第一篇：電弧故障仿真分析講稿

尊敬的各位老師，上下午好：

我叫111，我論文的題目是《串聯(lián)電弧故障仿真分析》。下面我就把論文的基本思路向各位老師作簡(jiǎn)要陳述：

一、二、背景、意義 論文的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容

結(jié)合本次畢設(shè)課題，主要完成以下4部分工作

（1）以串聯(lián)電弧為研究對(duì)象，比較不同電弧模型的特點(diǎn)，利用Matlab軟件搭建合適的電弧故障模型。

P4：現(xiàn)在比較常用的電弧模型主要有：Mayr模型、Cassie模型、Stokes模型等。據(jù)研究表明，Mayr 電弧模型經(jīng)常用于小電流大電阻線路中，如低壓配電線路運(yùn)行；Stokes模型主要用于低壓交流電線電弧故障模型的研究，有著比Mayr更明顯的電弧電流零休區(qū)【4】。相反的是，Cassie電弧模型經(jīng)常用于大電流小電阻電弧的數(shù)學(xué)模型中，能夠較準(zhǔn)確地反映了電弧中電流過(guò)零前的過(guò)程，這樣得出的電弧電壓為常數(shù)，與前人的結(jié)論相符。而且由Cassie模型公式得到的電弧電流,過(guò)零時(shí)電阻基本與實(shí)驗(yàn)值相符【1】可以為實(shí)際電弧故障的分析研究提供參考依據(jù)。（對(duì)mayr的沒(méi)能正確設(shè)置參數(shù)和一些還沒(méi)研究透的的原因?qū)е乱恢闭{(diào)不出電弧的電壓和電流波形，而對(duì)stokes只調(diào)出電流，而電壓波形一直不正確）所以搭建cassie模型。

P5 :這就是cassie模型的結(jié)果原理圖。中間的DEE是微分編輯器，輸入的參數(shù)是有能量平衡原理推導(dǎo)而得的cassie電弧模型的數(shù)學(xué)方程式。這個(gè)是受控電流源，輸出電流受到輸入信號(hào)的控制。這個(gè)是定值檢測(cè)，作用是檢測(cè)電流的過(guò)零點(diǎn)。這是階躍信號(hào)，用來(lái)控制斷路器觸頭的分離。

具體的模塊、封裝、參數(shù)設(shè)置我論文里有說(shuō)明。

P6：這只是含有cassie模型的比較簡(jiǎn)單的電路圖，在后期的測(cè)量和數(shù)據(jù)分析時(shí)要再加入相應(yīng)的模塊。各個(gè)模塊說(shuō)明一下

（2）利用電弧模型仿真不同性質(zhì)負(fù)載的電弧故障波形。P7：其他性質(zhì)的負(fù)載論文里有闡述，這里我就不再詳細(xì)介紹

P8：這就是純阻性負(fù)載的故障電流、電壓波形，從中可以看出0.02s以后，2個(gè)波形均產(chǎn)生畸變，電流波形有0休時(shí)區(qū)，幅值變小，電壓波形有燃弧尖峰和熄弧尖峰。

（3）用matlab自帶的工具箱對(duì)仿真波形進(jìn)行FFT、小波分析，和用柳松同學(xué)搭建的Labview平臺(tái)對(duì)仿真波形進(jìn)行形態(tài)小波分析，并對(duì)故障特征值進(jìn)行對(duì)比分析。

P9：為了對(duì)電弧故障信號(hào)進(jìn)行處理，我們引進(jìn)了3種信號(hào)處理算法，第一種是傅里葉變換 P10:第二種是小波分析 P12：第三種是形態(tài)小波

P13：下面對(duì)故障特征值進(jìn)行對(duì)比分析，首先是快速傅里葉變換FFT，圖中是純阻性負(fù)載的正常波形和故障波形的FFT，其余阻感性負(fù)載的分析結(jié)果如下表所示，P14：，這個(gè)圖是不同負(fù)載性質(zhì)的3次諧波與基波幅值比。

由以上電弧故障電流的FFT頻譜圖和相應(yīng)表格數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)電路中發(fā)生串聯(lián)電弧故障時(shí)，電流和電壓均會(huì)產(chǎn)生諧波，而且以3,5,7奇次諧波為主，3次諧波所占的比例會(huì)更大。電流的三次諧波分量與基波分量幅值比超過(guò)11%。電弧故障的電流3次諧波隨著功率因數(shù)的增加而增加。而正常電路電流的三次諧波分量接近于零。

同時(shí)由于傅里葉變換將信號(hào)變換成純頻域中的信號(hào)，使它不具有時(shí)間分辨能力，故對(duì)信號(hào)在時(shí)域中的突變點(diǎn)根本無(wú)法檢測(cè)出來(lái)。因此，下面我們用小波變換來(lái)分析工作電弧的性質(zhì)。

P15：這就是小波分析后的圖形，我們采用典型的純阻性負(fù)載的正常電流和故障電流來(lái)對(duì)比分析?？梢钥闯?，原始波形被分解成一個(gè)低頻段a5和5個(gè)高頻段dl，d2，d3，d4，d5。正常波形因?yàn)闆](méi)有突變，它的高頻段沒(méi)有產(chǎn)生明顯的模極大值。而故障波形有突變，它的高頻段在相應(yīng)的位置產(chǎn)生了明顯的模極大值。P16：對(duì)右圖中分解的高頻段d1層波形放大處理可得出，在1994采樣點(diǎn)處開(kāi)始

s，接近故障時(shí)刻。出現(xiàn)畸變，所以奇異點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間t1?0.01994P17：最后是用形態(tài)小波分析故障電流波形。

從上圖形中可以看出，形態(tài)小波變換與db小波變換分析的結(jié)果不同，表現(xiàn)在：形態(tài)小波不能很好的區(qū)分出正常電流和電弧故障電流，對(duì)出現(xiàn)電弧故障的時(shí)間不能準(zhǔn)確定位，而且不如db小波變換分析的直觀、可靠，因此不能夠有效分析信號(hào)的奇異性及奇異點(diǎn)位置?？梢?jiàn)，db小波比形態(tài)小波更適合于電弧故障的分析。

（4）研究簡(jiǎn)單可靠的電弧故障判據(jù)。

P19：聯(lián)合使用快速傅里葉變換FFT和小波分析可以得出簡(jiǎn)單可靠的電弧故障判據(jù)。

本篇論文已經(jīng)完成，還有許多的地方需要更全面的改進(jìn)，但總的來(lái)說(shuō)，在撰寫(xiě)的過(guò)程中，我真實(shí)地學(xué)到了許多東西，也積累了不少經(jīng)驗(yàn)，更進(jìn)一步豐富了自己的知識(shí)。但由于個(gè)人能力不足，加之時(shí)間和精力有限，在許多內(nèi)容表述、論證上存在著不當(dāng)之處，與老師的期望還有差距，許多問(wèn)題還有待進(jìn)行一步思考和探究，借此答辯機(jī)會(huì)，希望各位老師能夠提出寶貴的意見(jiàn)，指出我的錯(cuò)誤和不足之處，我將虛心接受，從而進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)，使該論文得到完善和提高。

第二篇：故障電弧診斷總結(jié)

研究意義：

電弧故障（Arc Fault）有并聯(lián)電弧故障和串聯(lián)電弧故障之分。并聯(lián)電弧故障表現(xiàn)為電路短路，故障電流大，現(xiàn)有電氣保護(hù)體系能對(duì)其保護(hù)；而串聯(lián)電弧故障因受線路負(fù)載限制，其故障電流小，常為5~30A，甚至更低（熒光燈電弧故障電流有效值約為0.1A），以至于現(xiàn)有保護(hù)體系無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)串聯(lián)電弧故障保護(hù)，是現(xiàn)有電氣保護(hù)體系的漏洞之一，存在潛在電氣安全隱患。串聯(lián)電弧可分為“好弧”和“壞弧”，如電弧焊機(jī)、有刷電機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的電弧及插拔插座時(shí)產(chǎn)生的電弧常稱(chēng)為“好弧”；其他非按人類(lèi)意愿或控制產(chǎn)生的電弧稱(chēng)為“壞弧”。對(duì)電弧故障進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，不應(yīng)將“好弧”誤判為電弧故障，進(jìn)而切斷電源造成不必要損失。

實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)串聯(lián)電弧故障，并切斷故障電路是避免電弧持續(xù)燃燒以至于釀成火災(zāi)等事故的有效途徑。依據(jù)電弧發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的聲、光、電、磁等特性，采用實(shí)驗(yàn)方法研究電弧特性。以電弧電、磁特征作為檢測(cè)方法輸入，實(shí)驗(yàn)研究了電弧故障，分析說(shuō)明串聯(lián)電弧與并聯(lián)電弧，交流電弧與直流電弧之不同；在頻域展開(kāi)電弧特性研究，指出故障電弧特征量多集中在2-200kHz頻段。隨著電力電子技術(shù)發(fā)展，非線性負(fù)載增多，傳統(tǒng)基于電弧“零休”等特性的檢測(cè)方法已不能滿(mǎn)足要求。采用AR參數(shù)模型對(duì)低壓電弧故障進(jìn)行檢測(cè)，并給出回路識(shí)別參考矢量；采用小波熵分析電弧故障，指出若小波熵值大于0.002則可判定發(fā)生電弧故障；基于小波變換模極大值建立電弧故障神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以實(shí)現(xiàn)電弧故障檢測(cè)與分類(lèi)。

注：輸入?yún)?shù)的提取可以從一下三個(gè)方面：（1）負(fù)載正常工作時(shí)的電流特性；（2）開(kāi)關(guān)插拔產(chǎn)生的正常電弧電流特性現(xiàn)實(shí)中我們?cè)诎巍⒉宀孱^的瞬間也會(huì)產(chǎn)生電弧，它們持續(xù)的時(shí)間短，在瞬間就熄滅了，不連續(xù)也不影響線路中設(shè)備的正常工作，幾乎不會(huì)因此產(chǎn)生火災(zāi)而威脅環(huán)境的安全；（3）故障電?。ń佑|不良）的電流特性。主要是由于線路絕緣層老化、絕緣損壞或者短路等原因而產(chǎn)生的電弧。這種電弧持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，電弧燃燒時(shí)放出大量的熱量，對(duì)周?chē)h(huán)境存在極大的火災(zāi)安全隱患，是需要預(yù)防制止的電弧，也稱(chēng)為故障電弧。

一、采用高頻特性的低壓電弧故障識(shí)別方法(2016.6)摘要：針對(duì)不同類(lèi)型負(fù)載的電弧故障，提出一種基于小波熵的電弧故障普適性檢測(cè)方法。運(yùn)用小波變換提取電弧故障發(fā)生時(shí)在電流過(guò)零點(diǎn)附近產(chǎn)生的高頻信號(hào)，采用該高頻信號(hào)的小波熵表征電弧故障的突變信息，并利用最小二乘支持向量機(jī)對(duì)小波熵進(jìn)行分類(lèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧故障的有效識(shí)別。

引言：電弧故障是引起電氣火災(zāi)的重要原因之一，傳統(tǒng)的電弧故障檢測(cè)方法多基于電弧產(chǎn)生的弧光、弧聲、溫度等物理參數(shù)，但是線路中電弧故障位置的不確定性限制了這些方法的應(yīng)用。電弧電流測(cè)量的便利性使其成為電弧故障檢測(cè)的理想?yún)?shù)。

傳統(tǒng)電弧故障的識(shí)別方法主要基于電弧電流的諧波占有率分析法，小波提取電弧電流故障特征的時(shí)頻分析法以及基于自回歸模型參數(shù)的識(shí)別方法等。其局限性在于：因?yàn)殡娀」收衔恢貌淮_定，電弧電壓無(wú)法測(cè)得；負(fù)載類(lèi)型繁多且連接方式不同，難于可靠區(qū)分電弧故障與正常負(fù)載電弧。

本文運(yùn)用小波分析提取電弧故障發(fā)生時(shí)電流過(guò)零點(diǎn)附近1.25 MHz～2.5 MHz 的高頻信號(hào)，以此高頻信號(hào)的小波能量熵作為識(shí)別參數(shù)，借助支持向量機(jī)對(duì)電弧故障信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，以期獲得具有適應(yīng)于大多數(shù)負(fù)載及負(fù)載混聯(lián)時(shí)電弧故障識(shí)別的普適性檢測(cè)算法。

1、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建

主要由以碳，石墨棒和銅棒為電極的可調(diào)式電弧故障發(fā)生裝置、隔離變壓器、電流波形傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)采樣頻率為 5MHz/s。

2.小波熵原理簡(jiǎn)介

2.1 小波變換

傳統(tǒng)的在頻域分析方法是傅里葉變換，但其不能反映信號(hào)的時(shí)域特征，發(fā)生電弧故障時(shí)信號(hào)產(chǎn)生短時(shí)高頻沖擊和微弱的波形突變，經(jīng)傅里葉變換后，這些時(shí)域特征因積分而被踢出，因此傅里葉變換難以提取電弧故障有效信息。小波變換從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面來(lái)反映電弧故障信號(hào)時(shí)頻特征，可以用于辨別電弧故障時(shí)電流信號(hào)的微小變化。

二、采用小波熵的串聯(lián)型故障電弧檢測(cè)方法(2010.12.30)摘要：一些電氣設(shè)備正常工作時(shí)的電流特性與故障電弧電流的典型特性相似，當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生串聯(lián)型故障電弧時(shí)，使得故障電弧的可靠診斷與檢測(cè)十分困難。提出一種利用小波熵來(lái)反應(yīng)故障電弧電流信號(hào)的能量分布，并由此提取故障電弧電流中瞬變信號(hào)的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障電弧電流信號(hào)中低能量瞬變信號(hào)的有效提取，從而為串聯(lián)型故障電弧的診斷提供依據(jù)。

引言：故障電弧它經(jīng)常發(fā)生在絕緣老化或破損的線路和設(shè)備中，或者在導(dǎo)體松弛連接等情況下發(fā)生。能夠描述故障電弧的物理量有很多，比如溫度、弧聲、弧光、電弧電壓等。用于測(cè)量這些物理參數(shù)的傳感器必須安裝在故障電弧發(fā)生點(diǎn)附近，本文提出以電弧電流作為故障電弧檢測(cè)和分析的物理參數(shù)，提取能用于快速有效診斷故障電弧的特征量。

注：線性負(fù)載與非線性負(fù)載區(qū)別

二者表現(xiàn)出來(lái)的區(qū)別就是：“二者都施加正弦電壓時(shí)，線性負(fù)載的電流是正弦的，非線性負(fù)載的電流是非正弦的?！?/p>

