电气设备故障诊断PPT讲义5th-1
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电气设备故障诊断ppt
技术诊断学基础
• • • • 一些认识 名词及定义 技术诊断学的内容 技术诊断的分类
1．功能诊断和运行诊断 2．定期诊断和在线监控 3．直接诊断和间接诊断 4．常规诊断和特殊诊断 5．简易诊断和精密诊断
简易诊断 一般由现场作业人员实施，能对设备的状态迅速有效地作出概括性的评价， 它具有下列功能： l设备的应力状态和趋向控制，异常应力的检测； l设备的劣化和故障的趋向控制及早期发现（功能方面）； l 设备的监测与保护，及早发现有问题的设备。
故障诊断和状态监控的应用现状
国内： ★ 天津大学从1982年起研究齿轮传动、轴承、齿轮箱、切 削过程等方面的诊断与监控技术，成果有： 1、 设备的智能诊断与预测维修系统 2、 设备在线自动报警与保护通用监控系统 3、 动态测试与信号分析系统 4、 模态分析系统 ★ 华中理工大学研究开发的汽轮发电机组诊断专家系统、 钢丝绳诊断系统 ★ 西安交大：旋转机械故障诊断RB-20，用于炼油行业 ★ 国防科大：望远号远洋考察船的在线监控与故障诊断系 统 ★ 哈工大： 20万kW汽轮发电机组诊断
2. 旋转往复机械的技术诊断，事故分析及预防； 3. 工程结构、机械零件和工艺过程技术诊断的研究与应用； 4. 诊断、监视、测试仪表、计算机在诊断技术中的应用
故障诊断和状态监控的应用现状
国外： ★ 美国最早，1967年美国宇航局倡导成立了机械故障预防小 组（"MFPG"） ★ 70年代英国机械保健中心成立，并用于核发电、钢铁、电 力等诊断。 ★ 71年日本开始发展自己的TPM（全员生产维修）：钢铁、 化工、铁路 ★ 欧美许多国家都在重视发展。如瑞典SPM轴承监测、挪威 船舶诊断、丹麦B&K的振动与置分为便携式简易诊断和在线检测精密诊断两大 类别。 • 便携式监测和诊断工具
电气设备故障诊断讲课文档
电气设备故障诊断
第一页，共27页。
电气设备故障诊断
第二页，共27页。
序：电气设备的特征
• 电气设备——发电机、 变压器、高压电机、 电压与电流互感器、 高压断路器、电力电 缆等。
• 主要针对高电压等级 设备进行研究和探讨。
处于高电压（强电场）作用下， 电气绝缘是主要问题；
对于旋转电气设备，振动、磨 损、疲劳等都是必须严格注意的；
非永久性故障——或称间断性故 障，故障使部件丧失某些功能， 但不需更换零件就可以排除故障 使机器恢复其全部功能。
第六页，共27页。
故障的分类
• 按产生的原因分类
• 按工程技术的安全性 分类
• 按系统功能丧失的程 度分类
• 按发生的速度和发展 进程分类
发生速度：
突发性故障 渐发性故障
发生进程：
初期故障
绕进缘绝组水缘事主 受损故绝 潮伤。缘 引。其此故 起次外是障 的，套绝还管缘有事事铁故故心以以及及因分套制缺相甚接管陷至造间开顶油。关中短部事箱的路裂故变绝，纹。形缘使导、致裕绕开的度组裂渗不严水。够重引或损起工伤的艺，
由于实现着能量的转换或传递 作用，发热的因素在电气设备中
起着关键的破坏性作用；
电气设备的可靠性是多种因素共 同作用的结果，必须综合进行考
虑。
第三页，共27页。
故障的分类
• 按产生的原因分类
磨损性故障----机器或系统正常 运行时磨损引起的故障，实际上反
• 按工程技术的安全性 映了机器的寿命。
分类
错用性故障----运行中操作不当
• 按系统功能丧失的程 或以外情况引起机器中某些某些零
度分类
• 按发生的速度和发展 进程分类
件应力超过设计允许值而产生的故 障。
第一页，共27页。
电气设备故障诊断
第二页，共27页。
序：电气设备的特征
• 电气设备——发电机、 变压器、高压电机、 电压与电流互感器、 高压断路器、电力电 缆等。
• 主要针对高电压等级 设备进行研究和探讨。
处于高电压（强电场）作用下， 电气绝缘是主要问题；
对于旋转电气设备，振动、磨 损、疲劳等都是必须严格注意的；
非永久性故障——或称间断性故 障，故障使部件丧失某些功能， 但不需更换零件就可以排除故障 使机器恢复其全部功能。
第六页，共27页。
故障的分类
• 按产生的原因分类
• 按工程技术的安全性 分类
• 按系统功能丧失的程 度分类
• 按发生的速度和发展 进程分类
发生速度：
突发性故障 渐发性故障
发生进程：
初期故障
绕进缘绝组水缘事主 受损故绝 潮伤。缘 引。其此故 起次外是障 的，套绝还管缘有事事铁故故心以以及及因分套制缺相甚接管陷至造间开顶油。关中短部事箱的路裂故变绝，纹。形缘使导、致裕绕开的度组裂渗不严水。够重引或损起工伤的艺，
由于实现着能量的转换或传递 作用，发热的因素在电气设备中
起着关键的破坏性作用；
电气设备的可靠性是多种因素共 同作用的结果，必须综合进行考
