小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在三相橋式全控整流裝置故障診斷中的應(yīng)用(完整版)實用資料

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PE電力電子小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在三相橋式全控整流裝置故障診斷中的應(yīng)用（完整版）實用資料(可以直接使用，可編輯完整版實用資料，歡迎下載）2007年第1期30小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在三相橋式全控整流裝置故障診斷中的應(yīng)用李玉超高沁翔馮楠(北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,北京100044摘要本文在自行研制的三相橋式全控整流裝置的基礎(chǔ)上,引入小波分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的手段對實驗裝置進行特征向量的提取和故障模式的識別,為實驗裝置設(shè)計一個故障智能診斷系統(tǒng),以實現(xiàn)對裝置故障的快速、準(zhǔn)確診斷。關(guān)鍵詞:整流裝置;小波分析;BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);故障診斷TheApplicationofWaveletNeuralNetworkinTheFaultDiagnosisofThree-PhaseBridgeFull-ControlRectificationDeviceLiYuchaoGaoXingxiangFeiNan(SchoolofElectricalEng.,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,ChinaAbstractBasedonthedevelopedthree-phasefull-controlrectificationdevice,thispaperintroducesmeasuresofwaveletanalysisandneuralnetworktoacquirethefaultcharacteristicsandidentifythefaultmodesofthedevice.Then,anintelligentdiagnosissystemisbuilttodiagnosefaultsofthedevicequicklyandexactly.KeyWords:RectificationDevice;WaveletAnalysis;BPNeuralNetwork;FaultDiagnosis1引言設(shè)備診斷技術(shù)(MachineConditionDiagnosisTechnique是一門包含很多新科技內(nèi)容的綜合技術(shù)。其基本原理是根據(jù)機械、電氣等各類設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的各種信息,判斷設(shè)備運行是否發(fā)生了異常。它能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備在帶負(fù)荷運行時或基本上在不拆卸的情況下,通過對其狀態(tài)參數(shù)的檢測和分析,判斷是否存在異常和故障以及故障的位置和原因,并對設(shè)備未來狀態(tài)進行預(yù)測。它具體包括檢查和發(fā)現(xiàn)異常、診斷故障狀態(tài)和部位、分析故障類型三個基本環(huán)節(jié)。三相全控整流電路的整流負(fù)載容量較大,輸出直流電壓脈動較小,是目前應(yīng)用最為廣泛的整流電路。本文的研究對象是自行研制的全工況仿真發(fā)電機勵磁控制的三相橋式全控電路,通過該裝置的仿真實驗,可以使相關(guān)專業(yè)人員、在校學(xué)生很好地掌握發(fā)電機勵磁裝置及電力電子電路、器件的工作特性。在此基礎(chǔ)上,采用故障診斷領(lǐng)域的新興技術(shù)——小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對整流裝置進行故障診斷,以便快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)并定位故障,縮短維修時間,提高實驗效率。2整流實驗裝置的簡介圖1三相橋式全控整流裝置的總體設(shè)計原理框圖如圖1,裝置分為三大部分:整流主電路、觸發(fā)移相控制電路、光電耦合隔離電路。整流電路主要是對三相交流輸入進行整流;移相觸發(fā)電路主要是用來控制晶閘管的觸發(fā)角,獲取可控的雙脈沖;光電耦合電路來實現(xiàn)光電隔離,并對脈沖功率放大。電網(wǎng)的三相交流電,經(jīng)過開關(guān)和保險盒之后,一端電氣技術(shù)PE電力電子2007年第1期31輸入到三相變壓器進行降壓,另一端輸入到同步變壓器進行采樣。降壓之后的三相電(36V作為整流電路的輸入端,經(jīng)同步變壓器采樣的電壓作為觸發(fā)電路的輸入端,觸發(fā)電路外接一個直流電源來驅(qū)動觸發(fā)電路內(nèi)部的芯片;光電耦合電路加在整流電路和觸發(fā)電路之間進行光電隔離和功率放大;在觸發(fā)電路和整流電路的各個輸出端都接有測試孔,方便檢測裝置內(nèi)部各個工作點的波形。3整流實驗裝置的故障故障可以理解為系統(tǒng)中至少有一個重要變量或特性偏離了正常范圍,使得系統(tǒng)表現(xiàn)出所不期望的任何異?，F(xiàn)象。顯而易見,三相橋式全控整流實驗裝置的故障主要包括以下四種:①整流電路故障;②觸發(fā)電路故障(主芯片KC04、KC41發(fā)生故障;③隔離電路故障(光耦4N26發(fā)生故障;④三相交流給電故障、線路故障及其他。限于篇幅,本文僅對整流裝置的核心電路——整流電路部分進行故障智能診斷研究。整流電路故障診斷的方法較多,有特征函數(shù)法、沃爾什分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、參數(shù)估計法和頻譜分析法等。本文采用小波分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方法對裝置故障進行診斷,使用該方法有兩個前提條件:(1整流電路中,晶閘管開路、串接熔斷器熔斷、觸發(fā)脈沖丟失等造成整流橋臂不導(dǎo)通的故障,統(tǒng)稱為晶閘管故障;(2考慮到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識別能力及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的簡化,最多同時有兩個晶閘管發(fā)生故障。據(jù)統(tǒng)計,80%的控制系統(tǒng)失效都是源于元器件的故障,元器件的故障大都表現(xiàn)為短路與斷路,而短路造成電流增大必然導(dǎo)致斷路,所以本文主要研究整流裝置中晶閘管的斷路故障。4故障模式的編碼圖2三相橋式全控整流電路裝置的整流電路部分原理示意圖如圖2,其故障類型大致可以分為以下五大類:Ⅰ類(001正常;Ⅱ類(010單管斷路,具體包括6種情況(010001-010110;Ⅲ類(011同相二管斷路,具體包括3種情況(011001-011011;Ⅳ類(100同臂二管斷路,具體包括6種情況(100001-100110;Ⅴ類(101交叉二管斷路,具體包括6種情況(101001-101110。具體的詳細(xì)描述見表1:表1故障模式編碼表故障類別信號標(biāo)名故障編碼故障描述Ⅰ類(001正常Ⅰ工作正常ⅡT1斷ⅡT2斷ⅡT3斷ⅡT4斷ⅡT5斷Ⅱ類(010單管斷路ⅡT6斷ⅢT1、T4斷ⅢT3、T6斷Ⅲ類(011同相二管斷路ⅢT5、T2斷ⅣT1、T3斷ⅣT1、T5斷ⅣT3、T5斷ⅣT4、T6斷ⅣT2、T4斷Ⅳ類(100同臂二管斷路ⅣT2、T6斷ⅤT1、T6斷ⅤT1、T2斷ⅤT3、T4斷ⅤT3、T2斷ⅤT5、T4斷Ⅴ類(101交叉二管斷路ⅤT5、T6斷5故障特征向量的提取與處理裝置中整流電路晶閘管的斷路故障必然表現(xiàn)為輸出電壓信號的間斷,即輸出信號是兩種不同頻率信號的組合。對于間斷檢測的原理,我們可以理解為:間斷點是高頻信息,比普通信號的頻率要高出很多。此外,整流裝置多帶感性負(fù)載,輸出電流波形變化平緩,而電壓信號更便于識別。鑒于此,本文首先利用MATLAB/Simulink工具建立三相全控整流電路的仿真模型(如圖4所示,為方便起見,觸發(fā)電路用PWM六脈沖發(fā)生器代替,而Demux與Mux模塊是為了便于模擬各個晶閘管的斷路故障。然后利用小波工具箱的GUI軟件平臺,選取db3小波對電壓信號進行6層分解。故障特征向量的提取方法不一,本文以各尺度分解系數(shù)的最大值為特征數(shù)據(jù)加以研究。具體來講,在小波分解尺度圖中,利用GUI平臺的統(tǒng)計功能(Statistics按鈕得出近似系數(shù)a6,細(xì)節(jié)系數(shù)d1、d2、d3、電氣技術(shù)2007年第1期32d4、d5、d6的最大值。為了提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算速度,將數(shù)據(jù)作歸一化處理,令PS=6221/21((6(iadi=+∑,則得出故障特征向量P=[a6/PSd1/PSd2/PSd3/PSd4/PSd5/PSd6/PS],作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入量。