船舶柴油机监测及故障诊断技术论文[模版]3篇(船舶柴油机论文)

　　下面是范文网小编收集的船舶柴油机监测及故障诊断技术论文[模版]3篇(船舶柴油机论文)，以供借鉴。

船舶柴油机监测及故障诊断技术论文[模版]1

　　引言

　　自进入21世纪以来，信息技术为广大居民的生产生活带来了很大的变化，机电设施也在整个生产过程发生着变化。在机械采矿中，添加了多种智能、自动化设施。由于是机械设施，在生产与运行中很容易出现各种问题，从而影响矿业发展。因此，在现实工作中，必须将诊断与维修技术作为研究重点，在将要发生或者发生故障时，对其进行预警，控制故障延伸，确保工作人员安全。

　　1故障诊断技术的总体概括

　　设备诊断技术概念

　　从整体来看：故障诊断技术属于防护方式，它是在确保生产过程的条件下，让各个设备的参数满足最佳状态，然后再通过精密的仪表、仪器检测设备是否满足运行要求，是否有数值变化和破损现象。如果有异常，明确出现异常的原因，破坏程度，能否持续利用，能够持续利用的时间，然后再结合设备的受损度，看能否利用代替性的设备延伸时间，减小成本消耗。当然，这一切工作都是在正常的运行状态中才有效。

　　故障诊断的技术原理

　　目前，应用在矿山机电设备智能故障诊断的技术主要包含：数字建模、数据采集、识别分析、状态预测和信息处理。数字建模是诊断智能故障的总规划和原则，它要求展现智能分析优势。例如：在数学模糊诊断中，A是可能发生的事实案例，B是数据库事例，通过对比A与B，在分析权值与特征的条件下得到准确的结果。数据采集，是矿山机电设备事先制定好参数值，然后再诊断设备，进行数值采集，用建模的方式对两份数值进行比对。一旦数值参数大于预设范畴、曲线变化，那么说明机电设备还存在问题。识别分析，是在掌握机电设备测试参数与原始参数的情况下，结合参数变化，从故障库中找到类似样本，再确认产生故障的原因。也只有智能分析与识别，机电设备诊断与检测才能达到智能要求。状态预测，是在预测、识别现有参数后，结合相关资料，验证机电设备运行状态，同时这种结果具有很好的可信性与真实性，该预测结果同时也是深入机电设备运行的有效条件。信息处理，则是一份有效的测试参数，它要求将数据模型变成参数模型，再通过分析等形式进行处理。它能准确分辨无用与有用信息，通过综合处理信息，找准诊断结果和过程分析后，最后得出一份理想的分析报告。

　　2矿山机电设备出现故障的原因

　　配合关系

　　从检查已有设备故障反馈的信息来看，大多数故障都是零件原配变化或者损伤造成的。在这期间，零件损伤是零件原设计与形态出现偏离，这种偏离多数是机械使用或者内部因素所致。常见的零件损伤体现为：意外和老化损伤所致。

　　超出设备负荷

　　在相关设备设计之前，工作人员都会对参数极限进行限制，一旦其输出参数超过设计极限时，它的运行状态就会遭到破坏，甚至出现不同程度的故障。如果是超负荷造成的故障，就必须对技术参数和相关设备进行调整，并且采用适当的方式，以帮助其改善承受力。

　　设备损耗

　　设备损耗是在内外因素的共同作用下，随空间与时间的改变，其综合能力不断降低。造成这种情况的主要原因是：机件刚性不够、间隙过大、部件磨损与老化、相关设施磨损、系数过大、负荷增加、关键负荷的联接发生磨损与变形等。

