通过电路回路间公共阻抗或互阻抗形成的耦合,之所以按照功率分析仪用途分类

发布时间:15-07-15 18:01分类:技术文章 标签:传感器故障
现代化工过程通常都装有大量的测量传感器,如温度、流量和压力传感器等。一些测量传感器会用于闭环控制,而另外一些传感器只用于过程监测。在正常条件下,大多数传感器得到的测量值是高度相关的。因此,这*为传感器的故障诊断提供了宝贵的解析冗余。这些测量值的相关性主要源于支配过程运行的物理与化学原理,如:质量与能量平衡等。
传感器异常检测
单变量和多变量的统计过程控制技术可用于检测如下的传感器异常:
(1)异常测量值这种情况主要是由于传感器的故障引起的。
图1异常测量值的示意图,·为异常测量值 (2)多个传感器偏离正常的相关条件
在正常条件下,过程的测量值通常表现出较强的相关性。这些测量相关性为我们提供了必要的冗余,可用于故障传感器的检测、辨识与重构。这可以通过比较过程的测量值与基于标称模型的估计值之间的差别来实现。
可以采用统计方法来建立过程的标称模型,如;主元分析方法(principle
component analysis—PCA)以及部分*小二乘(partial least
squares—PLS)算法等。 (3)被监测过程的瞬态变动
所不期望的测量瞬态变动,例如:振荡、或者在批处理过程中的不寻常的趋向性,一般是由于非正常的操作条件引起的。
检测这类异常通常采用的是动态统计模型,或卡尔曼滤波器。出于安全方面的原因,大多数化工过程的反应都比较缓慢。这类瞬态变动可以看成是伪稳态。因而可近似采用稳态的相关分析方法来进行处理。采用一些滤波技术也可以进一步减弱瞬态变动的影响。
采用主元分析进行过程监测与故障检测是近年来才发展起来的。由于数据的相关性,一些主要的分量*可以充分描述全部数据的方差。基于主元分析可以区分如下(4)和(5)两类异常条件。
(4)传感器相关故障
在这种情况下,PCA模型被破坏增加。残余向量的欧氏范数将显著增加。
(5)变动过大 用于描述操作变化的变量超过了正常的范围。 传感器故障
某一故障传感器通常会破坏与其他传感器的正常的相关性。当异常条件被检测到以后,此特性可用于故障传感器的辨识。
只考虑四种类型的传感器故障,即:偏差、彻底失效、漂移、精度下降。图2.2给出了这四种故障的示意图。
图2 a)偏差b)彻底失效c)漂移d)精度下降
主元分析(PCA)以及部分*小二乘(PLS)算法都是多变量统计方法,可用于对含有噪声的和高度相关的测量数据进行分析。采用的是把高维信息投影到低维子空间,并保留主要过程信息的方法。
主元分析(PCA)的要求
一般地说,利用主元分析得到的主元和原始变量之间有如下基本关系:
(1)每个主元都是原始变量的线性组合。 (2)主元的数目小于原始变量的数目。
(3)主元保留了原始变量绝大多数信息。 (4)各主元之间互不相关。
算法的具体步骤
基于主元分析的故障检测算法包括离线建模和实时检测两大部分,该算法的具体步骤如下所示。
1)采集过程正常情况下的的数据并进行标准化处理;
2)求出标准化之后数据的协方差,计算其特征值与特征向量;
3)建立PCA模型,主元个数的求取可由累计方差贡献率(85%以上)算出。然后计算出这些正常数据的统计量SPE的控制限;
4)采集新的样本,使用当前数据的均值和方差并对新数据进行标准化处理;
5)基于已经建立的PCA模型,计算统计量SPE的值,并与3)中得出的控制限做比较,判断故障是否发生。

