【摘要】：安全儀表廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金等高危行業(yè),是保障企業(yè)安全生產(chǎn)的重要設(shè)備。然而在現(xiàn)實(shí)生活中存在維修效率低、檢修缺乏針對性的問題。本文以智能電能表為例進(jìn)行故障分析可將其推廣到安全儀表研究中。目前國內(nèi)對電表故障研究常采用具有直觀、因果邏輯性強(qiáng)等特點(diǎn)的故障樹分析方法,但故障樹(Fault Tree,FT)存在模型不易更改、不能及時(shí)更新參數(shù)的問題,而貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(Bayesian Network,BN)能夠解決。BN本身具有模型參數(shù)不斷更新,及時(shí)預(yù)測潛在故障隱患的特點(diǎn),但常常由于數(shù)據(jù)缺乏導(dǎo)致建模困難。因此,本文基于BN對電表進(jìn)行故障分析與診斷,掌握其故障模式及失效機(jī)理,找出薄弱環(huán)節(jié)與缺陷,及時(shí)診斷預(yù)測,提高電表維修效率和檢修針對性。具體研究如下:通過電表失效數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析得出各模塊單元故障概率及易損關(guān)鍵元器件,進(jìn)而確定顯示模塊、計(jì)量模塊、通信模塊為更易發(fā)生故障的單元,分別對各模塊進(jìn)行故障模式及機(jī)理分析,建立FT,為轉(zhuǎn)化成BN提供基礎(chǔ)。針對電表BN模型難建的問題,充分利用原有的歷史信息建立FT并根據(jù)其具有的與或門邏輯關(guān)系建立轉(zhuǎn)化規(guī)則,采用信息提取與重組的方法建立符合實(shí)際的BN,克服了依靠專家經(jīng)驗(yàn)知識完成建模主觀性強(qiáng)、效率低的缺點(diǎn)。針對轉(zhuǎn)化成BN時(shí)存在有些根節(jié)點(diǎn)信息無法用現(xiàn)有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出的問題,采用德爾菲法與梯形模糊數(shù)相結(jié)合的方法,以梯形模糊數(shù)的形式為專家提供打分原則,再用均值面積法將專家意見轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的概率值。針對FT模型結(jié)構(gòu)不易更改、不能及時(shí)更新模型參數(shù)的問題,采用BN方法加以解決。當(dāng)電表發(fā)生故障后,將維修檢查結(jié)果作為BN更新的證據(jù),如連接開路,未發(fā)生故障“0”,可作為證據(jù)賦值給BN用于數(shù)據(jù)更新,實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)的動態(tài)更新,進(jìn)而提高維修效率。因此,通過BN對電表進(jìn)行故障分析與診斷,能夠?qū)崿F(xiàn)模型參數(shù)的動態(tài)更新,及時(shí)預(yù)防故障發(fā)生。也對相關(guān)安全儀表系統(tǒng)的可靠性研究提供重要價(jià)值和理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH814
【圖文】：

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第 2 章 智能電能表的故障模式與故障樹建立2.1 智能電能表的工作原理智能電能表是國家電網(wǎng)高級計(jì)量體系中的重要設(shè)備之一，是保證企業(yè)和用戶共同利益必不可少的環(huán)節(jié)，屬于復(fù)雜的安全儀表設(shè)備，體積小，功能多，包含大量的電子元器件，不僅能完成電能計(jì)量任務(wù)，還能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)采集、本地?cái)?shù)據(jù)處理以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信等功能，為電網(wǎng)安全運(yùn)行、智能電能表抄讀、信息交互等工作提供了極大的便利，運(yùn)行狀態(tài)直接影響到企業(yè)與用戶溝通的效果。其工作原理是先通過對用戶供電電壓和電流的實(shí)時(shí)采樣，再采用專用的智能電能表集成電路，對采樣電壓和電流信號進(jìn)行處理并將其轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出，最后由單片機(jī)處理和控制，把脈沖顯示為用電量并輸出[35]。智能電能表的工作原理圖如圖 2-1 所示。

失效分析流程圖

故障總數(shù) 15.78%；磁保持繼電器故障總數(shù) 13 次，占元器件故障總%。各元器件故障數(shù)和總故障數(shù)比例如表 2-2 所示，其中各元器件占總比例如圖 2-3 所示。表 2-2 各元器件故障數(shù)和總故障數(shù)比例Table2-2 Count the number of failures of each component and the proportion元器件類型 故障數(shù)（次） 總故障數(shù)比例LCD 液晶屏 21 18.91%通信芯片 18 16.14%計(jì)量芯片 17 15.78%磁保持繼電器 13 11.16%電源芯片 7 6.85%電池 15 13.19%壓敏電阻 7 5.65%晶振 8 6.97%接線 31 26.95%

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