圖4裝置中整流電路仿真模型圖6BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立、訓(xùn)練與測試神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量的處理單元(神經(jīng)元互相連接而成的網(wǎng)絡(luò)。其中BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Back-PropagationNeuralNetwork是一種單向傳播的多層前向網(wǎng)絡(luò),包括輸入層、中間層(隱層與輸出層,上下層之間實現(xiàn)全連接,而每層神經(jīng)元之間無連接。當(dāng)一組學(xué)習(xí)樣本提供給網(wǎng)絡(luò)后,神經(jīng)元的激活值從輸入層經(jīng)各中間層向輸出層傳播,在輸出層的各神經(jīng)元處獲得網(wǎng)絡(luò)的輸入響應(yīng)。接著按照減少目標(biāo)輸出與實際誤差的方向,從輸出層經(jīng)過各中間層逐層修正各連接權(quán)值,最后回到輸入層,這就是所謂的“誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ā?即BP算法的原理。網(wǎng)絡(luò)的輸入層神經(jīng)元個數(shù)n1為7個,輸出層神經(jīng)元個數(shù)6個,隱含層神經(jīng)元個數(shù)根據(jù)經(jīng)驗公式為n2=2n1+1=15個。網(wǎng)絡(luò)的輸入向量范圍為[0,1],隱含層的傳遞函數(shù)采用S型正切函數(shù)tansig,輸出層傳遞函數(shù)采用S型對數(shù)函數(shù)logsig,剛好滿足網(wǎng)絡(luò)輸出模式為0-1的輸出要求。輸入向量P=[0.99990.01430.00610.00430.00260.00120.0008;0.99970.01940.00810.00650.00410.00.0014;············0.99970.01900.00940.00810.00520.00270.0018;0.99970.01790.00830.00780.00490.00240.0016]為22x7矩陣。目標(biāo)向量T=[001001;010001;010010……;101110]為22x6矩陣。注意:利用MATLAB編寫m文件時,為了使P陣與T陣維數(shù)匹配,需要對二者進行轉(zhuǎn)置處理。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程是一個不斷修正權(quán)值和閾值的過程,通過調(diào)整,使得網(wǎng)絡(luò)的輸出誤差達(dá)到最小,滿足實際應(yīng)用的要求。訓(xùn)練函數(shù)trainlm是利用Levenberg-Marquardt算法對網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練的,采用該函數(shù)并設(shè)置適當(dāng)?shù)挠?xùn)練次數(shù)與性能誤差,對已建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練,結(jié)果如圖5:圖5BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)果示意圖(下轉(zhuǎn)第36頁電氣技術(shù)多狀態(tài)指示燈3:讀Y5多狀態(tài)指示燈4:讀Y4多狀態(tài)指示燈5:讀S22多狀態(tài)指示燈6:讀S23多狀態(tài)指示燈7:讀Y7數(shù)值顯示1:讀D456結(jié)論PLC對電子秤的數(shù)據(jù)采集具有簡單、實用以及可靠的特點,而觸摸屏可以有效的減少所需的PLC點數(shù)且能實現(xiàn)過程監(jiān)控,提高控制效率,從而在成本較低的條件下實現(xiàn)了對電子秤數(shù)據(jù)的采集和對機構(gòu)的控制。此方案成功應(yīng)用于汽車平衡塊整形分揀系統(tǒng)中,通過實際運行結(jié)果表明,系統(tǒng)工作可靠穩(wěn)定,各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求,實現(xiàn)了汽車平衡塊的整形與分揀。參考文獻(xiàn)[1]董淑冷.PLC在自動分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機床與液壓.2005(5[2]張桂香,張志軍.PLC的選型與系統(tǒng)配置[J].微計算機信息(測控自動化.2005,21(7[3]周青等.基于PLC和觸摸屏同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器[J].大眾用電.2005(6[4]邱公偉,趙立.PLC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其通信機制分析研究[J].化工自動化及儀表.1997(6[5]顧敏.PLC上位機通信功能的二次開發(fā)[J].電子與自動化.1993(5[6]張崇智.PC與三菱FX2N型PLC串口通信的實現(xiàn)[J].機床電器.2005(3[7]隋靜嬋,劉就女,段念.基于圖模型的高爐氣采樣仿真系統(tǒng)[J].工程圖學(xué)學(xué)報.2005(47結(jié)論本文介紹了一種對三相橋式全控整流實驗裝置進行智能診斷的方法,它利用小波分析的手段提取故障信息,使得故障類型與模式編碼建立一一對應(yīng)關(guān)系,并存儲在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中。與傳統(tǒng)的對晶閘管逐一檢測方法相比,它能夠快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測并定位故障,大大提高了裝置在實驗室的運行效率。作者簡介李玉超(1982-:北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,在讀碩士研究生,電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)高沁翔:北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院副教授,研究生導(dǎo)師馮楠:北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,在讀碩士研究生,電力電子與電力傳動專業(yè)電氣技術(shù)2007年第1期36科技情報開發(fā)與經(jīng)濟SCI-TECHINFORMATIONDEVELOPMENT＆ECONOMY2021年第20卷第4期1問題的提出在我國中壓配電網(wǎng)中，中性點的接地方式多采用小電流接地方式，又具體分為不接地方式和經(jīng)消弧線圈接地方式。而這兩種方式的選擇又取決于電網(wǎng)電容電流的大小。例如我國電力規(guī)程規(guī)定，在10kV電網(wǎng)中，當(dāng)電容電流小于10A時，采用不接地方式，當(dāng)電容電流大于10A時，采用經(jīng)消弧線圈接地方式。之所以要按電網(wǎng)的電容電流來確定是否加裝消弧線圈，是因為在單相接地時，接地電流的強弱決定了故障的危害性。當(dāng)電容電流大時，應(yīng)加消弧線圈給予補償，使接地電流控制在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)。但小的接地電流使得電網(wǎng)可以長時間帶故障運行的同時也帶來了繼電保護的選擇性難題。可見小接地電流電網(wǎng)要有效運行需解決好兩個問題：一是接地電流要控制在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)；二是要解決好繼電保護的選擇性問題。對于第一個問題，電容電流不經(jīng)常變化的電網(wǎng)，可以采用手動調(diào)節(jié)的消弧線圈；電容電流經(jīng)常變化的電網(wǎng)，可以采用自動跟蹤的消弧線圈。但問題是，目前生產(chǎn)消弧線圈廠家多且良莠不齊，手動調(diào)節(jié)的消弧線圈一般是由人工估算確定，是否能達(dá)到應(yīng)有的補償效果，運營單位沒有有效的監(jiān)控、驗證手段。對于第二個問題，從20世紀(jì)80年代開始，小電流電網(wǎng)選線設(shè)備就開始在電網(wǎng)中廣泛使用，但實際的選線準(zhǔn)確率僅30％，達(dá)不到運營要求，使用單位和設(shè)備生產(chǎn)單位互相扯皮，設(shè)備基本成為擺設(shè)。要解決以上問題，就需要一種具有下述功能的新型故障診斷設(shè)備：以高采樣率對所有的零序信號進行錄波，以便事后分析，明辨是非；采用創(chuàng)新技術(shù)準(zhǔn)確實時地指出故障出在哪里（支路、母線、PT、消弧線圈、上級電網(wǎng)）。長治供電公司經(jīng)過考察，決定采用由上海交通大學(xué)研發(fā)、上海藍(lán)瑞電氣制造的ZXJ－II綜合故障診斷和錄波裝置解決以上問題，并在2021年9月開始在110kV石槽變電站和110kV城西變電站分別安裝了1套裝置，12月投運。經(jīng)過3個月的運行，取得了滿意效果。