　　3故障诊断在矿山机电维修中的运用

　　诊断类别

　　从故障诊断的目的来看：它是对机电设施的计划与检修，以此保障各种生产设施运行的连续性。大致分成：事后检修、根据周期检修和状态检修。事后维修是机电设施发生故障的治理方案，不属于主动对策的范畴，而是大多数机电设施在没有准备的状态下采用的方法。因此，将事后诊断应用在矿山机电设施中的效果并不太理想，其检修质量也有待提高。周期检修相对固定，并且带着强制的特征，同时也是负责的展现。该方式方便易操作，大多数情况下是结合维修或者使用周期操作，从外看这种似乎会增加工人成本，事实上它是不可缺少的打基础部分，从某种角度来看它也是节约成本的体现，通过积极防护设施，延长相关设备的使用年限和周期，并且及时发现和修复问题，最大程度的避免问题带来的停产损失。因此，固定维修对矿山机电设备具有很好的作用，它能最大程度的做到防患于未然，从而降低经济损失。状态检修，是在数据分析的条件上，让每个工作人员负起对应的责任，然后再结合各种部件出现问题的时间推断故障时间。虽然这种预测不能准确捕捉时间，甚至还存在误差，但是能给企业警告的作用，避免措手不及的状况发生。在争取将设备控制在萌芽阶段的过程中，帮助其延长使用周期，减小安全隐患，以确保生产正常进行。

　　诊断方法

　　首先是参考历史进行诊断记录，通过对局部系统和元器件进行排查，找出问题症结，这也是矿山机电设施诊断与维护的主要方法之一。一旦出现故障，对相关结论进行精细归纳，最后生成诊断集。第二次出现类似故障时，就能借用诊断路径与经验对其进行处理与诊断。它的优点是相同故障发生时，定位快速。其次是智能诊断，在控制系统、模拟人脑的基础上，获取、再生、传递、利用相关信息，最后利用已经准备好的经验策略。其具体包含灰色系统、模糊诊断、专家诊断、神经网络等方法。当前，应用最广的是神经网和专家体系，让诊断更加智能化。矿山机电设备故障诊断具有隐蔽性与复杂性，通过传统的方法进行精确、迅速的诊断。同时，专家系统能精确的应用专业知识与经验，通过模拟思维，对故障进行求解，最后得到结论。在人工智能诊断的基础上，借助计算机系统与已有经验解决故障。

　　4矿山机电设备故障监测的步骤

　　从整体来看：矿山机电设施故障诊断主要包含以下步骤：信息采集、处理、识别、建模和预测。在信息采集中，对机电设施运行参数、状况与数据信号进行有效监测，利用传感器传输的信息数据进行整理，最后放进网络进行存储，以备后续利用。信息处理，是对设备运行状态进行数据整理和识别。当然，在这期间，存在有用与无用信息之分，因此必须对相关信息进行区分与整理，剔除无用信息，并且转换数据，对具体信息进行有效分析，最后将数据变成设备能接受的信息与数据。信息处理与识别是在信息采集后，对相关信息进行识别与分析，包含数据分类、识别与分析，然后再将信息与之前得到的数据进行比对，最后得出设备运行中可能存在故障的区域、故障原因与类型。在矿山机电生产中，机电设施由多种信息数据和参数，并且和设施状态、是否存在隐患有着直接的关系。对此，必须建立起良好的模型，以确定和反映设备状态与故障之间的数学关系。预测技术是对机电设施的故障状况以及剩余使用时间进行预测，它能作为机电设施故障维修与保养的条件，从而避免机电设施出现不必要的故障。

　　5.结语

　　为了推动矿业发展，提高开采安全性，在矿山开采中必须注重相关设备的故障诊断与维修技术。在开采中，做好故障记录与整理归档工作，经常对压力、温度进行检查，一旦发现问题立即解决，这样才能改善故障诊断技术，进一步完善与优化诊断系统。

船舶柴油机监测及故障诊断技术论文[模版]2

　　浅析船舶柴油机节能减排技术

　　随着世界范围内的能源危机和环境污染问题的日益严重，人们对于发动机在节约能源和控制污染物排放方面的要求日趋严格。虽然船舶柴油机主要在大洋作业，对地区生态环境影响较小，但是必然促使全球有害物总量上升；且全球石油资源日趋紧张，提高资源利用率是全球各国的共同责任，因此船机节能减排技术是当今的一个重大课题，本文主要分机内和机外两大类来阐述船用柴油机节能减排技术的发展路线。机内节能减排措施

　　机内主要是通过改善燃烧来达到节能减排的目的，本文主要从油、气及燃烧的角度，介绍涡轮增压、高压共轨、先进燃烧三大技术，其他还有加水技术、充量调节、米勒循环、电控液压气阀传动机构技术等。 涡轮增压技术