線性負(fù)載：故障電弧發(fā)生時(shí)，電弧電流會(huì)產(chǎn)生較明顯的“零休現(xiàn)象”，而故障電弧發(fā)生前電流卻不存在這種“零休現(xiàn)象”。可以采用小波分析算法及快速傅里葉變換實(shí)現(xiàn)快速診斷。

非線性負(fù)載：施加正弦交流電壓時(shí)波形將發(fā)生嚴(yán)重畸變，出現(xiàn)類(lèi)似前述的電流“零休現(xiàn)象”，因此很難直接利用這一電流特征來(lái)診斷故障電弧。利用多分辨分析小波分析理論。

1.小波熵原理簡(jiǎn)介

1.1 小波變換

在瞬變信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域中，引入小波熵的概念，用來(lái)發(fā)現(xiàn)信號(hào)中微小的異常變化，能夠?qū)r(shí)頻域上能量分布特性進(jìn)行定量描述。小波熵值表征了信號(hào)復(fù)雜度在時(shí)頻的變化情況。

三、低壓系統(tǒng)串聯(lián)故障電弧在線檢測(cè)方法(2016.4)摘要：本文首先基于居民用電系統(tǒng)搭建了模擬串聯(lián)故障電弧的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以常見(jiàn)家用電器為負(fù)載的實(shí)驗(yàn)方案并采集到不同條件下的故障電弧信號(hào)?；陔娀‰娏鞯奶匦苑治?。

引言：國(guó)內(nèi)外電弧檢測(cè)的方法大致可以歸納為三類(lèi)：①建立電弧模型并通過(guò)檢測(cè)相應(yīng)的參量檢測(cè)電??；②根據(jù)電弧發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的弧光、噪聲、輻射、溫度等變化檢測(cè)電??；③根據(jù)電弧發(fā)生時(shí)的電流、電壓波形變化檢測(cè)電弧。

在家庭供配電線路中，開(kāi)關(guān)操作頻繁（正常工作電?。?、設(shè)備線路狀況復(fù)雜，容易發(fā)生觸頭松動(dòng)、絕緣老

化、擊穿、接地故障（故障電?。┑葐?wèn)題，增加了故障電弧發(fā)生的概率。由于用電設(shè)備分散，利用電弧光、熱等物理現(xiàn)象來(lái)檢測(cè)電弧并不現(xiàn)實(shí)，適合利用線路電流的變化來(lái)檢測(cè)電弧。

1、利用線路電流檢測(cè)電弧研究現(xiàn)狀

目前的檢測(cè)方法可以分為三大類(lèi)：一類(lèi)基于電弧的某個(gè)或某些特征，如基于電弧電流畸變點(diǎn)的小波分析法，基于電弧電流高頻諧波的傅里葉分析方法，基于電弧電流上升率的分形法，基于電弧隨機(jī)性的差值-方均根檢測(cè)方法；二是對(duì)電弧進(jìn)行整體識(shí)別，已有的算法有模型參數(shù)法，支持向量機(jī)法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法；三是上述兩種方法的組合，基于電弧電流波形的畸變性，通過(guò)小波變換的細(xì)節(jié)系數(shù)檢測(cè)電弧電流的畸變點(diǎn)，進(jìn)而檢測(cè)出電弧。然而某些非線性負(fù)載正常工作時(shí)也存在相似的畸變點(diǎn)，不同負(fù)載下的細(xì)節(jié)系數(shù)閾值不統(tǒng)一，需要判斷負(fù)載的類(lèi)型；從整體識(shí)別的角度，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)電弧信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)練，其特點(diǎn)是識(shí)別率較高，但是實(shí)時(shí)性差，需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。把小波（包）檢測(cè)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別進(jìn)行結(jié)合，以減少模式識(shí)別的數(shù)據(jù)量，提高了檢測(cè)的實(shí)時(shí)性，然而其改善程度并不明顯。

對(duì)燃弧前后的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行波形分析，在相鄰周期波形相減的基礎(chǔ)上，利用小波閾值消噪提取到故障電弧特征量，并應(yīng)用軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明該檢測(cè)方法具有很高的識(shí)別率。

2、實(shí)驗(yàn)裝置與數(shù)據(jù)采集

2.1實(shí)驗(yàn)裝置

2.2數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集使用示波器，采樣速率選擇為 20k Hz，實(shí)驗(yàn)步驟如圖 2所示，調(diào)節(jié)示波器的采樣速率和延遲時(shí)間，使采集到的波形跨越正常、起弧、燃弧、熄弧全過(guò)程。

四、電弧故障斷路器的故障電弧電流特性研究（實(shí)例）(2012.6)摘要：電弧故障斷路器能夠發(fā)現(xiàn)故障電弧，其工作的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確辨識(shí)故障電弧。研究故障電弧電流同正常電流之間的本質(zhì)差異，通過(guò)不同的數(shù)學(xué)方法分析電弧和正常情況下電 流數(shù)據(jù)的特征，為識(shí)別故障電弧提供依據(jù)。

通過(guò)搭建的電弧實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，模擬線路中發(fā)生串聯(lián)電弧時(shí)的狀況，獲得了分別單獨(dú)以純電阻、調(diào)光燈、空調(diào)、計(jì)算機(jī)和調(diào)光燈組合作為負(fù)載時(shí)各自的故障弧電流和正常電流的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)（不同負(fù)載的故障電弧電流和正常電流）。

對(duì)于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)指標(biāo)的分析，分析了負(fù)載在故障電弧和正常兩種情形下電流有效值、平均值、峰峰值、平肩部百分比和電流上升率等數(shù)據(jù)指標(biāo)之間的差異，找出同一負(fù)載兩情形下這些指標(biāo)下的特征。其次，運(yùn)用傅里葉變換觀察兩種情況下的頻譜特征，并比較發(fā)生故障電弧時(shí)奇次諧波含量和偶次諧波含量與正常情形時(shí)存在的差異。進(jìn)一歩運(yùn)用小波變換分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)分解重構(gòu)后的誤差值大小選擇合適的小波基函數(shù)及分解層數(shù)，依據(jù)所選擇的小波基函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪聲處理，信號(hào)故障點(diǎn)的判斷，提取小波變換后的能量特征向量，并運(yùn)用該特征向量作為小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入樣本。傅里葉分析結(jié)果和小波變化分析結(jié)果的故障電弧神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)方法。

1、對(duì)于電弧的一般特性：

（1）電壓和電流中均包含大量的高頻噪聲信號(hào)；（2）電壓的波形類(lèi)似于矩形波；

（3）電弧存在電降，因此對(duì)同一電路來(lái)講，非電弧電流幅值一般大于電弧電流，線路存在補(bǔ)償?shù)那闆r除外；

（4）非電弧電流的上升率通常小于電弧電流；

（5）每過(guò)半個(gè)周期，電弧電流先于非電弧電流的零點(diǎn)前熄滅，后于非電弧電流的零點(diǎn)后重燃，在這個(gè)區(qū)域建立一段幅值接近零且變換不明顯的區(qū)域，被定義為“平肩部”；

（6）電弧通常也是零星的、短脈沖間穿插著部分正常的電流。對(duì)電弧的檢測(cè)可依據(jù)這些特性，研究合適的檢測(cè)方法。

故障電弧電壓電流波形

電弧普遍分為三種形式：串聯(lián)電弧、并聯(lián)電弧和對(duì)地電弧，如下圖所示。若將第三種形式產(chǎn)生的電弧歸納到第二類(lèi)中，此時(shí)分為串聯(lián)弧和并聯(lián)電弧。

電弧發(fā)生器及測(cè)量電路圖：

電弧實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖：

安裝電極部分：

銅棒電極和碳極：

2、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及其處理

比較了兩種電流數(shù)據(jù)的有效值、平均值、峰峰值、平肩部百分比及上升率的差異，即指標(biāo)分析法。

一般純電阻負(fù)載，正常情形的波形與發(fā)生電弧故障時(shí)的波形差異明顯；但負(fù)載位60W和300W的調(diào)光燈時(shí)，波形變化不是特別明顯。

3、數(shù)據(jù)的小波變換

傅里葉變換是一種全局的分析，因此無(wú)法表述信號(hào)的時(shí)頻局部特性，而時(shí)頻局部特性恰好又是非平穩(wěn)信號(hào)最基本且關(guān)鍵的性質(zhì)，穩(wěn)定信號(hào)理想的處理工具還是傅里葉變換分析。傅里葉分析：將信號(hào)分解為不同頻率的正弦波。

小波分析：將信號(hào)分解為不同尺度（比例縮放）、平移（起始位置）的小波。

連續(xù)小波變換的5個(gè)基本步驟：

1、選取一個(gè)小波，將其與原始信號(hào)的開(kāi)始一段進(jìn)行比較。小波基函數(shù)的選取可通過(guò)小波分解層數(shù)誤差比較。

2、計(jì)算小波系數(shù)C，其值的大小取決于小波與選取信號(hào)段的相似程度，越相似其值越大。更精確的是若信號(hào)與小波能量都等于1，則C可解釋為互相關(guān)系數(shù)。

注意：系數(shù)的大小與所選擇小波的形狀有關(guān)。

3、從左到右平移小波逐段重復(fù)步驟1、2的比較，直到完成整個(gè)信號(hào)的比較。

4、小波伸縮（尺度化），重復(fù)步驟1~3。

5、重復(fù)1~4步得到所有尺度下的小波系數(shù)。

離散小波變換：

連續(xù)小波變換的計(jì)算量非常大，費(fèi)時(shí)。

第一部濾波：逼近和細(xì)節(jié)逼近成分對(duì)應(yīng)大尺度低頻分量，細(xì)節(jié)成分對(duì)應(yīng)小尺度高頻分量。原始信號(hào)S通過(guò)兩個(gè)互補(bǔ)的濾波器得到兩個(gè)信號(hào)A和D.使用的原信號(hào)為一疊加有高頻噪聲的實(shí)正弦信號(hào),其分解原理圖如下，在離散小波分析中采用二取一的”降采樣技術(shù)”得到分別具有500點(diǎn)的小波系數(shù)cD和cA;

Matlab語(yǔ)句如下

s = sin(20.*linspace(0,pi,1000))+ 0.5.*rand(1,1000);[cA,cD] = dwt(s,'db2');db2為小波類(lèi)型。

離散小波多級(jí)分解(Multiple-Level Decomposition)小波分解樹(shù)(wavelet decomposition tree)

分解時(shí)對(duì)逼近系數(shù)進(jìn)行反復(fù)分解.信號(hào)的小波分解：

小波重構(gòu)：小波分解是小波分析的一半,與此相對(duì)的另一半是信號(hào)的小波重構(gòu)(reconstruction), 或綜合(synthesis)(無(wú)信息丟失).稱(chēng)為小波逆變換(IDWT).下圖為信號(hào)的小波重構(gòu)示意圖：

由小波分解得到的小波系數(shù)重構(gòu)信號(hào)。信號(hào)的小波重構(gòu)涉及濾波和上采樣 上采樣：

小波重構(gòu)中的上采樣是在兩原數(shù)據(jù)點(diǎn)間插入零值。

前面所述的是由小波分解系數(shù)重構(gòu)原始信號(hào), 與此類(lèi)似, 我們也可由小波分解系數(shù)重構(gòu)某一級(jí)的逼近和細(xì)節(jié)信號(hào).單級(jí)重構(gòu)

多級(jí)重構(gòu)

濾波器與小波形狀的聯(lián)系：

在實(shí)際使用小波中,很少直接從構(gòu)造一個(gè)小波開(kāi)始,而是設(shè)計(jì)適合的鏡像濾波器,進(jìn)而選定小波函數(shù)計(jì)出波形.構(gòu)造適合db2小波的低通重構(gòu)濾波器L：

（1）低通濾波器系數(shù)可由Matlab中的dbaux命令得到;

（2）若反轉(zhuǎn)該濾波器系數(shù)向量, 并且每一偶數(shù)樣本乘以-1, 則可得到高通重構(gòu)濾波器H’的系數(shù).（3）H’上采樣(H’系數(shù)間隔插零)

（4）上采樣向量與原始低通濾波器卷乘

（5）若重復(fù)該過(guò)程幾次, 即上采樣并將結(jié)果濾波器向量與原始低通濾波器系數(shù)卷乘,則可得到以下圖案.不難看出濾波器形狀越來(lái)越接近db2小波, 這表明小波的形狀完全由重構(gòu)濾波器決定.二者的重要聯(lián)系說(shuō)明:

我們不能任意選擇一個(gè)形狀稱(chēng)之為小波并進(jìn)行小波分析.至少當(dāng)需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行精確重構(gòu)時(shí),我們不能選擇任意的小波形狀.我們必須選取由積分鏡像分解濾波器所決定的形狀作為小波.通過(guò)重復(fù)上采樣并與高通濾波器進(jìn)行卷積可得到小波函數(shù)（小波的波形——細(xì)節(jié)信號(hào)）;重復(fù)上采樣并與低通濾波器進(jìn)行卷積可得到尺度函數(shù)的近似形狀（逼近信號(hào)）.小波的多級(jí)分解和重構(gòu)可表示為

這一過(guò)程包括兩個(gè)方面: 信號(hào)分解得到小波系數(shù), 由小波系數(shù)重構(gòu)原信號(hào).4、小波變換后的特征量提取

進(jìn)一歩的分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的特性，采用了提取特征量是比較好的方式，能使分析的結(jié)果更具普遍性。

通過(guò)對(duì)分解后的信號(hào)釆用單支重構(gòu)，然后提取每層小波的能量。采用的提取各頻段能量的計(jì)算公式如下所示：

其中為分解層數(shù)，對(duì)于本文中計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)能量特征提取，此時(shí)取為分解重構(gòu)后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，近似信號(hào)的能量只需計(jì)算分解的最后一層信號(hào)的能量，即

而總的能量計(jì)算公式為：

因此，可得到信號(hào)小波變換后的特征向量為；

小波變換最重要的是在眾多小波基函數(shù)中選擇合適的小波基函數(shù)，文中給出了常見(jiàn)的小波函數(shù)，重點(diǎn)介紹了本文使用的小波函數(shù)，并比較了函數(shù)各個(gè)系列在不同分解層數(shù)下的誤差，以此為參考，選擇合適的分解層數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行了層分解。

采用小波分析統(tǒng)計(jì)了負(fù)載信號(hào)分解后的能量，提取能量特征向量，進(jìn)一歩說(shuō)明數(shù)據(jù)在小波變換后的特征，同時(shí)，為后面的進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的判別提供訓(xùn)練和測(cè)試樣本。

5、小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)（其模型精度具有爭(zhēng)議）

小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的產(chǎn)物，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與小波函數(shù)結(jié)合方式 為緊致型結(jié)構(gòu)，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層中神經(jīng)元的傳統(tǒng)激發(fā)函數(shù)用小波函數(shù)來(lái)代替。