2技術(shù)特點ZXJ－II綜合故障診斷和錄波裝置提供了100個錄波通道，每個通道采樣率為12.8kb/s，可捕獲故障的暫態(tài)過程，其中電壓通道36路，電流通道64路，可實時監(jiān)控各相對地電壓、零序電壓和零序電流信號，當(dāng)故障發(fā)生時，記錄各通道故障發(fā)生前后500個周波的數(shù)據(jù)，并實時給出診斷結(jié)果。該裝置還提供后臺分析軟件，該軟件運行于后臺分析工作站，各裝置通過IP網(wǎng)接入后臺分析工作站，在后臺分析工作站可對各裝置內(nèi)的錄波數(shù)據(jù)及診斷結(jié)果進行統(tǒng)一管理和分析，并可實時監(jiān)控各裝置的運行狀態(tài)，如需要還可通過后臺分析工作站升級各裝置的算法軟件。該裝置所用技術(shù)與傳統(tǒng)的小電流選線設(shè)備有較大區(qū)別，經(jīng)分析，認(rèn)為原來的小電流選線設(shè)備準(zhǔn)確性低，其原因主要有：采樣率低、故障信號捕獲不完整；UO升高就認(rèn)為是接地，不做故障類型辨識，或辨識不全面；假定故障信號的特征出現(xiàn)在固定的時域或頻域段，所以很多時候抓不到特征或抓不到強特征，特征易被通道失真干擾；算法單一，或雖用到多種算法，但不清楚各種算法的前提條件和使用范圍，甚至通過同時套用多個算法，通過加權(quán)來得出結(jié)論；不能有效辨識復(fù)合故障，很多故障是個復(fù)合過程，譬如開始是瞬間接地，然后演變?yōu)榇?lián)諧振；沒有有效的手段解決工程中信號接錯、極性接反的情況；ZXJ－II綜合故障診斷和錄波裝置通過以下技術(shù)解決了這些問題并通過后臺分析軟件可驗證消弧線圈動作是否正確。（1）采用“實時全程錄波技術(shù)”解決故障信號的捕獲問題。完整、不遺漏、低失真的捕獲故障前后各路信號的波形數(shù)據(jù)是故障診斷的基礎(chǔ)。以往的診斷方法往往僅關(guān)心故障發(fā)生后的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，這樣僅需在故障發(fā)生后再錄取電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)即可，但事實證明，僅利用穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)不能有效辨識故障，必須全面捕獲故障發(fā)生前后的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和故障發(fā)生時的暫態(tài)信息，同時還應(yīng)該記錄電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時穩(wěn)態(tài)的漂移特征，才可能對故障作出準(zhǔn)確判斷。（2）采用“全息故障辨識技術(shù)”解決故障類型辨識問題。該技術(shù)實現(xiàn)對各類故障類型的辨識，這些故障類型包括支路故障、鐵磁諧振、消弧線圈串聯(lián)諧振、母線端故障、電網(wǎng)擾動、電壓跌落等。該技術(shù)的特點是充分利用了故障發(fā)生前后的穩(wěn)態(tài)信息和故障發(fā)生時的暫態(tài)信息，并對這些信息進行分層次、分過程的綜合分析，對故障類型進行了全面的辨識。（3）采用“基于故障過程分析和接地類型分析的選線方法”進行準(zhǔn)確選線。經(jīng)“全息故障辨識技術(shù)”辨識出是支路故障的，采用該方法進行選線。該方法的創(chuàng)新在于使用小波的方法對故障過程（從故障前的穩(wěn)態(tài)到故障發(fā)生時的暫態(tài)再到故障發(fā)生后的穩(wěn)態(tài)）搜索特征量、定義有效域和不同單相接地類型（如穩(wěn)定接地、瞬間接地、金屬性接地、高阻接地、弧光接地等等）的特征庫進行分析，從而辨識出接地類型，然后針對不同的類型選擇不同的選線算法進行選線，實現(xiàn)了準(zhǔn)確選線。（4）采用基于IP網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制技術(shù)，解決大量錄波數(shù)據(jù)的集中管理和算法的遠(yuǎn)程更新。文章編號：1005－6033（2021）04－0169-03收稿日期：2021－12－14綜合故障診斷及錄波設(shè)備在長治配電網(wǎng)中的應(yīng)用肖斌，王嬋瓊（長治供電分公司，山西長治，046000）摘要：針對小接地電流配網(wǎng)經(jīng)常發(fā)生的短路、接地等故障機理的研究，提出了一種新型判斷配網(wǎng)故障的方法，并通過在兩個城網(wǎng)變電站的應(yīng)用證明了本系統(tǒng)的選線準(zhǔn)確率。關(guān)鍵詞：綜合故障診斷；錄波設(shè)備；配電網(wǎng)；長治市中圖分類號：TM72文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A169（5）通過后臺對錄波數(shù)據(jù)的分析，可以及時發(fā)現(xiàn)信號接錯、極性接反的情況。3長治實施方案在110kV石槽變電站和城中變電站10kV側(cè)分別安裝1套ZXJ－II綜合故障診斷和錄波裝置。兩套系統(tǒng)分別接入變電站綜合自動化系統(tǒng)。在調(diào)度中心安裝后臺分析工作站，兩套系統(tǒng)分別通過以太網(wǎng)接入后臺分析工作站。石槽變電站有2個10kV母段，每個母段都裝有接地補償裝置（保定天泰），其中I段有4條支路，II段有6條支路。每條支路需重新安裝零序電流互感器。零序電流互感器變比應(yīng)為400/5。分段開關(guān)1個，分段開關(guān)輔助觸點為常開方式?？刂剖姨峁?20V直流電源。綜自廠家為南瑞。城中變電站有3個10kV母段，其中I和II母段處并運狀態(tài)，I和III裝有接地補償裝置（廣州智光），其中I段和II段有8條支路，II段有9條支路。每條支路需重新安裝零序電流互感器。零序電流互感器變比應(yīng)為400/5。分段開關(guān)1個，分段開關(guān)輔助觸點為常開方式。控制室提供220V直流電源。綜自廠家為四方。石槽變電站接入的信號見表1，城中變電站接入的信號見表2。與綜合自動化系統(tǒng)的對接方案：通過串口（RS232）和綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)對接。與后臺分析工作站對接方案：兩站的裝置通過以太網(wǎng)口（RJ45）分別接入SDH光端機，SDH光網(wǎng)絡(luò)將以太網(wǎng)透明傳輸?shù)秸{(diào)度中心，并接入后臺分析工作站，見圖1。本項目在進行在線診斷的同時，大量捕捉故障錄波數(shù)據(jù)，一方面驗證設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確率，另一方面對判斷不準(zhǔn)的情況進行研究分析，改進辨識算法，以適應(yīng)長治電網(wǎng)的特點。當(dāng)故障數(shù)據(jù)積累1～2年后，分析長治電網(wǎng)的故障特點，并提出整治方案。4應(yīng)用效果分析經(jīng)過3個月的運行，城中站共錄得39組故障數(shù)據(jù)，其中瞬間接地故障27組，串聯(lián)諧振1組，永久接地1組，自動恢復(fù)的短時接地6組，自動回復(fù)的間歇性接地4組。石槽站共24組數(shù)據(jù)，其中瞬間接地故障13組，永久性接地故障1組，自動回復(fù)的間歇性接地9組。（1）綜合故障診斷及錄波裝置長治城中站分析。該裝置于2021年12月投運，在2021年2月底采集故障錄波數(shù)據(jù)。對于母段一通過分析發(fā)現(xiàn)其中長興北街以及西大街零序電流互感器極性接反，同時母段一接入的消弧線圈的電流互感器沒有信號，英雄街I回零序電流互感器沒有信號，見表3。這段時間錄波數(shù)據(jù)中只發(fā)現(xiàn)單相單支路故障接地現(xiàn)象。（2）綜合故障診斷及錄波裝置長治石槽站分析。該裝置于2021年12月投運，在2021年2月底采集故障錄波數(shù)據(jù)。石槽站一二母段并運，分析母段一上的消弧線圈電流沒有信號，以及延安中路和路燈支路零序電流互感器沒有信號。母段二上PT極性接反。同時母段一上的PT與母段二上的PT相差比較大，母段一上的PT上獲得的3Uo電壓有高頻諧波成分存在，懷疑PT有問題。長治石槽站母段一二數(shù)據(jù)分析見表4。（3）兩組永久性故障情況。第一，城中站。*綜合診斷裝置在線指示。*故障開始時間：2021年12月16日10時14分15秒。*故障恢復(fù)時間：2021年12月16日12時3分51秒。*故障支路：五一KBI回（525線）。*后臺錄波分析：根據(jù)錄波數(shù)據(jù)，該故障過程為先發(fā)生相間短路，繼保動作，五一KBI回被斷開，重合閘后發(fā)生A相接地。