关键词：特征提取故障诊断神经网络互信息熵
随着科学技术的发展，现代设备的结构日趋复杂，其故障类型越来越多，反映故障的状态、特征也相应增加。在实际故障诊断过程中，为了使诊断准确可靠，总要采集尽可能多的样本，以获得足够的故障信息。但样本太多，会占用大量的存储空间和计算时间，太多的特征输入也会引起训练过程耗时费工，甚至妨碍训练网络的收敛，最终影响分类精度。因此要从样本中提取对诊断故障贡献大的有用信息。这一工作就是特征提取。
特征提取就是利用已有特征参数构造一个较低维数的特征空间，将原始特征中蕴含的有用信息映射到少数几个特征上，忽略多余的不相干信息。从数学意义上讲，就是对一个n维向量X＝[x1，x2，…，xn]T进行降维，变换为低维向量Y＝[y1，y2，…，ym]T，m<n。其中Y确实含有向量X的主要特性。
特征提取的方法有很多，常用的方法主要有欧式距离法、概率距离法、统计直方图法、散度准则法等。本文针对现有方法的局限性，研究基于BP神经网络的特征提取方法和基于互信息熵的特征提取方法。
1基于BP神经网络的特征提取方法
要从N个特征中挑选出对诊断贡献较大的n个特征参数(n<N)，通常以特征参数X对状态Y变化的灵敏度ε作为评价特征参数的度量：
εij=|(аYi)/(аXj)|
采用三层BP网络，输入层n个单元对应n个特征参数，输出层m个单元对应m种模式分类，取中间隐层单元数为q，用WBiq表示输入层单元i与隐层单元q之间的连接权；用wOqj表示隐层单元q与输出层单元j之间的连接权，则隐层第q单元的输出Oq，为：
输出层第j个单元输出yj为：
式中j=1，2，…，m；εj为阈值。
则特征参数xi对模式类别yj的灵敏度为：
代入（1）式，则特征参数Xi的灵敏度εij和特征参数Xk的灵敏度εkj之差可整理为：
大量的试验和研究表明，当网络收敛后有：a1≈a2≈…≈aq。
从上式可以看出，如果：
则必有：εij＞εki
即特征参数Xi对第j类故障的分类能力比特征参数Xk强。
将特征参数X和分类模式分类结果y组成的样本集作为BP网络的学习样本，对网络进行训练。设Wiq和Wkq分别为与特征参数Xi和Xk对应输入单元与隐层单元q之间的连接权系数，记：
│Wεi│=│Wi1│+|Wi2|+…+|Wiq|
│Wεk│=│Wk1│+|Wk2|+…+|Wkq|
如果│Wεi│>│Wεk│，则可以认为Xi的特征灵敏度εi比特征参数Xk的灵敏度εk大。这样可知特征参数Xi的分类能力比特征参数Xk的分类能力强。
2基于互信息熵的特征提取方法
由信息特征可知，当某特征获得最大互信息熵，该特征就可获得最大识别熵增量和最小误识别概率，因而具有最优特性。特征提取过程就是在由给定的n个特征集X二{XI~X2，…，zn)所构成的初始特征集合情况下，寻找一个具有最大互信息熵的集合：X＝{X1，X2，…，Xk}，k<n。由于最大互信息熵由系统熵和后验熵决定，而系统熵是一定的，后验熵越小，则互信息熵越大，分类效果越好。因此有效的特征提取就是在X给定后，寻找一个具有最大互信息熵或后验熵的集合Y。即已知该域R上的初始特征集合X＝[x1，x2，…，xn]T，寻找一个新的集合Y＝[y1，y2，…，yk]T,k<n，使互信息熵最大，i＝1，2，…，k。
在一定的初始特征集合下，识别样本的后验熵是一定的。在实现特征优化过程中，随着特征的删除，会有信息的损失，使得后验熵趋于增加。因此后验熵增值大小反应了删除特征向量引起的信息损失的情况。当删除不同特征及删除特征数逐步递增时，会对应有不同的后验熵。按后验熵由小到大排列，可获得对应的特征删除序列。其过程可描述为：
(1)初始化：设原始特征集合F＝{N个特征}，令初始优化特征集合S＝[K个特征，K=N]；
(2)计算后验熵；
(3)实现递减：S＝[K-1个特征]，并计算相应的后验熵；
(4)选择优化特征集合：以多个递减特征集合所对应的后验熵为依据，选择具有最小后验熵增的特征向量集合为优化特征集合S[N-1个优化特征]；
(5)返回(3)，重新计算，直到满足分类要求，选择具有最小后验熵的优化特征集合；
(6)输出优化特征集合。
3特征提取实例
在热电厂的发电机组工作中，发电机组主轴经常遇到如喘振、流体激励等故障。这些故障不仅会引起生产效率下降，而且会对机器造成严重危害，影响机组的安全运行。传统的诊断方法是在主轴轴承处加传感器进行振动测试，得到其频谱图；然后在频域内分析，根据基于能量分布的故障诊断理论将振动信号功率谱密度按一定的规则进行量化，利用神经网络等工具进行故障诊断。但是喘振、流体激励等故障在频域内通常表现为连续分布的有色噪声带，在频域内分析难以区分，难以进行频谱特征提取，全息谱分析方法也不甚有效。传统方法增加了系统的开销，诊断效果不理想。如果在时域内采用信息优化方法做预处理，再用传统的诊断方法进行诊断，可以收到很好的效果。
本文采用时域内故障振动信号的方差、峭度、偏斜度等参数，分别利用BP神经网络和后验熵分析对其进行特征提取，研究如何从中找出最能反映故障的特征。
表1为主轴喘振、流体激励故障时振动信号在垂直和水平方向的方差、峭度、偏斜度等6个参数的数据。
表1主轴故障的特征参数
序号喘振流体激励
均方差峭度偏斜度均方差峭度偏斜度
垂直水平垂直水平垂直水平垂直水平垂直水平垂直水平
17.509.21-0.02-0.00-0.22-0.1040.244.10.22-0.42-0.11-0.08
226.115.2-0.75-0.92-0.31-0.2170.120.53.821.780.000.16
313.89.21-0.81-0.72-0.290.1912.414.2-0.38-0.620.030.01
46.28.5-0.01-0.04-0.22-0.238.1533.50.15-0.140.070.10
536.111.2-0.61-0.01-0.230.077.2115.2-0.41-0.510.010.01
611.59.71-0.81-0.93-0.31-0.1825.730.2-0.370.19-0.11-0.06
733.128.2-0.79-0.85-0.07-0.4571.225.33.811.850.010.16
837.226.8-0.81-0.87-0.06-0.418.1135.2-0.81-0.130.010.11
设原始特征集合F＝{x1，x2，x3，x4，x5，x6}，其中x1、x2分别为垂直、水平方向的均方差，x3、x4分别为垂直和水平方向的峭度，x5、x6，分别为垂直和水平方向的偏斜度。
①基于BP神经网络的特征提取方法：采用表1中的数据作为BP神经网络的输入，编制程序对神经网络进行训练，训练算法采用标准BP算法和Levenberg-Mar-quardt法两种方法来训练BP网络，从而计算特征参数的特征灵敏度，确定出对结果影响最大的特征参数。
喘振：
│W1│={1.58741.655325.532025.176574.472440.4295}
流体激励：
│W2│={1.58741.655325.532025.176574.472440.4295}
从结果可以看出：偏斜度对这两种故障最为敏感，反映了低频自激故障的主要特征。
②基于互信息熵的特征提取方法：原始特征集合F＝{x1，x2，x3，x4，x5，x6}对应表1中的特征参数。在特征参数优化过程中，随着特征的删除，后验熵变化较大。当删除的特征中包含有x5、x6时，后验熵明显降低；如仅保留x5、x6时，后验熵最小。说明偏斜度对这两种故障最为敏感。