虑。
第三页，共27页。
故障的分类
• 按产生的原因分类
磨损性故障----机器或系统正常 运行时磨损引起的故障，实际上反
• 按工程技术的安全性 映了机器的寿命。
分类
错用性故障----运行中操作不当
• 按系统功能丧失的程 或以外情况引起机器中某些某些零
度分类
• 按发生的速度和发展 进程分类
件应力超过设计允许值而产生的故 障。
电力设备的在线监测与故障诊断PPT课件
运输中的冲击
变压器绕组变形的监测
变压器绕组变形的监测
离线检测方法：短路阻抗测量法、频响分析法、低 压脉冲法、径向漏磁场测试法
在线监测方法：短路电抗法、振动信号分析法、频 响分析法
短路电抗法
振动法
变压器本体振动来源
硅钢片磁滞伸缩引起铁芯振动 硅钢片接缝处和叠片之间存在因漏磁引起的电磁吸引力，
电气设备状态监测与故障诊断的意义
电气设备的组成：绝缘材料、导电材料、导磁材料等。
绝缘材料大多为有机材料：矿物油、绝缘纸、各种有机合成 材料，运行中受电、热、机械、环境等各种因素的作用，容 易发生劣化，造成设备故障。——设备绝缘结构性能的好坏， 成为决定整台设备寿命的关键。
由于大型电气设备发生故障而造成突发性停电事故，会造成 巨大的经济损失和不良的社会影响。
局部放电监测的意义
局部放电是造成高压电气设备最终发生绝缘击穿的主 要原因。这是一个“日积月累”的过程，可谓“冰冻 三尺非一日之寒”。
刷形树枝
丛林状树枝
变压器中局部放电类型
气隙放电
（1）密封于固体内的气泡。例如：铁芯环氧绑扎带内的气泡。 （2）油和固体包围的气泡。例如：纸板夹层的气泡。
悬浮放电
不同故障类型产生的气体组分
故障类型
主要气体成分
油过热 油和纸过热
CH4、C2H4 CH4、C2H4、CO、CO2
油纸绝缘中局部放电
H2、CH4、C2H2、CO
油中火花放电
C2H2、H2
油中电弧
H2、C2H2
油和纸中电弧
H2、C2H2、CO、CO2
次要气体成分
H2、C2H6 H2、C2H6 C2H6、CO2
动触头的行程可以通过旋转编码器进行监测。
变压器绕组变形的监测
变压器绕组变形的监测
离线检测方法：短路阻抗测量法、频响分析法、低 压脉冲法、径向漏磁场测试法
在线监测方法：短路电抗法、振动信号分析法、频 响分析法
短路电抗法
振动法
变压器本体振动来源
硅钢片磁滞伸缩引起铁芯振动 硅钢片接缝处和叠片之间存在因漏磁引起的电磁吸引力，
电气设备状态监测与故障诊断的意义
电气设备的组成：绝缘材料、导电材料、导磁材料等。
绝缘材料大多为有机材料：矿物油、绝缘纸、各种有机合成 材料，运行中受电、热、机械、环境等各种因素的作用，容 易发生劣化，造成设备故障。——设备绝缘结构性能的好坏， 成为决定整台设备寿命的关键。
由于大型电气设备发生故障而造成突发性停电事故，会造成 巨大的经济损失和不良的社会影响。
局部放电监测的意义
局部放电是造成高压电气设备最终发生绝缘击穿的主 要原因。这是一个“日积月累”的过程，可谓“冰冻 三尺非一日之寒”。
刷形树枝
丛林状树枝
变压器中局部放电类型
气隙放电
（1）密封于固体内的气泡。例如：铁芯环氧绑扎带内的气泡。 （2）油和固体包围的气泡。例如：纸板夹层的气泡。
悬浮放电
不同故障类型产生的气体组分
故障类型
主要气体成分
油过热 油和纸过热
CH4、C2H4 CH4、C2H4、CO、CO2
油纸绝缘中局部放电
H2、CH4、C2H2、CO
油中火花放电
C2H2、H2
油中电弧
H2、C2H2
油和纸中电弧
H2、C2H2、CO、CO2
次要气体成分
H2、C2H6 H2、C2H6 C2H6、CO2
动触头的行程可以通过旋转编码器进行监测。
《电气故障诊断要诀》PPT课件
怎样快速查找 电气故障
涛
2011.03.23
h
主讲
解
1
电气故障诊断要诀
人总免不了要生病，电气设备也和人一样总要发生故障， 现在还没有永远不出故障的设备。人生了病有时还可以凭 借本身的抵抗力自愈，而各种电气设备有了故障却没有自 行修复的能力，只有依靠维修人员来修理。维修人员若没 有过硬的检修技术，往往无法迅速使设备正常运行，从而
h
15
电气故障诊断要诀
◆ 第一节 六 诊
1-5 手模 用手触模设备的有关部位，根据温度和震动判断故 障。如设备过载，则其整体温度会上升：如局部短路或 机械摩擦，则可能出现局部过热“如机械卡阻或平衡性 不好，其振幅就会加大。 另外，实际操作中还应注意遵守有关安全规程和 掌握设备特点，掌握摸（触）的方法和技巧，该摸的摸， 不能摸的切不能乱摸。手模用力要适当，以免危及人身 安全和损坏设备。
75
极热
用手指可停留1.5~2S，
80 1~1.5S
85~90
担心电机坏 手背不能碰，手指勉强停
过热
h
不能碰，因条件反射瞬间17 缩
电气故障诊断要诀
◆ 第一节 六 诊
1-6 表测 用仪表仪器对电气设备进行检查。根据仪表测量某 些电参数的大小，经与正常数据对比后，来确定故障原 因和部位。
