組合賦權(quán)法在電能質(zhì)量模糊綜合評價中的應(yīng)用(完整版)實(shí)用資料

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組合賦權(quán)法在電能質(zhì)量模糊綜合評價中的應(yīng)用（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）56第31卷第4期2007年2月25日Vol.31No.4Feb.25,2007組合賦權(quán)法在電能質(zhì)量模糊綜合評價中的應(yīng)用李連結(jié),姚建剛,龍立波,院曉濤,李會杰(湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,湖南省長沙市410082)摘要:為了提高電能質(zhì)量模糊綜合評價的客觀性、科學(xué)性,提出了主觀賦權(quán)法與客觀賦權(quán)法相結(jié)合的組合賦權(quán)法來確定電能質(zhì)量各技術(shù)性指標(biāo)的權(quán)重,該方法克服了單一賦權(quán)法的不足。為了便于實(shí)際應(yīng)用,減少計(jì)算量,提出了序列綜合—G1法來確定權(quán)重,然后用該方法對公共連接點(diǎn)的電能質(zhì)量進(jìn)行模糊綜合評價。計(jì)算結(jié)果表明:組合賦權(quán)法得到的各指標(biāo)權(quán)重更客觀、全面,從而使評估結(jié)果更科學(xué)、準(zhǔn)確。關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量;模糊綜合評價;組合賦權(quán);序列綜合—G1法;電力系統(tǒng)中圖分類號:TM73;TP180引言隨著電力市場的建立,電能己轉(zhuǎn)化為由電力部門向電力用戶提供電力供應(yīng)及輔助服務(wù)的特殊商品。由于電能商品的特殊性和質(zhì)量指標(biāo)的多樣性,,實(shí)現(xiàn)真正意義上的“優(yōu)質(zhì)優(yōu)價”近年來,研究[126]。文獻(xiàn)[刻畫不夠細(xì)致,最大隸屬度原則掩蓋了介于2個隸屬度之間的差別,嚴(yán)重時可能會導(dǎo)致判斷偏差太大[5]。文獻(xiàn)[4]在對不同分項(xiàng)指標(biāo)歸一量化過程中,如果基準(zhǔn)值選取不當(dāng),會對電能質(zhì)量評估結(jié)果的準(zhǔn)確性有很大影響[6]。文獻(xiàn)[5]權(quán)重的選取是基于經(jīng)驗(yàn)而非科學(xué)推理。文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[6]分別運(yùn)用層次分析法(AHP)和專家打分法確定權(quán)重,權(quán)重的確定對專家存在不同程度的依賴性。文獻(xiàn)[2]先運(yùn)用AHP確定權(quán)重,然后對所得權(quán)重加以修正,雖具有一定的科學(xué)性和客觀性,但由于AHP計(jì)算量大,數(shù)據(jù)量大時難以達(dá)到一致性[7]。本文考慮到單一賦權(quán)對賦權(quán)結(jié)果的影響,提出電能質(zhì)量內(nèi)涵性權(quán)重和結(jié)構(gòu)性權(quán)重的概念,利用組合賦權(quán)法求得電能質(zhì)量各技術(shù)性指標(biāo)的綜合權(quán)重,并用模糊綜合評價方法對電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評估。和專家排序法,雖然在賦權(quán)的過程中采用了不同的技術(shù),,但這樣的?？陀^賦權(quán)法則,例如因子,,但賦權(quán)結(jié)果未能客觀反映指標(biāo)的實(shí),有時其賦權(quán)結(jié)果與客觀實(shí)際存在一定的差距。因此采用單一方式定權(quán),容易受賦權(quán)方法的影響而造成偏倚[8],所以本文采用組合賦權(quán)的方法進(jìn)行賦權(quán)。主觀賦權(quán)通過征詢有關(guān)專家的意見,然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)綜合而定權(quán)。這種方法確定的權(quán)重大小取決于指標(biāo)在電能質(zhì)量中的意義或自身的內(nèi)涵,在此可稱其為內(nèi)涵性權(quán)重。但是考慮到對一些特定的電能質(zhì)量監(jiān)測單元進(jìn)行評估時指標(biāo)權(quán)重的大小除了與其概念本身的內(nèi)涵有關(guān)外,還與指標(biāo)的變動性有關(guān),即與其計(jì)量數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和變化態(tài)勢有關(guān)。如果數(shù)據(jù)的離散程度小,甚至各評估單元的數(shù)據(jù)大小相等,則該指標(biāo)對整體評價的實(shí)際作用會較小或?yàn)?;反之,如果數(shù)據(jù)的離散程度大,則該指標(biāo)的作用較大,權(quán)重也增大。據(jù)此確定的權(quán)重可稱為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)性權(quán)重[9]。這樣,電能質(zhì)量評價指標(biāo)權(quán)重就包括內(nèi)涵性權(quán)重與結(jié)構(gòu)性權(quán)重2個方面,本文即采用主觀賦權(quán)法與客觀賦權(quán)法相結(jié)合的組合賦權(quán)法。2用G1法確定各指標(biāo)的內(nèi)涵性權(quán)重目前內(nèi)涵性權(quán)重的確定廣泛應(yīng)用AHP[10211]。AHP中計(jì)算權(quán)重比較經(jīng)典的方法是特征值法,但其計(jì)算復(fù)雜,若設(shè)被比較的元素個數(shù)為n,當(dāng)n較大時,僅建立判斷矩陣就要進(jìn)行n(n-1)/2次兩兩比較元素的比較判斷,較難達(dá)到一致。雖然該方法為減少計(jì)算量引入了簡易算法,如乘積方根法、列和求1組合賦權(quán)法的提出賦權(quán)方法可分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法兩大類。