接地時消弧線圈處于欠補償狀態(tài)，2021年12月16日12時3分信號名稱A相對地B相對地C相對地中性點電壓支路零序電流中性點電流A相對地B相對地C相對地中性點電壓支路零序電流中性點電流分段開關(guān)以太網(wǎng)RS232路數(shù)/路111141111161111接入點PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補償屏PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補償屏SDH綜自距離/m606060606606060606603I段II段分段開關(guān)通信信號名稱A相對地B相對地C相對地中性點電壓支路零序電流中性點電流A相對地B相對地C相對地中性點電壓支路零序電流中性點電流I段和II段分段開關(guān)以太網(wǎng)RS232路數(shù)/路接入點PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補償屏PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補償屏開關(guān)柜SDH綜自距離/m707070707707070707703I段分段開關(guān)II、III段通信表1石槽變電站接入的信號表2城中變電站接入的信號圖1與后臺分析工作站對接方案綜合故障診斷及錄波屏綜合故障診斷及錄波屏SDH以太網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機39秒，五一KBI回被斷開，之后由于消弧線圈先前處于欠補償狀態(tài)，所以在退出前發(fā)生了12s的諧振過程。從錄波數(shù)據(jù)中可看出有一支路零序電流極性接反（該支路零序電流信號與接地支路同相）。事后對該支路接線進行了調(diào)整。*現(xiàn)場人員反映的實際情況：2021年12月16日12時4分發(fā)現(xiàn)五一KBI回（525線）有鐵絲搭在A相避雷器兩端，12時29分排除故障。*結(jié)論：在線指示、后臺分析和現(xiàn)場反饋情況完全吻合，同時發(fā)現(xiàn)消弧線圈接地時處于欠補狀態(tài)。*錄波波形見圖2。第二，石槽站。*綜合診斷裝置在線指示。*故障開始時間：2021年2月4日0時8分12秒。*故障恢復(fù)時間：2021年2月4日2時49分41秒。*故障支路：東關(guān)開發(fā)區(qū)（583線）*錄波分析：根據(jù)錄波數(shù)據(jù)，該故障B相接地，消弧線圈處于過補償狀態(tài)，接地現(xiàn)象為每3個周波發(fā)生1次暫態(tài)沖擊過程，應(yīng)是自動控制設(shè)備動作造成的。*現(xiàn)場反饋：2021年2月4日2時41分發(fā)現(xiàn)東關(guān)開發(fā)區(qū)（583線）用戶變壓器B相斷線接地，4時13分故障恢復(fù)。*結(jié)論：在線指示、后臺分析和現(xiàn)場反饋情況完全吻合。*錄波波形見圖3。*短時與瞬間故障：通過錄波分析發(fā)現(xiàn)石槽站小山頭支線頻繁發(fā)生瞬間和間歇性接地故障，有發(fā)生永久性接地的潛在風(fēng)險，應(yīng)進一步分析原因，及時排除，避免發(fā)生永久性接地。5結(jié)論帶有錄波功能的新型接地類故障診斷設(shè)備，能完整記錄故障波形，準(zhǔn)確辨識故障，通過后臺分析，可追溯故障過程，檢驗消弧線圈動作的準(zhǔn)確性，對有潛在風(fēng)險的支路給（下轉(zhuǎn)第180頁）線路號城中511城中514城中515城中516城中517城中518無城中514城中516城中L508城中L538線路名步行街長興北街城西中街西大街府后街糧機KBI回長興北街西大街英雄街I回消弧線圈消弧線圈錄波數(shù)/次123231故障時間2021-01-20T0:362021-02-08T8:062021-02-08T8:042021-12-15T4:112021-12-25T4:572021-01-03T15:342021-02-20T8:582021-02-24T19:032021-12-12T2:012021-12-25T4:572021-01-01T21:562021-12-21T9:19持續(xù)時間瞬時24s間歇性持續(xù)8s瞬時瞬時瞬時瞬時瞬時瞬時瞬時瞬時瞬時備注極性接反極性接反極性接反極性接反無信號無信號無信號故障類型單相接地其他故障現(xiàn)場接線線路號石槽584石槽583石槽588石槽571石槽585石槽L518石槽566石槽582線路名延安南路東關(guān)開發(fā)區(qū)小山頭解放東街長興KBII回消弧線圈（母段一）PT（母段二）延安中路路燈錄波數(shù)/次431932故障時間2021-12-06T22:562021-02-22T12:022021-02-22T13:082021-02-22T16:582021-02-04T0:082021-02-04T3:582021-02-04T10:212021-12-162021-12-209-01-192021-01-222021-01-272021-02-022021-02-082021-02-092021-02-142021-02-152021-02-162021-02-172021-02-182021-02-208-12-18T02：012021-02-06T23:57持續(xù)時間瞬時瞬時瞬時瞬時161min470s瞬時瞬時間歇性接地間歇性接地瞬時間歇性接地間歇性，有持續(xù)38s接地瞬時瞬時瞬時間歇性接地間歇性接地間歇性接地間歇性接地瞬時瞬時瞬時備注有穩(wěn)定接地此支路持續(xù)有間歇性接地，懷疑此支路有比較大的安全隱患無信號極性接反無信號無信號故障類型單相單支路故障單相雙支路故障現(xiàn)場接線表3長治城中站母段一數(shù)據(jù)分析表4長治石槽站母段一、二數(shù)據(jù)分析圖2城中站錄波波形圖3石槽站錄波波形171（上接第171頁）出報警，并糾正工程中的接線錯誤，即便發(fā)生診斷失敗的情況，也可通過研究錄波數(shù)據(jù)改進算法，并且該系統(tǒng)的投運，使得在發(fā)生故障時維護人員能迅速趕赴現(xiàn)場，排除故障，縮短了恢復(fù)供電時間，提高了供電的可靠性，大量減少了故障巡線人員，節(jié)省了巡線時間，大大提高了工作效率，具有推廣價值。（責(zé)任編輯：張紅）────────────────第一作者簡介：肖斌，男，1972年8月生，1997年畢業(yè)于山西大學(xué)光電子專業(yè)，工程師，長治供電分公司，山西省長治市太行東街63號，046011.TheApplicationofComprehensiveFaultDiagnosisandFaultRecorderinChangzhiDistributionNetworkXIAOBin,WANGChan-qiongABSTRACT:Inthelightoftheresearchonthefaultmechanismsuchasshortcircuitandgroundinginsmallcurrentgroundingdistributionnetwork,thispaperputsforwardanewmethodforjudgingthefaultsofdistributionnetwork,andthroughitsapplicationintwourbannetworksubstations,provestherouteselectionaccuracyofthissystem.KEYWORDS:comprehensivefaultdiagnosis;faultrecorder;distributionnetwork;ChangzhiCity學(xué)位的教師達(dá)到80％以上。（3）國內(nèi)外進修與培訓(xùn)。為了推進教師教學(xué)水平的不斷提高，我院經(jīng)常聘請專家來校舉辦教學(xué)理論方面的講座，提高大家對高職教育規(guī)律的認(rèn)識；每年定期組織教學(xué)基本功大賽和教案選評，作為教師評聘職稱的主要依據(jù)；選派專業(yè)教師到企業(yè)進行實踐鍛煉，提高教師實踐工作的能力；組織教師參加現(xiàn)代教育技術(shù)培訓(xùn)，提高教師多媒體教學(xué)、計算機輔助教學(xué)的能力；在經(jīng)費上保證骨干教師外出參加國內(nèi)外有關(guān)專業(yè)會議和交流活動等，學(xué)習(xí)先進的教學(xué)模式、先進的教育理念和教學(xué)方法，并進行課題研究與交流。加強計算機和外語的培訓(xùn)，要求45歲以下的教師計算機水平達(dá)到國家二級，使教師能掌握現(xiàn)代多媒體教學(xué)技術(shù)，用計算機進行輔助教學(xué)。（4）提高教師科研能力水平。制訂計劃，鼓勵教師進行科研活動，包括撰寫著作、編寫教材、發(fā)表論文、進行教育教學(xué)改革研究和科研項目研究等。具體措施：把每年教師完成的科研成果記入工作量，并予以經(jīng)費補貼；每位教師每年在公開刊物上發(fā)表論文2篇；完成本專業(yè)主干課程教材編寫工作；每2年完成科研課題或著作1部。3教師隊伍建設(shè)預(yù)期效果通過以上措施，旨在提高教師隊伍的整體素質(zhì)，以使本專業(yè)教學(xué)團隊成為全國一流的教師隊伍。（1）在教師隊伍建設(shè)的體制和機制上有較大突破，建成一支學(xué)院專業(yè)帶頭人、企業(yè)學(xué)科專家和有職業(yè)教育高級管理水平和能力的管理專家組成的專業(yè)領(lǐng)軍團隊。（2）校企高度滲透融合，“雙師型”教師的培養(yǎng)、使用和激勵機制有創(chuàng)新，形成“雙師型”專業(yè)教師持續(xù)培養(yǎng)的長效機制，充分發(fā)揮了山西省建筑行業(yè)人才優(yōu)勢，兼職教師作用得到充分發(fā)揮，推行“雙師授課法”，形成了特色鮮明的“雙師結(jié)構(gòu)”和“雙師素質(zhì)”的專兼職教學(xué)團隊，師資隊伍質(zhì)量和社會聲譽得到提高，教師隊伍的整體水平實現(xiàn)大幅度提升。參考文獻(xiàn)［1］梁盛祥．我校教師團隊建設(shè)的實踐與反思［J］．教育導(dǎo)刊，2006（5）：45－46.［2］劉洪文．高校教學(xué)團隊建設(shè)初探［J］．科技信息，2021（36）：699－702.