发电机故障分析和电网事故分析(共15页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上发电机故障分析和电网事故分析【摘 要】 早期对机械的故障诊断是靠经验丰富的技工通过感受机械运行时声音、振动等状态来判断，并提出修复的措施。 火电厂远程故障诊断系统对于保障电厂设备安全可靠运行有重要意义。论文针对目前我国火电厂设备振动监测的现状，由远程诊断中心完成振动数据分析和故障诊断，并将诊断结论发回给现场。远程诊断中心软件可以实现：用户登录、信息和权限管理、远程数据调用、数据分析处理、振动谱图显示、故障诊断策略和规则管理、诊断结果保存与回传等功能，并基于模糊理论完成了汽轮发电机故障的自动诊断工具，对旋转机械故障的智能诊断进行了有益尝试。关键词：发电机 故障 诊断【A

2、bstract】 The early machinery fault is by experienced technicians through experience of machine operation voice, vibration, etc., and put forward the state to determine repair measures. The power plant remote fault diagnosis system, to ensure the safe and reliable operation of the power plant equipme

3、nt to have the important meaning. Paper based on the current situation of the present situation of the power plant equipment vibration monitoring by remote diagnostic center complete vibration data analysis and fault diagnosis, and will be back to the diagnosis. The remote diagnostic center software

4、 can realize: user login, information and access management, remote data call, data analysis/processing, vibration spectrum chart shows, failure diagnosis strategy and management rules, diagnosis and save it, and other functions, and based on the fuzzy theory completed the steam turbine generator fa

5、ult diagnosis of rotating, automatic tools mechanical fault diagnosis of the intelligent attempt. Keywords: generator fault diagnosis 目录1引言1.1 本文研究的背景意义1.2发电机的故障诊断的发展以及研究现状1.3本文的目的与内容 2发电机旋转机械故障的振动诊断 2.1 发电机旋转机械的振动分析方法 2.2 发电机旋转机械典型故障诊断特征 2.2.1 转子不平衡 2.2.2 转子不对中 2.2.3 转子碰摩 2.2.4 转轴横向裂纹 2.2.5 油膜涡动与油膜

6、振荡 2.3 机械设备故障的智能诊断 2.3.1 模糊故障诊断法 2.3.2 神经网络故障诊断法 2.3.3 专家系统故障诊断法 3电网事故起因、预防措施及对策3.1电网事故起因归类3.2电网故障定位的概念3.3电网事故处理的概念3.4电网事故预防措施1引言1.1 本文研究的背景意义随着现代工业和科学技术的发展以及自动化程度的进一步提高，机械设备正朝着大型化、高速化、复杂化方向发展，生产系统中各设备之间联系也越来越紧密。旋转机械如汽轮发电机组、电动机、风机、压缩机、泵等设备,是电力、石油、化工和冶金等现代企业中的关键设备, 这些设备一旦出现故障，不仅影响该机器设备本身的运行，而且还会对后续生产

7、造成影响，引起连锁反应，造成整个生产流程的中断，造成巨大经济损失。积极开展故障诊断技术研究，及时发现旋转机械的早期故障，消除事故，是一个十分迫切的现实问题 。早期对机械的故障诊断是靠经验丰富的技工通过感受机械运行时声音、振动等状态来判断，并提出修复的措施。机械故障诊断技术是现代化生产发展的产物，是在设备管理和维修的基础上发展起来的。故障诊断技术是利用采集机械设备在运行中的状态信息，通过对所测得的信号进行分析和处理，并结合诊断对象的历史状态，来识别机械设备及其零部件的实时状态，从而确定必要的对策的技术。从检测手段上，故障诊断方法一般分为：振动检测诊断、噪声检测诊断、温度检测诊断、压力检测诊断、油

8、液分析、金相分析及声发射技术等方法。由于旋转机械的故障常在振动状况方面体现出来，根据振动信号进行监测与诊断目前仍是设备维护管理的主要手段。 1.2发电机的故障诊断的发展以及研究现状振动监测和故障诊断系统，可以预测汽轮机组的工作性能和潜在的事故趋势，为电厂实施状态检修提供可靠的技术依据。汽轮机组的振动状态监测、数据分析、故障诊断和运行维修指导，目的是获得机组当前运行的振动数据和历史趋势数据，保存振动故障数据，避免机组突然停机，降低不必要的损失，减少设备维修费用，实现科学化的管理与决策。 目前大部分电厂的汽轮机组都装备了在线监测保护系统（TSI），通过监测TSI系统的示值是否超限报警，达到保护机组