对于数控机床来说，合理的日常维护措施，可以有效的预防和降低数控机床的故障发生几率。
首先，针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案是很重要的。包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。
其次，在一般的工作车间的空气中都含有油雾、灰尘甚至金属粉末之类的污染物，一旦他们落在数控系统内的印制线路或电子器件上，很容易引起元器件之间绝缘电阻下降，甚至倒是元器件及印制线路受到损坏。所以除非是需要进行必要的调整及维修，一般情况下不允许随便开启柜门，更不允许在使用过程中敞开柜门。
另外，对数控系统的电网电压要实行时时监控，一旦发现超出正常的工作电压，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件的损坏。所以配电系统在设备不具备自动检测保护的情况下要有专人负责监视，以及尽量的改善配电系统的稳定作业。
当然很重要的一点是数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，要注意将电刷从直流电动机中取出来，以免由于化学腐蚀作用，是换向器表面腐蚀，造成换向性能受损，致使整台电动机损坏。这是非常严重也容易引起的故障。
2.数控机床一般的故障诊断分析
2.1检查
在设备无法正常工作的情况下，首先要判断故障出现的具置和产生的原因，我们可以目测故障板，仔细检查有无由于电流过大造成的保险丝熔断，元器件的烧焦烟熏，有无杂物断路现象，造成板子的过流、过压、短路。观察阻容、半导体器件的管脚有无断脚、虚焊等，以此可发现一些较为明显的故障，缩小检修范围，判断故障产生的原因。
2.2系统自诊断
数控系统的自诊断功能随时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况，立即在CRT上显示报警信息或用发光二级管指示故障的大致起因，这是维修中最有效的一种方法。近年来随着技术的发展，兴起了新的接口诊断技术，JTAG边界扫描，该规范提供了有效地检测引线间隔致密的电路板上零件的能力，进一步完善了系统的自我诊断能力。
2.3功能程序测试法
功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动变成的方法，编制成一个功能测试程序，送人数控系统，然后让数控系统运行这个测试程序，借以检查机床执行这些功能的准确定和可靠性，进而判断出故障发生的可能原因。
2.4接口信号检查
通过用可编程序控制器在线检查机床控制系统的接回信号，并与接口手册正确信号相对比，也可以查出相应的故障点。
2.5诊断备件替换法
随着现代技术的发展，电路的集成规模越来越大技术也越来越复杂，按常规方法，很难把故障定位到一个很小的区域，而一旦系统发生故障，为了缩短停机时间，在没有诊断备件的情况下可以采用相同或相容的模块对故障模块进行替换检查，对于现代数控的维修，越来越多的情况采用这种方法进行诊断，然后用备件替换损坏模块，使系统正常工作，尽最大可能缩短故障停机时间。
上述诊断方法，在实际应用时并无严格的界限，可能用一种方法就能排除故障，也可能需要多种方法同时进行。最主要的是根据诊断的结果间接或直接的找到问题的关键，或维修或替换尽快的恢复生产。3数控机床故障诊断实例
由于数控机床的驱动部分是强弱电一体的，是最容易发生问题的。因此将驱动部分作简单介绍：驱动部分包括主轴驱动器和伺服驱动器，有电源模块和驱动模块两部分组成，电源模块是将三相交流电有变压器升压为高压直流，而驱动部分实际上是个逆变换，将高压支流转换为三相交流，并驱动伺服电机，完成个伺服轴的运动和主轴的运转。因此这部分最容易出故障。以CJK6136数控机床和802S数控系统的故障现象为例，主要分析一下控制电路与机械传动接口的故障维修。
如在数控机床在加工过程中，主轴有时能回参考点有时不能。在数控操作面板上，主轴转速显示时有时无，主轴运转正常。分析出现的故障原因得该机床采用变频调速，其转速信号是有编码器提供，所以可排除编码器损坏的可能，否则根本就无法传递转速信号了。只能是编码器与其连接单元出现问题。两方面考虑，一是可能和数控系统连接的ECU连接松动，二是可能可和主轴的机械连接出现问题。由此可以着手解决问题了。首先检查编码器与ECU的连接。若不存在问题，就卸下编码器检查主传动与编码器的连接键是否脱离键槽，结果发现就是这个问题。修复并重新安装就解决了问题。
数控机床故障产生的原因是多种多样的，有机械问题、数控系统的问题、传感元件的问题、驱动元件的问题、强电部分的问题、线路连接的问题等。在检修过程中，要分析故障产生的可能原因和范围，然后逐步排除，直到找出故障点，切勿盲目的乱动，否则，不但不能解决问题。还可能使故障范围进一步扩大。总之，在面对数控机床故障和维修问题时，首先要防患于未燃，不能在数控机床出现问题后才去解决问题，要做好日常的维护工作和了解机床本身的结构和工作原理，这样才能做到有的放矢。
参考文献
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论文摘要:本文综述了电缆故障的探测方法与仪器。首先列举了电缆故障探测的传统方法并分析了传统方法的不足，然后介绍了电缆故障探测的新方法及其特点。
随着电缆用量在整个电力传输线路和因特网中所占的比例日益提高，电缆故障出现的几率越来越大。电缆故障对生产造成的危害较大，轻者会造成单台电气设备不能运行，重者会导致整个变电所停电，所以电缆故障点的快速测定和精确定位问题变得非常重要。
一、电缆故障探测的传统方法
（一）电缆故障测距的传统方法
电缆故障测距的传统方法主要有以下四种：
电桥法：这是电力电缆的测距的经典方法。该方法比较简单，但需要事先知道电缆线长度等数据，且只适用于低阻及短路故障。但是，在实际运行中，故障常常为高阻及闪络性故障，因故障电阻很高造成电桥电流很小，因此一般的灵敏度仪表很难探测。
脉冲回波法：针对低阻与断路类型的故障，利用低压脉冲反射方法来测电缆故障比起上面的电桥法简单直接，只需通过观察故障点反射与发射脉冲的时间差来测距。测试时将一低压脉冲注入电缆，当脉冲传播到故障点时会发生反射，脉冲被反射送回到测量点。利用仪器记录发射和反射脉冲的时间差，只需知道脉冲传播速度就可计算出故障发生点的距离。该方法简单直观，不需知道电缆长度等原始数据，还可根据反射波形识别电缆接头与分支点的位置。
脉冲电压法。该方法可用于测量高阻与闪络故障。首先将电缆故障在直流或脉冲高压信号下击穿，然后通过记录放电脉冲在测量点与故障点往返一次所需的时间来测距。脉冲电压法的一个重要优点是不必将高阻与闪络性故障烧穿，直接利用故障击穿产生的瞬时脉冲信号，测试速度快，测量过程也得到简化。但缺点是：①仪器通过一个电容电阻分压器分压测量电压脉冲信号，仪器与高压回路有电耦合，很容易发生高压信号串人，造成仪器损坏，故安全性较差；②在利用闪测法测距时，高压电容对脉冲信号呈短路状态，需要串一个电阻或电感以产生电压信号，增加了接线复杂性，使故障点不容易击穿；③在故障放电时，特别在冲闪时，分压器耦合的电压波形变化不尖锐，难以分辨。