由于主觀賦權(quán)法在賦權(quán)時主要是依靠專家對指標(biāo)重要性的了解來對指標(biāo)賦予權(quán)重,例如Delphi法收稿日期:2006207220;修回日期:2006216。?研制與開發(fā)?李連結(jié),等組合賦權(quán)法在電能質(zhì)量模糊綜合評價中的應(yīng)用57逆法等,但其計(jì)算量依然相當(dāng)大[8]。為此,本文采用一種無需一致性檢驗(yàn)的方法———G1法。G1法通過對AHP進(jìn)行改進(jìn),避開了AHP中的缺點(diǎn)。該方法具有以下特點(diǎn)[12]:①不用構(gòu)造判斷矩陣,無需一致性檢驗(yàn);②計(jì)算量較AHP成倍減少;③方法簡便、直觀,便于使用;④對同一層次中元素個數(shù)沒有限制;⑤具有保序性。其原理及計(jì)算步驟如下。2.1確定序關(guān)系定義1若評價指標(biāo)Xi相對某評價準(zhǔn)則(或目標(biāo))的重要程度大于(或不小于)Xj,記為Xi:Xj。定義2若評價指標(biāo)X1,X2,…,Xm相對于某評價準(zhǔn)則(或目標(biāo))具有關(guān)系式Xi:Xj:…:Xk(i,j,k=1,2,…,m)時,則稱評價指標(biāo)之間按“:”確定了序關(guān)系。對于評價指標(biāo)集{X1,X2,…,Xm},可以按照下述步驟建立序關(guān)系:指標(biāo)集中選出m個指標(biāo)中最重要或最不重要的一個指標(biāo),標(biāo)記為Xi;余下的m-1個指標(biāo)中選出最重要或最不重要的一個指標(biāo),標(biāo)記為Xj;……;在余下的m-(k-1)個指標(biāo)中選出最重要或最不重要的一個指標(biāo),標(biāo)記為Xn;……;將余下的一個指標(biāo)標(biāo)記為Xk。這樣,確定一個惟一的序關(guān)系,2.2相鄰指標(biāo)Xk-k之間的重要程度之比可以用rk=Wk-1,1/Wk,1來表示,式中Wk,1為第k個指標(biāo)的權(quán)重,k=m,m-1,…,3,2,這樣,就可以依照前數(shù)個指標(biāo)之間的序關(guān)系,計(jì)算出各指標(biāo)之間的相對重要度。rk首先由各個專家獨(dú)自判定,然后取其平均值。對于指標(biāo)數(shù)量較大時,可以取最次要指標(biāo)rm=1。其中,rk的取值可以參考表1。表1比例標(biāo)度及含義Table1ExponentialscaleanditsmeaningrkWk-1,1=rkWk,1k=m,m-1,…,3,2(3)W1=(W1,1,W2,1,…,Wm,1)為各指標(biāo)的內(nèi)涵性權(quán)重向量。3用序列綜合法確定各指標(biāo)的結(jié)構(gòu)性權(quán)重?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)性權(quán)重的計(jì)算方法有因子分析法、回歸系數(shù)法、序列綜合法等。因子分析法和回歸系數(shù)法雖然具有較高的精確度,但這2種方法有賴于大量完整的調(diào)查資料,計(jì)算過程復(fù)雜,難以推廣應(yīng)用。序列綜合法則具有簡單實(shí)用的特點(diǎn),能較好地反映數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其離散性。其原理和計(jì)算步驟如下。設(shè)有S個樣本(電能質(zhì)量評價單元),其指標(biāo)因素為Xi(i=1,2,…,m),序列綜合因素為Yj(j=1,2,…,n,在此取j=2),符合條件的計(jì)算值為Zj(j=1,2,…,n),則每一評價指標(biāo)的權(quán)重Wi,2的確定方法如表2所示[9]。表2Table2synthesismethod1YZ1Y1Z2Y1+Y2權(quán)重值Wi,2W1,2W2,2…Xm…Wm,2序列綜合法的綜合因素Yj可多可少,在此采用下列2個因素:①根據(jù)指標(biāo)最大值Ximax超過樣本平均值Xi的倍數(shù)Z1確定Y1的序列,超出越多,序列值越大。②根據(jù)所有樣本的指標(biāo)值Xi超過其平均值Xi的樣本個數(shù)Z2確定Y2的序列值,個數(shù)越多,序列值越大。這2種序列值若分別用Y1,i,Y2,i表示,則Y1,i+Y2,i越大,說明被統(tǒng)計(jì)的指標(biāo)對電能質(zhì)量綜合評價的影響越大,即權(quán)重越大;反之,則越小。所以,各指標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)性權(quán)重計(jì)算公式為:Wi,2=mi=1指標(biāo)指標(biāo)指標(biāo)指標(biāo)說明指標(biāo)Xk-1與指標(biāo)Xk具有同樣重要性Xk-1與指標(biāo)Xk之比介于同樣重要和稍微重要之間指標(biāo)Xk-1比Xk稍微重要Xk-1與指標(biāo)Xk之比介于稍微重要和明顯重要之間指標(biāo)Xk-1比Xk明顯重要Xk-1與指標(biāo)Xk之比介于明顯重要和強(qiáng)烈重要之間指標(biāo)Xk-1比Xk強(qiáng)烈重要Xk-1與指標(biāo)Xk之比介于強(qiáng)烈重要和極端重要之間指標(biāo)Xk-1比Xk極端重要(4)∑(Y1,i+Y2,i)4綜合權(quán)重的確定在得到各指標(biāo)的內(nèi)涵性權(quán)重向量W1=(W1,1,W2,1,…,Wm,1)和結(jié)構(gòu)性權(quán)重向量W2=(W1,2,W2,2,…,Wm,2)之后,根據(jù)下式即可求得指標(biāo)的最終權(quán)重值:Wi=mj=1顯然有:rk-1≥rki=1,2,…,m(5)k=m,m-1,…,3,2(1)(2)W∑j,1Wj,2Wm,1=(1+k=2i=k∑∏)rimm-1其權(quán)重向量為W=(W1,W2,…,Wm)。582007,31(4)5電能質(zhì)量技術(shù)性分項(xiàng)指標(biāo)的確定及其模糊模型5.1電能質(zhì)量技術(shù)性分項(xiàng)指標(biāo)的確定根據(jù)國家6項(xiàng)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合我國電能質(zhì)量現(xiàn)狀,將電能質(zhì)量分2級評價,提出電能質(zhì)量待評分分項(xiàng)指標(biāo),如表3所示[13214]。