（責(zé)任編輯：張紅）────────────────第一作者簡介：李峰，男，1967年6月生，2006年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，副教授，山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西省太原市學(xué)府街50號，030006.ProbeintotheConstructionofProfessionalTeachingTeaminHigherVocationalCollegeLIFeng,ZHAOXue-yunABSTRACT:Thispaperputsforwardtheplansandmeasuresfortheconstructionofprofessionalteachingteaminhighervocationalcolleges,analyzestheexpectedeffectoftheteamconstruction,andpointsoutthatestablishingthehigh－efficientteachingteamwiththestructureofdouble－certificatedteachershasanimportantsignificanceforteachers’professionaldevelopmentandtheimprovementoftalentcultivationquality.KEYWORDS:highervocationalcollege;teachingteam;structureofdouble－certificatedteachers;teachingquality李峰，趙雪云高職院校專業(yè)教學(xué)團隊建設(shè)初探本刊E-mail:bjb＠sxinfo．net高校園地小波分析與傅里葉分析的比較及其在故障診斷中的應(yīng)用楊梅,張振文,孫宏強,張永弟(河北科技大學(xué)機械電子工程學(xué)院,河北石家莊050054摘要:小波分析是傅里葉分析的發(fā)展與延拓。本文首先對小波分析與傅里葉分析的概念及特征進行比較,然后簡要論述了這兩種分析方法在故障診斷中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:小波分析;傅里葉分析;故障診斷中圖分類號:TP20613文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:167224984(2005022*******ThecomparisonofwaveletandfourieranalysisandtheirapplicationtofaultdiagnosisYANGMei,ZHANGZhen2wen,SUNHong2qiang,ZHANGYong2di(CollegeofMechanicalElectronicEngineering,HebeiUniversityofScienceandTechnology,Shijiazhuang050054,ChinaAbstract:Waveletanalysisdevelopsfromfourieranalysis1Thisarticlefirstcomparestheconceptionandthecharacterofwaveletanalysisandfourieranalysis,andthensimplydiscussthetwoanalysismeansintheuseoffaultdiagnosis1Keywords:Waveletanalysis;Fourieranalysis;Faultdiagnosis收稿日期:2004206208;收到修改稿日期:20042082241引言在故障診斷技術(shù)領(lǐng)域中,目前最為普遍的是利用快速傅里葉變換(FFT的頻域分析方法,這種方法雖然能夠分辨振動信號在頻域中的位置與大小,但在對故障信號的非線性問題及時-頻變化規(guī)律等方面的分析就顯得力不從心。小波分析是近幾年迅速發(fā)展起來的新興學(xué)科,是傅里葉分析思想方法的發(fā)展與延拓,是對一百多年來調(diào)合分析研究工具和方法的重大突破,應(yīng)用小波分析能將不同頻率組成的混合信號分解成不同頻率成份的塊信號,可有效地進行信噪分離、特征提取、故障診斷等。2小波分析與傅里葉(Fourier分析小波(Wavelet,即小區(qū)域的波,是一種特殊的長度有限、平均值為零的波形[1]。任意能量有限函數(shù)f(t(即f(t∈L2(R的小波分析定義為以函數(shù)族Ψa,b=1aΨ(t-ba為積分核的積分變換:Wf(a,b=(WΨf(a,b=∫∞-∞f(tΨa,b(tdt=∫∞-∞f(t1aΨ(t-badt其中a是尺度因子,b是定位參數(shù),函數(shù)Ψa,b(t稱為小波,改變a值,對函數(shù)Ψ(t具有伸展(a>1或收縮(a<1的作用[2]。傅里葉分析的思想在于將一般的函數(shù)f(t表示為具有不同頻率的諧波函數(shù){eiωt|ω∈R}的線性疊加,從而將對原來的函數(shù)的研究轉(zhuǎn)化為對這個疊加的權(quán)系數(shù),即傅里葉變換^f(ω的研究。從實用的角度出發(fā),我們考慮傅里葉分析時,通常是指傅里葉變換和傅里葉級數(shù)[3]。函數(shù)f(t∈L2(R的連續(xù)傅里葉變換定義為:^f(ω=∫+∞-∞e-iωtf(tdt^f(ω的傅利葉逆變換定義為:f(t=12π∫+∞-∞eiωt^f(ωdω3小波分析與傅里葉分析的比較小波分析源于信號分析中函數(shù)的伸縮和平移。它是傅里葉分析、Gabor分析、短時傅里葉分析發(fā)展的直接結(jié)果,是傅里葉分析思想方法的發(fā)展與延拓。它自產(chǎn)生以來,就一直與傅里葉分析密切相關(guān),但不能代替傅利葉分析,二者是相輔相成的。兩者相比較主要有以下不同[4]:(1傅里葉變換的實質(zhì)是把能量有限信號f(t分解到以{eiωt}為正交基的空間上去;小波變換的實質(zhì)是把能量有限信號f(t分解到W-j(j=1,2,…,J和V-所構(gòu)成的空間上去。(2傅里葉分析的權(quán)系數(shù)只是頻率的函數(shù),而小第31卷第2期2005年3月中國測試技術(shù)CHINAMEASUREMENTTECHNOLOGYVol131No12Mar,2005波變換的權(quán)系數(shù)是頻率和時間的二元函數(shù)。(3小波變換將信號分解為對數(shù)中具有相同大小頻帶的集合,與加窗傅里葉變換相比:加窗傅里葉變換對不同的頻率分量,在時域中都取相同的窗寬,而小波變換的窗寬則是可調(diào)的,它在高頻時使用短窗口,而在低頻時則使用寬窗口,這充分體現(xiàn)了常相對帶寬頻率分析和自適應(yīng)分辨分析的思想。(4傅里葉變換離散化后即得按正交三角函數(shù)系展開的傅利葉系數(shù);對于Gabor變換無論如何離散化均不可能存在這樣的正交基;但是,對于離散化的小波變換,仍然具有離散的正交基的優(yōu)良特性。(5傅里葉變換用到的基本函數(shù)只有sinωt,cosωt,exp(iωt,具有唯一性;小波分析用到的函數(shù)(即小波函數(shù)具有多樣性,用不同的小波基分析同一個問題會產(chǎn)生不同的結(jié)果。(6傅里葉變換采用FFT算法,其計算工作量為NlogN;小波變換采用FWT(Mallat算法,其計算工作量為O(N。(7傅里葉分析適合于漸變信號處理和實時信號處理,但不能敏感地反映信號的突變;小波分析適合于突變信號或具有孤立奇異性的函數(shù)的處理和自適應(yīng)信號處理,但其變換系數(shù)不具有對信號的平移不變性。因此,在處理漸變信號時,小波分析不如傅里葉分析有效。(8小波展開保留了傅里葉展開的優(yōu)點,且在時間上和頻率上都可進行局部分析。同時由于Ψa,b(t是基本小波函數(shù)Ψ(t(或稱為母波經(jīng)平移和伸縮變換構(gòu)造的,因此頻譜分析仍可進行,只是基波eit須用Ψ(t來代替。4傅里葉分析與小波分析在故障診斷中的應(yīng)用目前已有的故障診斷技術(shù),大都采用傅里葉變換進行信號分析,但是傅里葉分析存在時域和頻域局部化的矛盾,缺乏空間局部性,而且傅里葉分析是以信號平穩(wěn)性假設(shè)為前提的,而大多數(shù)的控制系統(tǒng)的故障信號往往包含在瞬態(tài)信號及時變信號中。正因如此,基于傅里葉分析的信號處理方法只能提供響應(yīng)信號的統(tǒng)計平均結(jié)果,很難在時域和頻域中同時得到非平穩(wěn)信號的全部和局部化結(jié)果,使非平穩(wěn)動態(tài)信號分析難以達(dá)到令人滿意的程度。小波分析是一種全新的時-頻分析方法,它繼承了傅里葉分析用簡諧函數(shù)作為基函數(shù)來逼近任意信號的思想,只不過小波分析的基函數(shù)是一系列尺度可變的函數(shù)。這使得小波分析具有良好的時-頻定位特性以及對信號的自適應(yīng)能力,故而能夠?qū)Ω鞣N時變信號進行有效的分解,為控制系統(tǒng)故障診斷提供了新的、強有力的分析手段[5]。在對傅里葉分析和小波分析比較的基礎(chǔ)上,對采集到的齒輪裂紋故障振動信號進行分析,電機轉(zhuǎn)速為420r/min,采樣頻率fs=1024Hz。圖1是采集的振動加速度信號的時域波形,從圖上看不出該信號有何特征。圖2是該信號的基于FFT的自功率譜分析,因為裂紋的故障幅度不是很大,因而在圖上只能找到嚙合頻率fx(260Hz以及一階上邊頻a(250Hz,沒有辦法識別該齒輪裂紋的故障模式。圖3是該信號的基于Mexicanhat調(diào)制復(fù)小波的小波變換相位的功率譜。