注意：

1、理論上講任何一個(gè)連續(xù)的非多項(xiàng)式、常數(shù)函數(shù)都可以做為BP的激活函數(shù)，而且這都是已經(jīng)在數(shù)學(xué)上證明過(guò)的問(wèn)題。

2、但sigmoid函數(shù)相對(duì)其他函數(shù)有它自身的優(yōu)點(diǎn)，比如說(shuō)光滑性，魯棒性，以及在求導(dǎo)的時(shí)候可以用它自身的某種形式來(lái)表示。

3、這一點(diǎn)在做數(shù)值試驗(yàn)的時(shí)候很重要，因?yàn)闄?quán)值的反向傳播，要求激活函數(shù)的導(dǎo)數(shù)。

4、多層就有多個(gè)導(dǎo)數(shù)，如果用一般的連續(xù)函數(shù)，這對(duì)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)和運(yùn)算都是一個(gè)問(wèn)題，此外還要考慮整個(gè)模型的收斂速度，我上面提到連續(xù)函數(shù)都可以做激活函數(shù)。

5、但是相應(yīng)的Sigmoidal型函數(shù)的收斂速度還是比較快的（相同的結(jié)構(gòu)前提下）。

6、還有就是BP在做分類(lèi)問(wèn)題的時(shí)候，Sigmoidal函數(shù)能比較好的執(zhí)行這一條件，關(guān)于連續(xù)函數(shù)可以做激活函數(shù)的證明，可以在IEEE trans.on neural networks 和NeuralNetworks以及Neural Computating 和Neural Computation上找到。

五、電流型串聯(lián)電弧故障檢測(cè)（2013.10）

摘要：對(duì)低壓配電線路電弧故障的特征進(jìn)行分析研究，采用 Mallat 算法對(duì)低壓線路電弧故障電流實(shí)施變換，獲得各尺度小波變換的小波分量，與正常運(yùn)行分量相比其故障特征明顯，且高尺度的小波分量還可以抑制噪聲干擾。還對(duì)啟動(dòng)電流和電弧故障的小波分量加以比較。引言：低壓配電線路常因接觸不良等而出現(xiàn)電弧故障，如果沒(méi)有及時(shí)切斷線路，可能導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生而電弧故障電流通常在額定范圍之內(nèi)，傳統(tǒng)的斷路器無(wú)法將這類(lèi)電弧加以準(zhǔn)確檢測(cè)。美國(guó)全國(guó)電氣規(guī)程在 2008 年強(qiáng)制規(guī)定所有的家用線路都必須安裝防火災(zāi)的 AFCI（電弧故障斷路器），為了提高 AFCI 的可靠性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種電弧故障檢測(cè)的方法，用短時(shí)傅里葉變換分別分析了在阻性負(fù)載和計(jì)算機(jī)負(fù)載下，串聯(lián)電弧電流的基頻分量諧波分量變化的特征。采用小波變換對(duì)電弧故障電流加以分解結(jié)合 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取故障辨識(shí)模式，而 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)需要較多的樣本數(shù)據(jù)。采用 SVM(支持向量機(jī))對(duì)電弧故障進(jìn)行識(shí)別，該方法對(duì)阻感性負(fù)載有一定的識(shí)別能力。計(jì)算了電流上升率，通過(guò)判斷相鄰電流的波動(dòng)程度以辨別額定工作電流和電弧故障電流。

根據(jù)國(guó)標(biāo) GB /T 7260-3-2003，電路中可以分為線性負(fù)載和非線性負(fù)載兩類(lèi)。上述這幾種檢測(cè)方法的辨識(shí)泛化能力不強(qiáng)，未能提出一種可適用于多類(lèi)型負(fù)載的檢測(cè)方案。本研究結(jié)合多分辨率分析對(duì)配電線路的電流信號(hào)實(shí)施小波變換，提出一種可以提取電弧故障時(shí)的特征，解決配電線路電弧故障與非線性負(fù)載正常運(yùn)行的有效區(qū)分，同時(shí)防止了負(fù)載設(shè)備的啟動(dòng)電流引起誤判斷。

1、電弧故障檢測(cè)方案與理論分析

1.1故障檢測(cè)原理

實(shí)驗(yàn)線路采用一個(gè)自制的電弧發(fā)生器來(lái)模擬線路發(fā)生電弧的現(xiàn)象。將它和各種負(fù)載設(shè)備串聯(lián)接入線路，以研究不同負(fù)載下發(fā)生故障電弧的特性。電弧發(fā)生器由一根可移動(dòng)電極(銅棒)和一根固定電極(碳棒)組成。

1.2算法理論分析

利用 Mallat 算法實(shí)現(xiàn)小波變換進(jìn)行電弧故障識(shí)別，即用不同的分辨率逐級(jí)逼近信號(hào)函 數(shù)：

其中: V 反映了電弧故障電流信號(hào) f(t)的近似分量，W 反映了電流信號(hào)的細(xì)節(jié)分量，因電弧故障電流信號(hào)其頻譜是有限的，如果選擇足夠大的尺度空間，可將電流信號(hào)用各個(gè)尺度下標(biāo)準(zhǔn)正交基的組合將其展開(kāi)，即：

將電弧故障電流信號(hào) f(t)按 Mallat 算法進(jìn)行逐層二抽取分解，如圖 3。d為不同尺度下分解出來(lái)的高頻分量即小波變換值，其包含著電弧故障電流噪聲和突變信號(hào)信息。而且隨著尺度的增大，噪聲引起的小波變換模的極大值迅速減少，而表征電弧故障的奇異信號(hào)的小波變換值便可突顯出來(lái)。

2、電弧故障特征的提取

常見(jiàn)負(fù)載下，配電線路電弧故障電流一般伴隨著幾個(gè)明顯的特征，如電流“零休”現(xiàn)象、電流正負(fù)半周不對(duì)稱(chēng)、波形失去周期性以及具有豐富的高頻諧波等。為了有效地區(qū)分負(fù)載啟動(dòng)、正常運(yùn)行與電弧故障狀態(tài)，選用基于 db4 小波函數(shù)的 Mallat 算法快速分析來(lái)提取電弧故障特征值。

六、電氣火災(zāi)故障電弧探測(cè)器的研究（2013）

摘要：建筑物低壓配電系統(tǒng)中，現(xiàn)有預(yù)防電氣火災(zāi)的保護(hù)裝置，主要對(duì)過(guò)載、短路等引起的過(guò)電流及由接地故障產(chǎn)生的剩余電流起到檢測(cè)作用。當(dāng)發(fā)生易引起電氣火災(zāi)的串聯(lián)型故障電弧時(shí)，因故障電流值低于傳統(tǒng)保護(hù)裝置的動(dòng)作閥值，不能全面、有效的預(yù)防電氣火災(zāi)致使我國(guó)每年因電氣故障引發(fā)的火災(zāi)，居其他原因引發(fā)火災(zāi)的首位。

對(duì)建筑物低壓配電系統(tǒng)中，常引起電氣火災(zāi)的故障電弧，我國(guó)目前還沒(méi)有頒布明確的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；現(xiàn)有預(yù)防電氣火災(zāi)的預(yù)警裝置不能全面有效的檢測(cè)配電線路上的“串弧”?；谏鲜鲈?，本文對(duì)建筑物低壓配電系統(tǒng)中，易引起電氣火災(zāi)的故障電弧檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究。

1、故障電弧檢測(cè)的研究現(xiàn)狀

為了檢測(cè)故障電弧，美國(guó)學(xué)者在年就設(shè)計(jì)研發(fā)出了一種故障電弧斷路器（AFCI），該設(shè)備可以檢測(cè)因短路，線路誤接，線路老化等引起的故障電弧。加拿大大學(xué)的等研究人員在燃弧點(diǎn)附近放置相應(yīng)的傳感器，通過(guò)這些傳感器來(lái)檢測(cè)故障電弧所產(chǎn)生的電磁福射、噪聲和熱量，只有當(dāng)這三種傳感器同時(shí)都檢測(cè)到故障信號(hào)時(shí)，才能確定系統(tǒng)中產(chǎn)生了電弧故障。

電弧電流的頻域特性的發(fā)現(xiàn)使得在頻域領(lǐng)域進(jìn)行電弧故障的檢測(cè)成為了可能。后來(lái)電弧檢測(cè)中引入了傅里葉分解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析等算法。

由于故障電弧發(fā)生的隨機(jī)性，對(duì)于故障電弧的檢測(cè)具有一定的難度。由于溫度，弧光，氣壓等傳統(tǒng)的電弧傳感器無(wú)法精準(zhǔn)的檢測(cè)到故障電弧的發(fā)生位置。另一方面一些電弧是非常微弱和短暫的，比如通常所說(shuō)的“好弧”它無(wú)法導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，它不是本文所提出的故障電弧，這樣就會(huì)加大我們的檢測(cè)難度。

2、故障電弧的產(chǎn)生

故障電弧電流“零休”：當(dāng)故障電弧發(fā)生時(shí)，在電弧電流過(guò)零點(diǎn)的前后一段時(shí)間里，故障電弧氣隙之間的阻抗會(huì)變得很大，這是限制故障電弧電流值的一個(gè)重要因素。在電弧電流 的上個(gè)周期結(jié)束與下半個(gè)周期開(kāi)始的這個(gè)時(shí)間里，電弧電流并不是一般的正弦波，而是另外的一個(gè)規(guī)律，那就是電弧電流等于電弧兩端電壓與電弧阻抗的比值。在這段過(guò)零點(diǎn)的一小段時(shí)間內(nèi)，由于阻抗變大，故障電弧電

流就會(huì)限制的非常小，幾乎為零。下一個(gè)半周期同樣也會(huì)出現(xiàn)相同的現(xiàn)象，在這段時(shí)間里我們把這種電流近乎為零的現(xiàn)象稱(chēng)之為電弧電流的“零休現(xiàn)象”。

電弧的零休時(shí)間跟許多因素有著很大的關(guān)聯(lián)，一方面，它與氣隙內(nèi)部相關(guān)，另一個(gè)方面，它與電路的電壓，電流以及負(fù)載的類(lèi)型相關(guān)。一般情況，電弧的“零休”時(shí)間會(huì)從幾微秒到幾十微妙。故障電弧的“零休”現(xiàn)象為故障電弧的研究提供一定的理論基礎(chǔ)，也為故障電弧檢測(cè)技術(shù)指出了研究方向。

3、故障電弧實(shí)驗(yàn)裝置的構(gòu)建

本實(shí)驗(yàn)裝置的主要構(gòu)造分為以下幾塊：220V（50HZ）純凈交流電源，電弧發(fā)生裝置，數(shù)字示波器，電流傳感器。

它包括一個(gè)靜止的直徑為6.4mm碳石墨電極與一個(gè)可以移動(dòng)的銅質(zhì)電極，靜止電極接220V交流電，移動(dòng)電極可以接至負(fù)載。首先可以將兩個(gè)電極處于一個(gè)完全接觸的狀態(tài)，即是一個(gè)線路完全閉合狀態(tài)，這樣可以觀察到接負(fù)載后供電線路的正常情況的電流特性，然后旋轉(zhuǎn)右邊的調(diào)節(jié)器，可以將活動(dòng)電極慢慢移動(dòng)使得它與靜止電極慢慢分離，當(dāng)它們的間隙到達(dá)的了一定的距離以后電弧就會(huì)發(fā)生了，電弧發(fā)生以后立即停止移動(dòng)電極確保電弧持續(xù)發(fā)生。這時(shí)候可以觀察在接入負(fù)載以后供電線路上產(chǎn)生故障電弧時(shí)的電流特性。

為了保證采樣精度達(dá)到實(shí)驗(yàn)的要求，該數(shù)字示波器的主要參數(shù)設(shè)定如下表2.1所示:

電弧電流的波形會(huì)發(fā)生很明顯的畸變。于是必須針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象展開(kāi)研究，觀察在供電線路中故障電弧的電流特性會(huì)受到哪些因素的影響。本文在實(shí)驗(yàn)中將不同類(lèi)型的負(fù)載接入實(shí)驗(yàn)的供電線路，然后觀察和分析故障電弧產(chǎn)生時(shí)零休現(xiàn)象的變化情況。

在建筑電氣中，大量的存在著阻感性的負(fù)載，所以本文在本次實(shí)驗(yàn)中選用阻性，感性，阻感性三種負(fù)載進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)的主要工作有以下幾點(diǎn)：

(1)在純阻性負(fù)載的情況下，故障電弧電流的基本特性；(2)在純感性負(fù)載的情況下，故障電弧電流的基本特性；(3)在阻感負(fù)載的情況下，故障電弧電流的基本特性；(4)對(duì)比以上三種負(fù)載下故障電弧的差別與相同點(diǎn)。

4、故障電弧電流數(shù)據(jù)處理與分析

很多專(zhuān)家都提到，對(duì)于故障電弧的檢測(cè)的難點(diǎn)就在于區(qū)分一些熱拔插或者特殊負(fù)載造成的好弧與故障電弧的差別，因?yàn)閺闹庇^上看它們都會(huì)出現(xiàn)一些共同的特征，這就需要利用小波分析對(duì)這個(gè)零休時(shí)間做一個(gè)判別。

七、故障電弧檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)研究及斷路器開(kāi)發(fā)（2013.6）

1、故障電弧發(fā)展背景

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，僅大約電流產(chǎn)生的電弧溫度即可達(dá)到2000℃-3000℃，足以引燃任何可燃物，而且當(dāng)電壓低至20V時(shí)，電弧也可穩(wěn)定存在，難以熄滅。這種故障電弧常成為電氣火災(zāi)的點(diǎn)火源。

發(fā)生故障電弧時(shí)，負(fù)載電流通常是非常小的，小于目前電力系統(tǒng)特別是廣泛安裝在低壓配電領(lǐng)域的設(shè)備的過(guò)電流保護(hù)設(shè)定值，線路發(fā)生故障電弧不在保護(hù)的范圍之中。所以檢測(cè)故障電弧時(shí)，必須把它和設(shè)備正常工作電弧如電焊、電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電弧或開(kāi)關(guān)電器、插拔電器時(shí)產(chǎn)生的電?。┑男盘?hào)及其他相似信號(hào)區(qū)別開(kāi)來(lái)，提供迅速有效保護(hù)的同時(shí)，防止誤動(dòng)作的發(fā)生，做到檢測(cè)故障電弧的同時(shí)，不影響線路正常工作。

2、故障電弧實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

2.1波形儲(chǔ)存設(shè)備

我們采用Tektronix公司的DPO3000系列的示波器，該示波器為4條通道、100MHZ帶寬、所有通道上采樣率可以達(dá)到2.5GS/s、所有通道具有5M的記錄長(zhǎng)度。示波器能將記錄的點(diǎn)以excel的格式存儲(chǔ)在外圍儲(chǔ)存設(shè)備中（如U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)），如此我們就可以將采集到的數(shù)據(jù)利用Matlab等軟件進(jìn)行分析。