9、的目的。但是，TSI系统并不对机组的振动信号和振动故障进行分析与诊断，当机组出现故障时，需要专业的故障诊断人员赶到现场进行处理，从而增加了故障诊断与故障处理的时间，有可能造成机组故障的进一步恶化而贻误生产，甚至对机组的安全造成严重威胁。有些电厂虽然在TSI系统的基础上也装备了在线振动监测与故障诊断系统（TDM），但是由于汽轮机组的故障一般比较复杂，在进行故障诊断时需要诊断人员具有非常专业的诊断知识。因此，电厂的TDM系统并没有被现场的汽机维护人员很好地利用起来。 随着计算机技术、专家系统技术以及网络通讯技术的发展，汽轮机组故障诊断系统开始展现出良好的应用前景。现场振动分析站可以在线采集汽轮发电

10、机组运行的振动波形数据并存储起来，然后根据需要通过网络把数据传送到诊断中心，由诊断中心的汽机故障诊断专家利用振动分析与故障诊断软件，对机组的故障进行诊断，并将诊断结果传回现场，以指导现场的汽机维护人员进行故障处理与设备维修。 目前，在线或离线的汽轮机振动数据分析和故障诊断软件在国内外都有了成功应用的范例，但基于实时数据库的汽轮机组故障诊断系统，已经开发成功并实际运用的还较为鲜见。因此，将数据库技术、网络通讯技术和汽轮机故障诊断技术结合起来，开发出基于网络的汽轮机组振动分析与故障诊断系统，具有很强的应用价值。 1.3本文的目的与内容 设备故障诊断是一个技术复杂、对经验知识和专业知识依赖性很强的工

11、作，目前，故障诊断正逐步走向成熟，通过网络以分散监测和集中管理、诊断可成功地解决测点数量多、分布广和监测、管理、诊断困难的问题。课题选题针对某省级发电公司对下属发电厂设备诊断的需要，根据各发电厂已具有TSI、TDM等监测系统的实际条件，设计完成低成本、高性能，适用于工业现场的电厂设备故障诊断系统，主要研究内容包括： 1) 故障诊断系统的功能分析； 2) 旋转机械故障诊断方法研究； 3）电网事故起因、预防措施及对策2发电机旋转机械故障的振动诊断 在发电机旋转机械故障诊断中，振动信号是最重要的信息来源，是设备状态信息的载体，它蕴含了丰富的设备异常或故障的信息，而振动水平是设备运行状态好坏的重要标志

12、，振动信号测试与分析是发电机旋转机械状态监测和故障诊断的重要组成部分。振动信号分析是对检测信号的再加工过程，是排除或削弱噪声干扰，保留或增强有用信号，精化故障特征信息，提高诊断灵敏度和可靠性的主要措施。在现场常用时域分析、幅值域分析、频谱分析等方法，分析信号的波形、形态、强度、分布特性、幅值概率、相似性、相位变化、频率结构及传递特性等。通过信号分析，可以解释、分析及识别被检测对象内在的特征，更深入地揭示被测对象内在的物理本质。 2.1 发电机旋转机械的振动分析方法 振动，就是物体或者某种状态随时间往复变化的现象。振动可以分为周期性振动和非周期性振动，任何一个周期性振动都可以分解为一系列不同频率

13、和不同振幅的简谐振动之和。简谐振动可以用正弦函数描述其周期运动形态，表达式为： X =Asin(t+) 其中，X表示质点在t时刻偏离平衡位置的位移；A是振幅，是角频率，t+是t时刻的相位，是初相位。 发电机旋转机械振动通常可分为径向振动、纵向振动和扭转振动等。 通过数据采集系统，记录设备振动振幅的瞬态值随时间延续而不断变化即可得到设备振动的时域波形。通过对波形的形状、振幅大小、变化快慢等特性的分析和观察，可以反映转子状态和故障的各种特征，直接对振动时域信号的时间历程进行分析和评估的时域分析方法是状态监测和故障诊断最简单相最直接的方法。 振动烈度反映的是各次谐分量振动能量之均方根值，不受其相互之