脉冲电流法：该方法安全、可靠、接线简单。其方法是将电缆故障点用高压击穿，使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号，根据电流行波信号在测量端与故障点往返一趟的时间来计算故障距离。该方法用互感器将脉冲电流耦合出来，波形较简单，较安全。这种方法也包括直闪法及冲闪法两种。与脉冲电压法使用电阻、电容分压器进行电压取样不同，脉冲电流法使用线性电流耦合器平行地放置在低压测地线旁，与高压回路无直接电器连接，对记录仪器与操作人员来说，特别安全、方便。所以人们一般使用此方法。
（二）电缆故障定点的传统方法
这里简要介绍一下声磁同步法。该方法使用高压设备使电缆故障点击穿放电，利用接收器记录放电声音，并用磁场信号对其进行同步，通过分析声音波形及测试人员通过耳机听声进行故障定点。此方法是目前常用的电力电缆定点的方法，但该方法只能获得距离故障点附近2～3m左右距离的声音信号，且对现场操作人员的技术素质要求较高。
二、电缆故障探测的新方法
（一）电缆故障测距的新方法
因果网：因果网描述故障元件、继电器、开关之间内在的动作关系。它利用比传统专家系统更深入的知识及面向对象技术，对电力系统故障进行定位。它具有简单、明确、通用性强等优点。
利用小波变换进行故障选相：在脉冲法电缆故障定位检测中不可避免地存在各种电磁干扰。脉冲信号输出引线引起的高频振荡，采集系统本身固有的高频干扰，以及使用现场的空间电磁干扰都会通过暴露在定位仪外的信号引线进入测试系统，严重时可淹没反射脉冲的起始点，给故障定位带来误差。为此，必须采用有效的数字信号处理方法消除这些干扰的影响，提高故障定位精度。小波变换是20世纪80年代后期发展起来的应用数学分支，被誉为信号分析的数学显微镜，是信号处理的前沿课题。小波变换在数字信号处理领域，如滤波、奇异信号检测、边缘检测等方面应用广泛。小波的多尺度分析方法能将各种交织在一起的不同频率组成的混合信号分解成不相同频率的信号，并直接在时域上反映出来，信号的位置、幅值和波形都十分直观，能有效地实现信噪分离。小波变换具有很好的时频局部特性，对分析信号上奇异点的位置非常有效，这一特性适用于电缆故障定位中寻找反射脉冲的起始点。
基于整个输电网GPS行波故障定位：全球定位系统GPS是近年发展起来的用于通信系统的最新技术。输电线路行波故障定位具有很高的精度，但需要高速A/D采集、大量数据存储、复杂的行波波头辨识，且对发展性故障、近距离故障的测量处理比较困难。如用专用行波波头检测传感器、高精度的GPS时钟及存储行波波头时刻的高效存取方法，在每个变电站安装一台专门设计的行波波头记录仪，与调度通信构成输电网GPS行波测量网络，则可直接测量故障行波波头到达各个变电站的准确时刻，由调度进行故障定位。
跨步电压法：文献[4]利用脉冲跨步方式对低压电缆故障进行定向与定位，该方法接线简单、操作方便，可对直埋电力电缆故障快速定向、精确定点。它是利用电缆沿线的土壤中或地面产生沿电缆走向依次递减或递增的“跨步”电压脉冲，确定故障点的方向和具置。因为根据以往的经验，低压电力电缆故障，90％以上故障点的电缆护层都是破损的，这样即可利用在电缆一端施加一个周期的脉冲信号，沿电缆敷设走向快速确定故障点的方向和精确确定故障点的位置。一般土壤情况下，在距离故障点20-30m，就可以指示故障点方向，在水泥或硬化路面条件下，在距离故障点l0m，就可以指示故障点方向。与现有技术比较，利用脉冲跨步方式对低压电缆故障进行定向与定位的方法的优点是：①可以大范围确定故障点的方向，节省测试故障的时间；②施加在故障电缆上的中压脉冲并不要求被试电缆在故障点产生续弧，并且脉冲宽度仅有几ms到几十ms，因此不会对电缆造成损伤；③所使用的测量设备使用方便、操作简单，并且直观；④定位精度高。利用发光二极管束或指针式表头指示故障点的方向和该电压脉冲的大小，根据仪器上的指示方向，沿电缆探测，即可迅速、精确地找到故障点。
（二）电缆故障定点的新方法
高频感应法：利用高频信号发生器向电缆输入高频电流，这样会产生高频电磁波，然后在地面上用探头沿电缆路径接收电缆周围高频电磁场，电磁场的变化经接收处理后直接在液晶屏幕上显示出来，根据显示出数值的大小直接判断故障点位置。高频感应法与传统音频感应法相比有如下很多优点。高频信号源本身就比音频信号源容易实现，制造容易，可以减少定点探测装置的体积和重量，为设备的小型化和便携创造有利条件。高频信号的频谱抗干扰性能较强。该方法可以直接将结果显示出来，比靠人耳辨别更可靠，更方便。用高频感应法比音频感应法要优越得多，而且它可在不停电情况下用耦合式接线来实施在线故障探测。
红外热象技术：基于电缆一旦过载，线芯的温度将会急剧上升这一现象，人们可对电缆的线芯温度进行监测来判断故障位置。步骤如下：首先采用红外热象仪扫描电缆表面，拍摄出电缆的表面温度场分布图象，进一步处理可得出温度场的具体数值分布，然后根据已建立的传热数学模型，根据电缆结构参数，物性参数，环境温度及表面温度对电缆线芯温度进行反演计算，从而实现电缆线芯温度的非接触的故障探测。正是红外技术不需接触设备，不要求设备停运，且具有操作简便，检测速度快，工作效率高等优点，在未来的电缆故障检测中，红外热象技术必将发挥更大的作用。
参考文献
[1]徐丙垠，李胜祥，陈宗军．电力电缆故障探测技术[M]．北京：中国机械出版牡，2001．
[2]刘明生,电力电缆故障的测寻[M]．北京：中国冶金工业出版社，1985．
[论文摘要]血液透析是一门技术性很强的专业，血透护士应具备处理突发故障的能力，有高度的责任心和严谨的工作态度。本文就透析中的常见突发故障及处理方法作一分析总结。
血液透析是肾功能衰竭安全有效的替代疗法之一，目前已广泛应用于临床。有人认为血液透析不需要什么高深的技术，但这是一种误解。其实，血液透析的专业性很强，对医务人员和设备的要求都非常高，因此，为确保透析安全有效地进行，血透护士既要有娴熟的操作技术和丰富的临床工作经验，又要具备一定的技术管理能力，才能沉着果断、有条不紊地处理透析中的突发故障，最大限度减少不必要的损失，提高患者的透析质量。笔者根据多年的工作经验，将血液透析常见故障及处理方法总结如下：
1人为故障
多表现为透析开始前透析器及管道连接不良，透析液浓度、温度、流量的检查不及时，透析时间的设定、合适的体重、血流量、抗凝药的种类和使用量不准确，透析条件变更不及时，患者血压下降时观察不及时，输液结束（泵前）忘记关夹致空气误入等。人为故障其对策是护士在透析工作中坚持“三查七对”原则，严守操作规程，严密观察血透中机器的运转和患者病情变化，做到勤观察、勤调整、勤思考、严肃认真地做好透析中的各项工作。
2透析器及回路发生凝血
为了使透析治疗时血液不凝固，每次将患者血液引出体外后需加肝素抗凝。合适的肝素用量可以既不发生凝血也不引起病人出血，这是透析的基本条件。透析器和回路内凝血的主要原因是：①透析过程中肝素用量不足。②患者血液呈高凝状态。③血液流速慢。④透析膜材料的不同。⑤静脉回流不畅。⑥无肝素透析等。凝血前的征兆：静脉压力逐渐升高，空气捕捉器内血液分层，泡沫增多，外壳变硬，透析器颜色变深。其对策是：①应在透析开始前做好透析器及管道的预冲，使用肝素湿化，对于血液处于高凝状态的患者，应及时复查血常规，根据出凝血时间加大肝素用量。②静脉回流不畅时，要检查回路有无梗阻、打折及血栓堵塞静脉滤网。③血流量不足时，检查穿刺针位置是否合适，保证充分的血流量，无肝素透析时根据凝血情况每30~60分钟阻断一次血流，用100~200ml生理盐水冲洗透析器及管路，冲洗量计算在超滤总量内。④透析器已发生凝血时，要及时更换。
3透析中的失血