3、故障電弧實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)研究分析

利用Daubechies 4階小波變換在軟件中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

低頻系數(shù)只是重繪了原始波形，波形與原始波形一樣，電流值沒(méi)有改變，只能反映故障電弧波形的概貌，并不能反映故障電弧細(xì)節(jié)特征；高頻系數(shù)部分，正常電流和產(chǎn)生故障電弧時(shí)的電流波形對(duì)應(yīng)的高頻系數(shù)區(qū)別很明顯：正常電流高頻系數(shù)值很小，故障電弧高頻系數(shù)在每個(gè)周期中都有很大的值，其值大小是正常電流高頻系數(shù)的十到幾十倍，我們可以通過(guò)這一特性來(lái)判斷回路是否有故障電弧發(fā)生。

然而，在實(shí)際應(yīng)用中，回路連接的負(fù)載各式各樣，每種負(fù)載的內(nèi)阻各不相同，這將導(dǎo)致回路中的電流大小也不相同，那么對(duì)應(yīng)小波變換獲得的高頻系數(shù)值會(huì)因負(fù)載的不同而不同，這給研發(fā)適用于多場(chǎng)合、多用途的故障電弧斷路器帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

本課題中采取的解決方案是：在某時(shí)刻，利用已經(jīng)計(jì)算得到的高頻系數(shù)除以該時(shí)刻回路中的對(duì)應(yīng)的電流值(等效于低頻系數(shù))，利用獲得的比值大小來(lái)判斷回路中是否有故障電弧產(chǎn)生。這樣做的好處在于無(wú)需考慮回路中接了何種負(fù)載，只需計(jì)算上述的比值就能判斷回路中是否有故障電弧產(chǎn)生。

我們可以通過(guò)能量的角度來(lái)解釋高頻系數(shù)與低頻系數(shù)比值的物理意義：經(jīng)小波變換后的低頻系數(shù)是原信號(hào)去除了高頻信號(hào)后、反應(yīng)信號(hào)概貌的部分；高頻系數(shù)部分是原信號(hào)包含的突變信號(hào)、反應(yīng)信號(hào)細(xì)節(jié)的部分；高頻系數(shù)與低頻系數(shù)的比值反應(yīng)了在某個(gè)時(shí)刻，單位能量所含的突變信號(hào)量，即線路正常工作時(shí)，單位能量保護(hù)的突變信號(hào)很少，比值很小，而線路發(fā)生故障電弧時(shí)，單位能量中包含了較多的突變信號(hào)，比值較大。

八、故障電弧檢測(cè)技術(shù)研究（2016.3）

1、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

針對(duì)故障電弧能夠造成一系列的危害，由上海電器科學(xué)研究院負(fù)責(zé)起草，中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部于 2013年12月31日發(fā)布了有關(guān)故障電弧檢測(cè)裝置的準(zhǔn)則《電弧故障檢測(cè)裝置（AFDD）》。該準(zhǔn)則規(guī)定：自 2014 年 7 月 1 日開(kāi)始實(shí)施的 JB/T11681-2013適用于在所規(guī)定的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒的故障電弧電流實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。同時(shí)該準(zhǔn)則還將燃燒的故障電弧電流與火災(zāi)危險(xiǎn)動(dòng)作值比較，并適用于當(dāng)燃燒的故障電弧電流超過(guò)動(dòng)作時(shí)斷開(kāi)被保護(hù)電路等功能的裝置。

另外由公安部沈陽(yáng)消防科學(xué)研究所負(fù)責(zé)起草并于 2014 年 6 月 24 日發(fā)布了有關(guān)故障電弧檢測(cè)裝置的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB14287.4-2014。該國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》的第四部分關(guān)于故障電弧探測(cè)裝置于 2015 年 6 月 1 日開(kāi)始實(shí)施。

表明了故障電弧防護(hù)技術(shù)的研究及其相應(yīng)的斷路器裝置的研發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)引起有關(guān)科研院所以及消防部門(mén)的高度重視。

目前有關(guān)故障電弧檢測(cè)的方法大致上可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是利用故障電弧發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的一些物理現(xiàn)象如弧聲、高溫、弧光、電磁波等特性來(lái)識(shí)別故障電弧。

另一類(lèi)故障電弧的檢測(cè)方法是利用故障電弧發(fā)生時(shí)線路中的電流、電壓等電氣特性異常來(lái)檢測(cè)故障電弧。

2、小波分析理論與模式識(shí)別算法

2.1小波分析與故障電弧檢測(cè)中的應(yīng)用

（1）小波濾波和降噪處理。由于所采集的信號(hào)難免受到外界噪聲的干擾，運(yùn)用小波分析的方法能有效去除信號(hào)中的干擾，提高采集信號(hào)的可信度。

（2）信號(hào)的奇異性檢測(cè)。對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波分解，小波系數(shù)的模極大值對(duì)應(yīng)著信號(hào)的奇異點(diǎn)，利用這一性質(zhì)可以檢測(cè)信號(hào)的奇異性。

（3）信號(hào)熵的提取。對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行小波包子空間分解，提取各個(gè)頻帶的能量熵。根據(jù)被測(cè)信號(hào)在不同的小波分解層次上表現(xiàn)為奇異點(diǎn)位置為對(duì)應(yīng)整齊的性質(zhì)。此外它還能實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)噪聲污染情況下微弱信號(hào)的提取，并反映信號(hào)的能量分布情況。

3、故障電弧實(shí)驗(yàn)與分析

3.1改進(jìn) BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)（將小波變換的模極值作為輸入）

BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的方面還存在幾點(diǎn)不足，特別是一些處理時(shí)間要求比較短的場(chǎng)合還需要做出改進(jìn)。

BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在：某些特殊問(wèn)題訓(xùn)練時(shí)間有可能過(guò)長(zhǎng)，若在訓(xùn)練過(guò)程中權(quán)值改變的幅度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致激活函數(shù)趨于飽和，進(jìn)而無(wú)法調(diào)節(jié)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值。使用 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值收斂到的最終值并不一定是所期望的最優(yōu)解，而有可能是局部極小值。另外還有遺忘舊樣本。

九、故障電弧模式識(shí)別算法的研究（2011）

摘要：采集典型家用電器正常工作、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、開(kāi)關(guān)閉合、產(chǎn)生故障電弧時(shí)的電流波形和數(shù)據(jù),利用小波分析理論提取能夠描述串聯(lián)型故障電弧特性的特征量作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入量,再用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和檢驗(yàn)建立的網(wǎng)絡(luò)模型,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障電弧的模式識(shí)別。

1、小波函數(shù)的選擇（難點(diǎn)）

目前有幾十種小波函數(shù),而且人們還在不斷構(gòu)造新的小波函數(shù)和相應(yīng)的小波濾波器來(lái)滿(mǎn)足不同小波分析應(yīng)用的需要。各種小波函數(shù)性質(zhì)各異,有的適合理論推導(dǎo),如小波、高斯函數(shù)小波類(lèi)有的更適合計(jì)算有的時(shí)域上有一較長(zhǎng)的支撐有的可以得到完全重構(gòu)有的則不能實(shí)現(xiàn)原信號(hào)的恢復(fù)。

然而,由于小波函數(shù)針對(duì)不同的工程應(yīng)用表現(xiàn)出的特性具有復(fù)雜性,小波函數(shù)的選擇目前也是小波分析理論研究的難題,按什么樣的原則能夠選擇最優(yōu)的小波函數(shù)還沒(méi)有有效的方法。

一般用枚舉法來(lái)挑選合適的小波（進(jìn)行比較）,當(dāng)然這種選擇不一定是最優(yōu)的。合理地挑選小波基函數(shù)主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮：（1）緊支性；（2）消失矩；（3）正則性；（4）對(duì)稱(chēng)性。

2、小波變換的時(shí)頻域特性分析

小波變換的高頻部分有較高的時(shí)間分辨率和較低的頻率分辨率,而它的低頻部分有較低的時(shí)間辨率和較高的頻率分辨率。

3、基于小波變換和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障電弧模式識(shí)別

3.1特征提取

從實(shí)驗(yàn)所得到的電弧電流波形,我們可以看到電弧電流在過(guò)零點(diǎn)時(shí)有一個(gè)明顯的“零體”區(qū)間,而且由于負(fù)載和電弧燃燒情況不同,電弧電弧電流信號(hào)波形有一明顯的突變。

3.2提取特征量

本文用離散小波變換來(lái)處理數(shù)據(jù)。小波重構(gòu)信號(hào)能精確地反決原始信號(hào)在時(shí)頻域上的變化情況,而小波能量譜能反映各個(gè)頻段能量在總能量中所占比例。

3.3小波函數(shù)類(lèi)型選擇

小波函數(shù)類(lèi)型的選擇。一般選擇與輸入波形最匹配的基木小波。提出如下選擇方法對(duì)于給定輸入信一號(hào),首先使用不同基本小波進(jìn)行小波分解然后對(duì)各尺度上的小波系數(shù)進(jìn)行閾值處理,低于閾值的小波系數(shù)置零最后選取非零小波系數(shù)個(gè)數(shù)最少的基本小波作為分析用小波。本文用實(shí)驗(yàn)樣本在不同的小波基函數(shù)和分解層數(shù)下分解并重構(gòu),通過(guò)比較它們重構(gòu)信號(hào)和原始信號(hào)的偏差來(lái)確定最佳的小波基函數(shù)和分解層數(shù)。

十、光伏系統(tǒng)直流電弧故障特征及檢測(cè)方法研究（2016）

思路介紹：串聯(lián)電弧的能量大，對(duì)線路和設(shè)備危害極大，且易引發(fā)火災(zāi)事故；但目前的低壓斷路器、熔斷器等裝置僅能對(duì)過(guò)流、短路等故障進(jìn)行檢測(cè)和保護(hù)，不能對(duì)電弧故障起作用，由于串聯(lián)電弧故障電流較小，難以被保護(hù)裝置檢測(cè)到，所以需設(shè)置額外的故障電弧檢測(cè)裝置。

在電弧故障發(fā)生時(shí)，電弧兩端的電流會(huì)瞬間下降，而兩端的電壓會(huì)瞬間提高。電弧故障發(fā)生時(shí)，常伴隨有某一特定的高頻信號(hào)，在正常工作情況下該高頻信號(hào)并不出現(xiàn)，一旦該信號(hào)出現(xiàn)，則表明存在電弧故障。不同負(fù)載及連接方式不同通常高頻信號(hào)也會(huì)有很大差異，所以需要建立精度較高的模型。

十一、基于改進(jìn)小波變換的故障電弧檢測(cè)方法的研究（2016）

1、故障電弧檢測(cè)方法

在故障電弧的研究和檢測(cè)方面，國(guó)內(nèi)外主要有三類(lèi)研究方法:第一類(lèi)，建立相應(yīng)的故障電弧數(shù)學(xué)模型；第二類(lèi)，利用故障電弧產(chǎn)生時(shí)的物理特性作為檢測(cè)的依據(jù)；第三類(lèi)，利用故障電弧的電壓、電流特性作為檢測(cè)的依據(jù)。

上述方法不足：第一類(lèi)方法數(shù)學(xué)模型的建立可以使故障電弧檢測(cè)更加精密，但是需要建立純粹的數(shù)學(xué)模型，很多故障電弧的參數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確的獲得；第二類(lèi)方法簡(jiǎn)單易行，但是這類(lèi)檢測(cè)方法有一個(gè)弊端: 需要將檢測(cè)的設(shè)備安裝在故障點(diǎn)的附近，這樣才能準(zhǔn)確無(wú)誤的進(jìn)行檢測(cè)；第三類(lèi)方法就是對(duì)電力線路中的電流信號(hào)進(jìn)行分析，用快速傅里葉變換、小波分析、小波熵等算法對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析。這類(lèi)方法通過(guò)監(jiān)測(cè)線路中的電流信號(hào)，利用不同的檢測(cè)算法提取故障電弧特征，方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，但是缺少故障辨識(shí)模型。

十二、基于小波變換的電弧故障檢測(cè)技術(shù)研究（2012.12）

摘要：電弧故障檢測(cè)是一項(xiàng)線路保護(hù)技術(shù)，其主要功能是當(dāng)發(fā)生故障電弧時(shí)能及時(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別出故障電弧并采取一定的措施保護(hù)電路，采用這種技術(shù)的保護(hù)裝置叫故障電弧斷路器（AFCI）美國(guó)發(fā)展比較成熟，國(guó)內(nèi)電弧故障檢測(cè)技術(shù)的研究起步晚，AFCI產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)幾乎一片空白。

國(guó)內(nèi)低壓配電環(huán)境與國(guó)外低壓配電環(huán)境不同，電弧故障檢測(cè)方法和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不能生搬硬套。本論文針對(duì)電弧故障檢測(cè)技術(shù)展開(kāi)研究，根據(jù)研究故障電弧的特性，提出電弧故障檢測(cè)技術(shù)方法，能對(duì)常見(jiàn)負(fù)載線路出現(xiàn)故障電弧時(shí)有比較準(zhǔn)確的識(shí)別率，同時(shí)對(duì)線路正常工作時(shí)有較低的誤判率。

十三、基于小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬電路故障診斷（2012.4）

1、小波包分解法

多分辨率分析和Mallat算法滿(mǎn)足了在某些領(lǐng)域里的信號(hào)處理需求，但是其對(duì)信號(hào)的時(shí)頻分析僅能在信號(hào)的低頻段以尺度函數(shù)的二進(jìn)制變換進(jìn)行分解重構(gòu)，忽略了高頻段，使其不適合應(yīng)用在有特殊需要的情況。而小波包分解對(duì)正交小波變換做了一些改進(jìn)，是更為精細(xì)的一種頻帶分解與重構(gòu)方法，能對(duì)信號(hào)低頻和高頻同時(shí)分解，并且能夠給出最合理的小波分解樹(shù)，自適應(yīng)地呈現(xiàn)了信號(hào)在不同頻段應(yīng)有的合理時(shí)頻分辨率。

2、多分辨率小波變換與小波包分解的比較

小波分析在高頻段的頻率分辨率較差，在低頻段的時(shí)間分辨率較差，為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，人們?cè)谛〔ǚ纸獾幕A(chǔ)上提出了小波包分解。小波包分解能夠?qū)π盘?hào)高頻率做分解變換，信號(hào)的時(shí)頻分辨率得以提高，符合故障診斷特定情況的信號(hào)處理需求。

正交小波分解的過(guò)程是原始信號(hào)分解成低頻和高頻成分，然后將低頻成分再分解為兩部分，分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)近似系數(shù)向量和一個(gè)細(xì)節(jié)系數(shù)向量，繼續(xù)對(duì)低頻成分分解到具體操作者規(guī)定的層數(shù)，連續(xù)兩層的近似系數(shù)中缺失的信息由兩層中的下層細(xì)節(jié)系數(shù)補(bǔ)充，但是每一層的細(xì)節(jié)系數(shù)向量都不做分解。假使特征頻段在高頻信號(hào)中，則找不到特征信息了。