14、间相位差影响，因此各次谐分量的变化都会在振动烈度上反映出来，轴承座上振动烈度不是一个时间历程函数，各方向的烈度值不予以合成。 2.2 发电机旋转机械典型故障诊断特征 经过多年的发展与完善,发电机旋转机械振动故障诊断已经形成了比较完备的理论与技术体系，同时，在对故障机理的深入了解基础上，在工程诊断实践中除利用的基本信息是振幅、相位和频谱外，还要用到运行、检修、安装的相关信息，因此在对发电机旋转机械常见故障机理分析的基础上，汇总了常见故障特征、与运行参数的关系及可能的原因分析等，作为工程技术人员的参考。 2.2.1 转子不平衡 根据资料表明，各类发电机旋转机械由于不平衡而失效的约占 30%，由此可

15、见，不平衡是一种最常见的故障类型之一。每个包含有转子的设备都或多或少的存在着不平衡问题。转子不平衡故障分为转子质量偏心及转子部件缺损两种状态。转子质量偏心是由于转子的制造误差、装配误差、材质不均匀等原因造成，称此为初始不平衡。转子部件缺损是指转子在运行中由于腐蚀、磨损、介质结垢以及转子受疲劳应力的作用，使转子的零部件局部损坏、脱落，碎块飞出等，造成新的转子不平衡，发生异常振动。所有不平衡都可归结为转子的质量偏心，转子不平衡故障诊断特征见表2.2.2 转子不对中 转子不对中通常是指相邻两轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移程度，不对中是发电机旋转机械常发故障之一。如果不对中轴的中心线平行但不重合，叫做

16、平行不对中；如果两条中心线相交于一点，叫做轴线角度不对中。大多数不对中是平行不对中和轴线角度不对中的组合。由于不对中而增加的旋转力会对轴承和密封件施加异常的应力，往往导致昂贵的机器部件过早损坏和增大能耗，例如会引起联轴器损坏，还会损坏其它机器部件包括齿轮，皮带，皮带轮，叶片等。2.2.3 转子碰摩 发电机旋转机械在运行中，常常由于不平衡、不对中、热弯曲、气体动力、密封力等作用，导致转子与静止部件发生碰摩，轴承中也会发生干摩擦，转子碰摩分两种： 径向碰摩转子外缘与静止件接触而引起的摩擦。 轴向碰摩转子在轴向与静止件接触而引起的摩擦。 一般来说，转子与静止件发生摩擦时，转子受到静止件的附加作用力，

17、它是非线性的和时变的，因此使转子产生非线性振动，在频谱图上表现出频率成分比较丰富，不仅有工频，还有高次和低次谐波分量。当摩擦加剧时，这些谐波分量的增长很快。2.2.4 转轴横向裂纹 长期运转后，转轴上易出现横向疲动裂纹，轴裂纹的潜在原因很多，如各种因素造成的应力集中，复杂的受力状态,恶劣的工作条件和环境等，加之裂纹对振动响应不够敏感(深度达1/4直径的裂纹,轴刚度变化仅为10%左右，临界转速的变化也只有5%左右)，有可能发展为断轴事故，危害极大。转轴裂纹对振动的响应与裂纹所处的轴向位置、裂纹深度及受力情况有关，视裂纹所处部位应力状态的不同，裂纹会呈现出三种不同的形态。1)闭裂纹，转轴在压应力情

18、况下旋转时，裂纹始终处于闭合状态，闭裂纹对转轴振动影响不大，难以察觉；2）开裂纹，当裂纹区处于拉应力状态时，轴裂纹始终处于张开状态，开裂纹会造成轴刚度不对称，使振动带有非线性性质；3)开闭裂纹，当裂纹区的应力是由自重或其他径向载荷产生时，轴每旋转一周，裂纹就会开闭一次，对振动的影响比较复杂。裂纹的张开或闭合与裂纹的初始状态、偏心、重力的大小及涡动的速度有关，通常情况下，转轴每旋转一周，裂纹都会有开有闭。在这种情况下，裂纹越深，其在一周内张开的时间会越长，会超过一半周期长度，同时裂纹张开的时间也会越晚。 2.2.5 油膜涡动与油膜振荡 油膜涡动是转子中心绕轴承中心转动的亚同步现象，其回转频率即振