圖中在220~270Hz之間存在一段明顯譜線,即為嚙合頻率fx及其邊頻帶a~h。齒輪存在局部故障時的特征在邊頻帶結(jié)構(gòu)中清晰地反映了出來。同傳統(tǒng)的自功率譜方法相比較,基于復(fù)小波基函數(shù)的連續(xù)小波變換功率譜有較強的抗噪聲干擾能力。利用Mexicanhat調(diào)制復(fù)小波函數(shù)來分析齒輪局部故障振動信號,其連續(xù)小波變換相位的頻譜能夠突出包含著重要故障信息的邊頻帶結(jié)構(gòu),從而能夠有效地識別故障模式。5結(jié)束語小波方法是傅里葉分析思想方法的發(fā)展與延拓。雖然我們的實驗證明了小波方法(下轉(zhuǎn)第61頁第31卷第2期楊梅等:小波分析與傅里葉分析的比較及其在故障診斷中的應(yīng)用59311光纖位移傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計在此系統(tǒng)中采用的傳感器是反射式光強調(diào)制型光纖位移傳感器(RIM2FODS,RIM2FODS由發(fā)射光纖和接受光纖組成,利用被測物體與接收光纖相對位移變化時,接收光纖接收到的物體表面反射回來的光強也隨之變化的現(xiàn)象,獲得物體位移量的大小。在實際應(yīng)用中,由于光源波動,環(huán)境溫度等影響,為了以較低的成本獲得穩(wěn)定的光源,采取了如圖3所示的補償結(jié)構(gòu)。光電二極管與發(fā)光二極管波長相匹配。通過增加補償光纖束3,將接受光纖和補償光纖的輸出信號送差動放大器兩端,可消除光源光功率的波動以及光敏二極管的噪聲帶來的影響。312比值補償方法由于在實際測量時,被測表面的反射率及光纖的微損耗等對測量結(jié)果都會有影響,所以建立傳輸特性的數(shù)學(xué)模型:V(X=I0K1K2KRF(X(1式中:V(X為輸出信號;X為被測位移量;I0為發(fā)射信號強度;F(X為與位移X、光纖芯徑和數(shù)值孔徑有關(guān)的函數(shù);K為轉(zhuǎn)換系數(shù);K1為電路漂移系數(shù);K2為微彎損耗系數(shù);R代表被測表面反射率不同對測量結(jié)果的影響。在應(yīng)用前,先標(biāo)定出一條理論曲線,首先測出位移X=0的輸出信號V(0,根據(jù)公式(1,其表達(dá)式為:V(0=I0K1K2KRF(0,逐漸增大X,測出各對應(yīng)點的V(X,令Q(X=V(X/V(0(2因為分子分母的系數(shù)相同,由式(2得:Q(X=F(X/F(0(3很顯然,Q(X僅與位移有關(guān)。事先標(biāo)定出一條Q(X-X曲線,存入微機,實際測量時,測出被測值X對應(yīng)的V(X除以V(0得Q(X,查Q(X-X曲線表,即可得到被測值X。4結(jié)論光纖位移傳感器靈敏度高,而且還具有體積小、可柔性彎曲、不受電磁干擾等優(yōu)點,是目前測量領(lǐng)域中傳感技術(shù)發(fā)展的一個主導(dǎo)方向。光纖數(shù)字式塞規(guī)完全可以替代通止端塞規(guī)、三爪內(nèi)徑千分尺、內(nèi)徑量表等測孔檢具,可快速、方便、非接觸地測量孔徑,且加以推廣還可以測量橢圓度和錐度等。實驗數(shù)據(jù)證明該系統(tǒng)在2mm的測量范圍內(nèi)能夠達(dá)到1μm的靈敏度。參考文獻(xiàn)[1]肖韶榮,李劍白1雙通道光纖位移傳感器實時測量系統(tǒng)[J]1半導(dǎo)體光電,2002,12:414-4171[2]叢紅,王輝林,鄭貴明1智能化光纖位移傳感器測試系統(tǒng)的設(shè)計[J]1山東理工大學(xué)學(xué)報,2003,1:33-361[3]朱慶保1一種智能光纖位移傳感器[J]1自動化儀表,2001,1:20-221(上接第59頁在故障診斷方面比傅里葉方法更有效,但是,小波基的構(gòu)造以及結(jié)果分析都依賴傅里葉分析,二者是相輔相成的。由于小波函數(shù)的多樣性,在故障診斷中只有選擇合適的小波函數(shù),才能更加快速、有效地進行信號分析,進而判斷其故障所在,因而故障診斷領(lǐng)域中的小波分析的應(yīng)用還是一個有待進一步研究的問題。以為小波分析能處理所有問題、能代替傅里葉分析的想法是不妥的。故小波分析在超越傅里葉分析的同時也應(yīng)與傅里葉分析相互補充、共同發(fā)展,小波理論與傅里葉分析的互補優(yōu)勢和相輔相成的良好效果也已被科研實踐所證實。參考文獻(xiàn)[1]飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心1MATLAB615輔助小波分析與應(yīng)用[M]1北京:電子工業(yè)出版社,2003,71[2]韓兵欣,徐春霞,岑毅南,賀洪江1故障診斷的小波分析方法[J]1河北建筑科技學(xué)院學(xué)報,1999,12(4:79-831[3]汪新凡1小波分析與Fourier分析的比較研究[J]1株洲工學(xué)院學(xué)報,2002,11(6:23-261[4]章步云,周書民1非平穩(wěn)信號的快速傅里葉變換與小波分析的比較[J]1通信技術(shù),2002,7:1-21[5]梁青1小波分析在故障診斷中的應(yīng)用[J]1廣西科學(xué)院學(xué)報,2002,2(1:8-111第31卷第2期楊慶華等:采用光纖傳感器的電子塞規(guī)的設(shè)計61科技情報開發(fā)與經(jīng)濟SCI-TECHINFORMATIONDEVELOPMENT＆ECONOMY2021年第20卷第4期1問題的提出在我國中壓配電網(wǎng)中，中性點的接地方式多采用小電流接地方式，又具體分為不接地方式和經(jīng)消弧線圈接地方式。而這兩種方式的選擇又取決于電網(wǎng)電容電流的大小。例如我國電力規(guī)程規(guī)定，在10kV電網(wǎng)中，當(dāng)電容電流小于10A時，采用不接地方式，當(dāng)電容電流大于10A時，采用經(jīng)消弧線圈接地方式。之所以要按電網(wǎng)的電容電流來確定是否加裝消弧線圈，是因為在單相接地時，接地電流的強弱決定了故障的危害性。當(dāng)電容電流大時，應(yīng)加消弧線圈給予補償，使接地電流控制在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)。但小的接地電流使得電網(wǎng)可以長時間帶故障運行的同時也帶來了繼電保護的選擇性難題?？梢娦〗拥仉娏麟娋W(wǎng)要有效運行需解決好兩個問題：一是接地電流要控制在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)；二是要解決好繼電保護的選擇性問題。對于第一個問題，電容電流不經(jīng)常變化的電網(wǎng)，可以采用手動調(diào)節(jié)的消弧線圈；電容電流經(jīng)常變化的電網(wǎng)，可以采用自動跟蹤的消弧線圈。但問題是，目前生產(chǎn)消弧線圈廠家多且良莠不齊，手動調(diào)節(jié)的消弧線圈一般是由人工估算確定，是否能達(dá)到應(yīng)有的補償效果，運營單位沒有有效的監(jiān)控、驗證手段。對于第二個問題，從20世紀(jì)80年代開始，小電流電網(wǎng)選線設(shè)備就開始在電網(wǎng)中廣泛使用，但實際的選線準(zhǔn)確率僅30％，達(dá)不到運營要求，使用單位和設(shè)備生產(chǎn)單位互相扯皮，設(shè)備基本成為擺設(shè)。要解決以上問題，就需要一種具有下述功能的新型故障診斷設(shè)備：以高采樣率對所有的零序信號進行錄波，以便事后分析，明辨是非；采用創(chuàng)新技術(shù)準(zhǔn)確實時地指出故障出在哪里（支路、母線、PT、消弧線圈、上級電網(wǎng)）。長治供電公司經(jīng)過考察，決定采用由上海交通大學(xué)研發(fā)、上海藍(lán)瑞電氣制造的ZXJ－II綜合故障診斷和錄波裝置解決以上問題，并在2021年9月開始在110kV石槽變電站和110kV城西變電站分別安裝了1套裝置，12月投運。經(jīng)過3個月的運行，取得了滿意效果。2技術(shù)特點ZXJ－II綜合故障診斷和錄波裝置提供了100個錄波通道，每個通道采樣率為12.8kb/s，可捕獲故障的暫態(tài)過程，其中電壓通道36路，電流通道64路，可實時監(jiān)控各相對地電壓、零序電壓和零序電流信號，當(dāng)故障發(fā)生時，記錄各通道故障發(fā)生前后500個周波的數(shù)據(jù)，并實時給出診斷結(jié)果。該裝置還提供后臺分析軟件，該軟件運行于后臺分析工作站，各裝置通過IP網(wǎng)接入后臺分析工作站，在后臺分析工作站可對各裝置內(nèi)的錄波數(shù)據(jù)及診斷結(jié)果進行統(tǒng)一管理和分析，并可實時監(jiān)控各裝置的運行狀態(tài)，如需要還可通過后臺分析工作站升級各裝置的算法軟件。該裝置所用技術(shù)與傳統(tǒng)的小電流選線設(shè)備有較大區(qū)別，經(jīng)分析，認(rèn)為原來的小電流選線設(shè)備準(zhǔn)確性低，其原因主要有：采樣率低、故障信號捕獲不完整；UO升高就認(rèn)為是接地，不做故障類型辨識，或辨識不全面；假定故障信號的特征出現(xiàn)在固定的時域或頻域段，所以很多時候抓不到特征或抓不到強特征，特征易被通道失真干擾；算法單一，或雖用到多種算法，但不清楚各種算法的前提條件和使用范圍，甚至通過同時套用多個算法，通過加權(quán)來得出結(jié)論；不能有效辨識復(fù)合故障，很多故障是個復(fù)合過程，譬如開始是瞬間接地，然后演變?yōu)榇?lián)諧振；沒有有效的手段解決工程中信號接錯、極性接反的情況；ZXJ－II綜合故障診斷和錄波裝置通過以下技術(shù)解決了這些問題并通過后臺分析軟件可驗證消弧線圈動作是否正確。