配电网单相接地故障区段定位矩阵算法的研究

配电网由于分支多、接地电阻大,单相接地故障定位问题长期以来没有得到很好的解决。提出了一种基于矩阵算法的配电网单相接地故障区段带电定位方法。针对FTU(Feeder Terminal Unit)测量数据建立故障信息特征矩阵,对于中性点不接地系统,特征矩阵中的元素为FTU测量到的零序电流与零序电压的相位差;对于中性点经消弧线圈接地系统,利用残流增量原理,特征矩阵中的元素为FTU测量到的零序电流幅值变化量。应用统一判据对特征矩阵进行分析,确定故障点所在的区段,同时分析了当故障信息不完整时的解决方法。现场试验数据充分验证了该方法的正确性与可行性。

基于符号键合图的多故障诊断方法研究

基于键合图的解析冗余关系(ARRs)故障诊断法是根据诊断键合图模型的因果关系路径构建系统的ARRs和系统故障特征矩阵(FSM),并利用系统实际观测特征与故障特征的比较进行系统的故障检测和隔离,但FSM只能反映出单故障的可检测性和可隔离性。针对该方法的局限性,提出采用符号有向图和键合图相结合的方法,搭建符号键合图模型,对系统进行多故障诊断。最后以三容水箱为例,以20-sim为实验平台建立仿真模型,验证了基于符号键合图模型在多故障诊断方面的可行性和有效性。

典型液压系统故障诊断与隔离方法研究

针对综合传动装置液压系统非线性、不连续和多耦合等工作特性导致的故障检测难、故障隔离不准确等问题,以某型综合传动装置变矩器补偿支路的结构和工作原理为基础,研究了变矩器补偿支路的键合图和诊断建模方法,建立了全局解析冗余关系(Global Analytical Redundancy Relations,GARRs)和故障特征矩阵(Fault Signature Matrix,FSM)的对应关系,准确实现了故障的检测和隔离。通过仿真实验验证了不同故障下的解析冗余关系的变化规律,说明了采用GARRs方法进行混合系统的故障诊断与隔离(FDI)设计和应用的可行性。该方法为新型装备关键系统的传感器优化配置与现役装备的测试性增长提供了新技术。

基于键合图双重因果关系的故障检测与隔离

控制系统发生故障将会影响其性能,使其控制目标不能实现。故障检测和隔离算法用来研究这些故障。键合图工具用来建立系统模型。在系统键合图模型中加入观测信号和虚拟传感器可以得到系统的诊断键合图模型,研究其结构及因果特性,根据因果关系倒置法得到系统的解析冗余关系（ARRs）,从而建立系统的故障特征矩阵。比较系统的实际观测特征与故障特征从而进行系统的故障检测和隔离。采用双重因果关系法,即在相同ARRs下利用因果倒置法得到不同形式的ARRs,其目的是为了提高故障的隔离能力。将该方法用于双容水箱系统传感器故障的检测和隔离,仿真结果验证了该方法的有效性。

基于键合图模型的SHA/EMA余度系统的故障诊断

针对液压伺服作动器(SHA)和机电作动器(EMA)组合的余度系统中故障模式复杂的问题,采用基于键合图模型的故障诊断方法,可以诊断出系统中多种参数故障。首先建立SHA/EMA余度系统的行为模型,然后根据因果关系倒置法转换成诊断键合图模型,进而推导出计算残差的解析冗余关系式(ARR),并创建故障特征矩阵(FSM)作为故障隔离的依据。联立行为模型和诊断模型对可隔离故障进行诊断,并通过ARR估计故障参数以诊断不可隔离故障。选取典型故障进行仿真验证,结果表明可隔离故障和不可隔离故障均被成功隔离,验证了所提方法对SHA/EMA余度系统的故障诊断是有效可行的。

未知离散故障下切换电路系统的故障参数辨识

研究了切换模拟电路系统在未知离散故障条件下的故障参数估计方法。首先,利用混杂键合图（HBG）理论对切换电路系统进行建模,通过因果路径覆盖法推导出系统的全局解析冗余关系（GARRs）用以检测故障,并根据GARRs构造故障特征矩阵（FSM）用以隔离可能故障参数集合。为了修正故障集合,提出一种新的优化算法——基于微调机制的生物地理学优化算法（PABBO）,将故障隔离获得的可能故障参数集合和未知离散故障的模式变化时间视为优化算法的设计变量,实现故障参数和未知离散故障的同时辨识。通过仿真与实际实验结果分析,验证了基于HBG和GARRs的混杂系统故障检测方法的有效性,以及基于PABBO的故障参数和模式变化时间同时辨识算法的可行性。

基于双因果键合图法液压系统故障诊断

利用解析冗余关系方法对系统进行故障检测和隔离的关键是建立解析冗余关系式。基于功率键合图法对多领域复杂动态系统建模的优势建立阀控马达液压系统的键图模型,加入观测信号和高斯白噪音后,建立系统双因果键合图诊断模型。根据所选双因果键合图元的因果路径关系得出系统的解析冗余关系式,并建立具有残差变化方向的故障特征矩阵。系统单一故障时,通过比较观测特征与故障特征可快速实现系统的故障诊断和隔离,表明该故障诊断方法是可行和有效的。

基于系统数据分析的机载诊断模型开发方法

建立高准确率、智能化的机载实时诊断模型是提高武器装备系统可靠性和安全性的核心问题,针对目前已有诊断模型开发方法的局限性,提出了新的机载诊断模型开发方法。采用图形化建模方法,以系统或机载设备数据为基础,说明了模型开发的数据准备、系统模型提取、故障特征矩阵构建、诊断推理等方面的实现过程,并以某装备燃油箱的诊断模型开发过程和诊断结果为例,验证了基于系统数据分析的机载实时诊断模型的高检测率、高隔离率和准确率。

双因果键合图在传感器布局方法中的应用研究

传感器布置方案在满足监测性能的同时,也应该考虑系统故障诊断与健康状态监测的需求。目前常用的传感器配置方法主要依赖系统解析冗余关系(ARRs),而ARRs通常是非常复杂难以推导。因此,提出了一种基于双因果键合图理论的路径分析法,通过因果路径关系构建系统的故障特征矩阵(FSM),在确保系统故障可诊断和可隔离性的基础上,得到最优传感器配置方案。以两容水箱系统为例,建立系统双因果键合图模型,在隐式ARRs的基础上得到系统FSM,推导得到系统最优传感器配置方案,并进行了推导试验验证,确保了所提方法的可靠性。