h
18
电气故障诊断要诀
如果故障发生在有关操作期间或之后，还应询问 当时的操作内容以及方法、步骤。总的来讲，了解情况要 尽可能详细和真实，这些往往是快速找出故障原因和部位 的关键。
h
6
例如：当维修人员巡查时，操作人员反应前处理一台 打水离心泵不能启动，需要及时处理。这时维修人就要 询问，水罐是否有水，上班和本班是否曾经运行，具体 使用情况，是否运行一段时间后停止，还是未运行就不 能开启。还要询问故障历史等等。了解具体情况后，到 现场进行处理就会有条理，轻松解决问题。
涛
2011.03.23
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主讲
解
1
电气故障诊断要诀
人总免不了要生病，电气设备也和人一样总要发生故障， 现在还没有永远不出故障的设备。人生了病有时还可以凭 借本身的抵抗力自愈，而各种电气设备有了故障却没有自 行修复的能力，只有依靠维修人员来修理。维修人员若没 有过硬的检修技术，往往无法迅速使设备正常运行，从而
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15
电气故障诊断要诀
◆ 第一节 六 诊
1-5 手模 用手触模设备的有关部位，根据温度和震动判断故 障。如设备过载，则其整体温度会上升：如局部短路或 机械摩擦，则可能出现局部过热“如机械卡阻或平衡性 不好，其振幅就会加大。 另外，实际操作中还应注意遵守有关安全规程和 掌握设备特点，掌握摸（触）的方法和技巧，该摸的摸， 不能摸的切不能乱摸。手模用力要适当，以免危及人身 安全和损坏设备。
75
极热
用手指可停留1.5~2S，
80 1~1.5S
85~90
担心电机坏 手背不能碰，手指勉强停
过热
h
不能碰，因条件反射瞬间17 缩
电气故障诊断要诀
◆ 第一节 六 诊
1-6 表测 用仪表仪器对电气设备进行检查。根据仪表测量某 些电参数的大小，经与正常数据对比后，来确定故障原 因和部位。
h
18
电气故障诊断要诀
如果故障发生在有关操作期间或之后，还应询问 当时的操作内容以及方法、步骤。总的来讲，了解情况要 尽可能详细和真实，这些往往是快速找出故障原因和部位 的关键。
h
6
例如：当维修人员巡查时，操作人员反应前处理一台 打水离心泵不能启动，需要及时处理。这时维修人就要 询问，水罐是否有水，上班和本班是否曾经运行，具体 使用情况，是否运行一段时间后停止，还是未运行就不 能开启。还要询问故障历史等等。了解具体情况后，到 现场进行处理就会有条理，轻松解决问题。
《设备故障诊断概论》PPT课件
• 设备故障诊断内容
• 第一部分：利用各种传感器和监测仪表获取设备运行状态 的信息，即信号采集。采集到的信号需要用信号分析系统 加以处理，去除无用信息，提取反映设备状态的有用信息 （特征信息），从这些信息中发现设备各主要部件和零部 件的性能是处于良好状态还是故障状态，这部分内容称为 “状态监测”。
• 断裂 原因：负荷过大，局部应力集中，振动激烈，或在循环载 荷下产生金属疲劳 后果：轻则引起机器振动，重则发生机器损坏、工艺气体 外泄等
• 剥落和烧伤 原因：摩擦副润滑不良或断油，工作表面接触应力过大等 后果：机器工作表面精度下降，容易引发振动和疲劳失效 等
• 1.2.1.2运动状态劣化性故障
机器工作过程中由于受到各种非预期力的作用产生振动 ，振动即是机器性能劣化的表现，振动严重时会导致机器 元件的损伤和破坏。旋转机械中，引起振动的原因有以下 几点。 • (1)机械位置不良 转子不平衡、转子不对中、轴承工作不稳定、热态变形、 零部件松动或机器底脚松动 • (2)刚性不足 • 支承体、基础刚性不足；转子刚性不足 • (3)摩擦 • 转子与定子的干摩擦、内摩擦 • (4)流体激振 • 压力脉动和声学共振；旋转失速、喘振、汽蚀；滑动轴承 油膜振荡、浮环密封和迷宫密封中的流体激振 • (5)非线性的谐波共振
• 故障防治与控制—对已经确定的故障提出控制方案或预防 、治理措施。
感谢下 载
• 1.2设备故障诊断的功能和环节
• 信号采集—利用各类传感器（包括人体的感觉器官）采集 到能反映设备故障特性的运行参数
• 信号处理—利用各种分析仪器对采集到的信息进行加工个 分析处理，提取能反映故障状态、性质、类型和程度的特 征信息
• 故障诊断—依赖人的知识和经验或诊断技术中的数学、物 理方法，分析、诊断故障产生原因，确定故障类型和发生 部位；
电气诊断概论电力设备在线监测与故障诊断-PPT课件
聚酰胺聚酰亚胺漆及其漆包线；硅有机漆及制品；硅橡胶及玻璃漆布
F
H C
155
180 >180
聚酰亚胺漆及薄膜；云母；陶瓷；玻璃及其纤维；聚四氟乙烯
热老化规律 —— 6 度规则