小波包分解不僅對(duì)低頻部分做分解變換，而且對(duì)每一層的細(xì)節(jié)系數(shù)向量也使用類(lèi)似于近似系數(shù)向量分解的方式再一分為二，高頻部分分解的層數(shù)與低頻部分一樣多，便于找到高頻成分的有效特征。

3、基于多分辨率分析和小波包的特征量提取

多分辨分析：提取第一層到第N 層的高頻小波分解系數(shù)，計(jì)算總能量。

小波包：提取2個(gè)低頻到高頻系數(shù)。進(jìn)行重構(gòu)再計(jì)算總能量。N十四、一種基于小波變換能量與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的串聯(lián)型故障電弧辨識(shí)方法

（2014.6）

摘要：針對(duì)交流串聯(lián)型故障電弧發(fā)生時(shí)回路電流幅值較小、傳統(tǒng)線路保護(hù)裝置不能有效檢測(cè)的問(wèn)題，提出一種基于小波變換能量與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合且適用于多種典型負(fù)載的串聯(lián)型低壓交流故障電弧辨識(shí)方法。

利用自制的電弧發(fā)生裝置模擬產(chǎn)生低壓交流故障電弧，獲取了 6 種典型家用負(fù)載情況下電路正常運(yùn)行及產(chǎn)生串聯(lián)型故障電弧時(shí)回路的電流信號(hào)。對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行小波分解，將各層細(xì)節(jié)信號(hào)能量的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差輸入 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后構(gòu)成小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同負(fù)載測(cè)試樣本的辨識(shí)。采用粒子群優(yōu)化算法計(jì)算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練初始值，利用自適應(yīng)學(xué)習(xí)率方法提高了訓(xùn)練速度。算法輸出結(jié)果含義明確，輸入層特征量選取合理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行故障電弧辨識(shí)的準(zhǔn)確率達(dá)到 95%以上。

正常工作電流波形、故障電流波形：線性負(fù)載（阻性）、非線性負(fù)載（開(kāi)關(guān)電源、容性和感性）。

第三篇：月度故障總結(jié)分析

七、八、九月份故障分析與總結(jié)

三個(gè)月以來(lái)，預(yù)處理出現(xiàn)的故障較多，主要列舉以下：

一、7月1日，出現(xiàn)鋼丸清掃不干凈。

隨即廠家技術(shù)人員到廠調(diào)試，發(fā)現(xiàn)原因?yàn)榇低韫芸诘哪z皮過(guò)長(zhǎng)，阻止了鋼沙的回吹，后經(jīng)剪短膠皮簾子后問(wèn)題得到解決。

二．7月7日，四號(hào)拋丸器堵沙。

此問(wèn)題是到現(xiàn)在為止都一直存在，并且未得到解決。在此期間，多次堵沙，也多次尋找原因，現(xiàn)有以下分析：

1、由于操作工在停車(chē)時(shí)會(huì)比較容易出現(xiàn)堵沙，故懷疑是由于拋頭電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后拋頭里仍存有鋼沙，所以廠家人員決定更改程序，在停止下沙后15秒，電動(dòng)機(jī)才停止。情況隨即得到改善，但仍會(huì)堵沙。

2、故又懷疑為下沙管氣動(dòng)控制閥關(guān)閉不嚴(yán)，但打開(kāi)拋頭蓋子沒(méi)有沙子流下，故排除該原因；

3、最近察覺(jué)4#電流有所偏大，故猜想為下沙控制板的開(kāi)口由于摩擦變大，故下沙量有所增大，此原因還在觀察中。

三．7月中旬到8月初噴漆系統(tǒng)出現(xiàn)各種不同的故障，如噴漆不止、噴漆中間有間斷等。

1、噴漆不止，其原因是電磁閥不回位，造成無(wú)法停止；

2、中間斷噴，起初是懷疑為傳感器出現(xiàn)故障，但更換傳感器后仍然出現(xiàn)此現(xiàn)象，故又懷疑為線路問(wèn)題，但檢測(cè)的時(shí)候卻是正常，經(jīng)過(guò)討論決定并線實(shí)驗(yàn)，結(jié)果情況好轉(zhuǎn)。一段時(shí)間后，又會(huì)重新出現(xiàn)相同的問(wèn)題，故決定換線，但由于第一次更換的線的質(zhì)量問(wèn)題，仍然斷噴，在更換電纜線后問(wèn)題得到解決。

四．8月2日起至8月19日，預(yù)處理出現(xiàn)了嚴(yán)重的故障：打板質(zhì)量不合格。具體處理經(jīng)過(guò)為：

第一階段（2011年8月2日至4日）

1、問(wèn)題：鋼板處理的不干凈，質(zhì)量不合格。

2、處理情況：點(diǎn)檢員和工程師分析后對(duì)拋丸器進(jìn)行了微調(diào)。

3、處理結(jié)果：打板質(zhì)量仍未好轉(zhuǎn)，等待廠家到廠維修指導(dǎo)。

4、應(yīng)對(duì)措施：聯(lián)系廠家到廠維修指導(dǎo)。第二階段（2011年8月4日至6日）

4日新加鋼丸6噸（廠家生產(chǎn)：****金屬制品有限公司的高耐磨合金鋼丸）

1、問(wèn)題：配合廠家解決鋼板處理不干凈的問(wèn)題；提升電動(dòng)機(jī)報(bào)警。

2、處理情況：對(duì)7、8、9號(hào)拋丸器角度進(jìn)行調(diào)整，緊固提升電動(dòng)機(jī)接近開(kāi)關(guān)。

3、處理結(jié)果：提升電動(dòng)機(jī)正常工作，打板質(zhì)量不佳。

4、應(yīng)對(duì)措施：廠家人員（丁師傅）分析廢棄沙子過(guò)多所致，其打板效果會(huì)隨著打板的不斷進(jìn)行越來(lái)越好。

第三階段（2011年8月6日至8日）

1、問(wèn)題：試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)橫向收丸螺旋輸送機(jī)軸發(fā)出異響。

2、處理情況：處理橫向收丸螺旋輸送機(jī)，調(diào)整鏈條松動(dòng)及鏈盒摩擦現(xiàn)象。

3、處理結(jié)果：7日至8日受臺(tái)風(fēng)影響未能正常施工。

4、應(yīng)對(duì)措施：組織檢修拆卸電動(dòng)機(jī)及連接軸。第四階段（2011年8月9日至11日）

1、問(wèn)題：9日發(fā)現(xiàn)2號(hào)拋丸器主軸過(guò)熱，10日又發(fā)現(xiàn)收丸刮板運(yùn)行不正常（連接軸）。

2、處理情況：

1）、9日聯(lián)系焊工焊接吊鼻以便于安裝主軸，更換2號(hào)拋丸器主軸。2）、10日下午電動(dòng)機(jī)拆卸發(fā)現(xiàn)連接軸斷裂，委托集配處機(jī)加工人員重新加工連接軸，重新加工連接軸，11日處理完。

3、處理結(jié)果：2號(hào)拋丸器主軸溫度正常，收丸刮板電動(dòng)機(jī)螺旋軸正常工作。第五階段（2011年8月12日至16日）

12日新加鋼丸2噸（廠家生產(chǎn)：****屬制品有限公司的高耐磨合金鋼丸）

1、問(wèn)題：鋼板處理出現(xiàn)帶狀明顯未處理到，處理中發(fā)現(xiàn)拋丸器葉片磨損及分丸輪破裂；處理過(guò)的鋼板表面灰塵較多。

2、處理情況：

12日下午廠家人員（3人）指導(dǎo)調(diào)試解決鋼板處理質(zhì)量問(wèn)題。1）、葉片和分丸輪更換； 2）、增加“拋丸粗細(xì)二次分離器”功能； 3）、除塵器濾筒清理干凈。

3、處理結(jié)果：鋼板處理質(zhì)量有很大改善，板面處理均勻、表面灰塵覆蓋較少，少數(shù)區(qū)域仍然不合格。

4、應(yīng)對(duì)措施：與廠家技術(shù)人員進(jìn)一步調(diào)整。第六階段（2011年8月17日至19日）

新加鋼丸（品牌名）2噸。

1、問(wèn)題：噴槍噴漆不止，噴漆時(shí)有斷噴現(xiàn)象。

2、處理情況：拆卸噴槍?zhuān)鼡Q質(zhì)量較好的電線。

3、處理結(jié)果：噴漆工作正常，預(yù)處理線處理鋼板質(zhì)量和噴漆效果符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

五、比較多的人為故障：如上下料液壓站被吊車(chē)撞壞、上料橫移電動(dòng)機(jī)被砸變形、刮板被撞毀、下料輥道擋板及側(cè)滾多次被撞開(kāi)焊、吹丸上風(fēng)口被撞開(kāi)焊等，均為可以避免的故障。

第四篇：《儀器分析》仿真實(shí)驗(yàn)

儀器分析實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)

紫外分光光度計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)概述：

在分之中，除了電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)之外，還有原子核之間振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)引起的相對(duì)位移。這三種運(yùn)功能量都是量子化的，對(duì)應(yīng)有一定的能級(jí)。分子的能量是這三種能量的總和。當(dāng)用一定頻率（波長(zhǎng)）的電磁波（光）照射分子，其能量恰好等于分子的兩個(gè)能級(jí)差時(shí)，則分子就會(huì)吸收光的能量而由較低的能級(jí)躍遷到較高的能級(jí)，同時(shí)光的強(qiáng)度（能量）變小。吸光度符合吸收定律：

A=lg（I0/I）=KcL 根據(jù)這一關(guān)系可以用工作曲線法來(lái)測(cè)定未知溶液中吸光物質(zhì)的濃度。

二、實(shí)驗(yàn)裝置：

儀器調(diào)節(jié)面板：

本實(shí)驗(yàn)仿真的設(shè)備是UV-754C紫外可見(jiàn)光風(fēng)光光度計(jì)，它具有鹵鎢燈（30W）、氘燈（2.5A）兩種光源，分別適用于360～850nm和200～360nm波段，采用平面光柵作色散元件，GD33光電管作接受器。

三、實(shí)驗(yàn)操作： 第一步：選取實(shí)驗(yàn)

點(diǎn)擊主菜單上的“實(shí)驗(yàn)選取”，會(huì)出現(xiàn)如下的對(duì)話框：

用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)中你要做的實(shí)驗(yàn)，此文件名會(huì)出現(xiàn)在對(duì)話框的“文件名”一欄的文本框中，在此實(shí)驗(yàn)文件上面雙擊左鍵或者點(diǎn)擊“打開(kāi)”按鈕打開(kāi)實(shí)驗(yàn)文件。

第二步：打開(kāi)電源、預(yù)熱

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊紫外分光光度計(jì)上的暗箱蓋，暗箱蓋會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，如下圖所示：

１

然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊儀器右下角的紅色電源開(kāi)關(guān)接通電源，這是儀器調(diào)節(jié)面板會(huì)自動(dòng)顯示，并進(jìn)入開(kāi)機(jī)自檢狀態(tài),此狀態(tài)大約持續(xù)10秒左右,在這段時(shí)間里計(jì)算機(jī)出現(xiàn)停滯現(xiàn)象是正常的.隨后計(jì)算機(jī)進(jìn)入預(yù)熱期, 時(shí)間大約為1分鐘（真實(shí)儀器為20分鐘）。預(yù)熱結(jié)束時(shí)會(huì)聽(tīng)見(jiàn)蜂鳴聲,并且會(huì)看見(jiàn)預(yù)熱按鈕上方的燈熄滅此時(shí)儀器就進(jìn)入工作狀態(tài)了。

關(guān)狀態(tài)：

開(kāi)狀態(tài)：

第三步：配置試液

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊主菜單中的“配置試液”按鈕，出現(xiàn)配置試液窗口：

２

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊下面5個(gè)容量瓶，選擇每個(gè)容量瓶要加入的蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液量，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)稀釋到刻度線：

5個(gè)容量瓶的溶液都配置好以后，點(diǎn)擊窗口右下角的箭頭進(jìn)入下一步。

第四步：確定吸收波長(zhǎng)

點(diǎn)擊試液配置窗口右下角的箭頭后，系統(tǒng)會(huì)顯示如下窗口，自動(dòng)測(cè)量完成了吸收光譜圖: ３

點(diǎn)擊文字中的“吸光度——波長(zhǎng)曲線”到吸收光譜圖窗口，再點(diǎn)擊“繪制吸收光譜”按鈕就可以看到蒽醌的紫外吸收光譜圖：

記錄下最大的吸收波長(zhǎng)，關(guān)閉此窗口，然后進(jìn)行下一步

第五步：調(diào)節(jié)吸收波長(zhǎng)

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊紫外分光光度計(jì)上的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)位置，出現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)節(jié)窗口，用鼠標(biāo)左鍵或者右鍵點(diǎn)擊波長(zhǎng)調(diào)節(jié)旋鈕來(lái)增大或者減小波長(zhǎng)到剛才記錄的最大波長(zhǎng)。

４

第六步：儀器調(diào)節(jié)面板

點(diǎn)擊調(diào)出儀器調(diào)節(jié)面板

點(diǎn)擊按鈕打開(kāi)氘燈，依次點(diǎn)擊、、按鈕關(guān)閉鎢燈，點(diǎn)擊到T，然后按下 按鈕，等待數(shù)字顯示平穩(wěn)后，點(diǎn)擊到A。

調(diào)節(jié)完成后的面板如下圖：

５

第七步：將樣品裝入吸收池架

點(diǎn)擊主界面上的吸收池架調(diào)出吸收池畫(huà)面：

吸收池架有四個(gè)位置，在測(cè)量時(shí)分別對(duì)應(yīng)儀器調(diào)節(jié)面板的上的“參考”、“1#”、“2#”、“3#”四個(gè)指示位置。把鼠標(biāo)停留在上面6個(gè)容量瓶上，下面會(huì)顯示相應(yīng)的說(shuō)明。點(diǎn)擊每個(gè)位置選擇要加入的溶液：

加入溶液后，窗口右下角會(huì)出現(xiàn)箭頭提示放入暗箱，點(diǎn)擊系統(tǒng)會(huì)將吸收池架自動(dòng)放入。

第八步：測(cè)量

點(diǎn)擊調(diào)出儀器調(diào)節(jié)面板以便讀取吸光度數(shù)據(jù)，然后前后拉動(dòng)拉桿將不同的溶液放進(jìn)光路中，從儀器調(diào)節(jié)面板上讀取吸光度數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄。