基于余热回收的涡轮增压技术

　　众所周知，柴油机与涡轮增压器作为流通特性不同的两个热力系统，它们的匹配是有矛盾的，低负荷时涡轮增压器无法提供柴油机需要的增压压力；高负荷时，涡轮发出的功又会过多。所以可以将涡轮增压器的连接轴与一高速发电机相连，该发电机同时具有电动机的功能（如图1），高负荷时，发电机将增压器多余的轴功转化为电能，起到排气能量回收的作用；低负荷时，与压气机轴相连的发电机工作在电动机模式，补偿不足的涡轮功，提高增压压力，改善了柴油机的低负荷性能和启动工况性能。进而实现节能减排的目的。

　　涡轮连接轴图1 涡轮增压器与发电机的连接

　　发电机

　　图2 工作原理示意图

两级涡轮增压技术

　　两级增压系统的结构通常是在柴油机的排气管上由一个较小的高压级增压器和一个较大的高压级增压器串联连接组成，并且通过一些辅助措施，使增压压力在一定范围内可调。如图3所示为两级增压系统示意图，柴油机废气首先经过带废气旁通阀的高压级涡轮膨胀做功，然后经过低压级涡轮膨胀做功；而新鲜进气则经过低压级压气机压缩后进入高压级压气机，由于此时压缩空气的温度与压力都较高，因此在高压级压气机与柴油机进气管之间增加中冷器来降低进气温度，从而增加柴油机进气充量的密度与流量，经过中冷器冷却的进气最后进入进气管。

　　图3 两级增压系统示意图

　　当柴油机在低速工况运行时，废气放气阀关闭，废气经由高压级直接流向低压级，两个压气机同时做功，虽然废气流量较小，废气能量不高，然而进气经过高、低压级压气机压缩后，进气压力相比单级仍然会有大幅的上升，进气流量也进一步增加，从而提高了柴油机的低速扭矩并改善低速排放。当柴油机在高速工况运行时，高压级增压器的废气放气阀开启，一部分废气不经过高压级直接流向低压级做功，以降低高压级的废气流量与做功能力，使增压压力不至于超过设定的最高压力极限。由于废气能量较大，低压级增压器也能保持较高的效率，提高高速工况的进气量，以满足柴油机高、低工况的运行要求。高压级废气放气阀也可根据实际需要选择传统气动阀或者可调节电控阀进行无级调节。

　　柴油机采用两级增压后，由于进气压力上升，进气流量也大幅上升，可改善缸内混合气的质量，NOx并不显著增加，而微粒的排放量却会降低，特别是低速大负荷时的微粒排放明显减小，改善柴油机的低速油耗。 高压共轨技术

　　共轨系统的组成原理如图4所示。在该系统中，高压油泵前端的齿轮泵将燃油从油箱里抽出，再通过燃油滤清器送入高压油泵升压并输送到共轨管，最后经高压油管进入喷油器。共轨管上安装的共轨压力传感器、压力调节阀和电控装置形成闭合的压力控制回路，从而确保所需的供油压力。电控单元ECU根据柴油机工况（转速、负荷、空气温度、冷却液温度等）和共轨压力计算出最佳的喷油时间和喷油量，发出驱动信号并通过驱动电路控制喷油器的电磁阀，获得最佳的喷油效果，以达到优化柴油机燃烧的目的。

　　高压共轨柴油机燃油喷射电控系统实现了柴油机喷油过程中喷油压力、喷油量、喷油定时和喷油规律分别单独控制，从而大大增加了柴油机优化的自由度，为柴油机进一步提高性能、降低排放提供了更广阔的空间。

　　图4 高压共轨系统原理示意图

先进燃烧技术

均质预混合燃烧（HCCI）

　　HCCI它是指大量燃料和稀释物(空气和再循环废气等)在进气过程中预先混合成均质混合气，当压缩行程活塞运动到上止点附近时，均质混合气自燃着火的一种燃烧过程。HCCI燃烧方式结合了柴油机压燃和汽油机均质混合气点火燃烧的特点，基本特征是均质、压燃和低温火焰燃烧。与传统的点燃式发动机相比，它取消了节气门，泵气损失小，混合气多点同时着火，燃烧持续期短，可以得到与压燃式发动机相当的较高热效率；与传统柴油机相比，由于混合气是均质的，燃烧反应几乎是同步进行，没有火焰前锋面，燃烧火焰温度低(低于2000K)，且HCCI燃烧方式可以同时保持较高的动力性和燃油经济性，不受燃油和氧化物分离面混合比的限制，也没有点火式燃烧的局部高温反应区，因此可以同时降低NOX和PM；另外由于HCCI燃烧只与本身的物理化学性质有关，它的着火和燃烧速率只受燃料氧化反应的化学反应动力学控制，受缸内流场影响较小，同时均质预混的混合气组织也比较简单，因此，在发动机上实施HCCI燃烧模式还可以简化发动机燃烧系统和喷油系统的设计。 低温燃烧技术