试验表明，对于常用的A级绝缘，如油纸绝缘，则温 度每超过6℃，则寿命约缩短一半。而对于 B、H级绝缘 则分别约为10℃及12℃。
(a)
(b)
(c)
图12 介质在交流电压下的等值电路分析 (a)示意图；(b)等值电路；(c)相量图
表2.4 常用液、固体介质tgδ值（20℃，工频）
电介质 变压器油 蓖麻油 沥青云母带 电瓷 油浸电缆纸 tgδ(%) 0.05～0.5 1～3 0.2～1 2～5 0.5～8 电介质 聚乙烯 交联聚乙烯 聚苯乙烯 聚四氟乙烯 聚氯乙烯 tgδ(%) 0.01～0.02 0.02～0.05 0.01～0.03 <0.02 5～10
重的“副作用”。
直流耐压试验： 1. 对电容很大的试品
U I CU XC
2 P U I CU
2. 交流耐压试验所带来的残余
破坏远大于直流耐压。
时间τ /min
图15 油纸电缆的寿命曲线 1-粘性浸渍； 2-充油电缆
但交流设备用直流试验不够真实，例如油纸串 联时，交流下电场分布取决于介电常数ε ，而直流 却取决于电阻率ρ 。因此两者并不等效。
在高压电气设备中常以几种绝缘材料组成，这时应注意到 串联介质在交变电压下场强分布与介电常数成反比，即
1 E2 2 E1
如绝缘纸板中存在气泡时，气泡耐压低但分到的场强却 比纸要高4～5倍，这也是组合绝缘中局部放电问题突出的 重要原因之一。
对于多种材料组成的绝缘结构，或者采用不均匀的介质时， 还会出现夹层极化。
F
H C
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聚酰亚胺漆及薄膜；云母；陶瓷；玻璃及其纤维；聚四氟乙烯
热老化规律 —— 6 度规则
试验表明，对于常用的A级绝缘，如油纸绝缘，则温 度每超过6℃，则寿命约缩短一半。而对于 B、H级绝缘 则分别约为10℃及12℃。
(a)
(b)
(c)
图12 介质在交流电压下的等值电路分析 (a)示意图；(b)等值电路；(c)相量图
表2.4 常用液、固体介质tgδ值（20℃，工频）
电介质 变压器油 蓖麻油 沥青云母带 电瓷 油浸电缆纸 tgδ(%) 0.05～0.5 1～3 0.2～1 2～5 0.5～8 电介质 聚乙烯 交联聚乙烯 聚苯乙烯 聚四氟乙烯 聚氯乙烯 tgδ(%) 0.01～0.02 0.02～0.05 0.01～0.03 <0.02 5～10
重的“副作用”。
直流耐压试验： 1. 对电容很大的试品
U I CU XC
2 P U I CU
2. 交流耐压试验所带来的残余
破坏远大于直流耐压。
时间τ /min
图15 油纸电缆的寿命曲线 1-粘性浸渍； 2-充油电缆
但交流设备用直流试验不够真实，例如油纸串 联时，交流下电场分布取决于介电常数ε ，而直流 却取决于电阻率ρ 。因此两者并不等效。
在高压电气设备中常以几种绝缘材料组成，这时应注意到 串联介质在交变电压下场强分布与介电常数成反比，即
1 E2 2 E1
如绝缘纸板中存在气泡时，气泡耐压低但分到的场强却 比纸要高4～5倍，这也是组合绝缘中局部放电问题突出的 重要原因之一。
对于多种材料组成的绝缘结构，或者采用不均匀的介质时， 还会出现夹层极化。
《设备故障诊断技术》课件
的具体位置。
3
确定故障原因
利用各种故障诊断方法，确定故障发
故障排除
4
生的原因。
采取相应措施，修复设备故障，使设 备恢复正常运行。
故障诊断工具
了解常用的硬件和软件工具，帮助您高效、准确地进行设备故障诊断。
硬件工具
• 万用表 • 示波器 • 调试器
软件工具
• 故障诊断模拟软件 • 故障分析工具
结语
通过本课程的学习，您将掌握设备故障诊断技术的基本知识，能够高效地解 决设备故障问题。
基础故障诊断方法
• 实物比对法 • 回路分析法 • 故障模拟法
高级故障诊断方法
• 调试分析法 • 故障耦合分析法 • 故障树分析法
故障诊断流程
掌握故障诊断的整体流程，从故障预判到故障排除，有效提高故障处理效率。
1
故障预判
通过观察、分析先兆现象，预判可能
确定故障位置
2
出现的故障。
通过检查设备、回路，确定故障出现
《设备故障诊断技术》 PPT课件
# 设备故障诊断技术
设备故障诊断技术的相关知识，包括故障诊断方法、故障诊断流程、故障诊 断工具等。
课程简介
本课程介绍设备故障诊断技术相关知识，帮助学员掌握故障定位与பைடு நூலகம்除的方 法。
• 故障诊断方法 • 故障诊断流程 • 故障诊断工具
故障诊断方法
了解不同层次的故障诊断方法，从基础到高级，帮助您快速定位设备故障。
相关主题
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通过监测得到的状态特征虽然经过加工处理成了信息，但 该信息往往还是不能简单地和故障机理直接“对号”，必 须依靠识别和判断技术才能求出真正的故障机理。 诊断——根据信息确定故障的性质、类别、程度、部位和原 因的过程。 1. 信息量的归纳和整理 2. 筛选出异常的状态信息量 3. 状态识别与判断
