如何提升电力系统故障监测的自动化和智能化水平

综合自动化系统就是将变电站的二次设备（包括仪表，信号系统，继电保护，自动装置和远动装置）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术，现代电子技术和通信设备及信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输配电线路的自动监视，测量，自动控制和微机保护以及与调度通信等综合性的自动化功能。
综合自动化实现的原则
一是中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；二是对高压变电站（220kV及以上）的建设和设计来说，是要求用先进的控制方式，解决各专业在技术上分散、自成系统，重复，甚至影响运行可靠性。
电力监控系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，为变配电系统的实时数据采集、开关状态检测及远程控制提供了基础，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统，在变配电监控中发挥了核心作用，可以帮助消除孤岛、降低运作成本，提高生产效率，加快变配电过程中异常的反应速度。
变电站综合
变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息、数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。功能的综合是其区别于常规变电站的最大特点,它以计算机技术为基础, 以数据通讯为手段,以信息共享为目标基本特征
1）功能实现综合化。变电站综合自动化技术是在微机技术、数据通信技术、自动化技术基础上发展起来。它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备，
2）系统构成模块化。保护、控制、测量装置的数字化（采用微机实现，并具有数字化通信能力）利于把各功能模块通过通信网络连接起来，便于接口功能模块的扩充及信息的共享。另外，模块化的构成，方便变电站实现综合自动化系统模块的组态，以适应工程的集中式、分部分散式和分布式结构集中式组屏等方式。
3）结构分布、分层、分散化。综合自动化系统是一个分布式系统，其中微机保护、数据采集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计的，每个子系统可能有多个CPU分别完成不同的功能，由庞大的CPU群构成了一个完整的、高度协调的有机综合系统。
4）操作监视屏幕化。变电站实现综合自动化后，不论是有人值班还是无人值班，操作人员不是在变电站内，就是在主控站内，就是在主控站或调度室内，面对彩色屏幕显示器，对变电站的设备和输电线路进行全方位的监视和操作。
5）通信局域网络化、光缆化。计算机局域网络技术和光纤通信技术在综合自动化系统中得到普遍应用。
6）运行管理智能化。智能化不仅表现在常规自动化功能上，还表现在能够在线自诊断，并将诊断结果送往远方主控端
7)测量显示数字化。采用微机监控系统，常规指针式仪表被CRT显示器代替。人工抄写记录由打印机代替。

胎压监测故障问题灯怎么解除

短路故障的产生的危害，主要表现在造成现场工作人员的伤害，对开关设备及邻近配电设备的损害这二方面。

1 弧光短路故障对人员的危害
弧光短路所释放的巨大的能量所产生的各种电弧效应，会对附近的工作人员造成严重的伤害。例如感应电压会侵害人的肌肉、神经，电弧燃烧产生的高温气体会使人的皮肤严重烧伤，强烈的闪光会刺伤眼睛、连同爆破声造成暂时性失明，爆破性压力冲击波会造成在高空工作的人员坠落、碎片的飞射将损伤人体，爆破性的声音会造成人的耳膜、内脏震损，电弧燃烧所产生的有毒气体会伤害人的呼吸系统等。
值得一提的是，在开关柜故障中，除了明显的触电死亡和身体电击的危险外，另一个可能更敏感的危险是电弧的热效应对人的伤害。之所以说敏感，是因为故障电弧产生很大比例的辐射热能，而它是人眼所看不见的，它可能造成皮肤的二度和三度烧伤，它对人的伤害是严重的、甚至是致命的。

典型事故1：2000年4月，广东某供电局在一变电站进行检修对某10kV出线进行切换操作时，由于违章操作和开关柜内联锁功能失效，在带负荷拉开该带电线路的线路侧刀闸时产生弧光短路故障，故障电弧效应将该线路柜后门冲开，将拿地线到停电线路柜后面的一位检修人员灼伤。

典型事故2：2002年9月，河南某供电局在220KV变电站在进行检修时，配电房进线柜内部故障发生爆炸，在附近的6名工作人员被电弧火球烧伤，配电房外一变压器因短路烧毁，变电站停电，事故造成该市部分地区大面积停电1小时。

为了最大限度地保护人员免受故障电弧的伤害，一方面，保护系统应以尽可能快的速度切除故障，比如如果在电弧排放阶段开始时就能切断供给燃弧点的短路电流的话，故障电弧释放的能量将大大减少，从而也大大降低电弧效应对人员的伤害。另一方面，运行操作人员在开关设备附近工作时，通过评估现场故障电弧可能造成的伤害的工作条件，穿戴合适的个人防护装备(防护手套、防护外套、防护面罩及防护眼镜等)也可对工作人员提供相应的保护。采用个人防护装备的目的，是在发生电弧故障时为工作人员提供逃离的时间，并减少电弧热效应的烧伤程度，从而增加了事故受害者的生存机会。