19、动频率约为转子回转频率的一半，所以常称为半速涡动。如果轴受到诸如突然冲击或外部冲撞等干扰力，可能瞬间增大相对于某平衡位置的偏心，导致油膜与轴之间产生附加的力。在这种情况下，促使转子绕轴承中心以半转速频率回转。如果系统中有足够的阻尼，轴可能返回到正常位置并且稳定。否则，轴将继续涡动运行，并产生剧烈的振动。 随着转子转速的提高，油膜涡动的频率也提高，两者保持一个近乎不变的恒定比例，即约为 0.5。但是当转子回转频率约为该转子一阶临界转速的两倍时，随着转子转速的提高，涡动频率将保持不变，而且等于该转子一阶临界转速。这时，油膜涡动变为油膜振荡，振荡转速与转子临界转速激发产生的共振能够达到非常高的振动级

20、，可导致灾难性破坏。 2.3 机械设备故障的智能诊断 发电机旋转机械故障诊断有两种方式:人工诊断和智能诊断，或者称自动诊断。故障人工诊断随着工业发展,大型设备出现就开始存在,至今,它仍然是处理大量现场振动故障的主要方法。通过多年深入研究与广泛的实践,对机械设备振动故障机理已经有较透彻的了解,实用性诊断经验也在不断丰富;同时,现今的振动测量记录仪器、设备及信号处理分析手段较之过去大为先进,因此,人工诊断在现场占主导地位。70 年代起,人工智能理论和计算机的发展为故障诊断技术的自动化、智能化发展提供了可能。研究内容与实现方法已开始并正在继续发生着重大变化，以数据处理为核心的过程将被以知识处理为核心

21、的过程所替代，在汽轮机故障诊断中用到的诊断策略主要有对比诊断、逻辑诊断、统计诊断、模式识别、模糊诊断、人工神经网络和专家系统等。实际应用中是经常综合在一起，以发挥出各种故障诊断方法的优势，弥补单一诊断方法的不足。 2.3.1 模糊故障诊断法 机器在运行过程中的动态信号(振动、噪声、压力、温度、流量等) 携带了有关机器状态的丰富信息。经典的诊断方法是通过信号处理得到特征参数来识别和评价机器所处的状态或故障，但这些特征参数与故障之间并不不一定是一一对应的关系，导致诊断决策时出现了多义性，设备从正常到异常的渐变过程，在状态评判上也没有明确的界限，处理这类问题主要是依靠经验方法而无法纳入严格的数学分析

22、范畴进行量化处理。随着模糊数学的产生发展，使得长期以来人们的故障诊断经验得以数学化地表达，并能够在计算机中进行处理，从而使计算机也能像人脑那样接受和处理模糊信息，对模糊事物进行推理、判断并做出决策。 传统的故障诊断技术中，都是以布尔逻辑为基础，即只存在两种可能性，当事件发生时用“1”表示，当事件未发生时用“0”表示。这种描述方法盲目地将具有模糊性质的事件划分成绝对的“是”与“非”，抛弃了事物中介过渡的信息, 造成了信息的损失。 模糊诊断矩阵的确定是模糊诊断中十分重要的一个环节, 需要参考大量故障诊断经验的总结和实验测试及统计分析的结果。其精度高低, 主要取决于所依据的观测数据的准确性及丰富程度

23、。模糊关系矩阵的建立包含两个阶段: 即由专家经验设定初始值和在诊断过程中, 根据经验积累对权矩阵进行修改。 2.3.2 神经网络故障诊断法 人工神经网络是在现代神经生理学和心理学的研究基础上，模仿人的大脑神经元结构特性而建立的一种非线性动力学网络系统，它由大量的简单的非线性处理单元（类似人脑的神经元）高度并联、互联而成，具有对人脑某些基本特性简单的数学模拟能力。人工神经网络由于具备并行性、自学习、自组织性、容错性和联想记忆功能等信息处理特点，而广泛应用于机械故障诊断领域。它通过对故障实例及诊断经验的训练和学习，用分布在神经网络中的连接权值来表达所学习的故障诊断知识，具有对故障联想记忆、模糊匹配