　　柴油机低温燃烧是一种新型的燃烧方式，近年来在国内外得到了广泛研究，其降低排放的机理如图5所示。低温燃烧与HCCI燃烧不同，它对混合气的均质程度没有特殊要求，主要通过引入超高比率的冷却过的EGR降低燃烧温度，使缸内燃烧过程在Φ-T图上的路线避开NOx和碳烟的生成区，实现NOx和碳烟零排放所需的GER率一般高达70%以上。

　　图5 柴油机低温燃烧原理图 机外节能减排措施 机外措施本文主要介绍尾气后处理，废热回收，采代用燃料等技术，其他还有燃油的预处理技术等。 尾气后处理技术 SCR 用还原剂对含NOx的气体进行催化还原处理，使之有选择地和气体中的NOx进行反应，而不和氧气发生反应，称为选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)。可以与柴油机尾气中的NOx发生催化还原反应的还原剂有两类：一类是液氨、氨水和尿素等含氨基(NH3)的物质；另一类是烷烃、烯烃、醇类和柴油等含碳氢的物质。本文主要介绍尿素SCR技术。

　　图6是尿素SCR后处理系统的基本组成。典型的尿素SCR系统包括催化剂、尿素喷射系统以及各种传感器。尿素水溶液通过喷射系统，定量地喷入排气管中，尿素分解生成NH3。在SCR催化剂表面，NOx被NH3还原生成N2。尿素SCR的工作过程从时空上可以分解为尿素喷雾分解过程和SCR催化反应过程，这两部分需要综合考虑，才能达到良好地使用效果。

　　图6 尿素SCR系统示意

低温等离子体辅助催化还原技术

　　将低温等离子体(non-thermal plasma，简称NTP)技术与催化技术相结合(non-thermal plasma assisted catalyst简称NPAC)，不仅可以提高催化剂对转化的化学反应活性，而且可以降低低温等离子体的能耗，实现对柴油机污染物排放的有效控制，其机理阐述如下。

　　NTP在放电过程中会激发产生大量的高能电子，这些高能电子可以打断多种气体的化学键,从而在等离子体气相反应区内产生大量的不饱和键,这些不饱和键在空气中被氧化形成活性基体,其代表性的反应如下：

　　e+O2—O*+O* O*+O2—O3 e+H2O—OH*+H* H2O+OH*—2OH 当柴油机废气进入NTP气相反应区时，PM中主要成分C在氧化性活性基体作用下生成CO和CO2，NO转化为NO2，HC氧化生成为HC*，随后在催化剂的作用下，NO2被还原为N2，HC被转化为CO2和H2O，主要反应如下：

　　C+O*—CO C+O3—CO2+O* NO+O—NO2 NO+OH—NO2+H2O e+NO+O2+HC—NO2+HC* NO2+HC—N2+CO2 +H2O 式中e为高能电子；O*为O基；OH*为OH基；HC*为HC的中间产物。 废热回收技术

　　对于船用大功率柴油机，有一种特殊的机外净化有害排放的技术：废热回收(Waste Heat Recovery，WHR)技术。WHR技术将尾气中的废热引入锅炉或蒸汽涡轮，与柴油机组成联合循环，可以改善整个系统的热效率，降低油耗。WHR技术基本上不改变柴油机的工作过程，但是由于提高了船舶动力系统的整体热效率，会使单位功率的NOx排放降低。

　　WHR系统结构简图如图7所示。为使采用WHR技术的柴油机产生更多的废气能量，可以重新匹配涡轮增压器，并采用进气管直接从环境大气中供给发动机进气的方式，而非从机舱进气。一般船用柴油机设计上可接受的最高进气温度为45℃，相应于热带气候下船舶轮机舱的温度，如果直接从大气中供给进则进气温度将不会不超过35℃。较低的进气温度使得涡轮增压器可以重新匹配以获得更高的废气能量，而柴油机的热负荷却保持在较低的水平，即原来设计的进气温度为45℃时的水平，这样就可以避免因提高废气能量而危及柴油机的可靠性。