2弧光短路故障对设备的损害
21 概述
开关柜内部发生弧光短路时，弧光发生点的温度是35，000°F，为太阳表面温度的4倍。如此高的温度将造成铜排、铝排熔毁和汽化，使电缆熔毁、电缆包覆层着火，并造成柜内污损、保护漆焚毁、清理困难。此外，高温、高压气体还可能以极快扩散到相邻盘体，从而造成多组开关柜同时烧毁的“火烧连营”事故。
电弧燃烧时释放的巨大的能量，高温对空气加热而膨胀，而铜排气化时，体积膨胀67，000倍，从而使柜内压力急骤上升。它产生的爆破压将造成开关柜盘体变形、破碎。此外，电弧燃烧产生的爆破音将造成盘内强烈震动、使固定元件松脱。
开关柜内部弧光短路，往往不仅损坏开关设备本身、在某些情形造成“火烧连营”重大设备损坏事故，而且在故障持续期间巨大的故障短路电流往往对昂贵的主变压器或厂用变造成冲击而使其绝缘损坏、寿命缩短，甚至被烧毁。此外，它还可能波及站用直流系统发展成系统性故障，造成巨大的经济损失。

22 造成“火烧连营”事故
中压开关柜发生内部电弧故障，由于电弧能量释放巨大的能量造成的各种电弧效应，除了造成起弧开关柜本身严重损坏外，往往还波及到邻近的开关设备，甚至造成多组开关柜同时烧毁的“火烧连营”事故。发生这种事故后抢修恢复困难，无论直接损失还是间接损失都很大，造成极其深远的影响。

典型事故3：1998年4月，内蒙古某变电站10KV I段某开关柜内部突然闪络，引起母线故障，并造成“火烧连营”事故，致使相邻五个间隔设备烧损。事故使该变电站10KV四段母线对外全部停电，10KV I段母线对外停电7天才恢复送电。事故直接损失达30多万元。
典型事故4：1999年10月，广西某变电站10KV开关柜的真空断路器在投切电容器中发生爆炸而引起“火烧连营”的事故，烧毁开关柜4台。经济损失达30万元。

中压开关柜故障引发的母线故障被发展扩大的最根本的原因，就是因为没有专门的快速母线保护，使母线故障由延时较长的变压器后备过流保护来切除；在故障持续过程中，产生的电弧引发其它部位的故障。电弧的燃烧效应还会点燃开关柜的器件引起火灾，大面积烧毁配电设备，同时变压器受到短路电流的冲击而可能损坏。如果配置有专用快速母线保护，在故障发生后立即动作，在电弧刚燃起时就快速切除故障，则开关设备可避免被烧毁、变压器受到的冲击也大大降低，同时可快速恢复供电，使损失减到最小。

23 造成主变压器/厂用变损坏的事故
自上世纪90年代以来，我国110KV及以上的变压器因外部短路引起损坏的事故逐年增加，1990 ~1991年所占的比例还在10％以下，1992~1995年平均以每年10％左右的速度增长，到1996年已达到50％。根据1995~ 2000年的统计数据，110KV及以上变压器全国共有316台损坏，其中因短路损坏的变压器达136台，占全部事故的44%。而实际数字还要高，因为上述数字还没有包括因误操作、绕组变形累积引起的绝缘事故。
因外部短路引起故障的变压器大多损坏严重，特别是变压器低压出口短路形成的故障一般需要更换绕组，严重时可能要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失。有的因变压器的损坏还扩大成为系统事故，造成巨大的经济损失和社会影响。
造成变压器损坏有多种原因，比如变压器本身的动热稳定性能差、系统的扩大后引致的短路容量的增加、运行维护操作薄弱环节等，但国家电力公司发输电运营部提供的调查报告认为，继电保护不完善也是造成变压器损坏的重要原因之一。
国家标准中规定110KV及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2s，动稳定时间为025s。但实际上很多变压器的保护动作时间大于此规定值。比如，一台220KV、120MVA变压器低压侧出口短路持续时间可能达245s，大于变压器的热稳定时间2s，离变压器的动稳定时间025s要求相差的更远。所以，万一发生中低压母线或近区故障，巨大的短路电流流过变压器对变压器的动稳定和热稳定都将构成严重的威胁，可能造成变压器的绝缘损坏、寿命缩短，甚至被烧毁。

典型事故5：1999年3月，某电厂6kV厂用电A段上3a磨煤机断路器b相由于动触头拉杆端部绝缘老化，对本体放电形成单相弧光接地，并发展为断路器下部与底座之间三相短路的母线故障。6kV母线最大故障电流达24000A以上，由于3号高压厂用变已经过多次短路电流冲击，这次再承受20000A以上的电流达05s之久（时限速断动作时间整定为04s，断路器固有的分闸时间01s）而损坏，变压器瓦斯保护、差动保护、高压侧过流保护动作，使机组解列。事故造成3A磨煤机断路器烧毁、3号高压厂用变损坏，3号机组事故跳闸。
典型事故6：2001年8月，广东某110KV变电站因遭受雷击，某10KV馈线避雷器爆炸，02秒电流速断保护动作开关跳闸，20秒该开关自动重合闸，过075秒后该开关再次跳闸，再过223秒变压器复合电压过流保护动作，跳110KV分段开关。与此同时，2号主变压器瓦斯继电器动作，跳主变高低侧开关，事故过程保护动作一切正常。事故后现场吊罩检查发现变压器低压侧B相绕组中部严重变形，造成匝间短路，A、C相绕组也存在幅向变形。