24、和相似归纳等能力。 神经网络故障诊断方法的内容一般包含：神经网络诊断知识库的建立、神经网络的诊断推理和神经网络的自学习过程。神经网络诊断知识库的建立步骤一般为：分析诊断对象故障的知识结构，根据故障树分析法确定神经网络结构模型，然后确定网络的训练样本并进行训练，获得相应的连接权值，再存储连接权和阀值，形成知识库。神经网络的诊断推理是用一种并行计算的方式来完成推理过程，其推理过程只与神经网络自身的参数相关。神经网络的自学习过程是系统知识的再次获取过程，通过系统的不断学习，可逐步提高系统的性能和诊断效率。系统的自学习主要为故障样本的自学习，为提高学习效率，一般需对故障征兆特征值进行预处理，如通过傅立

25、叶变换、小波变换、分形维数等变换以提取故障征兆的特征值，再进行训练，还可运用粗糙集理论对特征值数据进行约简处理，以进一步提高神经网络的诊断功能。 常用于故障诊断的神经网络有BP网络、自组织神经网络等。神经网络可实现故障与征兆之间的非线性映射关系结合，但它也存在着一些不足，如忽视了领域专家的经验知识和网络权值的含义不明确等。因此采用把神经网络与专家系统相结合、模糊数学和神经网络相结合或神经网络信息融合的诊断方法，可充分发挥神经网络独特的优势。 2.3.3 专家系统故障诊断法 专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处

26、理该领域问题。也就是说，专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题。 专家系统故障诊断法，是指计算机在诊断过程中不断采集被诊断对象的信息，并综合运用知识库中的经验规则进行推理，从而快速地找到系统可能的故障。专家系统的基本结构由数据库、知识库、推理机、知识获取、解释程序及动态黑板等组成。 其中，知识库是知识的存储空间，是专家系统的核心，通常为规则库和事实库，用于存放领域内的原理性知识、专家的经验知识及有关的事实等，采用的是“故障树+规则”

27、的知识分析方法。专家系统中用于存放反映系统当前状态的事实数据的场所。包括：用户输入的事实，已知的事实以及推理过程中得到的中间结果等。通常由动态数据库和静态数据库两部分组成，动态数据库：保存推理过程中，产生的中间结论（包括最终结论），以及大量的症状信息和推理路径。静态数据库存放相对稳定的参数。推理机则根据获取的征兆信息综合运用各种规则进行故障诊断，推理机是专家系统的灵魂，它根据当前输入信息和过去历史情况，激活知识库中的有关规则，按一定的推理策略完成证据与假设之间的映射关系。推理过程中通常需要保存推理轨迹以期对诊断结果进行解释。推理策略有：正向推理、反向推理和正反向混合推理三种。解释程序：对于诊断

28、结果，若用户有疑问或不解，通过解释程序对诊断结果、推理路径和症状信息进行解释，提高系统的透明性和可信性。知识获取系统也即学习系统，研究如何把“知识”从人类专家大脑中提取和总结出来，并且保证所获取的知识间的一致性，它是专家系统开发中的一道关键工序。动态黑板则用于存放中间结果。 构造专家系统时，要求专业领域的专家和知识工程师密切合作，总结和提取专家领域知识，把它形式化并编码存入计算机中形成知识库。但是，专业领域知识是启发式的，较难捕捉和描述，专业领域专家通常善于提供事例而不习惯提供知识，所以，知识获取被公认为是专家系统开发研究中的瓶颈问题。目前专家系统的开发通常和其它诊断方法相结合，如将神经网络和

29、模糊数学结合的模糊神经网络，融合实例和规则推理的专家系统等。 3电网事故起因、预防措施及对策 电网安全事关国家安全、社会稳定和国民生产生活的正常进行。调度人员欲在事故发生后的较短时间内对故障做出正确评判和决策，就要研究各种算法来及时有效地做出故障定位和隔离。故障定位是指电网发生单一故障时，迅速判断并确定故障发生区段。综合分析大量的事故，要求我们预防和控制事故，使事故损失降低到可以接受的范围，需要掌握事故规律，采取恰当的措施、方法和手段预防和控制事故。我国电网结构薄弱，电气主设备和线路故障率较高，部分电网电源供应紧张，应对电网突发事件的运行备用不足，存在着电网停电的隐患。建立电力系统保障安全体系

