1. 研究目的与意义（文献综述）

1. 目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1 研究背景

近年来，随着电力系统在国民经济中的地位越来越突出，对电力系统的安全性、可靠性提出了更高的要求。目前电网的规模越来越大，结构越来越复杂，区域之间的联系也越来越紧密，做好电力系统故障的诊断研究具有十分重要的意义。电力系统故障诊断是通过分析各级各类保护装置中产生的相关信息，基于一定的理论基础和运行人员的经验来对故障发生的区段、故障元器件、故障性质作出快速、准确的处理。虽然scad/ems系统在电力系统故障的获取方面起到了一定的作用，但是电网故障时大量的信息远远超出了运行人员的能力，所以迫切的需要一套更加完整的电力系统故障诊断系统，实现对电网故障的自动快速诊断。目前，我国大型发电机组普遍采用dcs系统，但大多采用定值报警。在发电机组正常运行时也会存不少报警信息，当机组运行出现异常时更是形成大量报警，往往出现无效报警淹饰有效报警的现象，启停过程中尤为突出。

2. 研究的基本内容与方案

2 研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1 设计的基本内容

某电站充电器卡件的故障诊断分析与仿真研究旨在通过PSPICE仿真软件建立充电器卡件仿真模型。核电站某类型逆变器控制卡件，目的是设计一整套集拷机、仿真、故障诊断为一体的系统，解决目前单一手段无法对逆变器卡进行完善故障诊断的现状。所实现功能主要是运用软硬件协调搭配的平台实现对逆变器核心控制卡件的硬件测试、仿真模拟和故障诊断功能。用以识别充电器卡件的故障隐患，进行卡件故障检查和故障先兆判断。经过本故障诊断系统诊断之后，确定所采购的逆变器卡件是否符合采购技术规范书要求。

总体框架如图一所示

图1设计内容框架

2.2 设计的目标

此仿真应实现以下目标：

①由充电卡件的卡件测试，故障的诊断与仿真进行设计；

②了解逆变器卡件的工作原理，围绕充电卡件的工作原理和故障诊断实现系统的稳定性和可靠性；

③了解掌握信号采集相关知识，采用数字电路和模拟电路混合的方式为充电卡件的故障诊断提供支持；

④简单了解上位机故障诊断测试系统的构建原理，并使用PSPice软件模拟充电卡件的故障诊断。

2.3 设计拟采用的技术方案及措施

逆变器卡件作为 220V 交流不间断电源系统 LNE 里面的重要控制核心，其复杂程度不言而喻。其某个部位发生故障就有可能对整个系统的运行造成严重的后果，因此，对逆变器卡件进行故障诊断是十分必要的。然而，对逆变器卡件进行单一方法的分析已经不能很好的理解卡件的运行原理，电路构造，采用多种分析手段结合，层次化的集成策略才能够更好的层层递进的将逆变器卡件的全部内容分析透彻。电子电路作为逆变器卡件的主要构成，其中包括了模拟电路和数字电路两种电路类型，这必然决定了逆变器卡件必须以模拟电路和数字电路的特点为出发点，对卡件采用相应电路探索的手段进行分析。逆变器卡件是典型的电子电路，即由特定功能的电子元件组成的电路，其中每个元件在电子电路中都起到自己特定的作用。逆变器卡件分析的关键即是对逆变器卡件电路进行系统分析，借助故障诊断的方法及手段，分析各种状态下逆变器卡件的详细内容。逆变器卡件中元件的好坏影响着电子电路的性能，如果某个元件劣化或损坏，电子电路的功能必将发生变化。电子电路规定功能改变的现象被称为电路故障。电子电路功能在变化的同时电路参数必然随之变化，依据电路参数变化来识别电路故障的过程，被称为电子线路故障诊断。电子电路一般分为模拟电路和数字电路两种。

2.3.1 模拟电路诊断

逆变器卡件的主要构成就是模拟电路，采用模拟电路故障诊断能快速分析卡件电路，搜寻故障。模拟电路故障诊断的内容主要由电路故障检测、电路故障隔离或定位和电路故障辨识三个方面构成，这正是逆变器卡件故障诊断的内容。电路故障检测的目的是判断出是否存在故障；电路故障隔离或定位是在检测出故障之后，确定该故障的位置和类型；电路故障辨识是指具化出故障的程度和时变特性等。总而言之，就是通过来模拟电路相关信号信息的测试结果判断模拟电路的好坏，并搜寻故障元件给出维修意见。模拟电路故障诊断分类如图2所示

图2模拟电路故障诊断分类

2.3.2数字电路诊断

数字电路的主要工作信号为数字信号，即在时间和数值上具有离散性的信号。数字系统除了能进行算术运算之外，还可以进行逻辑运算，所以数字电路也可以称为数字逻辑电路。数字电路信息的表示主要采用两个不同状态的元件，区分开这两种不同的状态是理解数字电路的基础。逆变器卡件上数字电路的主要表现形式是集成 IC 芯片，只有在少数情况下才会出现分立的数字电路。简而言之，数字电路故障诊断的主要任务就是诊断集成数字电路的故障，定位故障芯片，进行更换或修复。