目前针对变压器穿越性短路电流的过流保护的动作时间过长，远大于变压器的允许时间，不能满足保护变压器动稳定和热稳定的要求，迫切需要改善变压器保护，使变压器的保护动作小于变压器的允许动稳定时间025s。为此，为了避免变压器遭受外部短路电流冲击而损坏，国家电力公司提出了以下针对保护配置以及开关柜管理方面的部分预防措施包括：
1）本着“保设备”的原则，对变压器继电保护进行改造完善。使之满足变压器保护动作的时间小于变压器承受短路能力的持续时间。
2）变压器中低压侧加装相间电流限时速断保护，其电流整定值与时限均与出线电流速断配合。对于重要变电站加装母线保护。
3）加强开关柜管理，防止配电室“火烧连营”。

324 波及站用直流系统发展为电网事故
在开关柜发生内部弧光短路故障时，故障点处的电弧光很容易波及到周围的直流电缆或保护用的端子排，从而引发直流系统故障，甚至直接损坏二次设备。失去直流电源的后果，一方面造成当地保护装置而不能及时动作以切除故障，致使主变压器长时间流过短路电流而被烧毁；另一方面只能靠越级由远方跳闸切除当地故障而使事故进一步扩大为系统事故，从而造成巨大的经济损失。

典型事故7：1999年11月，江西某220KV变电站的一个10KV开关柜的电缆头发生三相短路，开关在分闸过程中由于遮断容量不足发生爆炸，造成“火伤连营”事故，烧毁10KV开关柜8台。开关柜爆炸起火后引起柜内直流信号电缆短路，造成高压室直流系统控制保险熔断，全站信号电源消失。1号主变保护失去直流工作电源不能启动而不能跳开三侧开关，引起事故扩大，导致5个110KV变电站失压，地调小水电、小火电与系统解列。
典型事故8： 2000年6月，湖北某电厂由于B磨开关中B相真空灭弧室破裂对合闸线圈放电，开关柜烧毁。高电压窜入220V直流系统，220V动力回路电源保险熔断；而开关二次插件端子的击穿又将高压引入直流110V系统，110V控制回路电源保险炸毁，最后导致发变组保护C屏的出口插件烧毁而引起停机。事故造成直接损失13万元，少发电5025万kWh。
2 弧光短路危害的防护措施
21消极性防护措施
采用消极性防护措施的目的，是通过加强开关柜的结构来限制故障电弧产生的各种效应，如加强开关柜的结构，密封隔离各单元室、设置释放板和泄压通道等。采用这种措施在一定程度上能减少损坏程度；另一方面，如果要采用通过加强结构的方式来较大地提高开关柜的燃弧耐受时间的话，则需要增加很大的设备费用。

22积极性防护措施
采用积极性防护措施的目的，是及时检测开关柜内部产生的故障电弧，并将电弧快速加以消除。例如采用专用中压母线保护来快速切除弧光短路故障，从根本上限制故障电弧的发展，消除其各种效应对设备和人员的危害。如果中低压母线保护能在开关柜耐受燃弧时间以内切除故障的话，将最大限度地限制弧光故障对开关设备的损坏；从另一方面看，限制了开关设备的损坏，即阻断了故障发展的可能性，从而可避免主变压器长时间遭受短路电流的冲击而损坏，同时也可防止故障电弧波及站用直流系统而发展成系统故障。这也是目前迫切需要采取的最有效的限制弧光短路故障造成开关设备烧毁及变压器因短路电流冲击而损坏的防护措施。
3开关柜弧光短路故障对保护系统的要求
31 中压开关柜内部电弧耐受时间故障防护标准[7，8]
中压开关柜发生内部电弧故障释放的能量是很大的，其总能量取决于短路电流大小、故障电弧燃烧的时间、同时燃烧的电弧的数量等因素。在一条短时耐受电流为25kA和电弧电压约为600V的20kV电力系统中，故障电弧释放的能量为405MJ。这一能量能在1秒内可使156升水蒸发掉，或使42公斤的铁熔化。
在中压开关柜中，国外一般采用IEC298中附录AA中指定的100ms的内部电弧额定时间作为电弧故障防护标准，它指的是开关柜可以承受的内部电弧燃烧时间。也就是说，发生开关柜内部故障时保护动作切除故障的时间在100ms以内的话，对开关设备及附近人员的损害限制到最小。图2为电弧燃烧产生的能量与电弧燃烧时间的关系曲线，图中也标出通过试验得出的电弧燃烧持续时间对某些开关设备部件的损坏程度。
国外著名厂家生产的中压开关柜，一般都进行内部电弧试验，并在产品样本中提供这一性能指标。国内的开关柜，一般采用等效IEC298的GB3906、DL404等标准生产的，但在产品样本中一般没有列出内部电弧额定时间这一指标。在国外，在用户提出要求高于100ms的内部电弧耐受时间要求时，一般由用户和生产厂另行商定解决。当然，这将增加开关柜的费用。根据国外的应用经验，将内部电弧故障额定值从100ms增加到200ms，开关柜的成本增加10%；但如果将该指标增加到1秒，则开关柜的成本将增加100%。