　　图7 WHR系统结构简图

　　把废气的能量引入锅炉或蒸汽涡轮，产生电能，可回收约相当于柴油机功率11%的电能，用于助力推进或供应船舶服务。废气能量的回收使整个系统的能源利用率显著提高，各种有害气体(CO2、NO、SO等)的比排放相应地同比例降低。 代用燃料

　　为了解决能源危机和环境污染这两个主要问题，在全世界范围内掀起了寻找内燃机清洁燃料的热潮，世界各国都投入了大量的资金和人力，开展了广泛的研究和开发工作，积极开发新能源，寻找可替代石油产品的代用燃料。到目前主要的研究方向有天然气、醇类燃料、氢燃料等，其中天然气以其资源丰富、价格便宜、燃烧排放污染少等突出优点，倍受人们青睐，被认为是21世纪最有发展前途的清洁代用燃料之一。下面按供气方式的不同介绍一下天然气发动机的几种技术：

⑴进气道混合器预混合供气方式：发动机供气系统包含一个与化油器类似的部件混合器，燃气与空气靠缸内负压被吸入混合器混合后进入汽缸燃烧。这种方式的优点是结构简单，价格较低。但是由于不能精确的控制燃料供给，而且无法进行闭环控制，难于精确地控制空燃比，因而难于达到较高的排放水平，不能充分发挥天然气改善排放性能的潜力。

⑵电控单点喷射系统(SPI)：是在进气总管上装一个中央喷射装置，用一到两只喷嘴集中喷射，气体喷入进气管与空气混合后由进气歧管分配到各个气缸中进行燃烧作功。系统可以由电脑控制进行燃料喷射，燃料供应准确、均衡、稳定性好。但是燃料在吸入各个汽缸前要经过各个进气歧管，造成燃料浓度的不均衡，影响发动机的稳定性能。该种喷气系统结构简单、工作可靠、成本低廉、维修调整方便，而且对原车的改装较小，改装成本较低，特别适合于小排量的发动机。

⑶电控多点喷射系统(MPI)：是在每个气缸进气口处装一只喷嘴，由ECU控制按照一定的模式分别对各个汽缸进行专门喷射。该种喷射方式由于燃料在进入汽缸前行程最短，可以实现对空燃比按周期和按缸进行控制，具有良好的响应性，所以燃料供应准确度、均衡性、稳定性、排放性都优于单点电喷，但比单点电喷结构复杂、成本较高。多点喷射系统的喷射模式有以下三种：

　　同时喷射：由ECU控制所有气缸喷嘴同时喷射，喷射的频率根据发动机运行工况的不同，可以是一个工作循环喷一次，也可以是喷两次或四次；

　　分组同时喷射：将所有气缸分成几组，发动机每转一转只有一组喷射，各组轮流进行喷射；

　　顺序喷射（SFI）：各缸分别按照各自的喷气正时，发动机每循环喷一次。可以保证按照发动机各缸的进气行程同步地进行喷气，有利于燃气与空气的混合；同时，由于其控制的实时性强，使得空燃比的控制更为精确，有利于提高发动机的动力性并改善了排放性能。但是，顺序喷射会导致喷气阀驱动电路的增加及ECU软、硬件设计的复杂化，对微处理器的性能要求更高，使电子控制系统的成本增加，所以一般只在排量较大的高档车上使用，以较高的价格换取较好的动力性。

⑷缸内直接喷射：MPI及SPI两种喷射方式均属于进气道喷射，属于缸外喷射。气缸内直接喷射则是将气体直接喷入气缸内。缸内气体喷射完全实现了燃料供给的质调节，对空气冲量几乎没有影响，为进一步完善发动机各项性能提供有利条件。缸内气体喷射具有缸外进气阀处喷射的所有优点，但结构复杂，对技术要求高。现在只有美国、日本、德国等少数国家在开发及应用该项技术，还没能广泛应用于汽车发动机上。小结