（1）采用“實時全程錄波技術(shù)”解決故障信號的捕獲問題。完整、不遺漏、低失真的捕獲故障前后各路信號的波形數(shù)據(jù)是故障診斷的基礎(chǔ)。以往的診斷方法往往僅關(guān)心故障發(fā)生后的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，這樣僅需在故障發(fā)生后再錄取電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)即可，但事實證明，僅利用穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)不能有效辨識故障，必須全面捕獲故障發(fā)生前后的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和故障發(fā)生時的暫態(tài)信息，同時還應(yīng)該記錄電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時穩(wěn)態(tài)的漂移特征，才可能對故障作出準(zhǔn)確判斷。（2）采用“全息故障辨識技術(shù)”解決故障類型辨識問題。該技術(shù)實現(xiàn)對各類故障類型的辨識，這些故障類型包括支路故障、鐵磁諧振、消弧線圈串聯(lián)諧振、母線端故障、電網(wǎng)擾動、電壓跌落等。該技術(shù)的特點是充分利用了故障發(fā)生前后的穩(wěn)態(tài)信息和故障發(fā)生時的暫態(tài)信息，并對這些信息進行分層次、分過程的綜合分析，對故障類型進行了全面的辨識。（3）采用“基于故障過程分析和接地類型分析的選線方法”進行準(zhǔn)確選線。經(jīng)“全息故障辨識技術(shù)”辨識出是支路故障的，采用該方法進行選線。該方法的創(chuàng)新在于使用小波的方法對故障過程（從故障前的穩(wěn)態(tài)到故障發(fā)生時的暫態(tài)再到故障發(fā)生后的穩(wěn)態(tài)）搜索特征量、定義有效域和不同單相接地類型（如穩(wěn)定接地、瞬間接地、金屬性接地、高阻接地、弧光接地等等）的特征庫進行分析，從而辨識出接地類型，然后針對不同的類型選擇不同的選線算法進行選線，實現(xiàn)了準(zhǔn)確選線。（4）采用基于IP網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制技術(shù)，解決大量錄波數(shù)據(jù)的集中管理和算法的遠(yuǎn)程更新。文章編號：1005－6033（2021）04－0169-03收稿日期：2021－12－14綜合故障診斷及錄波設(shè)備在長治配電網(wǎng)中的應(yīng)用肖斌，王嬋瓊（長治供電分公司，山西長治，046000）摘要：針對小接地電流配網(wǎng)經(jīng)常發(fā)生的短路、接地等故障機理的研究，提出了一種新型判斷配網(wǎng)故障的方法，并通過在兩個城網(wǎng)變電站的應(yīng)用證明了本系統(tǒng)的選線準(zhǔn)確率。關(guān)鍵詞：綜合故障診斷；錄波設(shè)備；配電網(wǎng)；長治市中圖分類號：TM72文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A169（5）通過后臺對錄波數(shù)據(jù)的分析，可以及時發(fā)現(xiàn)信號接錯、極性接反的情況。3長治實施方案在110kV石槽變電站和城中變電站10kV側(cè)分別安裝1套ZXJ－II綜合故障診斷和錄波裝置。兩套系統(tǒng)分別接入變電站綜合自動化系統(tǒng)。在調(diào)度中心安裝后臺分析工作站，兩套系統(tǒng)分別通過以太網(wǎng)接入后臺分析工作站。石槽變電站有2個10kV母段，每個母段都裝有接地補償裝置（保定天泰），其中I段有4條支路，II段有6條支路。每條支路需重新安裝零序電流互感器。零序電流互感器變比應(yīng)為400/5。分段開關(guān)1個，分段開關(guān)輔助觸點為常開方式?？刂剖姨峁?20V直流電源。綜自廠家為南瑞。城中變電站有3個10kV母段，其中I和II母段處并運狀態(tài)，I和III裝有接地補償裝置（廣州智光），其中I段和II段有8條支路，II段有9條支路。每條支路需重新安裝零序電流互感器。零序電流互感器變比應(yīng)為400/5。分段開關(guān)1個，分段開關(guān)輔助觸點為常開方式?？刂剖姨峁?20V直流電源。綜自廠家為四方。石槽變電站接入的信號見表1，城中變電站接入的信號見表2。與綜合自動化系統(tǒng)的對接方案：通過串口（RS232）和綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)對接。與后臺分析工作站對接方案：兩站的裝置通過以太網(wǎng)口（RJ45）分別接入SDH光端機，SDH光網(wǎng)絡(luò)將以太網(wǎng)透明傳輸?shù)秸{(diào)度中心，并接入后臺分析工作站，見圖1。本項目在進行在線診斷的同時，大量捕捉故障錄波數(shù)據(jù)，一方面驗證設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確率，另一方面對判斷不準(zhǔn)的情況進行研究分析，改進辨識算法，以適應(yīng)長治電網(wǎng)的特點。當(dāng)故障數(shù)據(jù)積累1～2年后，分析長治電網(wǎng)的故障特點，并提出整治方案。4應(yīng)用效果分析經(jīng)過3個月的運行，城中站共錄得39組故障數(shù)據(jù)，其中瞬間接地故障27組，串聯(lián)諧振1組，永久接地1組，自動恢復(fù)的短時接地6組，自動回復(fù)的間歇性接地4組。石槽站共24組數(shù)據(jù)，其中瞬間接地故障13組，永久性接地故障1組，自動回復(fù)的間歇性接地9組。（1）綜合故障診斷及錄波裝置長治城中站分析。該裝置于2021年12月投運，在2021年2月底采集故障錄波數(shù)據(jù)。對于母段一通過分析發(fā)現(xiàn)其中長興北街以及西大街零序電流互感器極性接反，同時母段一接入的消弧線圈的電流互感器沒有信號，英雄街I回零序電流互感器沒有信號，見表3。這段時間錄波數(shù)據(jù)中只發(fā)現(xiàn)單相單支路故障接地現(xiàn)象。（2）綜合故障診斷及錄波裝置長治石槽站分析。該裝置于2021年12月投運，在2021年2月底采集故障錄波數(shù)據(jù)。石槽站一二母段并運，分析母段一上的消弧線圈電流沒有信號，以及延安中路和路燈支路零序電流互感器沒有信號。母段二上PT極性接反。同時母段一上的PT與母段二上的PT相差比較大，母段一上的PT上獲得的3Uo電壓有高頻諧波成分存在，懷疑PT有問題。長治石槽站母段一二數(shù)據(jù)分析見表4。（3）兩組永久性故障情況。第一，城中站。*綜合診斷裝置在線指示。*故障開始時間：2021年12月16日10時14分15秒。*故障恢復(fù)時間：2021年12月16日12時3分51秒。*故障支路：五一KBI回（525線）。*后臺錄波分析：根據(jù)錄波數(shù)據(jù)，該故障過程為先發(fā)生相間短路，繼保動作，五一KBI回被斷開，重合閘后發(fā)生A相接地。接地時消弧線圈處于欠補償狀態(tài)，2021年12月16日12時3分信號名稱A相對地B相對地C相對地中性點電壓支路零序電流中性點電流A相對地B相對地C相對地中性點電壓支路零序電流中性點電流分段開關(guān)以太網(wǎng)RS232路數(shù)/路111141111161111接入點PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補償屏PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補償屏SDH綜自距離/m606060606606060606603I段II段分段開關(guān)通信信號名稱A相對地B相對地C相對地中性點電壓支路零序電流中性點電流A相對地B相對地C相對地中性點電壓支路零序電流中性點電流I段和II段分段開關(guān)以太網(wǎng)RS232路數(shù)/路接入點PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補償屏PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補償屏開關(guān)柜SDH綜自距離/m707070707707070707703I段分段開關(guān)II、III段通信表1石槽變電站接入的信號表2城中變電站接入的信號圖1與后臺分析工作站對接方案綜合故障診斷及錄波屏綜合故障診斷及錄波屏SDH以太網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機39秒，五一KBI回被斷開，之后由于消弧線圈先前處于欠補償狀態(tài)，所以在退出前發(fā)生了12s的諧振過程。從錄波數(shù)據(jù)中可看出有一支路零序電流極性接反（該支路零序電流信號與接地支路同相）。事后對該支路接線進行了調(diào)整。*現(xiàn)場人員反映的實際情況：2021年12月16日12時4分發(fā)現(xiàn)五一KBI回（525線）有鐵絲搭在A相避雷器兩端，12時29分排除故障。*結(jié)論：在線指示、后臺分析和現(xiàn)場反饋情況完全吻合，同時發(fā)現(xiàn)消弧線圈接地時處于欠補狀態(tài)。