1.信息量的归纳和整理
3.识别和判断技术 识别和判断技术
• • • • 决定论或数理方法的识别判断技术 概率论或经验方法的识别判断技术 模糊识别判断法 模式判别方法
决定论或数理方法的识别判断技术
逻辑推理
从研究设备状态量入手，结合设备运行外部和设备结构 等条件，应用物理学和化学等多方面的科学技术，探求 故障或设备缺陷产生的机理。必要时再通过实践检验， 最后得出科学的判断。 往往不能及时全面解释生产现场设备所发现的一切现象 和因果关系。所以还不能全部采用决定论的方法识别故 障实质。限于当前的技术条件，所以至今它还仅仅是诊 断方法中的一个组成部分而不是全部。
针对以上几种可能的因素，进行 深入一步的诊断(包括精密诊断 精密诊断)再 精密诊断 排除一部分没有可能性的故障因 素。 直到只留有少数因素时，就要针 对这些再进行更精密的识别和判 断。
概率论或经验方法的识别判断技术
• 初步判断 • 深入一步的 诊断 • 解体检查
针对多次诊断后还存在的几种可 实践的方法， 能的故障因素，通过实践 实践 对每一个问题逐个做解体(剖)检查。 实施解体检查过程中也要注意应 用现代科技手段，先从易于入手 的部分开始，逐步深入。
模式识别举例
• 对异步电机转子鼠笼断条故障检测常用的方法是通过 电流传感器采集定子电流信号,这些信号经数字滤波后, 利用数字信号处理技术经FFT变换后作为特征信号。
•图表示了电机转子为 断条故障时定子电流 信号的频谱图,中心频 率为50Hz,图中为10个 样本。 •诊断时直接将电机定 子电流频谱特征信号 送入神经网络以进行 分类,然后判断是否存 在故障。
#1. 模糊集合和隶属度
“集合”就是按一定特征组合起来的事物总体。构成集 合的个体称为“元素”。 对于一个模糊子集 A，元素 x 同时既有属于 A 的倾向性 ， (表示为“l”)，也有不属于 A 的倾向性 表示为“0”) 表示为“ ， 的倾向性(表示为 表示为“ ” 表示为 把既属于又不属于的元素划在0与1之间——隶属函数
0 ≤ µ A ( x) ≤ 1
隶属函数 举例
#2. 模糊诊断
模糊诊断就是通过状态参数的隶属度，求出故障机理 的隶属度，即
B = RA
故障机理及其 隶属度
状态参数及其 隶属度
其中，R是模糊关系矩阵，矩阵各元素表示设备状态与 故障机理的关系
#3 诊断算法
#4模糊专家推理举例
特征空间模式识别
• 将常用的变压器油中溶解的7种特征气体视为一个7维欧氏 空间,并假定每种特征气体分别代表7维空间中的一个坐标, 且第i个特征气体的测量值ai对应于第i个坐标的值,则构造 故障征兆空间。 出的空间称为故障征兆空间 故障征兆空间 • 对应于任意一个故障变压器DGA结果的一个7维矢量称为 故障征兆矢量。 故障征兆矢量 • 对变压器每一种故障类型来说都有一组故障征兆矢量与之 相对应,因此可利用某种优化原则 优化原则获取该故障类型的最佳 优化原则 故障特征矢量。 • 基本诊断思路：当对变压器绝缘故障进行诊断时,可先计 算待诊变压器故障征兆矢量与所有故障类型的最佳故障特 征矢量间的夹角,最小夹角对应的故障类型即为最终的诊 断结论。
基础： 基础：模糊集合和隶属度
模糊识别的目的
• 目前利用电气试验数据进行故障诊断时普遍采 用的是阈值原则,即当某项电气试验测量值高于 规定的注意值时,就认为有可能存在故障。 • 确定逻辑的缺点：对边界处理过于精确化 确定逻辑的缺点：对边界处理过于精确化。 • 有时电气试验数据的相间比较、历年比较等会 对故障的识别很有帮助——先利用模糊数学方 法对边界进行模糊化处理,然后利用模糊综合评 判的思想综合多种因素的影响进行故障诊断
模糊识别判断法
运用模糊数学的原理进行设备诊断或故障的识别判断技术。 模糊数学来源于1965年创立的“模糊聚合论”，模糊诊断 则是在此基础上发展起来的一门新兴技术。 模糊数学、模糊诊断就是针对现实生活中存在的某些内涵 灵活、外边界限不清的概念，如‘温度高”、“振动大” 等无量纲的信息，和‘‘绝缘不良”、“金属腐蚀严重” 等不够准确的定语，通过分析运算以取得准确的结论。
概率论或经验方法的识别判断技术
• 初步判断
就已经掌握的有关设备状态特征 对照过去积累的经验，做出初步 判断。 会得出几种可能发生的故障机理 几种可能发生的故障机理， 几种可能发生的故障机理 将其列出清单，逐条分析，排除 不可能出现的因素，保留可能发 生的因素。
概率论或经验方法的识别判断技术
• 初步判断 • 深入一步的 诊断
同是一项“磨损”故障模式，其故障机理可能来自“磨 同是一项“磨损”故障模式，其故障机理可能来自“ 也可能来自“冲击” 可见，故障机理的“磨损” 损”，也可能来自“冲击”。可见，故障机理的“磨损” 和故障模式的“磨损”的涵意并不相同。 和故障模式的“磨损”的涵意并不相同。