　　要达到良好的节能减排效果，靠单一的技术一般很难实现，常常是多个技术的并用，如涡轮增压+高压共轨+后处理。下面是拟的船舶柴油机总的发展途径：

　　船用低速柴油机方面攻克关键零部件制造技术和工艺进一步提高国产化率降低制造成本，提高国产化部件质量，提升产品竞争力。加强对低速柴油机专有技术，如经济性、排放、故障诊断、电液控制系统、智能化控制系统等先进技术进行消化吸收和研究，形成自主研制的能力。通过消化和分析已引进的国外最新一代许可证产品，梳理其设计思想、设计方法和实现途径以及需要突破的关键技术，开展小缸径船用低速柴油机关键设计技术论证和设计开发研究。

　　船用中速柴油机方面，拟在现有自主品牌中速柴油机开发研制的基础上，深入开展自主知识产权船用中速柴油机系列化产品的开发研制，全面掌握中速柴油机系列的设计方法，同时加强部分核心部件(高压共轨、增压器、电控单元、轴瓦等)的自主研制，提高关键配套件的国产化率。

　　船用高速柴油机方面，借鉴和应用自主品牌中速柴油机开发研制的思路、方法和手段，开展自主知识产权船用高速柴油机开发研制，掌握船用高速柴油机总体设计和关键零部件设计技术。

　　重点开展船用发动机高压共轨技术、高增压技术、智能控制技术、高效燃烧技术、排放控制技术、气体发动机技术、能量综合利用技术等研究及开发应用，研究并掌握柴油机智能化控制单元的技术性能和关键技术，具备开发自主知识产权的大功率船用发动机智能控制系统的能力；开展气体发动机、双燃料发动机及替代清洁燃料发动机设计开发；研究船用发动机排放控制关键技术，掌握船舶排放控制机内技术和前后处理技术(EG R、SCR、喷水等)，以适应越来越严格的船舶排放法规要求，开展船用发动机能量综合利用系统开发，掌握其关键设计技术，进一步提高船舶动力系统的综合效率和减少有害排放物的总排放量，达到节约能源、减少环境污染的目的。

　　读书的好处

　　1、行万里路，读万卷书。

　　2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

　　3、读书破万卷，下笔如有神。

　　4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文

　　5、少壮不努力，老大徒悲伤。

　　6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿

　　7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

　　8、读书要三到：心到、眼到、口到

　　9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

　　10、一日无书，百事荒废。——陈寿

　　11、书是人类进步的阶梯。

　　12、一日不读口生，一日不写手生。

　　13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基

　　14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游

　　15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

　　16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿

　　17、学习永远不晚。——高尔基

　　18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向

　　19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子

　　20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根

船舶柴油机监测及故障诊断技术论文[模版]3

　　避雷器的在线监测与故障诊断技术

　　前言：电力系统设备的状态监测和故障诊断是近

　　10年来发展较快的新技术，具有良好的发展和应用前景。但是，目前状态监测与故障诊断的应用还不普遍，还存在种种问题，包括一些认识上的误区。在实际应用中，有故障预报、故障诊断和状态监测等几个在内容上相近但存在差别的概念。一般来说，他们在内容上没有严格的界限，采用的方法很多都是一样的，都要进行在线检测盒数据分析，而且最终目标也是一致的，即防范于未然。本文主要讲述避雷器的在线监测和故障诊断技术。根据国家电网公司的规划，我国交、直流特高压输电工程的建设步伐将逐步加快。随着电压等级和杆塔高度的提高以及电网规模进一步扩大，电网结构更加复杂，加之近年来我国气候环境变化异常、雷电活动日益频繁，防电问题必将更加突出。

　　1、避雷器在线监测与故障诊断原理

　　金属氧化物避雷器在线监测和故障诊断的方法主要有全电流法，阻性电流分量法，功率损耗和元件温度，在参考文献中主要用到全电流法，监测避雷器的泄露电流，在一定程度上判断阻性电流的变化。这种方法简单方便，但在正常情况下，总泄露电流的阻性分量只占容性分量的10%左右，这使得监测到的总泄露电流的有效值或平均值主要取决于容性电流分量。

　　泄露电流是评估10kV配电网MOA运行状态的有效特征量，可通过监测正在运行的MOA泄露电流有没有发生畸变来评估MOA的运行状态。当10kV配电网的MOA正常运行时，其全泄露电流较小，只有微安级，且为工频正弦波；老化后的MOA的泄露电流幅值增大，且波形发生严重畸变，不再是标准的工频正弦波。10kV配电网中氧化锌的泄露电流及其微弱，很容易被噪声淹没，单纯从没有处理过的原始波形上无法区别正常避雷器和老化避雷器。消噪后的泄露电流可以为氧化锌避雷器运行状态的在线评估提供幅值和波形两个有效数据。