透析过程也是一种体外循环的过程，由于透析器及管道系统连接口较多，加之循环血量较大，200~300ml/min，任何部位发生松脱都可以造成大量出血而致患者在数分钟内死亡，透析结束时不注意压迫止血也会引起失血，透析器及管路凝血约失去220ml全血，给病人造成极大的损失。透析结束回血时操作要熟练，使血液损失减少到最少。我们要注意每个细小的环节，各个接头要拧紧，透析中经常巡视，做到及时发现、及早处理，压迫止血时有告知的义务，以取得配合，避免意外发生。
4透析过程中的低血压
血液透析中最常见的并发症是低血压，主要原因是脱水过多或速度过快引起的血容量下降，部分患者同时有血管顺应性差。透析脱水首先是除去血管内的水分，血管外组织间隙的水分不断进入补充血管内水分使使血压稳定。发生低血压后，心、脑等重要脏器供血严重不足，故应尽量避免，发生后要迅速纠正。低血压前兆：出汗、打哈欠、恶心呕吐等。预防对策：测量体重要准确，避免透析脱水过多过快，体重增长过多时要适当延长透析时间。出现血压下降时即刻给予生理盐水、高渗糖等静脉滴入，减少机器上的脱水，减少血流量，抬高下肢增加回心血量。
5透析中的空气栓塞
空气栓塞也是透析中较严重的医疗事故。如果处理不及时，将会给病人造成不可挽回的损失。透析过程中出现的空气栓塞常见的原因有：①动脉管路连接不紧或有裂缝，空气随之进入血液。②输液输血时观察不周，液体滴完了不及时夹住侧支。③回血操作时失误或血泵失控，气体进入体内[1]。④静脉壶液面低。⑤血流量不足，动脉压产生气泡等。如大量空气逸入，患者可迅速死亡。混入空气时的症状有：患者可出现呼吸困难、胸痛、咳嗽、发绀、血压下降、气喘，严重者引起昏迷和死亡。此时护士应立即将患者置于头低左侧卧位，拍背部，报告医生及时对症处理，必要时送高压氧舱治疗。无论何种处理，最有效的是事前预防极为重要。预防对策：①体外循环各接头要衔接紧密，及时查对。②输液或输血应从动脉端给入，并注意观察。③提升静脉壶液面使其高于空气探测器。6电、水源中断
在透析中可能发生意外如水、电中断，使透析不能正常进行。因此，我们在积极寻找原因的同时要采取必要的措施。断电：断电时血泵不转，时间较短时需要手摇，防止凝血；时间较长就要暂时先回血，将动静脉穿刺针盖上的小帽固定好。病人可以活动，待来电时继续接通循环治疗。断水：断水原因有水泵故障，水管断裂，水源不足等，此时透析液电导率报警停止供液。可以采取单纯超滤，时间较长则要终止透析。如果水箱的水有一定的量可以将透析液流量调至250ml左右，可以暂时不回血，待供水充足时继续治疗。
综上所述，血透护士除了具备良好的专业素质及对患者有高度的责任心及严谨的工作态度外，还必须具备应对紧急意外故障的处理技能。在繁忙的工作中尤应注意，稍有疏忽就会给患者带来不必要的痛苦，因此在工作中应不断地学习探索，刻苦钻研专科技术，提高专科水平。提升自身素质，增加服务内涵，防止差错事故的发生，推动血液净化事业的发展。
[参考文献]
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为了使设备的外形尺寸保持在可以接受的水平，现代变压器的设计采用了更为紧凑的绝缘方式，在运行中其内部各组件间的绝缘所需承受的热和电应力水平显著升高。110kV及以上等级的大型电力变压器主要采用油纸绝缘结构，主要的绝缘材料是绝缘油和绝缘纸、纸板。
当变压器内部故障涉及固体绝缘时，无论故障的性质如何，通常认为是相当严重的。因为一旦固体材料的绝缘性能受到破坏，很可能进一步发展成主绝缘或纵绝缘的击穿事故。所以纤维材料劣化引起的影响在故障诊断中格外受到重视。而且，如能确定变压器发生异常或故障时是否涉及固体绝缘，也就初步确定了故障的部位，对设备检修工作很有帮助。
本文通过研究在故障涉及固体绝缘时，其它特征气体组分与CO、CO2间的伴生增长情况，提出了一种动态分析变压器绝缘故障的方法。并着手建立故障气体的增长模式，为预测故障的发展提供了新的判据。
1、判断固体绝缘故障的常规方法
CO、CO2是纤维材料的老化产物，一般在非故障情况下也有大量积累，往往很难判断经分析所得的CO、CO2含量是因纤维材料正常老化产生的，还是故障的分解产物。
月岗淑郎［1］研究了使用变压器单位纸重分解并溶于油中的碳的氧化物总量，即（CO+CO2）mL／g（纸）来诊断固体绝缘故障。但是，已投运的变压器的绝缘结构、选用材料和油纸比例随电压等级、容量、型号及生产工艺的不同而差别很大，不可能逐一计算每台变压器中绝缘纸的合计质量，该方法因实际操作困难，难以应用；并且，考虑全部纸重在分析整体老化时是比较合理的，如故障点仅涉及固体绝缘很小的一部分时，使用这种方法也很难比单独考虑CO、CO2含量更有效。
IEC599［2］推荐以CO/CO2的比值作为判据，来确定故障与固体绝缘间的关系。认为CO/CO2＞0.33或＜0.09时表示可能有纤维绝缘分解故障，在实践中这种方法也有相当大的局限性［3］。本文对59例过热性故障和69例放电性故障进行了统计。结果表明，应用CO/CO2比例的方法正判率仅为49.2%，这种方法对悬浮放电故障的识别正确率较高，可达74.5%；但对围屏放电的正判率仅为23.1%.
2、固体绝缘故障的动态分析方法
新的预防性试验规程规定，运行中330kV及以上等级变压器每隔3个月进行一次油中溶解气体分析，但目前很多电业局为保证这些重要设备的安全，有的已将该时间间隔缩短为1个月。也有部分电业局已开展了油色谱在线监测的尝试，这为实现故障的连续追踪，提供了良好的技术基础。
电力变压器内部涉及固体绝缘的故障包括：围屏放电、匝间短路、过负荷或冷却不良引起的绕组过热、绝缘浸渍不良等引起的局部放电等。无论是电性故障或过热故障，当故障点涉及固体绝缘时，在故障点释放能量的作用下，油纸绝缘将发生裂解，释放出CO和CO2.但它们的产生不是孤立的，必然因绝缘油的分解产生各种低分子烃和氢气，并能通过分析各特征气体与CO和CO2间的伴生增长情况，来判断故障原因。
判断故障的各特征气体与CO和CO2含量间是否是伴随增长的，需要一个定量的标准。本文通过对变压器连续色谱监测的结果进行相关性分析，来获得对这一标准的统计性描述。这样可以克服溶解气体累积效应的影响，消除测量的随机误差干扰。
本文采用Pearson积矩相关来衡量变量间的关联程度，被测变量序列对（xi，yi），i＝1，…，相关系数γ的显著性选择两种检验水平：以α＝1%作为变量是否显著相关的标准，而以α＝5%作为变量间是否具有相关性的标准。即：当相关系数γ＞γ0.01时，认为变量间是显著相关的；γ＜γ0.05时，二者没有明确的关联。γ0.01、γ0.05的取值与抽样个数N有关，可通过查相关系数检验表获得。
由于CO为纤维素劣化的中间产物，更能反映故障的发展过程，故通过对故障的主要特征气体与CO的连续监测值进行相关性分析可进一步判断故障是否涉及固体绝缘。当通过其它分析方法确定设备内部存在放电性故障时，可以CO与H2的相关程度作为判断电性故障是否与固体绝缘有关的标准；而过热性故障则以CO与CH4的相关性作为判断标准。通过对59例过热性故障和69例放电性故障实例的分析。
这种方法在一定程度上可以反映故障的严重程度，在过热性故障的情况下，如果CO不仅与CH4有较强的相关性，还与C2H4相关，表明故障点的温度较高；而在发生放电性故障时，如果CO与H2和C2H2都有较强的相关性，说明故障的性质可能是火花放电或电弧放电。
3故障的发展趋势