６

按照以上方法把六組數(shù)據(jù)測(cè)試完畢。

第八步：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

六組數(shù)據(jù)測(cè)試完畢后，點(diǎn)記主菜單上的“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)”按鈕，調(diào)出數(shù)據(jù)處理窗口，在工作曲線頁(yè)點(diǎn)擊“繪制工作去先”按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)繪制工作曲線，并根據(jù)工作曲線給出待測(cè)溶液的濃度。

如果計(jì)算機(jī)安裝了打印機(jī)，可以點(diǎn)擊右上角“打印報(bào)表”按鈕打印實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

第十步：實(shí)驗(yàn)完畢

取出暗箱中的吸收池，關(guān)閉暗箱，關(guān)閉電源。然后清洗吸收池、整理現(xiàn)場(chǎng)。

７

原子吸收分光光度計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)概述：

原子吸收分光光度分析法又稱(chēng)原子吸收光譜分析法，是根據(jù)物質(zhì)產(chǎn)生的原子蒸氣對(duì)特定波長(zhǎng)的光的吸收作用來(lái)進(jìn)行定量分析的。

與原子發(fā)射光譜相反，元素的基態(tài)原子可以吸收與其發(fā)射波長(zhǎng)相同的特征譜線。當(dāng)光源發(fā)射的某一特征波長(zhǎng)的光通過(guò)原子蒸氣時(shí)，原子中的外層電子將選擇性地吸收該元素所能發(fā)射的特征波長(zhǎng)的譜線，這時(shí)，透過(guò)原子蒸氣的入射光將減弱，其減弱的程度與蒸氣中該元素的濃度成正比，吸光度符合吸收定律：

A=lg（I0/I）=KcL

根據(jù)這一關(guān)系可以用工作曲線法或標(biāo)準(zhǔn)加入法來(lái)測(cè)定未知溶液中某元素的含量。

在火焰原子吸收光譜分析中，分析方法的靈敏度、準(zhǔn)確度、干擾情況和分析過(guò)程是否簡(jiǎn)便快速等，除與所用儀器有關(guān)外，在很大程度上取決于實(shí)驗(yàn)條件。因此最佳實(shí)驗(yàn)條件的選擇是個(gè)重要的問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)在對(duì)鈉元素測(cè)定時(shí)，分別對(duì)燈電流、狹縫寬度、燃燒器高度、燃?xì)夂椭細(xì)饬髁勘龋ㄖ急龋┑纫蛩剡M(jìn)行選擇。

二、實(shí)驗(yàn)裝置：

本實(shí)驗(yàn)仿真的設(shè)備是AA320型原子吸收分光光度計(jì)，主要設(shè)備參數(shù)如下： 波長(zhǎng)范圍：190.0~900.0 nm 光柵刻線：1200 條/mm 閃躍波長(zhǎng)：250 nm 線色散倒數(shù)：2.38 nm/mm 狹縫寬度1~6檔對(duì)應(yīng)的nm數(shù)分別為：0.2，0.4，0.7，1.4，2.4，5.0 ８

原子吸收分光光度計(jì)的放大圖：

三、實(shí)驗(yàn)操作： 第一步：選取實(shí)驗(yàn)

點(diǎn)擊主菜單上的“試驗(yàn)選取”，會(huì)出現(xiàn)如下的對(duì)話框：

用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)中你要做的實(shí)驗(yàn)，此文件名會(huì)出現(xiàn)在對(duì)話框的“文件名”一欄的文本框 中，在此實(shí)驗(yàn)文件上面雙擊左鍵或者點(diǎn)擊“打開(kāi)”按鈕打開(kāi)實(shí)驗(yàn)文件。

選取實(shí)驗(yàn)后回到實(shí)驗(yàn)主界面，窗口上面的標(biāo)題欄會(huì)顯示實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)+實(shí)驗(yàn)文件名稱(chēng)。第二步：打開(kāi)電源

在主界面上用鼠標(biāo)點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)，會(huì)出現(xiàn)原子吸收分光放大圖，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊右下角的總電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)電源。

９

第三步：打開(kāi)空氣壓縮機(jī)電源開(kāi)關(guān)

打開(kāi)原子吸收分光光度計(jì)的總電源開(kāi)關(guān)后，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊窗口右下角的“返回”按鈕回到主界面，然后點(diǎn)擊空氣壓縮機(jī)，會(huì)出現(xiàn)空氣壓縮機(jī)窗口，如圖所示：用鼠標(biāo)點(diǎn)擊空氣壓縮機(jī)電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)電源，電源上面的指示燈會(huì)亮起來(lái)。

打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)后，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)的窗口回到主界面。

第四步：選擇陰極燈 回到主界面后，點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)出現(xiàn)原子吸收分光光度計(jì)放大圖，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊左上的陰極燈箱，會(huì)出現(xiàn)陰極燈窗口。

１０

做實(shí)驗(yàn)時(shí)要根據(jù)待測(cè)元素的不同選擇相應(yīng)的元素?zé)?。用鼠?biāo)左鍵點(diǎn)擊左上角的陰極燈的種類(lèi)，會(huì)出現(xiàn)陰極燈選擇畫(huà)面：

用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊要選的陰極燈，然后點(diǎn)擊陰極燈電源開(kāi)關(guān)接通電源，燈被點(diǎn)亮。關(guān)閉此窗口回到原子吸收分光光度計(jì)畫(huà)面，然后進(jìn)行下一步。

１１

第五步：粗調(diào)節(jié)陰極的燈電流

點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)上的陰極燈電流指示位置，會(huì)出現(xiàn)陰極燈電流調(diào)節(jié)窗口：

在調(diào)節(jié)旋鈕上點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵增大電流，點(diǎn)擊右鍵減小電流。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，調(diào)節(jié)電流再8~11mA之間。然后關(guān)閉電流表調(diào)節(jié)窗口，回到原子吸收分光光度計(jì)畫(huà)面。

第六步：波長(zhǎng)掃描

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)右下的波長(zhǎng)掃描按鈕，左邊白色的按鈕是在一定范圍內(nèi)自動(dòng)從大到小掃描，灰色按鈕是在一定范圍內(nèi)自動(dòng)從小到大掃描，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)掃描找到最合適的波長(zhǎng)。

第七步：調(diào)節(jié)多功能面板

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)右上的多功能面板，出現(xiàn)多功能面板的放大圖。

１２

多功能面板上的調(diào)節(jié)旋鈕用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)“方式”到“調(diào)整”檔，然后關(guān)閉多功能面板窗口回到原子吸收分光光度計(jì)畫(huà)面。

第八步：調(diào)節(jié)陰極燈位置

用鼠標(biāo)步左鍵點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)右下的能量表，會(huì)出現(xiàn)能量表的放大圖，用鼠標(biāo)點(diǎn)中能量表窗口的藍(lán)色標(biāo)題欄，然后按住左鍵移動(dòng)鼠標(biāo)，窗口就會(huì)跟隨鼠標(biāo)的軌跡移動(dòng)，按照此方法把能量表窗口移動(dòng)到屏幕靠邊上的位置。然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)的陰極燈箱，出現(xiàn)陰極燈調(diào)節(jié)窗口。此時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)窗口的位置，使得在調(diào)節(jié)陰極燈位置的時(shí)候可以看到能量?jī)x表。

１３

分別在垂直和水平方向上調(diào)節(jié)陰極燈的位置，使得獲得的能量最大，調(diào)節(jié)的時(shí)候一定要反復(fù)多試幾次，如果在最大點(diǎn)位置附近移動(dòng)一兩下不好調(diào)準(zhǔn)，可以先移動(dòng)到最大點(diǎn)位置比較遠(yuǎn)的地方再向回調(diào)，如此反復(fù)幾次，找準(zhǔn)最大能量的位置。如果調(diào)整到最大能量后能量表指針偏出了紅色區(qū)域，可以用增益旋鈕調(diào)節(jié)使指針回到紅色范圍。調(diào)節(jié)好以后，關(guān)閉陰極燈窗口。不要關(guān)閉能量表窗口。

第九步：微調(diào)波長(zhǎng)

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)的波長(zhǎng)微調(diào)旋鈕，左鍵增加，右鍵減小，使獲得最大的能量輸出。如果調(diào)整到最大能量后能量表指針偏出了紅色區(qū)域，可以用增益旋鈕調(diào)節(jié)使指針回到紅色范圍。不要關(guān)閉能量?jī)x表，進(jìn)入下一步。

第十步：調(diào)節(jié)狹縫寬度

點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)右上的多功能面板，調(diào)整多功能面板窗口和能量窗口的位置，使得再多功能面板上操作的時(shí)候能夠看見(jiàn)能量窗口。

１４

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊狹縫調(diào)節(jié)旋鈕，左鍵點(diǎn)擊逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，右鍵點(diǎn)擊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)需要的狹縫寬度，一般情況下狹縫越小，能量越小，太小的能量不利于測(cè)定，狹縫越大，能量越大，但是可能會(huì)引起光譜通帶的增加而產(chǎn)生其他共振線的吸收而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此狹縫的寬度要根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)來(lái)定。選擇好狹縫寬度后，如果能量表的指針偏出紅色區(qū)域，可以用增益旋鈕調(diào)節(jié)使指針回到紅色范圍。調(diào)節(jié)好以后，關(guān)閉多功能面板和能量表，然后在原子吸收分光光度計(jì)畫(huà)面上點(diǎn)擊右下角的“返回”按鈕返回到主界面。

第十一步：打開(kāi)乙炔鋼瓶

在主界面上點(diǎn)擊乙炔鋼瓶，會(huì)出現(xiàn)乙炔鋼瓶的放大窗口。

先打開(kāi)乙炔總閥，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊乙炔總閥，總閥會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，再次用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊后自動(dòng)關(guān)閉。然后調(diào)節(jié)乙炔支閥，左鍵點(diǎn)擊增加開(kāi)度，右鍵點(diǎn)擊減小開(kāi)度，調(diào)節(jié)支壓力表的壓力到足夠大。在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中，如果支閥壓力太小，可能造成火焰無(wú)法點(diǎn)燃，建議壓力不小于0.15Mpa。調(diào)節(jié)完成后，關(guān)閉乙炔鋼瓶窗口，回到主界面。

第十二步：接通氣路、點(diǎn)火

在主界面上點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)，出現(xiàn)原子吸收分光光度計(jì)放大圖。用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)中間下部的氣路開(kāi)關(guān)部分，出現(xiàn)氣路開(kāi)關(guān)放大的窗口，從左到右依次點(diǎn)擊打開(kāi)各個(gè)開(kāi)關(guān)，然后關(guān)閉窗口。

１５

打開(kāi)氣路開(kāi)關(guān)以后，關(guān)閉氣路開(kāi)關(guān)窗口回到原子吸收分光光度計(jì)畫(huà)面，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)住點(diǎn)按鈕幾秒鐘，火焰即被點(diǎn)燃。

注：真實(shí)實(shí)驗(yàn)中，點(diǎn)火前要先進(jìn)行室內(nèi)排風(fēng)，本實(shí)驗(yàn)忽略了這一環(huán)節(jié)。

第十二步：調(diào)零

打開(kāi)原子吸收分光光度計(jì)右上的多功能面板，點(diǎn)擊“方式”旋鈕使調(diào)整到“吸光度”位置后，關(guān)閉多功能面板。點(diǎn)擊主窗體左邊的菜單中的“溶液選取”按鈕或者右下角的溶液燒杯選取溶液

點(diǎn)擊“溶液選取”框內(nèi)的下拉條，選取“空白樣液”，然后點(diǎn)擊窗口下部的“選取”按鈕，系統(tǒng)會(huì)將所選的溶液自動(dòng)噴入霧化器。

１６

點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)右下的調(diào)零按鈕進(jìn)行調(diào)零，左右兩個(gè)鍵功能相同。

第十三步：調(diào)節(jié)燃燒器位置

任意選取一份在線性范圍的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比樣液

點(diǎn)擊“選取”按鈕自動(dòng)噴入霧花器后，儀器會(huì)現(xiàn)實(shí)一定的吸光度值，此時(shí)點(diǎn)擊原子分光光度計(jì)中下部的燃燒器位置調(diào)節(jié)旋鈕，兩個(gè)旋鈕中上面的是調(diào)垂直位置，左鍵點(diǎn)擊燃燒器向下移動(dòng)，右鍵點(diǎn)擊向上移動(dòng)，下面的旋鈕是調(diào)水平位置，左鍵點(diǎn)擊向右移動(dòng)，右鍵點(diǎn)擊向左移動(dòng)，調(diào)整的同時(shí)密切注意吸光度的變化，找到吸光度最大的位置。

１７

第十四步：微調(diào)陰極燈電流

同時(shí)打開(kāi)能量表和陰極燈電流表，調(diào)整兩個(gè)窗口的位置，使得在調(diào)節(jié)電流表的時(shí)候可以看到能量表和吸光度值

微調(diào)陰極燈電流的原則是：在保證有足夠且穩(wěn)定的光強(qiáng)輸出條件下，選擇低的工作電流，沒(méi)有特別的數(shù)量限制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求而定，一般是先選定大致的測(cè)量條件，然后選定一個(gè)大致的燈電流的范圍，然后噴入標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定的燈電流范圍內(nèi)每隔1~2mA測(cè)量一次，計(jì)算 １８

平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，并繪制吸光度與燈電流的關(guān)系曲線，選取靈敏度高、穩(wěn)定性好的條件為工作條件。對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，10mA為最佳值，省略了選擇的過(guò)程。如果調(diào)整電流后能量表指針偏出了紅色區(qū)域，可以用增益旋鈕調(diào)節(jié)使指針回到紅色范圍。調(diào)節(jié)好以后，關(guān)閉能量表和陰極燈電流表。

注：在實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)陰極燈的電壓、電流以及能量增益按鈕都可以改變能量輸出值的大?。粚?shí)際上，在新式的陰極燈中，一般沒(méi)有電壓調(diào)節(jié)鈕，它的能量增益鈕能自動(dòng)控制電壓。

第十三步：調(diào)節(jié)空氣和乙炔的流量

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊原子吸收分光光度計(jì)左下的空氣和乙炔流量調(diào)節(jié)位置出現(xiàn)空氣和乙炔的流量調(diào)節(jié)窗口，調(diào)整窗口位置，使得在調(diào)節(jié)空氣和乙炔流量的時(shí)候可以看到吸光度數(shù)值，左邊的轉(zhuǎn)子流量計(jì)指示空氣的流量，右邊的轉(zhuǎn)子流量計(jì)指示乙炔的流量，左邊的旋鈕調(diào)節(jié)空氣的流量，右邊的旋鈕調(diào)節(jié)乙炔的流量。首先固定空氣流量（具體值由實(shí)驗(yàn)確定），改變乙炔流量，使當(dāng)前液指示吸光度最大。接著固定乙炔流量，改變空氣流量，使當(dāng)前液指示吸光度最大。