　　2、在线监测与故障诊断基本方法

　　通过改进阈值的小波消噪算法对10kV配电网避雷器的泄露电流信号进行消噪处理，并验证了本文所提出的算法在消噪效果上的优势，为配电网避雷器在线监测的工程实际应用提供了指导。改进阈值的平移不变量小波消噪算法原理，阈值的选取是利用小波阈值去噪的关键步骤，通常采用硬阈值法和软阈值法。近年来，有人提出采用软硬阈值法相结合的思路，本文中姑且称为软硬折中阈值法，其计算式见文献。另外，在一些特殊的情况下，10kV配电网氧化锌避雷器的泄露电流信号的不连续邻域中，采用阈值方法时其信号会再某一目标水平内上下浮动，这种现象称为伪吉布斯现象。此外，由于传统的阈值法缺乏平移不变性，因此极易在去噪后产生振铃效应。利用平移不变量小波去噪的方法能够很好的抑制伪吉布斯现象，其具体算法为：先把包含噪声的待处理信号循环平移n次，采用阈值法进行去噪处理，再对去噪结果取平均值，即“平移-去噪-平均”。改进后的阈值函数，采用硬阈值法得到的小波系数会出现不连续点，产生伪吉布斯现象，重构后的信号震荡较大，采用软阈值法得到的函数连续性好，但小波系数始终存在一定的偏差，导致重构信号的误差较大，软硬折中阈值法虽然可以结合二者的优点，但其阈值函数仍存在不连续点。阈值的选择既不能过大，也不能过小。若阈值过大，则会过滤掉原来不该被消除的有用信号，使信号严重失真；若阈值过小，则不能达到消噪的根本目的。在小波变换中，原始信号与污染噪声的传播特性有本质区别，每层小波系数所对应的阈值与污染噪声的小波系数传播特性应该是一致的。

　　由于我国6-10kV系统为中性点不接地系统，地电位升无法通过变压器中性点耦合到母线上，电网GPR过高可能会反击到低压避雷器上。而避雷器额定电压选取的原则是参考系统的最大工频过电压，通常不会考虑到地电位升高的问题。这样，当地网GPR过高导致反击到避雷器两端的电压超过其工频耐受电压时，就可能导致其被击穿而放电，发生避雷器爆炸事故。对于位于高电阻率地区的发变电站，如果放宽对接地电阻的要求时，需要按照站内低压避雷器所能承受的反击过电压来决定。但目前国内外尚未有文献对低压避雷器所能承受的最大地网反击过电压做系统的研究工作，通常只是根据避雷器的工频耐受特性，简单的套用解析公式进行估算。

　　3、案例分析

　　以发、变电站10kV系统额定电压为17kV的电站型避雷器为例，其1s工频耐受电压约为额定电压的倍，即，由于10kV系统的相电压为，则通过公式可以计算出其最大允许的稳态地电位升为。然而，一般入地短路电流直流分量衰减的时间常数为左右，在4个周期即以后就基本衰减为0，如果避雷器1s的工频耐压仍然采用暂态的最大值来校验显然是不合适的。而且从继电保护的角度来看即使考虑后备保护，故障也一般可以在以内切除，耐受时间取为1s也稍偏严格。另外在避雷器被击穿后，地网通过击穿的避雷器向线路对地电容充电，导致母线电压迅速上升，作用在避雷器两端的电压将急剧下降。