32 现有保护系统存在的问题[9，10]
现有的针对开关柜内部弧光故障（相当于母线故障）的保护，国内普遍采用变压器后备过流保护作为主保护，由于过流保护为了保证其选择性，其动作时限需要按照阶梯原则配合，即自负荷侧到电源侧的动作时限逐级拉长，以致到了主变压器处已达到15 ~ 20秒，有的更是长达6秒，如此长的故障切除时间，对于开关柜额定耐受电弧时间只有100ms来说，一旦发生内部弧光故障，对开关设备的损坏将是非常严重的。此外，由于国标规定的110kV及以上电压等级的变压器的动稳定时间为025秒，中低压母线保护系统的故障切除时间也必须满足这一要求。
为了加快切除中低压母线故障的速度，国外曾配合微机过流保护装置的广泛应用，提出了一种利用馈线过流闭锁进线速断保护的闭锁式保护方案。这种保护方案在国外一些电网采用，它与前一种变压器后备过流保护方案相比，保护的动作速度有了一定的提高，动作时间大约为200ms – 300ms，仍不能满足总故障清除时间100ms的要求。
应用于高压、超高压系统的母差保护的动作速度很快，可达到20 ~ 35ms。然而，由于以下几方面的原因而不适合于中低压母线应用。其一，采用母差保护由于保护范围受到CT安装位置的限制，不能保护到发生故障几率较高的电缆室电缆接头处的故障。其二，采用母差保护不能提供故障定位功能，这对于组成中低压母线的开关柜一般分为多个单元室，而一段母线上往往连接有十多台、甚至二十多台开关柜，快速母线保护切除故障后，在开关柜外观是看不到损坏痕迹的，如果母线保护系统没有故障定位功能的话，对于查找故障点可能需要较长的时间，因而影响检修速度和尽快恢复供电。此外，采用这种方案还存在接线复杂，对CT的要求高并且安装在6 ~ 35kV母线上有很多困难，也很不经济等问题。所以，母差保护也是不适合中压母线保护应用的。
现有的保护方案显然是不能满足快速切除故障或保护覆盖范围要求的，迫切需要采用一种新型中压母线保护系统，以解决中低压母线发生故障几率较高、延迟切除故障导致故障发展、扩大，从而造成的巨大的经济损失的问题。

33 新型电弧光中低压母线保护系统
开关柜发生内部故障时，电弧燃烧的结果会生产各种故障特性，如产生可见光、声波、压力波，甚至是红外线、紫外线或无线电频率的辐射等。[9] 通过检测这些特征量，国外开发出各种新原理的中低压开关柜内部故障（中低压母线故障）保护系统，其中检测可见光认为的一种实际可行的方法。经过多年来的发展，基于检测可见光的电弧光母线保护已开始在国外推广应用，并在一些国家已成为中、低压母线保护的标准配置。
电弧光中低压保护是基于检测开关柜发生内部故障时发出的弧光为主，此外为了防止误动作采用过流作为闭锁条件，即保护系统只有同时检测到弧光和过流时才发出跳闸指令，因而具有高速及可靠的动作性能。采用这种新原理的保护所提供动作时间为5 ~ 7ms，加上断路器35 ~ 60ms的分闸时间，对于开关柜各单元室的故障总清除时间可保证在100ms以内，并留有一定的裕度。
电弧光保护系统所覆盖的保护范围，是通过布置弧光传感器的物理位置来实现的，因此其覆盖范围是在开关柜内是不受限制的。此外，这种保护系统通过检测弧光信息还可以提供故障定位功能，以帮助寻找故障点并进行维修，尽快恢复供电。

氧传感器的常见故障有哪些该如何检测

如果因为胎压低而导致胎压低的警示灯亮了，就要尽快补充气压，否则最好求助，不要继续行驶。由于胎压过低，轮胎在接触地面时会产生较大变形，轮胎与地面的接触面积变大，导致行驶阻力增大，转向沉重。高速行驶时，如果轮胎变形后被压缩的轮胎部分没有被充分拉伸，则在轮胎接地的后部圆周上表现出明显的波浪形变形，并伴随着行驶阻力的急剧增加，最终可能导致橡胶脱层甚至爆破损伤。1首先点击中控位置的一键启动按钮，启动车辆发动机，否则无法清除胎压；2启动发动机后，点击方向盘左侧图标按钮，进入胎压设置界面；3进入胎压设置界面后，选择中控仪表盘上相应的按钮；4选择相应的内容按钮后，按住方向盘右侧的自定义按钮。听到哔哔声就停下来；5观察车辆仪表盘，可以看到胎压故障灯已经清除。拆卸胎压故障监测灯的方法：1。消除胎压警示灯的方法大多是：一种是检测确定胎压是否正常。如果有问题，请调整到标准胎压，然后上路跑几公里。大多数时候，电脑会自动纠正并重置。2另外，一种是在胎压正常的情况下，到汽车服务店检查胎压传感器，排除故障码；3第三个需要在中控台找到设置键进行手动复位，大部分是按下设置键。