确认故障类型后，如能进一步了解故障的发展趋势，将有助于维修计划的合理安排。而产气速率作为判断充油设备中产气性故障危害程度的重要参数，对分析故障性质和发展程度（包括故障源的功率、温度和面积等）都很有价值［4］。
通过回归分析，可将这3种典型模式归纳为：
（a）正二次型：总烃随时间的变化规律大致为Ci＝a.t2＋b.t＋c（a＞0），即产气速率γ=a.t+b不断增大，与时间成正比。这常与突发性故障相对应，故障功率及所涉及的面积不断变大，这种故障增长模式往往非常危险。
（b）负二次型：总烃和产气速率的变化规律与（a）相同，只是a＜0.即总烃Ci增高到一定程度后，在该值附近波动而不再发生显著变化。多与逐渐减弱的或暂时性的故障形式相对应，如在系统短路情况下的绕组过热及系统过电压情况下发生的局部放电等。
（c）一次型：即线性增长模型，是一种与稳定存在的故障点相对应的产气形式。总烃的变化规律为Ci＝k.t＋j，产气速率为固定的常数k，通常只有当故障产气率k或总烃Ci大于注意值时才认为故障严重。
本文对59例过热性故障和69例放电性故障变压器总烃含量的增长模式与故障严重程度的对应关系进行了统计，结果如表2所示。
4、实例分析
故障产气的增长模型为正二次型，在较短的时间里产气速率呈明显的增长趋势，是一种发展迅速的故障，反映出故障功率及故障所涉及的面积在不断变大。
1985年3月14日进行吊芯检查发现，高压线圈与低压线圈间围屏有7层存在不同程度的烧伤、穿孔、爬电等明显的树枝状放电痕迹，属围屏放电故障，与分析结果相符。
5、结论
化工企业生产能力是由各种设备形成的，是企业生产重要的技术基础。为使企业创造安全、稳产的良好环境，最终实现企业效益最大化，必须加强企业设备管理现代化。设备管理是一门科学，在设备运转的一生中，大体分为设备运行的初级阶段，正常投产中期运行阶段和连续运转后期三个阶段。设备在每次进行大修或中修后，也同样存在以上三个阶段的过程，经多年的实践和管理经验，每个阶段故障发生和预防又都具有其规律性和特点。
2化工设备故障发生规律分析
2.1投运初期故障的产生
设备经安装，最初投入运行后，虽已经过技术鉴定和验收，但初期故障总是不同程度的反映出来，少则一个月，多则几个月，甚至一年，其表现为：
设备内在质量方面：如设备的设计结构和性能，零部件加工、材料的选用缺陷，操作人员对设备、结构、性能、特点的认识掌握和认知程度，以及现场操作人员误操作导致设备故障。装质量方面：设备安装质量是企业内技术管理、人员素质、综合效能、计量检测手段等诸多因素的综合反映。要注重设备安装人员的素质和实践经验，这是预防初期设备故障的重要环节。
工艺布置上的缺陷：由于布局不合理，它可能导致设备有形磨损的加快发展而造成设备故障；有些时候因工艺上的问题使设备的工作性能和环境发生变化，也可导致设备严重损坏，这样的实例发生过多次。工作人员技术不熟练：现场操作设备基本的“四懂三会”没掌握，甚至不按规程操作，也是导致设备投产初期易出现故障的原因之一。产生这类故障的原因往往是由于误操作或违章的行为造成。
2.2设备正常运转中期的故障因素
在设备运行过程中，零部件经过一段磨合期后，初期故障已基本排除，现场操作人员水平也逐步提高，并且基本掌握了每台设备的特性、原理和性能，故障率明显降低，即便如此，设备的运行还会出现新的问题，例如：
故障易发生在易损件或该换而未及时更换的零部件上，因每台设备所有静、动零部件密封、轴承等磨损件都具有使用周期和寿命，运行中的中期设备已逐步接近此项指标。经过停车检修而更换的零部件之后，有些不配套、不稳合、尚处在磨合期，或发生装配错误，也会导致设备故障，甚至带病运行，这类故障也多处发生。日常维护保养不及时或工作质量差，甚至异物不慎掉入设备内，造成突发性事故，缩短设备检修周期。一味追求高产，常时间超负荷、超温、超压临界状态下工作，也是导致设备出故障原因之一，有时还酿成设备事故。设备运行初期不易暴露的设备缺陷，经过一段时间运行后，有可能在运行中期暴露出来，诸如非易损件的疲劳、复合应力的消耗、材料磨损、先天性缺陷的故障等等。
以上故障现象中，值得注意的是，故障发生除自身原因以外，人为因素占有较大的因素。建立必要的运行档案和维修台帐，将各类故障原因消除在萌芽状态，保证长周期安全、稳定的运行系统。
2.3设备运转后期常发生故障
化工生产设备的运转后期进入了故障多发期，一方面设备经多年的运行和多频次大、中、修的过程，零配件换件较多，如果检修水平跟不上或检测手段缺乏，加之主体周期性的运行磨损，设备已不能达到设计出力的水平，另一方面长期处于运行状态下的设备，各部位间隙和损耗，即使是不常维修的零件，也因老化和疲劳而降低运行效率。这期间综合效能的降低，除磨损、老化现象凸显以外，机器各方面不确定的故障现象也多处发生，维修频率、耗材成本不断增加，甚至将考虑大修、更新或报废。
3故障预防及维修控制措施分析
3.1故障预防及维修的技术基础
预防及维修的技术基础是设备状态监测和故障诊断技术。即在机器运行时对各个部件进行状态监测，掌握机器的状态，根据生产需要制定维修计划。它包含的内容比较广泛，诸如机械状态量（力、位移、振动、噪声、温度、压力和流量等）的监测，状态特征参数变化的辨识，机器发生振动和机械损伤时的原因分析、振源判断、故障防治，机械零部件使用期间的可靠性分析和剩余寿命的估计等，都属于机器故障诊断的范畴。
近年来，随着相关领域理论、方法研究的不断深入和发展，现代设备技术诊断学已逐步完善起来，特别是传感器技术、信号处理技术、计算机技术的发展，更为设备技术诊断学的发展奠定了坚实的基础。
目前，设备诊断技术划分了很多的分支，诸如振动诊断技术、无损检测技术、热温诊断技术、铁谱诊断技术、估算预测技术、综合诊断技术、诊断决策技术等。它们的实施包括几个主要环节：机械设备状态参数的监测；进行信号处理，提取故障特征信息；确定故障类型和发生部位；对确定的故障做防治处理和控制。
3.2应分步骤逐步实施
故障预防及维修的实施首先要求设备管理人员掌握尽量多的相关学科的基本理论和实用技术，成为掌握现代检测诊断技术的高级技术和管理复合型人才。这需要通过必要的理论和技术培训，更需要实践和经验的积累，是一个长期的过程。另一方面，实施方法和实用技术在各个企业有着不同的特点，都需要经过实践、总结、摸索和提高。因此，开展初期应分步骤有选择地进行，在有一定经验的基础上再逐步推广。
3.3应按装置和设备的作用和影响程度，划分级别，作好实施规划
依据企业生产特点、设备重要程度和监测代价对设备确定恰当的监测方式、检测部位、监测周期。对不同设备实行不同等级和内容的预防维修措施。一般情况下，按设备对生产量、产品质量、产品成本、维修工作计划、相邻工序、安全与环保、维修费用等的影响程度确定其重点。再按重点划分不同的管理等级，按等级制定不同的标准。
除了上述重点原则外，作为设备管理或维修管理中的手段，利润原则和例外原则等管理手段同样适用，围绕故障预防及维修还要相应制定各种严格的作业标准，包括工艺顺序、试验检查标准、维修标准、更换标准及费用标准。
3.4故障预防及维修技术实施控制
在技术实施方面，涉及到各类机电设备的原理、结构、运行条件、性能，各类测试技术，信号处理技术，监测诊断技术，信息的组织管理技术和计算机软硬件技术等多学科的综合技术，因此它是一个复杂的动态系统，要根据各种信息作出决策，进行总体平衡，从而达到从规划、实施、监测、信息反馈、分析到总结归档的全过程管理。这样一个技术实施要有全面人才的管理做基础，通过一个完整的组织机构做保障，对于一个大型企业，面对成千台设备可以实现维修科学化、费用经济化。同时设备诊断技术必须在设备寿命周期的全过程中发挥作用。也就是说，如果仅仅是在设备寿命周期的全过程中的某一个特定时间，或只抓住某一个特定的故障和异常，就想作出对症的诊断是困难的，或者不能取得实质性的效果。因此，要依据设备的综合管理理论，把设备的全过程作为诊断技术的应用范围。