30、，防止大面积停电事故，值得高度关注，想必可以做到未雨绸缪、防患于未然。3.1电网事故起因归类 事故，定义为对节点的负荷扰动和电路断线事故。事故分析，是用一系列即将来临的、有可能发生的事故来检验电力系统的安全性能，考察系统在每种事故发生后各元件的过负荷情况和节点电压越限情况。寻求合适的算法分析事故，前提是确定事故的原因。 事故可以按照多种标准来分类，如：(1)按原因分类：从发生电网事故的原因来看，引发一般电网事故的主要因素有，继电保护、恶劣天气、外力破坏、误操作、质量不良、人员责任及其他原因。(2)按责任分类：自然灾害、制造质量、外力破坏、运行人员、施工设计、人员责任和其他。据统计，自然灾害（雷

31、击、雾闪、覆冰误动等）、人员责任（运行人员和其他人员责任）、外力破坏和制造质量一次是一般电网事故的主要责任原因。(3)按技术分类：继电保护、雷击、接地短路、恶性误操作、误碰误动、设备故障和其他。其中，接地短路（外力破坏、对地放电）、继电保护（保护误动、保护拒动、二次回路故障）和雷击是构成一般电网事故的主要技术原因。第9页(4)按设备分类：输电线路、继电保护、其他电器、开关、刀闸、组合电器等。实践表明，输电线路、继电保护依次是造成电网事故的主要设备原因24。3.2电网故障定位的概念 故障定位概念的提出源于这样一个问题，在一个配电网网络中，对于瞬时性故障，重合器动作一次，故障消失，配电网网络继续对

32、负荷供电；若发生的故障为永久性故障，则需要根据开关上传的故障信息状态变量来决定开关是否动作。电网故障定位是指当配电网发生故障后，应能及时准确地确定故障地点，从而迅速隔离故障区段并恢复全区段供电，尽可能地减少因事故停电对社会经济和群众生活造成的影响与损失。 配电网主要有三种基本结构：辐射状网、树状网、环状网。采用带通讯的远方控制方式的配电网故障自动定位、隔离及恢复供电是分散式配电综合自动化技术的主要趋势。主要根据配电网中各FTU上传给SCADA系统的实时遥测、遥信量及故障信息，经过故障定位软件包分析和判断得出故障区段，实施一系列的分段断开关操作，对故障区段实施有效的隔离，并快速恢复非故障区段的供

33、电。 随着配网规模的日益扩大，配电网故障定位的实时性要求就显得格外突出，所以开发能满足在线要求的性能优异的故障定位算法是配电自动化的关键技术之一。国家电网公司明确提出了供电可靠性要达到99.96%的目标，要提高供电可靠性，首先必须有合理的配电网，即每一个电力用户至少有两个源点给其供电，一旦一个源点或传输线出现故障，此时通过控制可以由另一个源点给其供电，从而减少停电时间，提高供电可靠性；其次就必须在配电网发生故障时，迅速确定故障区段，并将故障区段隔离、恢复非故障区的供电，从而减少停电面积。因此实施配电自动化的故障定位功能将可以减少停电时间、缩小停电面积，提高供电的可靠性。 故障定位的算法主要可以

34、分为如下：1)矩阵算法：根据配电网的结构构造出网络描述矩阵（反映馈线的拓扑结构），当馈线发生故障时，故障电流流过分段开关上的FTU(RTU)，将监测到过电流，并记录下上报至SCADA系统，得到故障判断矩阵。2)过热弧搜寻算法：基于图论，并根据配电网的拓扑模型进行故障定位，将出线开关、分段开关和联络开关看作顶点，馈线线段为弧，定义负荷与额定负荷之比为归一化负荷，故障区段很容易辨别出。3)基于人工神经网络算法：主要应用如下，两种不同的神经网络模型解决故障诊断问题，基于三层前馈神经网络，用全局逼近的BP学习算法完成故障定位等。4)基于专家系统的故障定位算法：典型应用是基于产生式规则的系统，将保护、断

35、路器的动作逻辑以及运行人员的诊断经验用规则表示出来，形成故障诊断专家系统的知识库，进而根据报警信息对知识库进行推理，获得故障定位的结论。5)基于模糊理论的故障定位算法：基于概率理论的方法和基于模糊理论的方法是两种典型方法，前者以概率论中的贝叶斯公式为基础，要求处理对象必须是随机变量或已知相关变量之间的条件概率分布。而基于模糊理论方法是模拟人类思维中的近似推理过程，应用于人类经验知识起重要作用的场合。保护、断路器的动作行为的数据和输电网络状况有一定不同的可信度。6)基于遗传算法的故障定位算法：基本操作包括编码的构造、开关函数和适应度函数的构造、初始解群的形成和遗传操作等。进行配电网故障定位时，以