状态监测与故障诊断的基本知识

氧传感气故障

1、上游氧传感器信号电压超出可能范围

氧传感器信号电压在空气过量因数λ=1处发生阶跃，如果λ=1，ECU为氧传感器提供了一个450mV电压；在稳定工况下，如果λ＜1，则氧传感器信号电压约为1000mV；如果λ＞1，则此信号电压约为100mV。如前所述，当ECU进入闭环控制后，氧传感器信号电压应在1000mV和100mV之间不断地波动。在加速和减速工况下退出闭环控制，加速工况下混合气加浓，该信号电压应接近1000mV；减速工况下混合气变稀，该信号电压应按近100mV。如果在ECU进入闭环控制后减速该信号电压保持低于175mV达15s，或者在加速工况下该信号电压保持低于600mV达15s，则ECU认为该传感器信号电压偏低--不可信。如果在ECU进入闭环控制后加速信号电压保持高于800mV达15s，或者在减速工况下该信号电压保持高于110mV达15s，则ECU认为该传感器信号电压偏高--不可信。此时，在满足下列条件的情况下ECU将设置上游氧传感器信号电压超出可能范围的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录；节气门开度在3%~40%。

2、上游氧传感器信号电压响应速度过低

随着氧传感器的老化，其信号电压响应速度越来越低，表现为动态响应曲线趋于平缓，其斜率的绝对值变小。在ECU进入闭环控制的情况下，ECU连续监测氧传感器一段时间(例如100s)，记录其信号电压，每次从低于300mV到高于600mV(混合气从稀到浓)和从高于600mV到低于300mV(混合气从浓到稀)跳变所经历的时间及跳变的次数，分别求出跳变时间的平均值。如果从低到高跳变时间的平均值超过114ms或从高到低跳变时间的平均值超过99ms，则ECU认为该氧传感器已老化。此时，在满足下列条件的情况下，ECU将设置上游氧传感器信号电压响应速度过低的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录；节气门开度在3%~40%；ECU进入闭环控制至少达1min；发动机转速在1000r/min~3000r/min；冷却液温度超过50℃；质量空气流量在10g/s~30g/s。

3、上游氧传感器信号电压跳变时间比超出规定范围

随着氧传感器的老化，跳变时间的平均值比值将增大。如果在闭环控制的情况下，100s的监测期间信号电压跳变时间之比的平均值不在4和04之间，则ECU认为该氧传感器已老化。此时，在满足下列条件的情况下，ECU将设置上游氧传感器信号电压跳变时间比超出规定范围的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录；节气门开度在3%~40%；发动机转速在1000r/min~3000r/min。

4、上游氧传感器信号电压跳变频率过低

随着氧传感器的老化，信号电压跳变的频率逐渐减小，如果在闭环控制的情况下，100s的监测期间中信号电压从低到高和从高到低的跳变次数均小于45次，则ECU认为该氧传感器已老化。此时，在满足下列条件的情况下，ECU将设置上游氧传感器信号电压跳变频率过低的故障信息记录：没有没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录及该氧传感器加热器电路的故障信息记录。

5、上游氧传感器活性不足

在闭环控制的情况下，氧传感器信号电压应在100mV~1000mV不断地跳变，这是氧传感器有活性的表现。如果该信号电压稳定在450mV附近，即在400mV和500mV之间达30s以上，则不论ECU是否进行闭环控制，均表明该传感器活性不足或信号电路为开路。此时，在满足下列条件的情况下ECU将设置上游氧传感器活性不足的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录；节气门开度在3%~40%；发动机运转时间超过200s。      

6、上游氧传感器加热器加热过慢

发动机起动后，氧传感器的加热器通电加热氧传感器，使它很快得到活性，也就是很快令其信号电压或者低于300mV，或者高于600mV，而不会停留300mV~600mV。不论ECU是否进行闭环控制，只要发动机起动后上游氧传感器信号电压停留在300mV~600mV的时间超出规定值(45s)，在满足下列条件的情况下，ECU将设置上游氧传感器加热器加热过慢的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器，曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录；节气门开度在3%~40%；起动时进气温度低于35℃；起动时发动机冷却液温度低于35℃；起动时上述两项温度之差在6℃以内；采样时的平均质量空气流量小于15g/s。在有些系统中，例如BOSCH公司的Motronic系统中，ECU直接监测氧传感器加热器的电阻值并检验其可信度。

在三效催化转化器下游加设一个氧传感器，这是OBD-Ⅱ区别于OBD-Ⅰ的重要标志之一。下游氧传感器的首要任务是与上游氧传感器相配合，对三效催化转化器进行故障监测。其次才是作为上游氧传感器的补充，进行闭环控制。

由于三效催化转化器对废气中的氧有储存作用，下游氧传感器的动态响应曲线自然与上游氧传感器不同，所以故障的判别标准也有区别。

7、下游氧传感器信号电压超出可能范围

与上游氧传感器信号电压过低或过高故障监测程序的差别在于，下游氧传感器的无故障判别标准较为宽松，被判为故障的指示数值范围更小，即信号电压在ECU进行闭环控制情况下低于75mV达150s，才算过低；高于999mV/在减速工况下须高于200mV达105s，才算过高。

8、下游氧传感器活性不足  下游氧传感器被判为活性不足的指标数值范围也比上游氧传感器小。如果说上游氧传感器信号电压在400mV~500mV保持达30s为活性不足的话，那么下游氧传感器信号电压在425mV~475mV，保持100s才是活性不足。