電能質(zhì)量評價可以用5級模糊評價結(jié)果集合{優(yōu)質(zhì),良好,合格,較差,很差}來描述。表3待評分各分項(xiàng)指標(biāo)Table3Evaluationindexes變量X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13X14X15X16一級指標(biāo)平均偏差平均波動幅度波動次數(shù)閃變水平總諧波畸變率奇次諧波電壓含有率偶次諧波電壓含有率持續(xù)時間不平衡度持續(xù)時間平均偏差二級指標(biāo)電壓偏差電壓波動電壓閃變分別為電壓偏差百分比和相應(yīng)的持續(xù)時間;kt1,TΔU0為常數(shù),需結(jié)合實(shí)際問題確定。5.3其他電壓指標(biāo)電壓波動和閃變指標(biāo)、電壓波形畸變指標(biāo)、三相電壓不平衡、電壓暫降、電壓短時間斷指標(biāo)的隸屬度等具有相同的形式,這里僅以電壓波動和閃變指標(biāo)為例。波動幅度百分比屬于{波動很小}的隸屬度和持續(xù)時間屬于{持續(xù)時間很短}的隸屬度分別為:δU≤U510≤δU--sin2U6-U52μδU)=2VFM(U5<δU<U6δU≥U60(8)1TδU≤TδU0μ()TδU=VFT()e-kt2TδU-TδU0TδU≤TδU0,kt2>0(9)諧波畸變?nèi)嗖黄胶怆妷憾虝r間斷5.2電壓偏差指標(biāo)δ式中U,T56t2,Tδ0.供電可靠性IR取值范圍為[0,1],一般都接近1。它對停電時間的反應(yīng)不靈敏。所以隸屬函數(shù)應(yīng)設(shè)計(jì)成在IR=1附近較靈敏,可用如下函數(shù)表示:PμIR∈[0,1];P=1,2,3…R(IR)=(IR)(10)電壓偏差指標(biāo)由電壓偏差百分比和持續(xù)時間2個因素決定。{電壓偏差很小}的隸屬度為[3]:μΔU)=VDM(ΔU≤-U20ΔU-+sin2U2-U122-U2<ΔU<-U1ΔUU1(6)1-U1≤πΔU--sin2U2-U122U1<ΔU<U2ΔU≥U20ΔU為電壓偏差的式中:μVDM為電壓偏差的隸屬度;百分比;U1,U2為常數(shù),需結(jié)合實(shí)際問題確定。該電壓偏差持續(xù)時間屬于模糊集{持續(xù)時間很短}的隸屬度為:1TΔU≤TΔU0μ(Δ)T=VDT()e-kt1TΔU-TΔU0TΔU>TΔU0,kt1>0(7)6模糊綜合評價通過計(jì)算各指標(biāo)的隸屬度,可得到如下模糊綜合評價矩陣:…μR1μ1,11,m(11)R=………μRμn,1n,式中:n為指標(biāo)數(shù);m為質(zhì)量等級數(shù);Ri為第i項(xiàng)指標(biāo)的單因素評價。將μij進(jìn)行歸一化處理:μμ(12)i,j′=nμk,j∑k=1評價結(jié)果為:B=WR。其中:W為綜合權(quán)重矢量,W=(W1,W2,…,Wm);B為模糊綜合評價結(jié)果向量,它表明了該評價點(diǎn)電能質(zhì)量的總體情況對各等級模糊子集的隸屬程度。計(jì)算出評價結(jié)果向量B之后,再進(jìn)行加權(quán)平均。然后對評估對象優(yōu)劣排序,判斷電能質(zhì)量等級。式中:μΔUVDT為電壓偏差持續(xù)時間的隸屬度;ΔT,T?研制與開發(fā)?李連結(jié),等組合賦權(quán)法在電能質(zhì)量模糊綜合評價中的應(yīng)用597實(shí)例應(yīng)用分析下面對某地區(qū)某時間段3條10kV母線實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,結(jié)果如表4所示。表4待評數(shù)據(jù)組Table4Illustrativepowerqualityevaluation序號123X1X2X3X4/次X5X6X7X8X9X10X11X12X13X14X15X16/次160.861032111.23823.7102581111000000000注:X1,X2,X3,X6,…,X15以百分比表示。計(jì)算步驟如下:1)以電能質(zhì)量二級評價為例,根據(jù)G1法綜合一些專家的意見,對評價指標(biāo)建立如下序關(guān)系:頻率偏差:諧波畸變:短時間斷:電壓波動:閃變:電壓偏差:電壓暫降:三相不平衡2)各個專家獨(dú)自判定然后取其平均值,確定指標(biāo)之間的相對重要程度:r2=1.8,r3=1.7,r4=1.2,r5=1,r6=1.2,r7=1.2,r8=1.2。3)根據(jù)式(2)、式(3)可得:W11=0.34284,W21=0.19047,W31=0.11204,W41=0.09336,W51=0.09336,W61=0.06669,W71=0.05557,W81=0.0525。Wi1為步驟1的指標(biāo)內(nèi)涵性權(quán)重,如W11重。即二級指標(biāo)內(nèi)權(quán)(0.34284,0.09309336,0.06669,0.0550525。4)同理,權(quán)向量分別為:W1,1′=(0.6429,0.3571),W2,1′=(0.2627,0.1411,0.1411,0.4551),W3,1′=(1),W4,1′=(0.3571,0.6429),W5,1′=(1),W6,1′=(0.6429,0.3571),W7,1′=(0.5,0.5),W8,1′=(0.3571,0.6429)。5)采用序列綜合法對表4的電壓偏差一級指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,結(jié)果如表5所示,所以電壓偏差一級指標(biāo)結(jié)構(gòu)性加權(quán)向量W6,2′=(0.6,0.4),同理,W1,2′=(0.5,0.5),W2,2′=(0.2352,0.1765,0.2941,0.2941),W3,2′=(1),W4,2′=(0.6,0.4),W5,2′=(1),W7,2′=(0.5,0.5),W8,2′=(0.5,0.5)。6)根據(jù)式(5)可得待評一級指標(biāo)權(quán)重向量:W1′=(0.6429,0.3571),W2′=(0.2358,0.0950,0.1584,0.5107),W3′=(1),W4′=(0.4545,0.5455),W5′=(1),W6′=(0.7298,0.2702),W7′=(0.5000,0.5000),W8′=(0.3571,0.6429)。