36、开关(进线断路器、分段开关、联络开关)为节点，以相邻开关之间的配电区域为一个独立设备，各节点的状态信息由上传给主站监控系统的带时标的故障报警系统确定，各设备的状态即为遗传算法的参数。3.3电网事故处理的概念 电网事故处理是个热门的研究课题，其来源于电网发生异常和故障时如何提高调度中心信号的准确性、压缩报警信息、判断故障元件，可以缩短事故处理时间、防止事故扩大。 电网发生事故时，迅速正确地判断事故时尽快消除故障源、防止事故扩大的前提，首先根据事故现象的关联性，正确判断事故性质，确定送受电端；根据电网的有功、无功潮流及电压的变化，正确判断事故所产生的后果。随着电网结构的变化，及时了解控制系统的薄弱

37、环节，在恢复过程中分清主次关系，理顺送电次序。 电网出现故障有开关变位时，系统的结构和运行工况都会发生变化，有可能造成电网的解列，原来互联的系统变成两个或多个子系统，而每个子系统的电源和负荷的分布情况一般各不相同。因此，在电网事故处理之前，需要对系统进行解列状态判别，以了解系统是否解列及各子系统所包含的厂站。传统的电网解列判断是同实时结线分析联在一起的，分析方法过于繁琐，需要建立许多关联表。近年来，人们应用人工智能的搜索技术，进行电网拓扑搜索，以判断电网是否发生解列，这种方法简化了电网解列判断的过程及其前期准备工作，因而得到了普遍的接受和使用。3.4电网事故预防措施 电力企业应遵循的保证工作安

38、全的三大措施为：组织措施、技术措施和安全措施；安全设施及人的行为需规范化，并定期进行安全大检查。随着电网建设和规模的发展及互联电网的发展，现代先进的输电技术、电力电子技术、信息技术、安全稳定控制技术得到广泛应用。 防止重大电网事故的对策有：(1)防止电力系统稳定破坏事故；认真贯彻落实电力系统安全稳定导则，按照三级安全稳定标准，建立防止稳定破坏的三道防线。加强和改善电网结构，特别是加强受端系统的建设，逐步打开电磁环网；积极采用新技术和实用技术，提高电网安全稳定水平；加强电网安全稳定“第三道防线”的建设与完善，结合本网实际，配置数量足够、分布合理的低频低压切负荷比例；加强电网计算分析研究，提高稳定

39、计算水平。(2)加强继电保护运行管理，进一步提高正确动作率；适应形势变化和生产发展，实现技术、管理不断创新；加大科技投入，加快技术改造；强化技术监督，完善监督制度；加强规范化管理，减少人员三误（误碰、误接线、误整定）事故发生；加强元件保护管理；强化全员培训，提高人员素质。(3)应用好电力系统安全自动装置；通过采用电力系统稳定器、电气制动、快控气门、切机、切负荷、振荡解列、串联电容补偿、静止补偿器、就地和区域性稳定控制装置等安全自动装置，防止电力系统失去稳定和避免电力系统发生大面积停电。随着计算机技术的发展，应积极采用智能化的稳定控制策略，保证大电网的安全稳定。(4)建立事故预防与应急处理体系；

40、进一步完善防止大电网事故的技术措施，结合事故类型和事故规律，制定并落实防止重特大事故发生的预防性措施，限制事故影响范围及防止事故扩大的紧急控制措施，以及减少事故损失并尽快恢复正常秩序的恢复控制措施。通过建立覆盖事故发生、发展、处理、恢复全过程的事故应急救援与处理体系，并有针对性地组织联合反事故演习、开展社会停电应急救援与处理演练，有效减少大面积停电事故所造成的损失，提高社会和公众应对大面积停电的能力。 另外，需重点防范故障的设备有：发电机、汽轮机、水轮机、变压器、高压断路器、高压互感器等。电力设备的安全可靠运行是电力工业生产的主题，对电气设备进行预防性的维修与试验是电力系统及其设备安全可靠运行