9、下游氧传感器加热器加热过慢  发动机起动后下游氧传感器得到活性前所经历的时间超过215s才算加热器有故障。

导语：状态监测与故障诊断的基本知识有哪些可以参考？文章我已经为你准备好了，您只需要点击查阅就可以了！祝大家愉快！

一、振动传感器的基本知识

必要而且准确的信息是进行故障诊断的前提条件。由于所有振动信息的源头均来自于传感器因此有必要了解一下振动传感器方面的基本知识。

1振动传感器的构成及工作原理

振动传感器是将机械振动量转换为成比例的模拟电气量的机电转换装置。

传感器至少有机械量的接收和机电量的转换二个单元构成。机械接收单元感受机械振动但只接收位移、速度、加速度中的一个量机电转换单元将接收到的机械量转换成模拟电气量如电荷、电动势、电阻、电感、电容等另外还配有检测放大电路或放大器将模拟电气量转换、放大为后续分析仪器所需要的电压信号振动监测中的所有振动信息均来自于此电压信号。

2振动传感器的类型

振动传感器的种类很多且有不同的分类方法。按工作原理的不同可分为电涡流式、磁电式电动式、压电式按参考坐标的不同可分为相对式与绝对式惯性式按是否与被测物体接触可分为接触式与非接触式按测量的振动参数的不同可分为位移、速度、加速度传感器以及由电涡流式传感器和惯性式传感器组合而成的复合式传感器等等。

在现场实际振动检测中常用的传感器有磁电式速度传感器其中又以绝对式应用较多、压电式加速度传感器和电涡流式位移传感器。其中加速度传感器应用最广而大型旋转机械转子振动的测量几乎都是涡流式传感器。

3磁电式速度传感器

磁电式速度传感器的构造如下图所示。

磁电式速度传感器的工作原理是传感器固定在被测物体上物体振动时固定在壳体7上的磁钢5随壳体与物体一起振动而由弹簧片2和线圈3组成的弹簧—质量元件与磁钢的振动并不同步而是发生相对运动线圈切割磁钢的磁力线而产生电动势在磁通量及线圈参数均为常数的情况下电动势的大小与线圈切割磁力线的相对速度成正比。此相对速度对相对式显然是被测物体的相对振动速度对绝对式来说当传感器中的弹簧—质量元件的固有频率远小于被测物体的振动频率时线圈的振动速度会远小于磁钢的振动速度线圈与磁钢之间的相对速度接近于被测振动体相对于大地或惯性空间的绝对速度。总之可以认为磁电式速度传感器的输出电压与被测物体的振动速度成正比。

速度传感器通过积分电路可测得位移通过微分电路可测得加速度。

磁电式速度传感器的优点是灵敏度高输出信号大输出阻抗低电气性能稳定性好不易受外部噪声干扰不需外加电源安装简单使用方便对后续电路也无特殊要求缺点是动态频响范围有限尺寸和重量较大弹簧片容易发生疲劳损坏。速度传感器的构造特点决定了弹簧片为关键的矛盾点弹簧片厚弹簧—质量元件的固有频率就增高所能测得的低频范围变窄弹簧片薄易损坏使用寿命短。

4压电式加速度传感器

某些晶体在受到沿一定方向的外力作用时其内部的晶格会发生变化产生极化现象同时在晶体的两个表面上产生了极性相反的电荷当外力消除后又恢复到原来的不带电状态当作用力方向改变时所产生的电荷的极性也随之改变晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比此现象称为压电效应。

压电式加速度传感器就是根据压电晶体受力后会在其两个表面产生不同电荷的压电效应来实现机电转换的。

压电式加速度传感器的构造如下图所示。

其工作原理是压电式加速度传感器的基座4固定或紧密接触于被测物体与物体一起振动由压紧弹簧1与惯性质量块2组成的弹簧—质量元件与基座的振动并不同步、而是发生相对运动压电晶体3受到质量块因相对振动加速度产生的惯性力作用而产生电荷电荷量的大小与惯性力成正比。当传感器中的弹簧—质量元件的固有频率远大于被测物体的振动频率时质量块的振动位移会远小于基座的振动位移质量块与基座之间的相对振动接近于基座、即被测物体的振动。因此压电式加速度传感器的输出电压与被测物体的振动加速度成正比。

加速度传感器通过积分电路可测得速度通过二次积分电路可测得位移。

压电式加速度传感器的优点是体积小重量轻频率响应范围宽。适于测量高频、冲击信号例如齿轮、滚动轴承的振动测量耐温、耐蚀性较好不易损坏在实际测量中应用最广泛。由于压电晶体产生的电荷量很小加速度传感器需要配置电荷放大器因此造成内阻抗高、电荷放大器前的连接电缆容易受到外部电磁干扰。现在许多加速度传感器把放大电路集成到传感器内抗干扰能力得到大幅度的提高。压电式加速度传感器的频响特性范围下限由电荷放大器决定上限由传感器的固有频率及安装谐振频率决定。即传感器与被测物体的接触及固定状况会影响高频测量的范围其中钢螺栓联接固定方式的高频测量范围最高可达10000Hz磁铁固定式为2000Hz手持式最低仅数百Hz。

5电涡流式位移传感器

电涡流式位移传感器由探头和前置放大器又称测隙仪二部分组成探头对着转子被测表面但并不接触留有一定的间隙用支架固定在轴承的瓦座上或机壳上通过延伸电缆与机壳外的前置放大器相连。