7)將表4數(shù)據(jù)代入隸屬度函數(shù),可以得到相應(yīng)的隸屬度。對一級指標(biāo)隸屬度數(shù)列通過步驟6所得到的權(quán)重向量進(jìn)行加權(quán)平均后可得到相應(yīng)的二級指標(biāo)隸屬度。采用序列綜合法對電能質(zhì)量二級指標(biāo)隸屬度分析可得到二級指標(biāo)結(jié)構(gòu)性加權(quán)向量W2為:W2=(0.033,0.15,0.033,0.2,0.183,0.167,0.033,0.2)。表5序列綜合法權(quán)重計(jì)算———電壓偏差Table5Weightcalculationwithsequencesynthesismethod———thewindageofvoltage指標(biāo)X1X2Y1Z1Y1Z2Y2Y2序列加合權(quán)重值Y1+Y2W6,2′3221111)(5):=,0.1819,0.1663,1)。4數(shù)據(jù)可以看出,由于整個電網(wǎng)頻率相同,頻率指標(biāo)可比性差,對整體評價作用較小,所以其綜合權(quán)重W1=0.1099,小于其內(nèi)涵性權(quán)重W11=0.3428。因此,結(jié)合序列綜合法與G1法確定權(quán)重的方法既能反映電能質(zhì)量各指標(biāo)的實(shí)際重要程度,又具有客觀性,能對電能質(zhì)量做出準(zhǔn)確客觀的評估。二級評判后的結(jié)果為:母線1(0.2246,0.5513,0.1139,0.0643,0.0459),母線2(0.0637,0.0848,0.2542,0.4531,0.1442),母線3(0.4974,0.2768,0.1253,0.0371,0.0634)。10)對二級評判結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均處理,用1,2,3,4,5分別代表“優(yōu)質(zhì)”、“良好”、“合格”、“較差”、“很差”,對評判結(jié)果加權(quán)平均得:V1=2.1556,V2=3.5293,V3=1.8923。V3介于1和2之間,更接近于2。所以母線3的電能質(zhì)量水平介于“優(yōu)質(zhì)”與“良好”之間,且更接近于“良好”。母線1的電能質(zhì)量水平介于“良好”與“合格”之間,更接近于“良好”,但低于母線3的電能質(zhì)量水平。母線2的電能質(zhì)量水平介于“合格”與“較差”之間。8結(jié)語由以上計(jì)算結(jié)果看出,組合賦權(quán)法可以克服單一賦權(quán)法的缺點(diǎn),得出比較科學(xué)的權(quán)重系數(shù)。該方法適合于評價因素多、規(guī)模大的評價問題,特別適應(yīng)于當(dāng)前區(qū)域內(nèi)大量線路之間橫向的電能質(zhì)量評估或單一線路不同時間段縱向的電能質(zhì)量評估。602007,31(4)Journal,2006,16(1):30233.[8]倪少凱.七種確定評估指標(biāo)權(quán)重方法的比較.華南預(yù)防醫(yī)學(xué),2002,28(6):54262.NIShaokai.Thecompareofsevensortsofthecalculationofevaluatingindicesweights.SouthChinaJournalofPreventiveMedicine,2002,28(6):54262.[9]齊鑫山.序列綜合2專家咨詢:生態(tài)農(nóng)業(yè)綜合排序評價法的應(yīng)用.農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,1994,10(2):33237.QIXinshan.Sequencesynthesis2expertconsultation:applicationofintegratedcollatingevaluationofecologicalagriculture.RuralEco2Environment,1994,10(2):33237.[10]李祚泳,丁晶,彭荔紅.環(huán)境質(zhì)量評價原理與方法.北京:化學(xué)工本文中所有的計(jì)算過程都已編成VB程序,該程序已投入工程實(shí)際應(yīng)用。經(jīng)實(shí)踐證明該方法是可行的,并具有準(zhǔn)確實(shí)用、計(jì)算結(jié)果明確、易于推廣等特點(diǎn),基本適應(yīng)目前電力市場下電能質(zhì)量的評價水平和要求。參考文獻(xiàn)[1]趙霞,趙成勇,賈秀芳,等.基于可變權(quán)重的電能質(zh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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(shí)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(shí)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(diǎn)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(jìn)行分層次、分過程的綜合分析，對故障類型進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行選線，實(shí)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(jī)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(shí)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(bǔ)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(diǎn)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(yùn)狀態(tài)，I和III裝有接地補(bǔ)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(diǎn)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(shí)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(jī)，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(xiàng)目在進(jìn)行在線診斷的同時，大量捕捉故障錄波數(shù)據(jù)，一方面驗(yàn)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(jìn)行研究分析，改進(jìn)辨識算法，以適應(yīng)長治電網(wǎng)的特點(diǎn)。