结论
化工企业生产能力是由各种设备形成的，是企业生产重要的技术基础。对设备初期故障如设备内在质量方面、安装质量方面、工艺布置上的缺陷、工作人员技术不熟练设备；正常运转期故障如易发生在易损件或该换而未及时更换的零部件上，更换的零部件之后，有些不配套，日常维护保养不及时或工作质量差，常时间超负荷、超温、超压临界状态下工作非易损件的疲劳、复合应力的消耗、材料磨损；设备运转后期常发生故障如因老化和疲劳而降低运行效率进行了分析。
阐述了化工设备故障诊断可靠性分析方法：故障树的建造、故障树的定性分析、故障树的定量计算。并对故障预防及维修的技术基础，分步骤逐步实施，按装置和设备的作用和影响程度实施，故障预防及维修技术实施控制等进行了研究。
论文关键词：化工设备故障；规律；预防措施
论文摘要：对化工设备故障发生规律必要性进行了分析，对化工设备投运初期的设备内在质量、安装质量、工艺布置，设备正常运转中期故障发生因素、设备运转后期常发生故障和规律进行了研究。阐述了化工设备故障诊断可靠性分析方法并提出了故障预防及维修控制措施。
参考文献
[1]李玉刚.基于设备故障的间歇化工过程反应型调度[J].计算机与应用化学,2008,(04)
[2]王茂贵,王国明.浅谈设备故障率[J].化工机械,2003,(07)
[3]薛增玉.谈谈几种设备故障的修复[J].四川化工,1994,(01)
关键词：故障分量，差动保护，变压器保护，闸间短路，高阻接地故障
0引言
比率差动保护因能可靠检出区内故障，很好的躲避穿越性电流被广泛的应用于电力系统保护中，在变压器的保护中的应用更是由来已久。但由于受到负荷电流的干扰，制动电流不能很好的反映故障电流的大小，被负荷电流所淹没，使得对轻微故障的检测灵敏度过低。故障分量的比率差动保护，由于减去了负荷分量的影响，对轻微故障的检测具有很高的的灵敏度，大型变压器容量很大，满负荷运行时，低压侧的等效电阻非常小，往往只有1欧左右(如容量为150MVA，低压侧为10KV，0.6667欧)，传统比率差动保护对低压侧高阻接地故障的灵敏的不够，故障分量的比率差动保护却能很好地检出故障，因而因该在大型变压器保护中得到了广泛的应用。
变压器在额定负荷运行的时候，发生轻微匝间短路故障时（2%匝短路），传统的比率差动保护往往没有足够的灵敏度检出故障。虽然差流大于了启动电流门槛值，由于制动电流加上了变压器的一倍负荷电流，要检出此类故障，比率制动系数（K值）将整得很低，会减弱比率差动保护抗CT饱和的能力，区外故障时很容易误动作，因此，实际的做法往往是降低保护的灵敏度，等待匝间故障进一步发展，差流、制动电流进入动作区内，保护再出口跳闸，这对变压器必将造成严重的损害。传统的比率差动抗CT饱和的能力是很弱的，必须增加额外的补充判据，防止保护误动。
对于故障分量的比率差动，制动电流去掉了负荷电流的干扰，k值（1.7）可以整定的很高，变压器在额定负荷运行的时候，发生轻微匝间短路故障时，保护具有足够的灵敏度检出故障，同时对低压侧区内高阻接地故障的检测灵敏度也提高了很多,由于k值很大,具有足够的抗CT饱和的能力。
本文对故障分量的比率差动的设计思想和特性曲线的参数的选择作相应的理论分析，同时建模验证算法的正确性。
1故障分量的比率差动算法的建立
1．1基本算法
故障分量的比率差动算法为传统的差动保护中的差动电流和制动电流分别减去正常时候的负荷电流而得到。以两圈变压器的纵连差动为例，以流入变压器为正方向，如式（1）：
(1)
其中，,
--变压器高、低压侧的故障分量电
--为变压器正常运行时励磁电流
—分别为变压器高压侧低压侧电流和正常时的穿越性负荷电流
K—为比率差动的比率制动系数
从上式中可以看出：
，（2）
故障分量的比率差动电流和传统的比率差动电流相差一倍正常时磁电流，只是制动电流增加了两倍穿越性的负荷电流（略去励磁电流不计）。
1．2故障分量的提取
故障分量的比率差动保护性能的好坏，关键在于故障分量的提取。对于不同的保护设备，故障分量的提取很不相同，考虑到针对变压器这一电力系统中的特殊元件，对故障分量的提取提出了一些具体的要求。首先，应该准确减去负荷电流。其次，在转换性故障和故障重叠的时候不受第一次故障的影响，在第一次故障达到稳态的时侯，第二次故障到来的时候，能快速检测出故障来。
但在具体实现的时候会遇到如下困难：
在故障的发展过程中,故障前负荷电压（电流）在不断的变化,以第一次故障前的电压（电流）为基准,会带来误差.但故障前电压在不断的变化只能引起Δi1正序分量的提取,对Δi2,Δi0分量的提取没有影响,由变压器保护只是使用电器量进行比较,不涉及参数的计算,如阻抗,方向等,精度足够.
由于记录下故障前的电流量作为负荷量,故障中的量和故障前的电流量作差值提取Δih,Δil.但随着故障时间的延长,存在定时误差,故障后的电器量和故障前的电器量的相角差越来越大,Δih,Δil误差也越来越大,使得Δicd值不变(误差被减掉)Δizd值越来越小,所以计算K值随着时间偏移越来越大,只能限制故障分量的比率差动保护的开放时间,否则在区外故障时由于随时间积累的相角差会使保护误动,但开放时仅太短又会使得在发展性故障中不能检出第二次故障,开放时间为100ms~150ms.
2故障分量的比率差动动作参数的选定
2．1启动电流的确定
由于差动电流和传统的比率差动相同，大体应按传统比率差动整定，但也有特殊的要求。
Iqd.min=Kk[Ktx*fwc+ΔU/2+Δfph]Ie（3）
Iqd.min—比率差动启动门槛值
fwc=0.1—考虑一侧电流互感器10%误差曲线的系数
Δfph=0.01—软件相角校正时,由于小CT型号不同引起的偏移
ΔU/2—变压器的调压范围,取为5%,由于改变了变比,所以平衡系数相应变为原来的95%K,应躲开引起的差流值
Kk—可靠系数取1.3
假设由于以上条件，流入装置的高压侧的电流为准确的，误差均来自低压侧，
高低压侧电流为（略去励磁电流）式（4）
（4）
--变压器高、低压侧相电流
--穿越性负荷电流
--比率差动启动电流
（1）传统比率差动:
当产生Iqd.min差流时,一定有Ie+1/2*Iqd.min(Ie为额定电流)制动电流产生，K整定0.4，比率制动曲线过原点，,Ie取5A时，制动电流一定大于拐点电流，落在动作特性曲线的制动区，保护不会误动。
（2）故障分量的比率差动:
当产生Iqd.min差流时,一定有1/2*Iqd.min制动电流产生，所以计算K值(保护感受到的差流和制动电流的比值)为2.，当K值整定为1.7时（以下分析整定原因）,比率制动曲线过原点，制动电流小于拐点电流，保护误动。
所以,由于以上原因产生的最大差流时,传统比率差动可以用比率制动曲线躲过，而故障分量的比率差动，则无法区分由于CT误差，有载调压所产生的差流,和由于低压侧三相短路，或变压器空载故障时产生的差流，因为其计算K值均为2。传统比率差动的Iqd.min应按允许的最小差流启动电流整定，故障分量的比率差动的Iqd.min应按允许的最大差流启动电流整定，但如整定太小，将影响检测轻微故障的能力，又考虑到故障分量的比率差动减去了励磁电流的影响，工程实际取0.2~0.5,取0.23。
2．2制动斜率K值的确定.