电涡流式位移传感器的构造如下图所示。

电涡流式位移传感器的工作原理是传感器的头部线圈与谐振电容、前置器内的石英振荡器构成高频12MHz电流振荡回路在头部线圈周围产生高频交变磁场。当磁场范围内出现金属导体、如转子时转子表面会产生感应电流即电涡流。电涡流产生的感应磁场反作用于线圈的高频磁场使线圈的阻抗或者说电感发生变化转子与探头之间的间隙δ越小电涡流就越大线圈的阻抗就越大、电感量就越小。在振荡器激励电流参数、线圈参数、金属转子电导率和磁导率都为常数的情况下电感量是间隙δ的单值函数。测出电感量的变化即可知道转子与探头的间隙变化。由延伸电缆输出的电感量变化信号为高频载波信号经前置放大器内的检波器放大、转换后输出的是直流电压信号。该电压与探头和转子之间的间隙δ成正比因此称为间隙电压。间隙电压U又可分为直流分量Uo和变化分量Ua两部分。直流分量对应于初始间隙又称安装间隙或平均间隙用于测量轴位移变化分量对应于振动间隙用于测量振动。测隙仪输出的间隙电压信号经后续仪表的进一步处理即可转化成轴振动、轴位移、转速、相位的数值以及状态监测的各种图谱。

电涡流式位移传感器是非接触式传感器具有灵敏度高、线性范围大、频响范围宽、具有零频响应、探头结构尺寸小、抗干扰能力强、适于远距离传送、易于校准标定等优点。与接触式传感器速度传感器、加速度传感器都是接触式相比电涡流式传感器能够更准确地测量出转子振动状况的各种参数尤其适用于大型旋转机械轴振动、轴位移、相位、轴心轨迹、轴心位置、差胀、等等的测量用途十分广泛。

二、状态监测与故障诊断的意义及发展现状

1状态监测与故障诊断的定义通俗地说状态监测与故障诊断就是给机器看病。

人不可能不生病机器在运行过程中出现故障也是不可避免的。人生了病需要求医就诊机器出了故障也要找“医生”诊断病因。医生对病人的诊断是基于体征检查先看体温再进行验血、X光、心电图、B超、甚至CT等基础上的分析判断对机器故障的诊断同样也是基于状态监测先看总振动值再求助于频谱、波形、轴心轨迹、趋势图、波德图、全息谱图等基础上的综合性分析判断。

状态监测是指通过一定的途径了解和掌握设备的运行状态包括利用监测与分析仪器在线的或离线的采用各种检测、监视、分析和判别方法对设备当前的运行状态做出评估属于正常、还是异常对异常状态及时做出报警并为进一步进行的故障分析、性能评估等提供信息和数据。

故障是指机械设备丧失了原来所规定的性能或状态。通常把设备在运行中所发生的'状态异常、缺陷、性能恶化、以及事故前期的状态统统称为故障有时也把事故直接归为故障。而故障诊断则是根据状态监测所获得的信息结合设备的工作原理、结构特点、运行参数、历史状况对可能发生的故障进行分析、预报对已经或正在发生的故障进行分析、判断以确定故障的性质、类别、程度、部位及趋势对维护设备的正常运行和合理检修提供正确的技术支持。

2状态监测与故障诊断的意义

状态监测与故障诊断技术的由来及发展与十分可观的故障损失以及设备维修费密切相关而状态监测与故障诊断的意义则是有效地遏制了故障损失和设备维修费用。具体可归纳如下几个方面

1及时发现故障的早期征兆以便采取相应的措施避免、减缓、减少重大事故的发生

2一旦发生故障能自动纪录下故障过程的完整信息以便事后进行故障原因分析避免再次发生同类事故

3通过对设备异常运行状态的分析揭示故障的原因、程度、部位为设备的在线调理、停机检修提供科学依据延长运行周期降低维修费用

4可充分地了解设备性能为改进设计、制造与维修水平提供有力证据。

自上世纪七十年代以来国内外石化、化工、电力、钢铁等行业为了极大限度地提高经济效益生产规模不断扩大生产装置向着大型化、高速化、自动化、连续化、单系列化发展装置中的关键设备均无备机一旦出现故障停机将导致整个装置停产所造成的经济损失是十分巨大的。例如一个年加工原油500万吨的炼油厂停产一天的经济损失达二千多万元一个年产30万吨合成氨的化肥厂停产一天的经济损失达二百五十万元一台30万千瓦的发电机组停产一天的经济损失达二百万元。由于大型转动设备的检修周期较长、备件价格昂贵一次故障停机的总经济损失多数都在千万元以上。

设备维修费在生产成本中所占的比重很大对于工业发达的国家来说任何一家公司的维修费都是一个可观的数字。国外研究表明维修费随设备技术含量的提高而增加并且与维修体制密切相关。在日本由于较为重视状态监测与故障诊断工作上世纪九十年代初工业装置的维修费为年销售额的610加上库存的备品备件总维修费达销售额的25在美国根据美国国家统计局发布的资料1980年美国工业设备的维修费达2460亿美元几乎占了和地方税收总额7500亿美元的三分之一而其中的750亿美元是因不当维修包括缺乏正确的状态监测与故障诊断给浪费了在我国的石化行业伴随着维修体制的逐步改进、以及状态监测与故障诊断工作的逐步开展和提高维修费所占的比重呈逐步下降趋势上世纪八十年代为年产值的20左右九十年代为15左右近年来为10左右、甚至略低。