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(diǎn)，并提出整治方案。4應(yīng)用效果分析經(jīng)過3個月的運(yùn)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(yùn)，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(yùn)，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(yùn)，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(bǔ)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(diǎn)電壓支路零序電流中性點(diǎn)電流A相對地B相對地C相對地中性點(diǎn)電壓支路零序電流中性點(diǎn)電流分段開關(guān)以太網(wǎng)RS232路數(shù)/路111141111161111接入點(diǎn)PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補(bǔ)償屏PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補(bǔ)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(diǎn)電壓支路零序電流中性點(diǎn)電流A相對地B相對地C相對地中性點(diǎn)電壓支路零序電流中性點(diǎn)電流I段和II段分段開關(guān)以太網(wǎng)RS232路數(shù)/路接入點(diǎn)PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補(bǔ)償屏PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補(bǔ)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(jī)39秒，五一KBI回被斷開，之后由于消弧線圈先前處于欠補(bǔ)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(jìn)行了調(diào)整。*現(xiàn)場人員反映的實(shí)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(bǔ)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(bǔ)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(xiǎn)，應(yīng)進(jìn)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(yàn)消弧線圈動作的準(zhǔn)確性，對有潛在風(fēng)險(xiǎn)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(jī)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(bào)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(jìn)算法，并且該系統(tǒng)的投運(yùn)，使得在發(fā)生故障時維護(hù)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(jìn)修與培訓(xùn)。為了推進(jìn)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(jìn)行實(shí)踐鍛煉，提高教師實(shí)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(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的能力；在經(jīng)費(fèi)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(jìn)的教學(xué)模式、先進(jìn)的教育理念和教學(xué)方法，并進(jìn)行課題研究與交流。加強(qiáng)計(jì)算機(jī)和外語的培訓(xùn)，要求45歲以下的教師計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助教學(xué)。（4）提高教師科研能力水平。制訂計(jì)劃，鼓勵教師進(jìn)行科研活動，包括撰寫著作、編寫教材、發(fā)表論文、進(jìn)行教育教學(xué)改革研究和科研項(xiàng)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(fèi)補(bǔ)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(duì)伍建設(shè)預(yù)期效果通過以上措施，旨在提高教師隊(duì)伍的整體素質(zhì)，以使本專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)成為全國一流的教師隊(duì)伍。（1）在教師隊(duì)伍建設(shè)的體制和機(jī)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(tuán)隊(duì)。