41、的重要保证，使得电力设备故障率降到最低。常见的预防内容有：(1)状态检测 生产设备的发展方向是大型化、连续化、高速化、系统化及自动化。设备组成结构日益复杂，生产系统规模日益增大，各级环节关联度日益密切，一旦某一设备发生故障容易引起“链式反应”，甚至导致整个系统不能正常运行，造成巨大的经济损失，严重地会造成灾难性事故和人员伤亡。设备运行状态检测是了解、掌握设备的运行状态。判断设备的异常表现，早期发现设备的潜在故障并预报故障的发展趋势。由定期预防性维修逐步发展为基于设备运行状态的预知性维修变革，可以提高设备寿命。 国内现代的设备状态检测方法发展各式各样，有：振动与噪声分析法、测温及红外热像法、超谱

42、分析法、声发射法以及绝缘、局部放电检测法。而国外的设备状态检修发展较早，不少公司开发出不同的状态监测系统，如ERPI设计的变电站一体化系统、ABB公司出厂的一体化产品OPTIMAX等。 针对状态检测中所用的算法一般是，以设备随时间的老化和故障模型为研究对象，采用线性规划、非线性规划、动态规划、启发式搜索方法。状态检修(Condition-based Maintenance)，或称为预知性检修(Predictive Maintenance)，基于设备状态，以预测设备状态发展趋势为依据检修，根据对设备的日常检查、定期重点检查、在线状态检测和故障诊断提供的信息，经过分析处理判断设备的健康和性能劣化状

43、况及其发展趋势、在设备故障发生前有计划的安排检修，可以解决预防性检修所存在的检修不足或过剩分问题，节约检修费和资源，提高设备的可靠性。状态检修是结合资产管理的理念，通过先进技术和综合分析，掌握设备的现状和发展趋势，做到“应修必修”，对有限的维修经费优化分配使用，合理安排设备检修条件，从而节省大量的检修费用，为企业带来可观的经济效益。(2)事故预案生成 针对区域电网，制定应急预案时要结合电网本身的特点，认真分析电网的结构，并充分考虑气候和环境的影响(如台风，污染等)，找出电网种的薄弱环节，在此基础上对每个区域制定相应的预案。 制定预案时应能够根据该停电区域可能得到的电源，停电区域的负荷大小及性质

44、，区域内保护，自动装置的动作情况初步判断造成停电的原因，并根据此原因正确的选择恢复电源和路径。 制定预案时，应先对电厂，变电站一、二次设备预先设定规定状态和操作顺序。当发生事故时，能够按照预案规定的操作顺序，将设备转为规定状态，这样可以大大减少操作时间，也可以防止恢复过程中出现非同期合闸。同时应预先制定可行的负荷恢复方案，防止应恢复的负荷过大而导致电网重新停电。制定负荷恢复方案前，应认真分析该区域负荷的大小和性质，查明重要用户的保安负荷大小，有无自备发电机等。要保证过程中的电网安全稳定，留有必要裕度，条件允许时，优先恢复重点地区，重要用户。根据地区电网大面积停电事故应急预案，加强大面积停电事故

45、应急保障工作，提高操作人员的事故处理水平，尽可能的减少电网事故造成的损失和影响。(3)带电作业检修 带电检修是为适应电网不间断供电而采取的一种特殊检修方式。由于科学技术的发展，带电检修的范围从架空电力线路中一般的带电清扫、测试劣质（零值）绝缘子，已发展到较复杂的带电修补导线、更换绝缘子或导电体的零部件以及杆塔修理或更换等，甚至对超高压的输、变电设备上有的工作也采取带电作业，对工作环境差、难度大、电压低的10kV配电线路有的工作也能带电作业。致谢 本论文是在 教授的悉心指导下完成的。导师渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作作风、以及对学术执著的追求精神使我都使我受益匪浅。在此论文完成之际，特向导师致以我崇高的敬意和衷心的感谢！ 同时，在学习和论文工作中得到了各位老师的诚挚关心和帮助，在此一起表示感谢！参考文献1 高金吉. 高速涡轮机械振动故障机理及诊断方法的研究:博士学位论文. 北京:清华大学，1993 2 张贤达. 现代信号处理（第二版）. 北京：清华大学出版社，2002，65150 3 屈梁生,史东峰. 全息谱十年：回顾与展望. 振动、测试与诊断，1998，18(4)：235242 4 李志农, 丁启全, 吴昭同，等. 转子裂纹的高阶谱分析. 振动与冲击,2002， 21 (1)：6063专心-专注-专业