故障模式与机理举例
设备诊断过程就是一种典型的 从故障模式或状态特征到故障 机理的求取过程
2.筛选出异常的状态信息量
采用对比法将采集到的信息量与正常信息量进行对比， 主要是与技术规程、标准的规定对比；与过去的历史数 广泛搜集和积累有关的技术资料， 广泛搜集和积累有关的技术资料，是开展诊断的重要工作 据对比，与同类型设备的状态相对比，简称“三对比” 的方法，筛选出异常的状态信息量，施行进一步的识别 判断。 （1） 绝对判断标准 ） （2）纵向对比 ） （3）横向对比 ） 对同类型设备在相同条件或近似相同的条件下，进行状态 量对比，或是对电气设备三个不同相间的状态特征量进行 对比，识别出设备故障特征参数。这种横向对比可以扩大 到国内外的同类或类似设备的对比。
决定论或数理方法的识别判断技术
关系矩阵
x1 y1 x a b a b a b ⋯a b y 1 m 2 机 模 2 1 1 1 2 1 3 式 . a b a b a b ⋯ a b . 理 2 m 2 1 2 2 2 3 = . . ⋯ ⋯ ⋯ . anb1 anb2 anb3 ⋯ anbm . xn ym
综合诊断方法
综合诊断方法
F1—分接开关接触不良 F2—绕组引线接触不良 F3—绕组低温过热 F4—铁芯局部短路或多点接地 F5—结构件及磁屏蔽体中漏磁引起的过热 F6—匝间短路 F7—围屏放电 F8—引线对地放电或发生短路 F9—悬浮体感应放电 F10—油中局放 F11—有载分接开关箱渗漏油
模式与状态空间
模式识别系统原理
模式识别举例
• 对异步电机转子鼠笼断条故障检测常用的方法是通过 电流传感器采集定子电流信号,这些信号经数字滤波后, 利用数字信号处理技术经FFT变换后作为特征信号。
•实验电机为7.5kW三 相四极异步电动机。 图表示了电机转子为 正常时定子电流信号 的频谱图,中心频率为 50Hz,图中只画出10个 样本。
电气设备故障诊断
第5讲：故障的识别和判断、 故障的识别和判断、 故障的识别和判断 预测技术
故障模式 和 故障机理
故障模式是对出现的故障或异常状态的某种程度的分类。 故障机理是导致设备发生故障的物理过程，化学过程和故障 的因果关系。 故障机理不同而模式相似的情况是客观存在的，另外也存在 机理相同却产生不同的故障模式。
概率论或经验方法的识别判断技术
• 初步判断 • 深入一步的 诊断 • 解体检查 • 改善处理
针对可能性最大且易于实现改善 的故障机理着手进行改善处理， 再试运行。 如果实践证明处理无效，则应在 进一步分析判断的基础上再试第 二个方案。最终找到故障的根源。
由于某些经验的局限性往往带来某些识别判断的“ 由于某些经验的局限性往往带来某些识别判断的“不确定 性”。
在实际工作中设备状态特征的信息量是错综复杂的。必须 坚持科学态度，对采集到的信息量要全面地、历史地进行 分析。在占有大量信息资料的基础上，实事求是地进行归 纳、整理与分类。 大量信息，可以用聚类分析的方法进行分类、统计、压缩 向量维数，把大量存在的状态特征数据综合简化成为少量 具有代表性的状态特征因子，同时可以将把各因子间的关 系列成矩阵。 信息量是多方面的： 如电气试验数据、在线检测数据、运行记录数据、维修记 录等等。
2.筛选出异常的状态信息量
采用对比法将采集到的信息量与正常信息量进行对比， 主要是与技术规程、标准的规定对比；与过去的历史数 据对比，与同类型设备的状态相对比，简称“三对比” 的方法，筛选出异常的状态信息量，施行进一步的识别 判断。 （1） 绝对判断标准 ） 对照技术规程、标准的规定的判断。 规定——设备长期运行、检修和测试经验的总结 遇到特殊情况，需要进一步搜集信息，为分析、研究、正 确判断提供第一手材料。
2.筛选出异常的状态信息量
采用对比法将采集到的信息量与正常信息量进行对比， 主要是与技术规程、标准的规定对比；与过去的历史数 据对比，与同类型设备的状态相对比，简称“三对比” 的方法，筛选出异常的状态信息量，施行进一步的识别 判断。 （1） 绝对判断标准 ） （2）纵向对比 ） 主要是和历史修、测试数据对比，以及与 它的发展变化对比。各类设备都有它独立的结构和特点， 这些特点往往在它的运行特征参量上表现出来。
关系矩阵即反映了故障机理与故障模式间的因果关系
数理逻辑故障识别举例
概率论或经验方法的识别判断技术
模板 首先是把历史上已经发生过的各种故障模式和它所对应的 故障机理以及处理经过及效果，作为样板模式记入数据库 对照 将现实监测到的状态量特征参数与数据库中的样板模式的 状态特征参数相对照，就可查出相应的故障机理。 由于一种故障模式常有多种故障机理，例如汽轮发电机振 动是一种状态特征，从经验看80％～90％的振动是由转子 质量不平衡的离心力所造成，同时也不能排除其他因素的 存在。——是一个具有概率特性的结论。 进一步识别与判断