（2）校企高度滲透融合，“雙師型”教師的培養(yǎng)、使用和激勵機(jī)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(jī)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(tuán)隊(duì)，師資隊(duì)伍質(zhì)量和社會聲譽(yù)得到提高，教師隊(duì)伍的整體水平實(shí)現(xiàn)大幅度提升。參考文獻(xiàn)［1］梁盛祥．我校教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)的實(shí)踐與反思［J］．教育導(dǎo)刊，2006（5）：45－46.［2］劉洪文．高校教學(xué)團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)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(qiáng),張永弟(河北科技大學(xué)機(jī)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(shí)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(shí)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(jì)算工作量為NlogN;小波變換采用FWT(Mallat算法,其計(jì)算工作量為O(N。(7傅里葉分析適合于漸變信號處理和實(shí)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(diǎn),且在時間上和頻率上都可進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jì)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(jìn)行有效的分解,為控制系統(tǒng)故障診斷提供了新的、強(qiáng)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(jìn)行分析,電機(jī)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?yàn)榱鸭y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(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(jì)在此系統(tǒng)中采用的傳感器是反射式光強(qiáng)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(qiáng)也隨之變化的現(xiàn)象,獲得物體位移量的大小。在實(shí)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(bǔ)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(bǔ)償光纖束3,將接受光纖和補(bǔ)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(bǔ)償方法由于在實(shí)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(qiáng)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(diǎn)的V(X,令Q(X=V(X/V(0(2因?yàn)榉肿臃帜傅南禂?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(jī),實(shí)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(diǎn),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(shí)驗(yàn)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(shí)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(jì)[J]1山東理工大學(xué)學(xué)報(bào),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(jìn)行信號分析,進(jìn)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(jìn)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(bǔ)充、共同發(fā)展,小波理論與傅里葉分析的互補(bǔ)優(yōu)勢和相輔相成的良好效果也已被科研實(shí)踐所證實(shí)。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(bào),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(bào),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(bào),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(jì)61科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)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(diǎn)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?yàn)樵趩蜗嘟拥貢r，接地電流的強(qiáng)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(bǔ)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(yùn)行的同時也帶來了繼電保護(hù)的選擇性難題?？