　　以氧化锌避雷器为研究对象，对地网电位升高时吸收能量进行系统的研究，并通过与避雷器的允许通流容量进行对比，从而得到避雷器对地电位升的反击耐受能力。通过建立仿真模型，对仿真结果进行分析，可以得出从短路时刻直至5s故障切除过程中通过A相避雷器的电流在初始阶段由于地网GPR的直流分量较大，避雷器中的放电电流也相对较大，最大值为，持续时间大约为4ms。随着直流分量的衰减，其后放电电流减小至<1A。在整个故障过程中B相和C相避雷器中的放电电流均只有mA数量级，远小于A相避雷器的放电电流，这主要是因为短路时刻地网GPR与A相母线电压相位相反，作用在A相避雷器上的电压远大于B相和C相避雷器上的电压。即使在进入了稳态阶段，避雷器中的放电电流和两端电压的正负半周方向产生了一定程度的偏移。从仿真图中可以看出，随着地网GPR的升高，避雷器产生的吸收能量先缓慢增加。当地网GPR上升到一定的区域后，吸收能量将急剧增加，这是因为此时虽然线路电容充电减小了稳态时避雷器两端的电压，但其值仍然大于避雷器的放电电压。也就是说，此时避雷器不仅在初始阶段会产生放电脉冲，而且在地网的GPR直流分量衰减后的稳态过程中仍然有强大的放电电流，从而导致整个故障期间积累的吸收能量急剧增加。

　　总结：国内外超特高压输电线路的进行统计表明，雷击事故在线路故障中占有很大的比例，也是特高压输电线路跳闸事故的主要原因。日本50%以上的超高压电力系统事故是由雷击引起的，统计到的54次特高压线路跳闸中，雷击引起的跳闸共53次；美国、俄罗斯等12个国家的275-500kV输电线路连续3a的运行资料表明，雷害事故占总事故的60%。国家电网公司的统计表明，由于雷击造成的线路跳闸数占总线路跳闸数的%。可见避雷器发生故障的几率很大。金属氧化物避雷器的电阻阀片的主要成分为氧化锌，该物质有着非常优越的非线性特性，并具有响应快、通流容量大、性能稳定等特点，因此在发输配电网中得到了广泛应用。10kV配电网中的避雷器被击穿时会造成一点接地故障，当出现2个不同相的避雷器同时发生接地故障时，会引起开关保护发生动作进而造成大面积停电。特殊情况下，受损的避雷器发生爆炸，极易导致周围其他设备发生损坏。国内对避雷器的故障检测通常是每2a拆下避雷器进行预防性试验。但由于配电网避雷器数量太多，每次检测都要消耗大量的人力、财力并断电，且配电网避雷器常常采用复合绝缘材料外套，很难从外观上发现避雷器短路接地，因此传统的避雷器检测技术很难在第一时间检测到故障点所在位置，不利于配电网的安全运行。随着在线监测技术的迅猛发展，研究人员发现通过监测一些参数可以知道避雷器的运行状况，而通过泄露电流来反应避雷器运行情况的方法经过无数次的实践后被认为

　　是一个简便而又可靠的方法。准确获得完整清晰的泄露电流波形对判断避雷器运行状态起着决定性作用。因此避雷器的在线监测和故障诊断技术在当今智能变电站的重要的组成部分，同时也是智能电网建设的决定性因素。

　　参考文献：

（1）谭波，杨建军，鲁海亮，文习山，接地网电位升对10 kV避雷器的反击仿真分析，高电压技术 第39卷第5期2013年5月31日

（2）张博宇，苏宁，吕雪斌，张翠霞，殷禹，陈立栋，带串联间隙1 000 kV特高压交流输电线路避雷器关键技术参数分析，高电压技术第39卷第3期2013年3月31日

（3）董莉娜，胡可，王微波，夏云峰，胡琴，胡建林，小波消噪在10 kV金属氧化物避雷器在线检测中的应用，高电压技术第40卷第3期2014年3月31日

（4）Daiana Antonio da Silva, Eduardo Coelho Marques da Costa, Jorge Luiz De Franco, Marcel Antonionni, Rodolfo Cardoso de Jesus, Sanderson Rocha Abreu, Kari Lahti, Lucia Helena Innocentini Mei, Jose Pissolat, Reliability of directly-molded polymer surge arresters: Degradation by immersion test versus electrical performance, Electrical Power and Energy Systems 53(2013)488-498(5)George , Edson , Tarso , Metal-oxide surge arrester monitoring and diagnosis by self-organizing maps, Electric Power Systems Research, 2014, (6)Maximilian Nikolaus Tuczek and Volker Hinrichsen, Recent Experimental Findings on the Single and Multi-Impulse Energy Handling Capability of Metal-Oxide Varistors for Use in

　　High-Voltage Surge Arresters, IEEE TRANSCATIONS ON POWER DELIVERY, , , JANUARY 2013.