信信号号和和噪噪声声的的技技术术；；提取取周周期期性性特特征征的的技技术术；；提取取波波形形特特征征及及推推断断系系统统动动态态特特征征的的技技术术。。2022/10/2729河海海大大学学§3-3信号号处处理理技术术1．．分分离离信信号号和和噪噪声声的的技技术术（1））相关关法法直接接相相关关自相相关关，，互互相相关关瞬时时相相关关，，反反射射波波相相关关同步步相相关关运算算相相关关（（间间接接相相关关））包络络线线运运算算后后的的相相关关极值值相相关关频率率滤滤波波后后相相关关非线线性性变变换换后后的的相相关关2022/10/2730河海海大大学学§3-3信号号处处理理技术术（2））滤波波法法线性性滤滤波波器器频率率滤滤波波器器匹配配滤滤波波器器加尔尔曼曼滤滤波波器器摸拟拟滤滤波波器器无源源滤滤波波器器有源源滤滤波波器器数字字滤滤波波器器非线线性性滤滤波波器器——同同态态滤滤波波器器乘积积分分解解卷积积分分解解2022/10/2731河海海大大学学§3-3信号号处处理理技术术（3））平平均均化化-平平均均响响应应法法直接接平平均均响响应应法法运算算（（间间接接））平平均均响响应应法法（3））信信号号的的双双重重判判断断（4））假假定定检检验验2022/10/2732河海大学学§3-3信号处理理技术2．提取取周期性性特征的的技术（1）频谱分析析功率谱分分析傅氏频谱谱分析阶比分析析倒频谱分分析博立叶变变换DET检波器FFT快速傅立立叶变换换时间减缩缩频率滤波波器调谐滤波波器扫描滤波波器数字滤波波器2022/10/2733河海大学学§3-3信号处理理技术（2）相关法自相关，，包络线线运算后后的自相相关与周期函函数的互互相关（3）信号的积积分—平均响响应法2022/10/2734河海大学学§3-3信号处理理技术3．提取取波形特特征的技技术（1）相相关法——时间滞滞后发生生器（2）瞬瞬时相关关法Walsh函数傅立叶级级数多项式展展开（3）频频谱分析析功率谱傅立叶频频谱分析析阶比分析析倒频谱分分析重谱分析析2022/10/2735河海大学学§3-3信号处理理技术（4）基基本统计计量概率密度度速度变化化记录器器极值分布布（5）波波形处理理2022/10/2736河海大学学§3-3信号处理理技术4．推断断系统动动态特性性的技术术（1）附加试验验信号法法过渡响应应法阶跃响应应法锤击法脉冲响应应法平均响应应法稳态响应法法频率响应法法机械阻抗法法随机响应法法相关函数功率谱互功率谱自回归模拟拟2022/10/2737河海大学§3-3信号处理技术（2）从操操作信号进进行推断·相关函数功率谱·互功率谱谱·自回归模模拟·摸索检查查法连续形离散形扰动形模拟计算法法最大倾斜法法概率的近似似法统计的对策策理论2022/10/2738河海大学§3-3信号处理技术5．识别信信号源的技技术时间域信息息时间差测量量互相关相干函数频率域信息息傅氏频谱滤波法非线性滤波波器—同态态滤波器乘积分解脉动分解迭加分解2022/10/2739河海大学第三章诊诊断理论论基础第四节识识别技技术2022/10/2740河海大学§3-4识别技术一、识别技技术种类设备诊断常常用的识别别方法有两两种：①决定论的识别方法法；②统计论(概率和几几何分类)的识别方方法。2022/10/2741河海大学学§3-4识别技术1、决定论识识别法：根据被诊诊断设备备的物理理、结构构特征和和故障机机理，从理论和和试验上上寻求故障和征征兆之间间的关系系，进而判别别故障类类别、地地点、原原因（如图P68）。这是人们们已经习习惯的方方法，也是现今今诊断技技术的中中心，电力设备备和系统统也都采采用此方方法。基于数学学模型的的参数辨辨识法是是近年发发展的新新技术。。2022/10/2742河海大学学§3-4识别技术2、概率论识识别技术术：这是从设设备的数理统计计方法得出的数学方面面特征，并予以以故障分分类的方方法。如如均值、、方差、、协方差差函数及及线性预预测模型型参数等等。2022/10/2743河海大学学§3-4识别技术二、决决定论识识别的参参数辨识识法1．基于于数学模模型的故故障诊断断原理一个实际际的工业业系统的的数学模模型为式中U和Y——可测的输输入量和和输出量量；Q———系统参数数；X———系统状态态变量；；N———噪声干扰扰；f——系统内部部故障因因素；——系统输出出量、参参数和状状态变化化2022/10/2744河海大学学§3-4识别技术基于数学学模型的的故障诊诊断原理:通过可测量的的输入量量U，输出量y，根据已知的数数学模型型，监视系统内部部的状态态参量X和系统参参数Q的变化,(因为为系统内内部的状状态参量量和参数数的变化化的信息息有时更更能直接接反映系系统内部部故障的的部位和和严重程程度)。。2022/10/2745河海大学学§3-4识别技术2．故障障诊断中中的参数数辨识法法当系统的的数学模模型用微微分方程程式描述述时模型参数数可以表表示为：：模型参数数不一定定有明确确的物理理定义，，但是很很多故障障的出现现跟一些些物理参参数的数数值变化化相关（（如电阻阻、电感感和电容容等）。。模型参参数与物物理参数数存在着着一定的的隐含关关系。因此参数辨识识法就是由模型参数确定物理参数的一种基本问问题。参数辨辨识法步骤如如图。2022/10/2746河海大学§3-4识别技术2022/10/2747河海大学§3-4识别技术应用：故障信息不能直接反映