梢娦〗拥仉娏麟娋W(wǎng)要有效運(yùn)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(hù)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(bǔ)償效果，運(yùn)營單位沒有有效的監(jiān)控、驗(yàn)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(shí)際的選線準(zhǔn)確率僅30％，達(dá)不到運(yùn)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(jìn)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(shí)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(yùn)。經(jīng)過3個月的運(yùn)行，取得了滿意效果。2技術(shù)特點(diǎn)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(shí)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(shí)時給出診斷結(jié)果。該裝置還提供后臺分析軟件，該軟件運(yùn)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(jìn)行統(tǒng)一管理和分析，并可實(shí)時監(jiān)控各裝置的運(yùn)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(qiáng)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(yàn)證消弧線圈動作是否正確。（1）采用“實(shí)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(shí)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(shí)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(diǎn)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(jìn)行分層次、分過程的綜合分析，對故障類型進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行選線，實(shí)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(jī)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(shí)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(bǔ)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(diǎn)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(yùn)狀態(tài)，I和III裝有接地補(bǔ)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(diǎn)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(shí)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(jī)，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(xiàng)目在進(jìn)行在線診斷的同時，大量捕捉故障錄波數(shù)據(jù)，一方面驗(yàn)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(jìn)行研究分析，改進(jìn)辨識算法，以適應(yīng)長治電網(wǎng)的特點(diǎn)。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(diǎn)，并提出整治方案。4應(yīng)用效果分析經(jīng)過3個月的運(yùn)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(yùn)，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(yùn)，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(yùn)，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(bǔ)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(diǎn)電壓支路零序電流中性點(diǎn)電流A相對地B相對地C相對地中性點(diǎn)電壓支路零序電流中性點(diǎn)電流分段開關(guān)以太網(wǎng)RS232路數(shù)/路111141111161111接入點(diǎn)PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補(bǔ)償屏PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補(bǔ)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(diǎn)電壓支路零序電流中性點(diǎn)電流A相對地B相對地C相對地中性點(diǎn)電壓支路零序電流中性點(diǎn)電流I段和II段分段開關(guān)以太網(wǎng)RS232路數(shù)/路接入點(diǎn)PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補(bǔ)償屏PT柜PT柜PT柜PT柜開關(guān)柜接地補(bǔ)償屏開關(guān)柜SDH綜自距離/m707070707