*錄波波形見圖2。第二，石槽站。*綜合診斷裝置在線指示。*故障開始時間：2021年2月4日0時8分12秒。*故障恢復(fù)時間：2021年2月4日2時49分41秒。*故障支路：東關(guān)開發(fā)區(qū)（583線）*錄波分析：根據(jù)錄波數(shù)據(jù)，該故障B相接地，消弧線圈處于過補償狀態(tài)，接地現(xiàn)象為每3個周波發(fā)生1次暫態(tài)沖擊過程，應(yīng)是自動控制設(shè)備動作造成的。*現(xiàn)場反饋：2021年2月4日2時41分發(fā)現(xiàn)東關(guān)開發(fā)區(qū)（583線）用戶變壓器B相斷線接地，4時13分故障恢復(fù)。*結(jié)論：在線指示、后臺分析和現(xiàn)場反饋情況完全吻合。*錄波波形見圖3。*短時與瞬間故障：通過錄波分析發(fā)現(xiàn)石槽站小山頭支線頻繁發(fā)生瞬間和間歇性接地故障，有發(fā)生永久性接地的潛在風(fēng)險，應(yīng)進一步分析原因，及時排除，避免發(fā)生永久性接地。5結(jié)論帶有錄波功能的新型接地類故障診斷設(shè)備，能完整記錄故障波形，準(zhǔn)確辨識故障，通過后臺分析，可追溯故障過程，檢驗消弧線圈動作的準(zhǔn)確性，對有潛在風(fēng)險的支路給（下轉(zhuǎn)第180頁）線路號城中511城中514城中515城中516城中517城中518無城中514城中516城中L508城中L538線路名步行街長興北街城西中街西大街府后街糧機KBI回長興北街西大街英雄街I回消弧線圈消弧線圈錄波數(shù)/次123231故障時間2021-01-20T0:362021-02-08T8:062021-02-08T8:042021-12-15T4:112021-12-25T4:572021-01-03T15:342021-02-20T8:582021-02-24T19:032021-12-12T2:012021-12-25T4:572021-01-01T21:562021-12-21T9:19持續(xù)時間瞬時24s間歇性持續(xù)8s瞬時瞬時瞬時瞬時瞬時瞬時瞬時瞬時瞬時備注極性接反極性接反極性接反極性接反無信號無信號無信號故障類型單相接地其他故障現(xiàn)場接線線路號石槽584石槽583石槽588石槽571石槽585石槽L518石槽566石槽582線路名延安南路東關(guān)開發(fā)區(qū)小山頭解放東街長興KBII回消弧線圈（母段一）PT（母段二）延安中路路燈錄波數(shù)/次431932故障時間2021-12-06T22:562021-02-22T12:022021-02-22T13:082021-02-22T16:582021-02-04T0:082021-02-04T3:582021-02-04T10:212021-12-162021-12-209-01-192021-01-222021-01-272021-02-022021-02-082021-02-092021-02-142021-02-152021-02-162021-02-172021-02-182021-02-208-12-18T02：012021-02-06T23:57持續(xù)時間瞬時瞬時瞬時瞬時161min470s瞬時瞬時間歇性接地間歇性接地瞬時間歇性接地間歇性，有持續(xù)38s接地瞬時瞬時瞬時間歇性接地間歇性接地間歇性接地間歇性接地瞬時瞬時瞬時備注有穩(wěn)定接地此支路持續(xù)有間歇性接地，懷疑此支路有比較大的安全隱患無信號極性接反無信號無信號故障類型單相單支路故障單相雙支路故障現(xiàn)場接線表3長治城中站母段一數(shù)據(jù)分析表4長治石槽站母段一、二數(shù)據(jù)分析圖2城中站錄波波形圖3石槽站錄波波形171（上接第171頁）出報警，并糾正工程中的接線錯誤，即便發(fā)生診斷失敗的情況，也可通過研究錄波數(shù)據(jù)改進算法，并且該系統(tǒng)的投運，使得在發(fā)生故障時維護人員能迅速趕赴現(xiàn)場，排除故障，縮短了恢復(fù)供電時間，提高了供電的可靠性，大量減少了故障巡線人員，節(jié)省了巡線時間，大大提高了工作效率，具有推廣價值。（責(zé)任編輯：張紅）────────────────第一作者簡介：肖斌，男，1972年8月生，1997年畢業(yè)于山西大學(xué)光電子專業(yè)，工程師，長治供電分公司，山西省長治市太行東街63號，046011.TheApplicationofComprehensiveFaultDiagnosisandFaultRecorderinChangzhiDistributionNetworkXIAOBin,WANGChan-qiongABSTRACT:Inthelightoftheresearchonthefaultmechanismsuchasshortcircuitandgroundinginsmallcurrentgroundingdistributionnetwork,thispaperputsforwardanewmethodforjudgingthefaultsofdistributionnetwork,andthroughitsapplicationintwourbannetworksubstations,provestherouteselectionaccuracyofthissystem.KEYWORDS:comprehensivefaultdiagnosis;faultrecorder;distributionnetwork;ChangzhiCity學(xué)位的教師達(dá)到80％以上。（3）國內(nèi)外進修與培訓(xùn)。為了推進教師教學(xué)水平的不斷提高，我院經(jīng)常聘請專家來校舉辦教學(xué)理論方面的講座，提高大家對高職教育規(guī)律的認(rèn)識；每年定期組織教學(xué)基本功大賽和教案選評，作為教師評聘職稱的主要依據(jù)；選派專業(yè)教師到企業(yè)進行實踐鍛煉，提高教師實踐工作的能力；組織教師參加現(xiàn)代教育技術(shù)培訓(xùn)，提高教師多媒體教學(xué)、計算機輔助教學(xué)的能力；在經(jīng)費上保證骨干教師外出參加國內(nèi)外有關(guān)專業(yè)會議和交流活動等，學(xué)習(xí)先進的教學(xué)模式、先進的教育理念和教學(xué)方法，并進行課題研究與交流。加強計算機和外語的培訓(xùn)，要求45歲以下的教師計算機水平達(dá)到國家二級，使教師能掌握現(xiàn)代多媒體教學(xué)技術(shù)，用計算機進行輔助教學(xué)。（4）提高教師科研能力水平。制訂計劃，鼓勵教師進行科研活動，包括撰寫著作、編寫教材、發(fā)表論文、進行教育教學(xué)改革研究和科研項目研究等。具體措施：把每年教師完成的科研成果記入工作量，并予以經(jīng)費補貼；每位教師每年在公開刊物上發(fā)表論文2篇；完成本專業(yè)主干課程教材編寫工作；每2年完成科研課題或著作1部。3教師隊伍建設(shè)預(yù)期效果通過以上措施，旨在提高教師隊伍的整體素質(zhì)，以使本專業(yè)教學(xué)團隊成為全國一流的教師隊伍。（1）在教師隊伍建設(shè)的體制和機制上有較大突破，建成一支學(xué)院專業(yè)帶頭人、企業(yè)學(xué)科專家和有職業(yè)教育高級管理水平和能力的管理專家組成的專業(yè)領(lǐng)軍團隊。（2）校企高度滲透融合，“雙師型”教師的培養(yǎng)、使用和激勵機制有創(chuàng)新，形成“雙師型”專業(yè)教師持續(xù)培養(yǎng)的長效機制，充分發(fā)揮了山西省建筑行業(yè)人才優(yōu)勢，兼職教師作用得到充分發(fā)揮，推行“雙師授課法”，形成了特色鮮明的“雙師結(jié)構(gòu)”和“雙師素質(zhì)”的專兼職教學(xué)團隊，師資隊伍質(zhì)量和社會聲譽得到提高，教師隊伍的整體水平實現(xiàn)大幅度提升。參考文獻(xiàn)［1］梁盛祥．我校教師團隊建設(shè)的實踐與反思［J］．教育導(dǎo)刊，2006（5）：45－46.［2］劉洪文．高校教學(xué)團隊建設(shè)初探［J］．科技信息，2021（36）：699－702.（責(zé)任編輯：張紅）────────────────第一作者簡介：李峰，男，1967年6月生，2006年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，副教授，山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西省太原市學(xué)府街50號，030006.ProbeintotheConstructionofProfessionalTeachingTeaminHigherVocationalCollegeLIFeng,ZHAOXue-yunABSTRACT:Thispaperputsforwardtheplansandmeasuresfortheconstructionofprofessionalteachingteaminhighervocationalcolleges,analyzestheexpectedeffectoftheteamconstruction,andpointsoutthatestablishingthehigh－efficientteachingteamwiththestructureofdouble－certificatedteachershasanimportantsignificanceforteachers’professionaldevelopmentandtheimprovementoftalentcultivationqu