第十四步：樣品測(cè)試和數(shù)據(jù)記錄

前面已經(jīng)把儀器調(diào)節(jié)好，不要在改變實(shí)驗(yàn)條件，打開(kāi)多功能面板，把“信號(hào)”旋鈕轉(zhuǎn)到“積分”位置（由于吸光度的值一直在變化，旋轉(zhuǎn)“信號(hào)”旋鈕到“信號(hào)積分”位置，這可使變化速率變慢）。點(diǎn)擊左邊菜單的“溶液選取”或者燒杯選擇溶液，依次測(cè)量各標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液，且在每次測(cè)試前都要用空白樣液校零。每測(cè)量一種溶液后，要記錄數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊左邊菜單的“試驗(yàn)數(shù)據(jù)”按鈕打開(kāi)數(shù)據(jù)記錄窗口，按照所列的項(xiàng)目依次讀取數(shù)據(jù)并寫(xiě)入數(shù)據(jù)，然 １９

后點(diǎn)即“取消”按鈕關(guān)閉記錄窗口。

測(cè)量并記錄完最后一組數(shù)據(jù)后，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)記錄窗口上的“試驗(yàn)報(bào)告”按鈕進(jìn)入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。

第十五步：數(shù)據(jù)處理

記錄完最后一組數(shù)據(jù)后，點(diǎn)擊“試驗(yàn)報(bào)告”按鈕，出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告界面：

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此時(shí)就可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定待測(cè)元素的濃度。如果計(jì)算機(jī)安裝了打印機(jī)，可以點(diǎn)擊右上角“打印報(bào)表”按鈕打印實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

第十六步：實(shí)驗(yàn)完畢

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，吸入去離子水2~3min，先關(guān)乙炔，再關(guān)空氣。

關(guān)閉燈電源開(kāi)關(guān)及總電源開(kāi)關(guān)，將儀器上各旋鈕轉(zhuǎn)至零位，最后關(guān)閉通風(fēng)裝置電源。

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氣相色譜仿真實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)概述：

實(shí)現(xiàn)色譜分離的先決條件是必須具備固定相和流動(dòng)相。固定相可以是一種固體吸附劑，或?yàn)橥繚n于惰性載體表面上的液態(tài)薄膜，此液膜可稱(chēng)作固定液。流動(dòng)相可以是具有惰性的氣體、液體或超臨界流體，其應(yīng)與固定相和被分離的組分無(wú)特殊相互作用（若流動(dòng)相為液體或超臨界流體可與被分離的組分存在相互作用）。

色譜分離能夠?qū)崿F(xiàn)的內(nèi)因是由于固定相與被分離的各組分發(fā)生的吸附（或分配）系數(shù)的差別，其微觀解釋就是分子間的相互作用力（取向力、誘導(dǎo)力、色散力、氫鍵力、絡(luò)合作用力）的差別。

實(shí)現(xiàn)色譜分離的外因是由于流動(dòng)相的不斷流動(dòng)。由于流動(dòng)相的流動(dòng)使被分離的組分與固定相發(fā)生反復(fù)多次（達(dá)幾百、幾千次）的吸附（或溶解）、解吸（或揮發(fā)）過(guò)程，這樣就使那些在同一固定相上吸附（或分配）系數(shù)只有微小差別的組分，在固定相上的移動(dòng)速度產(chǎn)生了很大的差別，從而達(dá)到了各個(gè)組分的完全分離。

二、實(shí)驗(yàn)裝置：

本實(shí)驗(yàn)仿真的設(shè)備是GC102型氣相色譜儀，該產(chǎn)品為實(shí)驗(yàn)室用的填充相氣相色譜儀，具有熱導(dǎo)、氫焰二種檢測(cè)器，定溫控制恒溫槽及氣流控制裝置。主要設(shè)備參數(shù)如下： 檢測(cè)器靈敏度：熱導(dǎo)池：S≥1000mVml/mg；載氣H2樣品C6H6

－氫焰：Mt≤1×1010g/sec；載氣N2樣品C6H6

檢測(cè)器穩(wěn)定性：基線漂移：≤0.05mV/h 層析柱恒溫室：室溫＋40℃－300℃ 恒溫精度：±0.3℃

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有效區(qū)最大溫差：2℃ 氣化室：最高400℃

氣相色譜儀各部分介紹：

三、實(shí)驗(yàn)操作： 第一步：選取實(shí)驗(yàn)

點(diǎn)擊主菜單上的“實(shí)驗(yàn)選取”，會(huì)出現(xiàn)如下的對(duì)話框：

用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)中你要做的實(shí)驗(yàn)，此文件名會(huì)出現(xiàn)在對(duì)話框的“文件名”一欄的文本框 中，在此實(shí)驗(yàn)文件上面雙擊左鍵或者點(diǎn)擊“打開(kāi)”按鈕打開(kāi)實(shí)驗(yàn)文件。

選取實(shí)驗(yàn)后回到實(shí)驗(yàn)主界面，窗口上面的標(biāo)題欄會(huì)顯示實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)+實(shí)驗(yàn)文件名稱(chēng)。

第二步：確認(rèn)操作條件

點(diǎn)擊主菜單上的“操作條件”，會(huì)出現(xiàn)如下的操作條件列表：

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在實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)過(guò)程中，請(qǐng)以此列表內(nèi)的條件為準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，否則不能正確輸出色譜峰。

第三步：開(kāi)載氣

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)主界面上三個(gè)氣體鋼瓶中的載氣鋼瓶，出現(xiàn)鋼瓶的調(diào)節(jié)閥畫(huà)面：

當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊打開(kāi)，當(dāng)閥打開(kāi)時(shí)，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊關(guān)閉。打開(kāi)總閥和減壓閥，注意開(kāi)關(guān)閥門(mén)的順序。

第四步：檢查柱前壓力

點(diǎn)擊氣相色譜儀上的柱前壓力表，查看柱前壓力是否符合操作條件。

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注意：在仿真實(shí)驗(yàn)中，柱前壓力都默認(rèn)是正確值，在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體要求用鋼瓶的減壓閥調(diào)節(jié)柱前壓力。

第五步：調(diào)節(jié)載氣流量

點(diǎn)擊氣相色譜儀上的流量調(diào)節(jié)部分，會(huì)出現(xiàn)流量調(diào)節(jié)器和皂膜流量計(jì)。

一般氣相色譜儀的流量調(diào)節(jié)部分都有三個(gè)調(diào)節(jié)器，分別控制載氣、氫氣、空氣（后兩者用于FID檢測(cè)氣），但是轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示都不是很準(zhǔn)確，因此都要加一個(gè)皂膜流量計(jì)來(lái)進(jìn)行精確的測(cè)定。界面上的三個(gè)流量調(diào)節(jié)旋鈕，左鍵點(diǎn)擊增加流量，右鍵點(diǎn)擊減小流量，調(diào)節(jié)到一定開(kāi)度后，轉(zhuǎn)子流量計(jì)中的轉(zhuǎn)子上升到了一定的高度，此時(shí)用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊皂膜流量計(jì)的橡皮頭，產(chǎn)生一個(gè)皂膜，被載氣推動(dòng)由下向上運(yùn)動(dòng)，記錄皂膜通過(guò)一定體積的時(shí)間就可以求出載氣的流量，載氣的精確流量在上面自動(dòng)計(jì)算顯示出來(lái)。在仿真實(shí)驗(yàn)中，為了簡(jiǎn)便，用皂膜流量計(jì)測(cè)量過(guò)一次以后，以后再調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)旋鈕時(shí)，精確流量就會(huì)自動(dòng)顯示，不用反復(fù)測(cè)量，在真實(shí)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，是每次都重新測(cè)量的。

調(diào)節(jié)載氣流量到實(shí)驗(yàn)操作條件要求的數(shù)值，然后進(jìn)行下一步。

第六步：打開(kāi)電源

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊打開(kāi)氣相色譜儀上的電源開(kāi)關(guān)。

關(guān)的狀態(tài)：

開(kāi)的狀態(tài)：

第七步：調(diào)節(jié)溫度

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊氣相色譜儀的溫度調(diào)節(jié)步部分，出現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)詳細(xì)畫(huà)面。

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調(diào)節(jié)溫度時(shí)，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)數(shù)字位上的“+”或者“—”，該數(shù)字位就會(huì)加1或者減1。按照實(shí)驗(yàn)操作條件要求分別調(diào)節(jié)柱室（柱溫）、進(jìn)樣器（氣化室溫）、離子室（離子室溫）的溫度，注意：柱室的溫度是X1的，而進(jìn)樣器和離子室的溫度是X10的。

第八步：調(diào)節(jié)TCD參數(shù)（如果用FID檢測(cè)器，此步應(yīng)該調(diào)節(jié)FID參數(shù)）

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊氣相色譜儀上的TCD調(diào)節(jié)面版。

首先用鼠標(biāo)點(diǎn)擊電源開(kāi)關(guān)接通電源，指示燈亮。然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求選擇橋電流和衰減比。如果電流表指示的電流稍有偏差，可以用“電流微調(diào)”旋鈕調(diào)節(jié)。“零調(diào)”旋鈕可以用來(lái)調(diào)節(jié)記錄筆在記錄紙上的位置，粗調(diào)位置變化大，細(xì)調(diào)位置變化小。然后點(diǎn)擊落筆開(kāi)始走基線。

調(diào)節(jié)好各項(xiàng)參數(shù)，基線走平穩(wěn)后，可以進(jìn)行下一步——“進(jìn)樣”。

注意：對(duì)于使用FID檢測(cè)器的實(shí)驗(yàn)，此步應(yīng)該調(diào)節(jié)FID參數(shù)，如下圖：

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然后還要開(kāi)氫氣、壓縮空氣（助燃?xì)猓?，點(diǎn)火等步驟。

第九步：進(jìn)樣

所有的實(shí)驗(yàn)參數(shù)調(diào)節(jié)好之后，點(diǎn)擊主界面上的注射進(jìn)樣器，出現(xiàn)如下對(duì)話框：

輸入實(shí)驗(yàn)操作條件規(guī)定的進(jìn)樣量，然后點(diǎn)擊“開(kāi)始進(jìn)樣”按鈕。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)注射進(jìn)樣，記錄儀開(kāi)始畫(huà)出色譜圖。

當(dāng)色譜峰輸出完成后，會(huì)出現(xiàn)如下對(duì)話框：

點(diǎn)擊“確定”按鈕關(guān)閉對(duì)話框。

第十步：數(shù)據(jù)處理

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點(diǎn)擊主界面上的“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)”按鈕，出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告界面：

根據(jù)得出的保留時(shí)間、峰高、半峰寬等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算分離度等相關(guān)參數(shù)。如果計(jì)算機(jī)安裝了打印機(jī)，可以點(diǎn)擊右上角“打印報(bào)表”按鈕打印實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

第十一步：實(shí)驗(yàn)完畢

在真實(shí)實(shí)樣當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)完畢半小時(shí)后，按開(kāi)機(jī)步驟反方向關(guān)機(jī)：

1、關(guān)閉記錄儀電源，臺(tái)起記錄筆

2、將橋電流關(guān)至最小，關(guān)閉熱導(dǎo)電源和氫火焰離子放大器電源

3、依次將柱室、進(jìn)樣器、離子室的溫度調(diào)節(jié)至常溫

4、關(guān)閉總電源

5、打開(kāi)柱室，等柱溫接近室溫時(shí)，關(guān)閉載氣。

6、最后清洗進(jìn)樣器。

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高效液相色譜仿真實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)概述：

以液體做流動(dòng)相的色譜稱(chēng)為液相色譜。人們把已經(jīng)比較成熟的氣相色譜理論應(yīng)用于液相色譜，使液相色譜得到了迅速的發(fā)展。隨著其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新型的高壓輸液泵、高效的固定相和柱填充技術(shù)、高靈敏度的檢測(cè)器，加上計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使得液相色譜實(shí)現(xiàn)了高效率和高速度。這種分離效率高、分析速度快的液相色譜稱(chēng)為高效液相色譜（High performance liquid chromatography, HPLC）。

二、實(shí)驗(yàn)裝置：

Agilent(安捷倫)1100系列液相色譜系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

Agilent1100系列HPLC組件和系統(tǒng)，將Agilent長(zhǎng)期的化學(xué)分析經(jīng)驗(yàn)與領(lǐng)先的計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入了實(shí)驗(yàn)室。從1996年以來(lái)，在全球已經(jīng)安裝了超過(guò)130,000臺(tái)1100組件和55,000多套化學(xué)工作站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，成為目前單一型號(hào)市場(chǎng)占有率最高的液相色譜系統(tǒng)。

本仿真軟件是模擬用Agilent化學(xué)工作站的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行樣品分析和數(shù)據(jù)采集（色譜圖）的過(guò)程。

注：本軟件只是模擬分析的過(guò)程和內(nèi)容，并不涉及其原理，所以實(shí)驗(yàn)中的參數(shù)調(diào)節(jié)對(duì)結(jié)果并沒(méi)有影響，而真實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是隨參數(shù)的變化而變化的，這一點(diǎn)需要特別注意！

實(shí)驗(yàn)主界面：

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化學(xué)工作站界面：

三、實(shí)驗(yàn)操作： 第一步：選取實(shí)驗(yàn)

點(diǎn)擊主菜單上的“實(shí)驗(yàn)選取”，會(huì)出現(xiàn)如下的對(duì)話框：

用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)中你要做的實(shí)驗(yàn)，此文件名會(huì)出現(xiàn)在對(duì)話框的“文件名”一欄的文本框 中，在此實(shí)驗(yàn)文件上面雙擊左鍵或者點(diǎn)擊“打開(kāi)”按鈕打開(kāi)實(shí)驗(yàn)文件。

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第二步：確認(rèn)操作條件

點(diǎn)擊主菜單上的“操作條件”，會(huì)出現(xiàn)如下的操作條件列表：

第三步：加入試劑

點(diǎn)擊儀器上的自動(dòng)進(jìn)樣器部分（當(dāng)鼠標(biāo)移到儀器的各部分時(shí)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的說(shuō)明），出現(xiàn)如下畫(huà)面：

在實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)過(guò)程中，請(qǐng)以此列表內(nèi)的條件為準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，否則不能正確輸出色譜峰。

點(diǎn)擊下面的試劑小瓶，會(huì)自動(dòng)放置到自動(dòng)進(jìn)樣器的托盤(pán)中。

完成后，點(diǎn)擊主界面上的電腦啟動(dòng)化學(xué)工作站。

第四步：編輯方法

擊主界面上的電腦啟動(dòng)化學(xué)工作站開(kāi)始編輯方法。

所謂方法就是一個(gè)參數(shù)集，它包括分析一個(gè)樣品所需要的所有的參數(shù)：數(shù)據(jù)采集參數(shù)、數(shù)據(jù)分析參數(shù)和命令行或者宏指令。