数字电路主要按照逻辑功能的不同进行分类，包括组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。组合逻辑电路由各种逻辑门电路组成，输入和输出之间不存在反馈连线，组合逻辑电路的输出在任何时刻下只由该时刻各个输入端的状态决定，与电路初始的输出状态不存在关联。检测方法及作用如表所示

检测方法	作用
电压测量法	如将集成电路运行时各引脚对地的直流工作电压的测量值与标称值作比较，根据差异来判别集成电路的好坏。
在线直流电阻检测法	在确定集成电路引脚电压的测量值与标称值不一致后，通过测试集成电路及其外围元器件的阻值是否与设计一致来判定集成电路是否损坏
电流流向跟踪电压测量法	参考测试点的已知电压对各处点电位的进行计算，根据算得的电压是否符合正常值来判断集成电路的好坏。
直流电阻测量对比法	用万用表等仪器测量的集成电路各引脚对地的正反向电阻值，将之与正常数据对照，依据对照结果来判断集成电路的好坏
替换法	在检测的最后阶段、较有把握认定集成电路故障时，可采用直接替换集成电路的方法
逻辑探针测试法	仅使用如万用表、示波器等测试设备对数字集成电路进行检测是不够的，数字检测设备很好的弥补了这些设备的局限性。逻辑探针就是一种常用的数字检测设备

2.2.3 集成化诊断

逆变器这种复杂系统以集成多种故障诊断方法的策略进行诊断和监控的方法叫集成化故障诊断。基于传统结构框架和组织策略的故障诊断方法果然能简单快速的对某些系统故障进行有效诊断，但是故障诱因的多样性、复杂性导致了有时候单一诊断内容的不全面，这就需要采用集成多种诊断信息、诊断知识和诊断方法来得出诊断结果，这也是集成化故障诊断技术的核心体现。为了协同诊断同一系统故障往往把不同来源信息进行整合，包括感性信息和测量信息的集成、诊断推理结果和观测信息的集成、与外界有关的诊断信息的集成。由系统所产生的各种信号或某个元件损坏或功能下降，基本都会影响电压、电流、温度和振动等直观信号的表现形式，由上述测量值来反推系统工作不正常，出现故障的结果即体现了感性信息和测量信息的集成。系统运行的中间过程中某些直观的现象如电源指示灯正常可以作为推断电源系统工作正常的依据，而且可以作为系统最终故障状态下这种信息依然正常时的诊断信息，这种中间结果和最终结果结合作为新的诊断结果应用于下一步诊断推理的方法即是诊断推理结果和观测信息的集成。诊断信息集成库的组成如图3所示。

图3集成信息库组成

集成化故障诊断结构体系的存在是为了解决同一对象的不同诊断要求而出现的，层次化、结构化的诊断搜寻工作便于故障诊断工作的实施。虽然对故障诊断体系集成为大系统，但是分解策略和层次模型是集成化故障诊断的逻辑依据。下面阐述本系统中使用到的集中体系结构，如图4所示。

图4层次诊断策略

逆变器卡件故障诊断属于模拟电路系统故障诊断，其主要任务是在已知拓扑结构、输入激励信号、输出响应信号、部分元器件的参数和故障状态的响应等前提下，求解控制卡件故障元件的物理位置和参数。但是由于逆变器卡件资料的保密性和自身模拟电路的复杂性，很难采用单一诊断方法构建解析模型。逆变器卡件电路测试和诊断困难原因主要有：

（1）逆变器卡件中的输入激励信号和输出响应信号具有连续性，导致了模

拟系统中的故障类型繁杂，难以进行简单的量化；

（2）逆变器卡件上的元件参数具有很大的离散性，即具有容差；

（3）在逆变器卡件电路中，广泛存在非线性问题；

（4）逆变器卡件电路中存在着反馈回路，仿真时复杂并且计算量很大；

（5）在实际测量时，可用作测量的节点数量很少，导致可用于作故障诊断的有关信息量很少。

逆变器卡件分析工作依据电子电路诊断思路为基础，采用集成化诊断方法为手段进行逆变器卡件内容系统分析。下面对逆变器卡件的个引脚进行分析，目的是为了掌握逆变器卡件正常工况下，各引脚信号的类型、大小以及故障状态时的变化值。

3. 研究计划与安排

3. 进度安排

第1周：文献调研，翻译一篇相关的外文文献。

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献

[1]赵越. 用于核电站故障诊断和规程改进的ducg理论及应用研究[d].清华大学,2017.

[2]陈友森, 郭建胜. 基于模糊神经网络的航空装备故障诊断专家系统框架[j]. 航空制造技术, 2007, (1):79-83.