维修体制的变革经历了故障维修、预防性维修和预知性维修三个阶段。

最初是故障维修又称为事后维修“小车不倒只管推”设备什么时候坏了、什么时候修盲目、无计划、设备损坏程度大、维修费用高。

长期以来大多数工厂沿用的是定期的预防性维修体制也称计划维修它是根据生产计划和经验规定在设备运行一确定时间后停下进行解体、检查、修理、更换零部件。这种维修制度下无论设备有无毛病都要解体是一种过剩维修浪费人工、物料机器过多拆卸既容易降低原有精度又容易发生人为故障。因此预防性维修带有很大的盲目性既不经济又不合理。预知性维修是以状态监测与故障诊断技术为基础、以设备实际状况为依据、根据生产需要制定出预知性维修计划的维修体制。预知性维修要求不断地测知表征设备实际状态的参数对测得参数进行分析、判断做出是否发生故障以及故障类型、故障程度的评价推测机器状态的发展趋势估算出最佳的维修时机。预知性维修的目标是需要停车时才停车需要换件时才换件需要维修什么项目如某处轴承、某根转子、某处对中、某个齿轮、才维修什么项目。显然预知性维修比较先进、经济。据日本资料介绍采用设备故障诊断技术故障停机时间可降低75每年设备维修费可减少2550。无怪国外有些专家认为把少量美元花费在状态监测上比把上百万美元花费在因设备严重损坏而引起强迫停机后的检修上更有价值。从开展此项工作中尝到甜头的国内设备专家则说开展状态监测与故障诊断工作是花小钱、省大钱购置监测仪器是花了一些钱但有效地降低了故障损失和设备维修费反而节省了大钱。

3状态监测与故障诊断的发展与现状

状态监测与故障诊断技术是近三十年来国内外发展较快的一门新兴学科。

我国状态监测与故障诊断技术起源于上世纪七十年代末。那时建国后首批从西方工业发达国家成套引进的13套大化肥装置以及随后不久引进的大化纤、大乙烯等装置正处于建成后的试车、开车阶段由于某些机组事故频发促进了高校及科研单位对这项技术的理论研究和实际应用。国外某些大公司的监测与诊断部门也同时开展了一些服务与交流客观上起到了一定的推动作用。79年起有些企业开始研究西方设备维修体制从中感受到状态监测与预知性维修的重要意义。79年到83年一些受故障损失严重困扰的石化企业购置了国外先进的频谱分析仪等状态监测仪器进入了初步的实践阶段1983年原国家经委下达了《国营工业交通设备管理试行条例》明确提出“逐步采用现代故障诊断和状态监测技术发展以状态监测为基础的预知性维修体制”

从而把故障诊断纳入企业管理法规对发展故障诊断技术具有极为重要的意义。自1984年起石化企业逐步建立起以总公司、公司总厂、厂的三级状态监测机构配置人员购置仪器培训学相互交流全面开展了状态监测与故障诊断工作整体水平得到提高。九十年代起火力发电行业开始开展大型汽轮发电机组的在线状态监测与故障诊断工作并且发展较为迅速。进入本世纪以来在钢铁、炼铝、水力发电、风力发电、空分等行业内伴随着技术先进的大型转动设备的投入使用状态监测与故障诊断技术也开始得到重视与应用并呈现出上升的趋势。

状态监测与故障诊断技术自身的发展过程大致可归纳为以下三个阶段

①　离线的FFT分析仪阶段

上世纪八十年代初、中期通过磁带记录仪到现场记录振动信号然后回实验室输入FFT快速傅里叶变换分析仪回放进行频谱分析只有功率谱幅值谱及波形少数配置双通道时才能看到轴心轨迹分析方法单一基本上只能查幅值、频率。

②　离线或在线的计算机辅助监测、诊断阶段

上世纪八十年代末期至九十年代中期通过计算机完成信息采集、信号分析、数据库管理、甚至给出诊断结论有各种图谱分析方法多样更加注重幅值、频率、相位信息的全面、综合利用还涌现出专家辅助诊断系统。

③　网络化监测、诊断阶段

上世纪九十年代末以来充分利用企业内部局域网和Internet网络做到资源共享、节省投资、远程诊断所监测的参数不再局限于振动、轴位移、转速进一步扩展到流量、压力、温度等工艺过程量对设备运行状态的把握更加全面、准确实现了真正意义上的专家远程诊断。

如今在对设备当前运行状态的监测以及故障原因的诊断方面可以说国内外状态监测与故障诊断产品无论是在线的、还是离线的的性能都达到了较为令人满意的水平。然而用户现场人员最关心的是设备当前故障的严重程度如何、今后的发展趋势怎样、还能否继续运行下去、还能运行多久等问题恰恰在对故障程度的评估上以及故障趋势的预报上各家产品都显得欠缺。因此状态预报是目前监测诊断技术中较为薄弱的环节。

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