主要考虑两种极端的情况,使制动特性曲线过原点。
(1)区内故障
1.变压器空载时,发生区内故障，计算K值最小。
当变压器两侧带电源的时,发生区内故障,高低压侧同时感受到方向指向变压器的Δih（高压侧故障分量）,Δil（低压侧故障分量）,而变压器空载,或低压侧不带电源时,保护只感受到高压侧Δih（高压侧故障分量）,所以（5）式成立计算K值，
（5）
--高、低压侧同时带电源时，保护感受到的差流和制动电流
--高压侧带电源，低压侧空载时，保护感受到的差流和制动电流
--计算K值
2.空投和低压侧三相短路等故障类型(低压侧不带电源),计算K值无法区分,都等于2.0,所以整定K值必小于2.0，空投的时候由于差流由励磁支路引起,其二次谐波含量很大,能可靠闭锁,当整定K值小于2.0时,低压侧三相短路时保护能动作,所以故障分量的比率差动保护在低压侧不带电源时发生三相短路故障,灵敏度最低,K值最小。
(2)区外故障
区外故障主要考虑由于CT传变误差引起的差流造成的保护误动作，考虑CT传变误差,带入比率差动动作方程，式（6）成立，
（6）
--分别为穿越性高低压侧的故障分量电流
--分别高低压侧CT传变误差的百分数
当高低压侧CT传变误差，分别为10%和-10%时,差流最大,制动电流最小,保护最容易误动,所以最严重的区外故障,保护发生误动时,比率制动系数K=0.2。K整定为1.6~1.8，满足工程需求。
2．3抗CT饱和的考虑
假定低压侧CT饱和，低压侧只有fl*Δil的电流流入保护装置,由于
|Δih+Δil|>K*0.5*|(Δih-Δil)|
则（6）式变为，各参数的含义如（6）式：
（7）
假设穿越性的故障,,等式左右相等,K为1.7时带入（7）式，fi=0.081。所以，低压侧CT饱和时只要有大于8.11%倍的原方电流能传变倒二次侧,为1.7时故障分量的比率差动不会误动.
3变压器匝间短路、高阻接地建模和算法仿真
3.1匝间短路模型的建立
由于变压器内部匝间短路故障的内部电磁过程非常复杂，要准确模拟非常困难，但我们可以抓住其主要特征，其精度已能满足继电保护的动模的要求。我们关心的只是变压器高低压侧端口电流的变化，对内部复杂电磁过程并不感兴趣，根据黑箱原理，只要我们考察的量，满足一定的精度要求（我们考察的主要是高、低压侧电流，短路匝电流），我们认为模型是成功的。
3.1.1短路匝之间的弧光电阻,电感的模拟
单相变压器的电阻和电感的标压值为:Rbase=548.2456欧,Lbase=1.7451亨
由于短路匝的匝数和变压器线圈绕组匝数相比,很小,选用第三绕组来模拟变压器低压侧的匝间断路时,第三绕组的漏感和漏阻应尽量取的比较小:
漏阻:Rbase*0.001=548.2456*0.001=0.5482欧
漏抗:Lbase*0.001=1.7451*0.001=0.0017亨
弧光电阻,电感:
弧光电阻:0.05欧
弧光电感:0.0001亨
设定为2%的匝间断路:
U2(第二绕组电压)=225.4KV
U3(第三绕组电压,短路匝模拟电压)=4.6KV
3.1.2波形分析
图(1)、（2）为RTDS的实录波形和EMTP建模产生波形的比较,可以看出模型的正确性.
(1)RTDS的A相电流波形（变压器不带负荷空载合闸,A相匝间断路2%）
figure1．ThecurrentwaveofphaseArecordedfromRTDSequipment（switching-onofanunloadedpowertransformer，2percentoftheturnsshortedat2.5s）
(2)EMTP的A相电流输出波形（变压器不带负荷空载合闸,A相匝间断路2%）
figure2．ThecurrentwaveofphaseAproducedbyEMTP（switching-onofanunloadedpowertransformer，2percentoftheturnsshortedat2.5s）
图（1）、（2）变化趋势来看是一致的
实际变压器2%匝短路的时侯,IA(A相电流)=1.6Ie.Ik(短路匝电流)=60Ie,而EMTP输出波形为IA=1.6156Ie,Ik=35Ie，由于算法的输入为相电流作差值，相电流和短路匝的电流的结果基本满足要求。
3．2算法仿真
两种算法Iqd.min=90A比率制动曲线过原点，折算到一次测的电流。
（3）高压侧A相电流波形(变压器满负荷运行时，在2.5s时发生低压侧A相2%的匝间断路,以下相同)
figure3．Thecurrentwaveofhigh-voltagesideofphaseA（2percentofturnsinthelow-voltagewindingoftransformershortedat2.5swithfullload,thesameasfollows）
（4）低压侧A相电流波形
figure4．Thecurrentwaveoflow-voltagesideofphaseA
（5）短路匝内的电流波形(折算到原方后,原方电流的倍数)
figure5．Thecurrentwaveintheshortedturns（transformedintounitvalue）
以下为调整K值的大小，两种算法的动作行为。
（6）K=0.3，比率差动特性（左边的为故障分量的比率差动，右边为传统比率差动，以下相同）
figure6．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic（theoneleftissuperimposeddifferentialcurrentsalgorithm；therightconventionalalgorithm，thesameasfollows）
K=0.3，两种保护均能可靠动作，但实际运行的时侯，传统比率差动的制动系数很难整定的这么低，区外故障容易误动，抗CT饱和能力越很弱。
（7）K=0.4，比率差动特性
figure7．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic
K=0.4，传统比率差动已到了动作区的边界，几乎检测不出如此轻微的故障，这一点也同我们的动模试验相吻合。
（8）K=1.7，比率差动特性
figure8．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic
从中可一看出故障分量的比率差动的高灵敏性和可靠性的结合。即能检出轻微故障，又有足够的抗CT饱和能力。
以下为，在2.5s发生低压侧A相1%的匝间断路时，两种算法的动作行为。
（9）K=0.25，比率差动特性（在2.5s发生低压侧A相1%的匝间断路）
figure9．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic（1percentofturnsshortedinlow-voltagesideofphaseAat2.5s）
传统比率差动对1%的匝间断路已失去了灵敏度，故障分量的比率差动同样能灵敏反映
（10）K=1.7,比率差动特性（在2.5s发生低压侧A相1%的匝间断路）
figure10．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic（1percentofturnsshortedinlow-voltagesideofphaseAat2.5s）
故障分量的比率差动在如此高的k值的情况下同样能检出1%的轻微故障
以下为低压侧区内AB相跨接20欧电阻在2.5s时短路故障，负荷侧为纯电阻负荷1.9206欧.时，两种算法的动作行为的仿真
（11）变压器端口的波形，左边为高压侧A，B，C相电流，右边为低压侧A，B，C三相电流。(AB相跨接20欧电阻在2.5s时短路故障)
figure11．Thecurrentwaveoftransformerterminals，theleftarethecurrentsofhigh-voltagesideofphaseofA，B，Crespectively，therightlow-voltageside。（thefaultof20ohmresistancecrossphaseAandBat2.5s）
从图(11)可以看出相电流几乎没有突变，对算法的考验更加严酷。
（12）K=1.7，比率差动特性（AB相跨接20欧电阻在2.5s时短路故障)
figure12．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic（thefaultof20ohmresistancecrossphaseAandBat2.5s）
对高阻接地故障分量的比率差动，相比传统比率差动也有不可比拟的优势。
4结论
本文对故障分量的比率差动保护相对于传统的在检测变压器匝间短路和低压侧高阻接地短路的灵敏方面作了分析。对故障分量的比率差动的动作特性参数作了分析计算，并对抗CT饱和的能力方面作了一些分析。在这基础上，提出了算法的实现，用EMTP建立了匝间短路和高阻接地的仿真模型，对两种算法的动作行为进行了仿真，验证了所选的制动系数K，和对故障分量的比率差动保护优越性的分析。
ResearchontheDetectionofturn-to-turnandHigh-Impedance-GroundedFaultofTransformerBasedonSuperimposedDifferentialCurrents
Abstract:Themethodofrealizingthetransformerprotectionbasedonsuperimposeddifferentialcurrentshasbeenpresentedandanalyzed.Thecompareofsensitivitydetectingturn-to-turnandhigh-impedancegroundfaultsbetweentraditionaldifferentialrelayanddifferentialrelaybasedonsuperimposeddifferentialcurrentshasbeenmade.Thesensitivityofoperationhasbeencomparedalso.Thedynamicmodelofturn-to-turnandhigh-impedance-groundedfaultoftransformerhasbeenestablished.Basedonthisdynamicmodeloftransformer,manysimulationworkshavebeenmadewiththisalgorithmandprovedsufficientlythegreateradvantagethanthetraditionalalgorithm.