发布时间:15-08-24 15:49分类:技术文章 标签:功率分析仪
一、功率分析仪原理
传统的有功功率表通常针对工频或中频正弦波测量设计,因此只能满足正弦波电路的有功功率测量,在波形畸变较小的时候,可以获取与标称测量精度,当波形畸变增大时,测量误差增大,甚至丧失正常的测量功能。
功率分析仪是有功功率表的功能升级产品,一般具备下述功能:
1、具备功率表的基本功能:电压、电流真有效值和总有功功率的测量;
2、对功率表的基本功能的适用性进行扩展,使其能够测量正弦电路和非正弦电路的电压、电流真有效值和总有功功率。一般要求适应较宽的带宽和较宽的基波频率范围;
3、能够对非正弦电压、电流及功率包含的详细信息进入定性和定量的分析。
定性分析一般通过直观的时域分析法,时域分析法主要建立在实时波形的基础上。定量分析一般通过抽象但准确量化的频域分析法,频域分析法主要基于傅里叶变换。
图1为通用的功率分析仪原理框图。 二、功率分析仪分类 1、按仪器相数分类
目前市面上的功率分析仪大多在三相以上,四相和六相的较多,也有多达八相的。
2、按主要特性分类
按主要特性对功率分析仪分类,可分为:变频功率分析仪、宽频带功率分析仪、高精度功率分析仪、谐波功率分析仪、低功率因数功率分析仪等。
3、按被测设备相数分类
相数分主要是指功率分析仪的测量对象电机或变频器等电机驱动器时的称谓,电机驱动器相数由电机决定,按被测设备相数对功率分析仪分类,可分为:单相功率分析仪、两相功率分析仪、三相功率分析仪、五相功率分析仪、六相功率分析仪、十二相功率分析仪及十五相功率分析仪等。通常三相以上统称为多相功率分析仪。十二相、十五相功率分析仪一般是采用多台多相功率分析仪进行组合实现,一般要求功率分析仪具有主机同步功能。
三、功率分析仪用途
功率分析仪用途主要包括:舰船电力推进、装甲电力牵引、军用陀螺仪、电机、风机、水泵、风力发电、光伏发电、燃料电池、高铁动车、地铁城轨、电动汽车、变频器、特种变压器、荧光灯镇流器、LED照明等领域的等领域的产品检试验、能效评测及谐波分析。
之所以按照功率分析仪用途分类,是因为某些用途或应用对功率分析仪的功能或性能有特殊的要求,如:作为变频器功率分析仪用途时,一般要求具有较宽的带宽;作为电机功率分析仪或马达功率分析仪用途时,一般可同时测量电机轴功率;作为电力变频器功率分析仪用途时,一般要求在超低功率因数下实现功率的准确测量;作为开关电源功率分析仪用途时,一般要求能够测量高频直流纹波;作为太阳能/光伏功率分析仪用途时,一般要求能够在极宽的电压、电流范围内实现高精度测量并且换挡过程数据不丢失,以满足光伏电池的I-V特性测试需要;作为电动汽车功率分析仪用途时,一般要求具有较多的相数、交直流两用和较宽的准确(基波)频率测量范围;电源适配器或各类数码产品待机功耗分析仪要求准确测量毫安级甚至微安级的待机电流及功率等。

发布时间:15-08-18 16:05分类:技术文章 标签:电磁辐射
能量以电磁波的形式通过空间传播的现象称为电磁能辐射或电磁辐射。当电磁辐射强度超过人体或仪器设备所能容许的限度时将产生电磁污染和对其他系统的干扰。
1、电磁辐射
这里研究单元辐射子的电磁辐射规律。有电偶极子型和磁偶极子型两类。
传导电流与位移电流共同激励磁场,磁场变化与库仑电荷共同激励电场,而电磁场以波的方式传播。
电磁波是横波,电磁场分布具有方向特性。
电磁功率的面密度为坡印亭矢量,单位是W/m2 2、射频电磁场
无线电波按其频率和波长可以分为八大类。其频率从3kHz至3000GHz,波长对应于100km至0.1mm。射频电磁场通常是指100kHz以上的无线电波。微波是分米波、厘米波和毫米波的统称。继无线电波之后是红外线、可见光、紫外线、χ射线和γ射线。
影响场强的因素有两类:一类是场源分布;另一类是介质的分布。 电磁耦合途径
电磁耦合途径分为三类:辐射耦合、传导耦合、感应耦合(电感应耦合、磁感应耦合)。
一、辐射耦合
辐射耦合:射频设备所形成的电磁场,在半径为一个波长的范围之外是以空间辐射的方式将能量传播出去的;射频设备视为发射天线。
而在半径为一个波长的范围之内则主要是以感应的方式将能量施加于附近的设备和人体上的。
借助单元辐射子理论,分析射频电路所产生的辐射耦合影响,无论是小段电路单元还是小型回路,辐射电场强度均与1/r成比例。
二、传导耦合 传导耦合:通过电路回路间公共阻抗或互阻抗形成的耦合。
借助电路理论可以直接计算传导耦合的影响。若回路1和2各自*立,互不影响,回路1中有电流,回路2中无电流。若回路1和2有公共阻抗,回路1有电流则回路2也有电流,形成传导耦合。
典型的共阻抗耦合发生于接同一地网的两回路之间。如回路1为工频电力线路,接地网阻抗可视为电阻,则共阻抗耦合成为电阻性耦合。
降低耦合的两种思路:“短路”和“断路”。电磁污染电源和感受设备之间的相互作用可表述为一个双端口网络,其间经由阻抗ZA、ZB、ZC形成的T型网络相连。如果ZC=0即短路,则发送端向感受端输送的能量为零。如果ZA、ZB为无限大,即开路,发送端向感受端输送的能量也为零。实际应用中,根据短路的概念尽量降低接地电阻;根据开路的概念尽量隔开发送与感受的两端,距离越远越好,或者在其间加入屏蔽,减少耦合。
三、电感应耦合
以平行接近的架空电力线路与通信线路为例。高压架空线路对地电压U1很高。其导线上充有电荷,并在周围建立有强电场。处于该电场中的通信线路导线上将感应有对地电压U2。通信线路导线表面靠近电力线路一侧感应有异号电荷;另一测感应出同号电荷。通过库仑电场产生耦合,称为电感应耦合。若站在地上的人接触通信线路,则将有电流流过人体,电流过大,可能产生危险。
四、磁感应耦合
两对短传输线平行并接近,当回路1中有交流电流I1时,由于两回路间互磁链的存在,在回路2中将产生互感电压。若回路2是通路,将产生电流。这*是电磁感应耦合,简称磁感应耦合。通过互感产生耦合,又称电感性耦合。耦合的强弱与互感量的大小相关;如果互感量为零,将无电感性耦合。

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