點(diǎn)擊菜單“方法→編輯方法”開(kāi)始編輯方法（注意：此時(shí)不可以改變方法的參數(shù)，可改變的參數(shù)將在下面特別說(shuō)明）：

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然后會(huì)出現(xiàn)下面的窗口讓你選擇編輯方法的內(nèi)容：

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊復(fù)選框選擇要編輯的方法的內(nèi)容，然后點(diǎn)擊“確定”按鈕開(kāi)始方法編輯，點(diǎn)擊“取消”按鈕終止方法編輯。

開(kāi)始方法編輯后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)你選擇的內(nèi)容分別依次顯示每一部分的具體內(nèi)容，點(diǎn)擊“確定”按鈕進(jìn)入下一部分，點(diǎn)擊“取消”按鈕終止方法編輯。

完成方法編輯后，系統(tǒng)會(huì)回到主操作界面，此時(shí)色譜柱已經(jīng)開(kāi)始升溫，在圖形界面中會(huì)有顯示，如下圖中紅色圓圈標(biāo)示區(qū)域所示：

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特別說(shuō)明：

對(duì)于本實(shí)驗(yàn)要改變的參數(shù)，可以點(diǎn)擊化學(xué)工作站軟件界面中央的圖示的進(jìn)樣器、溶劑系統(tǒng)、色譜柱、檢測(cè)器等部分，會(huì)彈出各部分參數(shù)窗口，此時(shí)可以按照實(shí)驗(yàn)要求的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)（實(shí)驗(yàn)參數(shù)可以點(diǎn)擊主界面上左邊菜單中的“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)”按鈕察看）。進(jìn)樣器：

溶劑系統(tǒng)：

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色譜柱：

檢測(cè)器：

編輯方法完成后，在啟動(dòng)系統(tǒng)之前，請(qǐng)返回液相色譜儀，打開(kāi)二元泵系統(tǒng)，調(diào)節(jié)Purge閥，觀察使回路無(wú)汽泡。

第五步：調(diào)節(jié)Purge閥

點(diǎn)擊儀器上的二元泵系統(tǒng)部分（當(dāng)鼠標(biāo)移到儀器的各部分時(shí)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的說(shuō)明），出現(xiàn)如下畫(huà)面：

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圖中藍(lán)色方框部分就是Purge閥，此時(shí)是關(guān)閉的，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊藍(lán)色方框部分，會(huì)出現(xiàn)Purge閥的放大畫(huà)面，然后點(diǎn)擊Purge閥會(huì)自動(dòng)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)打開(kāi)Purge閥。

打開(kāi)Purge閥后，右邊的試劑瓶的導(dǎo)管當(dāng)中會(huì)有氣泡流出，待沒(méi)有氣泡再流出之后，再次點(diǎn)擊Purge閥會(huì)自動(dòng)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)關(guān)閉Purge閥。然后進(jìn)行下一步“啟動(dòng)系統(tǒng)”。

第六步：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)

完成方法編輯后，點(diǎn)擊菜單“設(shè)備→系統(tǒng)開(kāi)”或者圖中紅色圓圈指示的按鈕“開(kāi)啟系統(tǒng)”:

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啟動(dòng)系統(tǒng)后，在圖形界面中會(huì)有顯示，如下圖中紅色圓圈標(biāo)示區(qū)域所示：

同時(shí)在色譜峰顯示區(qū)域開(kāi)始走基線，開(kāi)始的時(shí)候系統(tǒng)不穩(wěn)定，基線變化很厲害，等到基線走平穩(wěn)表示系統(tǒng)穩(wěn)定后，可以開(kāi)始進(jìn)樣運(yùn)行方法。

第七步：進(jìn)樣、運(yùn)行方法

等到狀態(tài)指示欄顯示“Ready”后，表明系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備完畢。點(diǎn)擊菜單“運(yùn)行控制→運(yùn)行方法”開(kāi)始進(jìn)樣和分析，或者點(diǎn)擊圖中紅色圓圈所指示的“Start”按鈕或者按“F5”鍵：

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開(kāi)始進(jìn)樣后，在圖形界面中會(huì)有顯示，如下圖中紅色圓圈標(biāo)示區(qū)域所示：

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待色譜圖出完后，樣品分析完畢。

第八步：完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告

樣品分析完成后，點(diǎn)擊化學(xué)工作站界面上的紅色方框部分，或者點(diǎn)擊主界面左邊菜單中的“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)”調(diào)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告：

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根據(jù)得出的保留時(shí)間、峰高、半峰寬等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算分離度等相關(guān)參數(shù)。如果計(jì)算機(jī)安裝了打印機(jī)，可以點(diǎn)擊右上角“打印報(bào)表”按鈕打印實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

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第五篇：機(jī)電——變壓器故障分析范文

變壓器故障的統(tǒng)計(jì)分析及預(yù)防方法

摘要：

隨著經(jīng)濟(jì)科技發(fā)展，當(dāng)前世界上對(duì)于電能的需求與日俱增。保證不間斷的為生活、生產(chǎn)、國(guó)防、軍事、航天、通信供電已成為建設(shè)生產(chǎn)的重中之重。要連續(xù)不間斷的供給用戶(hù)高質(zhì)量的電能，就要在發(fā)電，輸電，分電，用電各個(gè)環(huán)節(jié)中有堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)保障。而在這一系列的過(guò)程中，變壓器始終起著很重要的作用。所以要保證變壓器的故障盡可能的小。

通過(guò)近十幾年對(duì)變壓器故障的統(tǒng)計(jì)和維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)引起變壓器故障的原因進(jìn)行討論。給變壓器的操作、維護(hù)、檢查提出建議性的結(jié)論。涉及到：延長(zhǎng)其使用壽命的維護(hù)方法，故障的起因、類(lèi)型、頻率等。關(guān)鍵詞：變壓器 故障統(tǒng)計(jì) 分析 預(yù)防

變壓器故障不僅損壞當(dāng)時(shí)運(yùn)行的變壓器，而且影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至損壞其它設(shè)備，引起火災(zāi)等嚴(yán)重事故。因此如何確保變壓器的安全運(yùn)行受到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。

在我國(guó)近現(xiàn)代話電力技術(shù)的展中，電力工業(yè)的安全運(yùn)行是一個(gè)永久的重要主題。本文從介紹變壓器故障的統(tǒng)計(jì)結(jié)論，為國(guó)內(nèi)進(jìn)一步的智能電網(wǎng)的建設(shè)提供參考及可借鑒的科學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，以達(dá)到為電力部門(mén)，為國(guó)家服務(wù)的目的。

一、有關(guān)故障統(tǒng)計(jì)的結(jié)果

不同的部門(mén)有不同的變壓器，故障不同。為了便于分析可將變壓器分成以下類(lèi)型：?水泥與采礦業(yè)變電變壓器；?化工、石油與天然氣業(yè)變壓器；?電力部門(mén)變壓器，食品加工業(yè)變壓器；?醫(yī)療業(yè)變壓器；?制造業(yè)變壓器；?冶金工業(yè)變壓器；?印刷業(yè)業(yè)變壓器；?商業(yè)建筑業(yè)變壓器；?紙漿與造紙業(yè)業(yè)變壓器。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)得知，要同時(shí)考慮頻率和程度時(shí)，電力部門(mén)變壓器故障的風(fēng)險(xiǎn)是最高的，冶金工業(yè)變壓器的故障及制造業(yè)變壓器故障分別列在第二和第三位。

按照廠家給出的參數(shù)看，一般來(lái)說(shuō)在“理想狀態(tài)下”各種變壓器的平均使用時(shí)間為30～40年。但是在實(shí)際中并非如此。時(shí)有故障發(fā)生的變壓器平均壽命為10~15年，以X軸代表時(shí)間，以Y軸代表故障情況通常有盆形曲線顯示使用初期壽命結(jié)果，用遞減波形曲線顯示后期衰老曲線。這些曲線所能給出的意義在于在以后的使用過(guò)程中確定對(duì)變壓器進(jìn)行周期檢查維修的時(shí)間和深度。

應(yīng)該指出的是電力工業(yè)中的變壓器，他的使用壽命在關(guān)系到很多部門(mén)的設(shè)備的安全和正常使用。我國(guó)在改革開(kāi)放后經(jīng)歷了一個(gè)工業(yè)飛速發(fā)展的階段，而且現(xiàn)在還正在處于一個(gè)轉(zhuǎn)型的階段，這期間帶來(lái)了基礎(chǔ)工業(yè)快速發(fā)展，特別是電力工業(yè)大規(guī)模的擴(kuò)大。這些自70年代到90年代安裝的電力設(shè)備，按照它設(shè)計(jì)與運(yùn)行的狀況，到現(xiàn)在為止大部分都已到了老化更換的階段。有關(guān)部門(mén)應(yīng)對(duì)于這些時(shí)間已安裝的變壓器給予特別的關(guān)注。

二、變壓器故障原因分析

經(jīng)過(guò)多方面的研究和多年的經(jīng)驗(yàn)，盡管變壓器的用途種類(lèi)不同、老化趨勢(shì)不同，但故障的基本原因仍然相同。

1、雷擊

對(duì)于雷擊的研究比較少，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候不是直接的雷擊事故就會(huì)把沖擊故障歸為“線路涌流”。防止雷擊最好的方法當(dāng)然是加裝避雷裝置，不僅可以保護(hù)變壓器，還可以減少電力系統(tǒng)中的沖擊電流，減少暫態(tài)波動(dòng)。

2、線路涌流 線路涌流，是應(yīng)該被列入首要的故障因素。線路涌流（或稱(chēng)線路干擾）包括：合閘過(guò)電壓、電壓峰值疊加、線路短路故障、閃絡(luò)以及震蕩方面的大電流、電壓的不正?，F(xiàn)象。這類(lèi)故障對(duì)變壓器的損害最為嚴(yán)重的原因是電流、電壓過(guò)大，因此須在大電流沖擊保護(hù)充分性的方面給與更多的關(guān)注。安裝過(guò)流保護(hù)監(jiān)視裝置，可以對(duì)變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量檢測(cè)報(bào)告。并把這個(gè)結(jié)果送入電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的整體系統(tǒng)中作為安全運(yùn)行的指標(biāo)。

3、質(zhì)量疏漏問(wèn)題 一般情況下，以前的變壓器在這方面的問(wèn)題并不是很大，只是偶爾的一些不可避免的。例如接線出線端松動(dòng)或無(wú)支撐、墊塊不緊、焊接不良、鐵心絕緣度不高、抗大電流強(qiáng)度不足以及油箱中的油不純凈等。加強(qiáng)測(cè)試檢測(cè)，在未安裝時(shí)盡早的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

4、絕緣老化

在過(guò)去的很多變壓器故障中，由于絕緣老化造成的故障在所有故障中位列第二，由于絕緣老化，大部分的變壓器都嚴(yán)重的縮短了服役時(shí)間，使用壽命都早20年左右。制定一定的制度，確保老化的速度是達(dá)到額定的使用年限。

5、過(guò)載

由過(guò)負(fù)荷引起，變壓器長(zhǎng)期處于大于規(guī)定的額定功率運(yùn)行。隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，用電負(fù)荷在增多，發(fā)電廠、用電部門(mén)在不斷的持續(xù)緩慢提升負(fù)荷。直接導(dǎo)致越來(lái)越多的變壓器超負(fù)荷運(yùn)行，過(guò)高的溫度導(dǎo)致了變壓器的絕緣紙板過(guò)早的老化，使得整個(gè)絕緣強(qiáng)度下降。在這種狀態(tài)下，若有一定的沖擊電流，發(fā)生故障的可能性將會(huì)很高。確保負(fù)荷在變壓器的額定運(yùn)行條件下，不要長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，這樣得不償失。在油冷變壓器中需要經(jīng)常的仔細(xì)監(jiān)視頂層油溫。發(fā)現(xiàn)溫度高是要及時(shí)的做處理。

6、受潮

受潮是不可避免的，由于種種外部自然原因，常常使管道滲漏、頂蓋滲漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及絕緣油中存在水分等。變壓器的設(shè)計(jì)和建造的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與安裝地點(diǎn)相配套。若置于戶(hù)外，確定該變壓器適于戶(hù)外運(yùn)行。變壓器油的介電強(qiáng)度隨著其中水分的增加而急劇下降。油中萬(wàn)分之一的水分就可使其介電強(qiáng)度降低近一半。所有變壓器（除小型配電變壓器）的油樣應(yīng)經(jīng)常作擊穿試驗(yàn)，以確保正確地檢測(cè)水分并通過(guò)過(guò)濾將其去除。

7、不正當(dāng)?shù)木S護(hù) 經(jīng)過(guò)調(diào)查的結(jié)果是，不正當(dāng)?shù)木S護(hù)引起變壓器故障的概率排在引起變壓器故障概率的第四位。主要是由于，保養(yǎng)不夠、未裝控制或控制裝的裝的不正確、冷卻劑泄漏、污垢堆積和自然界的電氣化學(xué)腐蝕。

8、破壞及故意損壞

這類(lèi)主要是認(rèn)為的外在破壞，常常發(fā)生在線路末端直接連接用戶(hù)的變壓器，不過(guò)這種破壞是很不常見(jiàn)的。

9、連接松動(dòng)

這一類(lèi)問(wèn)題引起故障的可能性也是很小的，并且可以盡大限度的避免，但是在實(shí)際中卻時(shí)有這方面的事故發(fā)生，與往的研究也有所不同。這一類(lèi)事故包括了在電氣連接方面的制造工藝以及保養(yǎng)情況，最為突出的問(wèn)題就是不同性質(zhì)金屬之間不當(dāng)?shù)呐浜?，但是這種情況在慢慢的減少，另一個(gè)問(wèn)題就是螺栓連接間的緊固不恰當(dāng)。

三、結(jié)語(yǔ)： 參考以上統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果及提出的一些建議，在以后的建設(shè)運(yùn)行中可制訂一個(gè)整體的維護(hù)、檢查和試驗(yàn)的規(guī)劃。這樣就能盡最大限度的減少變壓器故障，從而減少由于變壓器故障帶來(lái)的一系列不良影響。還能節(jié)約因?yàn)楣收蠙z修而花費(fèi)的巨大人力、財(cái)力、物力，變壓器的使用壽命也會(huì)隨之增加。

[1]國(guó)網(wǎng)運(yùn)行有限公司 組編.高壓直流輸電崗位培訓(xùn)教材.中國(guó)電力出版社2009，（4）

[2]姚志松，姚磊.新型節(jié)能變壓器選用、運(yùn)行.中國(guó)電力出版社，2010（1）[3]趙家禮.圖解變壓器修理操作技能.化學(xué)工業(yè)出版社，2007（10）