1.信息量的归纳和整理
3.识别和判断技术 识别和判断技术
• • • • 决定论或数理方法的识别判断技术 概率论或经验方法的识别判断技术 模糊识别判断法 模式判别方法
决定论或数理方法的识别判断技术
逻辑推理
从研究设备状态量入手，结合设备运行外部和设备结构 等条件，应用物理学和化学等多方面的科学技术，探求 故障或设备缺陷产生的机理。必要时再通过实践检验， 最后得出科学的判断。 往往不能及时全面解释生产现场设备所发现的一切现象 和因果关系。所以还不能全部采用决定论的方法识别故 障实质。限于当前的技术条件，所以至今它还仅仅是诊 断方法中的一个组成部分而不是全部。
针对以上几种可能的因素，进行 深入一步的诊断(包括精密诊断 精密诊断)再 精密诊断 排除一部分没有可能性的故障因 素。 直到只留有少数因素时，就要针 对这些再进行更精密的识别和判 断。
概率论或经验方法的识别判断技术
• 初步判断 • 深入一步的 诊断 • 解体检查
针对多次诊断后还存在的几种可 实践的方法， 能的故障因素，通过实践 实践 对每一个问题逐个做解体(剖)检查。 实施解体检查过程中也要注意应 用现代科技手段，先从易于入手 的部分开始，逐步深入。
模式识别举例
• 对异步电机转子鼠笼断条故障检测常用的方法是通过 电流传感器采集定子电流信号,这些信号经数字滤波后, 利用数字信号处理技术经FFT变换后作为特征信号。
•图表示了电机转子为 断条故障时定子电流 信号的频谱图,中心频 率为50Hz,图中为10个 样本。 •诊断时直接将电机定 子电流频谱特征信号 送入神经网络以进行 分类,然后判断是否存 在故障。
#1. 模糊集合和隶属度
“集合”就是按一定特征组合起来的事物总体。构成集 合的个体称为“元素”。 对于一个模糊子集 A，元素 x 同时既有属于 A 的倾向性 ， (表示为“l”)，也有不属于 A 的倾向性 表示为“0”) 表示为“ ， 的倾向性(表示为 表示为“ ” 表示为 把既属于又不属于的元素划在0与1之间——隶属函数
0 ≤ µ A ( x) ≤ 1
隶属函数 举例
#2. 模糊诊断
模糊诊断就是通过状态参数的隶属度，求出故障机理 的隶属度，即
B = RA
故障机理及其 隶属度
状态参数及其 隶属度
其中，R是模糊关系矩阵，矩阵各元素表示设备状态与 故障机理的关系
#3 诊断算法
#4模糊专家推理举例
特征空间模式识别
• 将常用的变压器油中溶解的7种特征气体视为一个7维欧氏 空间,并假定每种特征气体分别代表7维空间中的一个坐标, 且第i个特征气体的测量值ai对应于第i个坐标的值,则构造 故障征兆空间。 出的空间称为故障征兆空间 故障征兆空间 • 对应于任意一个故障变压器DGA结果的一个7维矢量称为 故障征兆矢量。 故障征兆矢量 • 对变压器每一种故障类型来说都有一组故障征兆矢量与之 相对应,因此可利用某种优化原则 优化原则获取该故障类型的最佳 优化原则 故障特征矢量。 • 基本诊断思路：当对变压器绝缘故障进行诊断时,可先计 算待诊变压器故障征兆矢量与所有故障类型的最佳故障特 征矢量间的夹角,最小夹角对应的故障类型即为最终的诊 断结论。
基础： 基础：模糊集合和隶属度
模糊识别的目的
• 目前利用电气试验数据进行故障诊断时普遍采 用的是阈值原则,即当某项电气试验测量值高于 规定的注意值时,就认为有可能存在故障。 • 确定逻辑的缺点：对边界处理过于精确化 确定逻辑的缺点：对边界处理过于精确化。 • 有时电气试验数据的相间比较、历年比较等会 对故障的识别很有帮助——先利用模糊数学方 法对边界进行模糊化处理,然后利用模糊综合评 判的思想综合多种因素的影响进行故障诊断
模糊识别判断法
运用模糊数学的原理进行设备诊断或故障的识别判断技术。 模糊数学来源于1965年创立的“模糊聚合论”，模糊诊断 则是在此基础上发展起来的一门新兴技术。 模糊数学、模糊诊断就是针对现实生活中存在的某些内涵 灵活、外边界限不清的概念，如‘温度高”、“振动大” 等无量纲的信息，和‘‘绝缘不良”、“金属腐蚀严重” 等不够准确的定语，通过分析运算以取得准确的结论。
概率论或经验方法的识别判断技术
• 初步判断
就已经掌握的有关设备状态特征 对照过去积累的经验，做出初步 判断。 会得出几种可能发生的故障机理 几种可能发生的故障机理， 几种可能发生的故障机理 将其列出清单，逐条分析，排除 不可能出现的因素，保留可能发 生的因素。
概率论或经验方法的识别判断技术
• 初步判断 • 深入一步的 诊断
同是一项“磨损”故障模式，其故障机理可能来自“磨 同是一项“磨损”故障模式，其故障机理可能来自“ 也可能来自“冲击” 可见，故障机理的“磨损” 损”，也可能来自“冲击”。可见，故障机理的“磨损” 和故障模式的“磨损”的涵意并不相同。 和故障模式的“磨损”的涵意并不相同。