Keywords:superimposeddifferentialcurrents;differentialprotection;transformerprotection;windsshortcircuit;high-impedance-groundedfault
参考文献
1B.Groar，D.Dolinar，Integrateddigitalpowertransformerprotection，IEEProc-Gener，T.ransm,Distrib,Vol,141,No.4，July1994
[关键词]港口设备故障诊断应用推广
我国的交通运输业是国民经济的重要组成部分，自从改革开放以来，我国的水运行业发展迅速，随着港口的大型机电设备的自动化程度的日益提高，我国港口吞吐量增长较快，促进了水运行业的发展，使得我国的交通运输行业在国民经济发展中所占的比重也逐渐增大。随着港口吞吐量和机械化程度的增加，港口机电设备在水运行业中的作用越来越重要，对港口设备的要求也越来越高，港口机电设备的结构及其组成也愈加复杂，负荷越来越重，因此港口机电设备出现故障的现象也逐渐增多，这直接影响了港口作业的质量和进度，降低了港口水运的经济效益。因此，对港口机电设备故障诊断技术的研究成为港口水运行业的的一项迫切的重要任务。
一、设备故障诊断技术发展及现状
机电设备故障诊断技术发展分为三个阶段：初级阶段-感官、专业知识和经验判断；现代化阶段-计算机技术、传感器技术和动态监测技术综合诊断；智能化阶段-集故障监测、诊断、设备管理和调度一体化的智能化阶段。机电设备故障诊断技术起源于20世纪，并在此期间取得了较大的发展和进步。航天工业的发展使该技术取得较快地发展，随后计算机、微电子和传感器技术的发展和应用使得该技术逐渐地完善，此时还在航天和核电等大型部门应用较多，其他部门发展较为缓慢，到20世纪末机电设备故障诊断技术在农业、化工、冶金矿山、发电、交通运输和机械制造等各部门开始应用，并且发展较快，取得了显著的经济和社会效益。21世纪，机电设备故障诊断技术在我国国民经济的各部门都已取得长足的发展和普及应用，技术发展转向智能化。
二、设备故障诊断技术及手段
①机械振动监测诊断技术。通过对振动参数进行监测，来判断设备的运转情况，由于其此种方法简单偏于操作，且对设备没有损伤，因此机械振动监测技术成为首选方法；②磨屑监测诊断技术，该技术主要用于液压系统和系统，由于磨损方式和磨损速度不同而产生的磨屑粒尺寸和形态有所差异，从而来判断破损类型和磨损部位；③温度监测诊断技术，由于设备不同部位产生的温度变化不同，利用温度变化程度来判断设备的运行情况，利用红外线来监测可以实现非接触、远距离监测，且能够进行运算、处理和判断精确测定设备各部分的温度变化；④无损探伤监测技术，该技术应用较广，尤其是γ射线扫描。该技术是射线在物质中的衰减规律，扫描得到相关参数变化的谱线，然后通过系统分析确定设备故障的部位。
三、港口机电设备故障诊断技术
1.港口机电设备故障诊断技术研究情况
港口设备分小型装卸机械和大型装卸机械两类，其中小型机械数量大，流动性大，但活动范围小，大型机械种类多，作业分散，操作要求较高。国内鉴于港口机械的工作性质和工作环境，提出了柴油机、结构裂纹、液压传动、钢丝绳和制动器、粮仓、电器系统、皮带纵向撕裂、监测中心和测试车、设备管理和维修体制改革10个方向的相关的研究专题。
国内外设备故障监测技术与手段的发展，在港口机电设备故障诊断技术中也得到了广泛地应用。目前国内在各港口开展了设备监测研究和故障诊断研究，取得的成果有：上海港务局与上海海运、上海交大和同济大学等院校进行相关课题的合作，上述10个研究课题中9个课题开始进行研究，部分课题已列入交通部和上海市的科技攻关项目。
2.港口机电设备故障诊断实例分析
港口设备动力一般由内燃机提供，内燃机可能会出现故障，以内燃机为例简要分析港口设备故障诊断技术的应用。针对内燃机动力不足问题进行简要分析。
(1)故障现象。港口上使用时间较长的内燃机存在动力不足的现象。
(2)故障原因。内燃机油箱油量是否充足；内燃机的供油管是否有漏油或断裂现象；内燃机的喷油泵油量调节杆是否卡住、锁紧螺栓是否有脱落现象等；内燃机的燃油是否含有空气或其他杂质等；内燃机供油管是否堵塞；内燃机的燃油滤清器是否堵塞；内燃机的供油时间是否合适无延迟现象。
(3)故障排除。内燃机的供油管有没有漏油等问题，内燃机的油箱的油量多少，内燃机的喷油泵油量调节杆有无卡住，内燃机的油量控制杆锁紧螺栓是否脱落，内燃机的燃油成分检查是否空气含量较高，内燃机的供油管和滤清器是否堵塞，最后检查内燃机的供油时间。
(4)采取措施。首先应检查内燃机的油箱油量是否充足，如果油量不足应增添燃油；其次检查内燃机的供油管是否漏油或断裂，发现漏油或断裂及时进行维修，如果是由漏油原因引起则维修内燃机后还要排除管路中的空气壁面油的纯度不够；检查内燃机的调节杆卡住和内燃机的油量控制杆的锁紧螺栓是否紧固，如果在内燃机的运行过程中有异样声响，则需要将部件重新锁紧；然后拆下内燃机的燃油管的进油端进行连续压动，如无燃油流出，可能是供油管或燃油滤清器发生了堵塞，采取措施为进行逐段进行排除；内燃机的供油时间不合适，延迟或过早都会引起动力不足。
四、结论
自从改革开放以来，我国的水运行业发展迅速，我国港口吞吐量增长较快，对港口设备的要求也越来越高，因此港口机电设备出现故障的现象也逐渐增多。
本文首先介绍了设备故障诊断技术的发展现状，目前传统的机电设备故障诊断技术主要包括：机械振动监测、磨屑监测、温度监测以及无损探伤等，港口设备故障诊断技术水平已越来越高，然后随着故障现象的增多，港口设备故障诊断技术应向自动化智能化方向进一步发展。
参考文献：
[1]胡文君，褚家荣，苏毅设备故障诊断技术的现状与发展[J].后勤工程学院学报，2004，(02).
[2]楼应候，蒋亚南.机械设备故障诊断与监测技术的发展趋势[J].机床与液压，2002，(04).
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