故障模式与机理举例
设备诊断过程就是一种典型的 从故障模式或状态特征到故障 机理的求取过程
2.筛选出异常的状态信息量
采用对比法将采集到的信息量与正常信息量进行对比， 主要是与技术规程、标准的规定对比；与过去的历史数 广泛搜集和积累有关的技术资料， 广泛搜集和积累有关的技术资料，是开展诊断的重要工作 据对比，与同类型设备的状态相对比，简称“三对比” 的方法，筛选出异常的状态信息量，施行进一步的识别 判断。 （1） 绝对判断标准 ） （2）纵向对比 ） （3）横向对比 ） 对同类型设备在相同条件或近似相同的条件下，进行状态 量对比，或是对电气设备三个不同相间的状态特征量进行 对比，识别出设备故障特征参数。这种横向对比可以扩大 到国内外的同类或类似设备的对比。
决定论或数理方法的识别判断技术
关系矩阵
x1 y1 x a b a b a b ⋯a b y 1 m 2 机 模 2 1 1 1 2 1 3 式 . a b a b a b ⋯ a b . 理 2 m 2 1 2 2 2 3 = . . ⋯ ⋯ ⋯ . anb1 anb2 anb3 ⋯ anbm . xn ym
综合诊断方法
综合诊断方法
F1—分接开关接触不良 F2—绕组引线接触不良 F3—绕组低温过热 F4—铁芯局部短路或多点接地 F5—结构件及磁屏蔽体中漏磁引起的过热 F6—匝间短路 F7—围屏放电 F8—引线对地放电或发生短路 F9—悬浮体感应放电 F10—油中局放 F11—有载分接开关箱渗漏油
模式与状态空间
模式识别系统原理
模式识别举例
• 对异步电机转子鼠笼断条故障检测常用的方法是通过 电流传感器采集定子电流信号,这些信号经数字滤波后, 利用数字信号处理技术经FFT变换后作为特征信号。
•实验电机为7.5kW三 相四极异步电动机。 图表示了电机转子为 正常时定子电流信号 的频谱图,中心频率为 50Hz,图中只画出10个 样本。
电气设备故障诊断
第5讲：故障的识别和判断、 故障的识别和判断、 故障的识别和判断 预测技术
故障模式 和 故障机理
故障模式是对出现的故障或异常状态的某种程度的分类。 故障机理是导致设备发生故障的物理过程，化学过程和故障 的因果关系。 故障机理不同而模式相似的情况是客观存在的，另外也存在 机理相同却产生不同的故障模式。
概率论或经验方法的识别判断技术
• 初步判断 • 深入一步的 诊断 • 解体检查 • 改善处理
针对可能性最大且易于实现改善 的故障机理着手进行改善处理， 再试运行。 如果实践证明处理无效，则应在 进一步分析判断的基础上再试第 二个方案。最终找到故障的根源。
由于某些经验的局限性往往带来某些识别判断的“ 由于某些经验的局限性往往带来某些识别判断的“不确定 性”。
在实际工作中设备状态特征的信息量是错综复杂的。必须 坚持科学态度，对采集到的信息量要全面地、历史地进行 分析。在占有大量信息资料的基础上，实事求是地进行归 纳、整理与分类。 大量信息，可以用聚类分析的方法进行分类、统计、压缩 向量维数，把大量存在的状态特征数据综合简化成为少量 具有代表性的状态特征因子，同时可以将把各因子间的关 系列成矩阵。 信息量是多方面的： 如电气试验数据、在线检测数据、运行记录数据、维修记 录等等。
2.筛选出异常的状态信息量
采用对比法将采集到的信息量与正常信息量进行对比， 主要是与技术规程、标准的规定对比；与过去的历史数 据对比，与同类型设备的状态相对比，简称“三对比” 的方法，筛选出异常的状态信息量，施行进一步的识别 判断。 （1） 绝对判断标准 ） 对照技术规程、标准的规定的判断。 规定——设备长期运行、检修和测试经验的总结 遇到特殊情况，需要进一步搜集信息，为分析、研究、正 确判断提供第一手材料。
2.筛选出异常的状态信息量
采用对比法将采集到的信息量与正常信息量进行对比， 主要是与技术规程、标准的规定对比；与过去的历史数 据对比，与同类型设备的状态相对比，简称“三对比” 的方法，筛选出异常的状态信息量，施行进一步的识别 判断。 （1） 绝对判断标准 ） （2）纵向对比 ） 主要是和历史修、测试数据对比，以及与 它的发展变化对比。各类设备都有它独立的结构和特点， 这些特点往往在它的运行特征参量上表现出来。
关系矩阵即反映了故障机理与故障模式间的因果关系
数理逻辑故障识别举例
概率论或经验方法的识别判断技术
模板 首先是把历史上已经发生过的各种故障模式和它所对应的 故障机理以及处理经过及效果，作为样板模式记入数据库 对照 将现实监测到的状态量特征参数与数据库中的样板模式的 状态特征参数相对照，就可查出相应的故障机理。 由于一种故障模式常有多种故障机理，例如汽轮发电机振 动是一种状态特征，从经验看80％～90％的振动是由转子 质量不平衡的离心力所造成，同时也不能排除其他因素的 存在。——是一个具有概率特性的结论。 进一步识别与判断