故障实训总结范文篇1

【关键词】故障诊断；神经网络；隐含层；训练函数

随着国民经济的持续、高效、健康的发展，电力工业进入了智能电网发展阶段。在电力系统向超高压、大电网、大容量、自动化方向发展的同时，提高电气设备的运行可靠性显得尤为重要。电力变压器是电力系统中最重要的电气设备之一，其运行状态直接影响到系统的安全性水平。因此，研究变压器故障诊断技术，提高变压器的运行维护水平，具有重要的现实意义。

过热性故障和高能放电故障是运行中的充油电力变压器故障的主要类型，典型故障分为六种：高温过热、中温过热、低温过热、高能放电、低能放电、高能放电兼过热[1]。油中溶解气体分析法（DissolvedGasAnalysis，DGA）是目前判断变压器故障性质的重要方法。它以变压器油中溶解的氢气（H2），甲烷（CH4），乙炔（C2H2），乙烯（C2H4），乙烷（C2H6）气体的组分、含量及产气速率来判断变压器的故障[2]。

在实际应用中，由于故障分类本身存在模糊性，一种故障状态可能引起多种故障特征，而一种故障特征也可在不同程度上反映多种故障状态，当有多种故障联合作用时，传统的DGA方法易出现误判。本文采用BP神经网络对变压器故障诊断进行研究。

1.BP神经网络

神经网络是由大量的处理单元（神经元）互相连接而成的网络，为了模拟大脑的基本特征，在神经科学研究的基础上，提出了神经网络模型。BP（Back-PropagationNetwork，反向传播网络）是一个前向多层网络，利用误差反向传播算法对网络进行训练，在函数逼近、模式识别、信息分类及数据压缩等领域都得到了广泛的应用[3]。

典型的BP神经网络有输入层、隐含层和输出层，如图1所示。

设系统有r个输入，m个输出，选择j个隐含层，w1（r，j）和w2（j，m）表示各层权值，b1j和b2m表示各层阈值，f1和f2各层传输函数，通常选择非线性函数，则各层输出满足：

BP网络的学习过程分为两个阶段：第一个阶段是输入已知学习样本，通过设置的网络结构和前一次迭代的权值和阈值，从网络的第一层向后计算各神经元的输出；第二阶段是从最后一层向前计算各权值和阈值对总误差的影响（梯度），据此对各权值和阈值进行修改。使总的误差向减小的方向变化，直至达到所要求的误差性能为止。

BP神经网络是一种大规模的分布式并行处理系统，具有自组织性和自学习性，能够很好地解决传统方法不能解决的具有高度非线性、耦合性、多变量性系统的建模问题。

2.建立变压器故障诊断模型

结合DGA方法，选取氢气（H2），甲烷（CH4），乙烷（C2H6），乙烯（C2H4），乙炔（C2H2）为故障诊断的五种特征气体，以其组分含量占总含量的百分比作为神经网络的输入向量，输出层用低温过热、中温过热、高温过热、低能放电、高能放电、高能放电兼过热作为输出神经元，分别表示为001、010、011、100、101、110。表1为21组样本数据，前15组作为训练样本，后6组作为测试样本。（如表1）

对任何在闭区间内的连续函数，都可以用一个隐含层的BP神经网络实现任意输入到输出的映射关系，但是隐含层神经元数目选择是一个十分复杂的问题。隐含层神经元数目过少，则网络所能获取的用以解决问题的信息太少；若数目太多，不仅增加训练时间，还会导致学习时间过长。

根据经验公式：

其中：n1为隐含层单元数，n为输入单元数，m为输出单元数，a为[1，10]之间的常数，确定出隐含层数的范围为[4，13]。

采用MATLAB软件，设置传输函数为“logsig”，训练函数为“traingd”，学习函数为“learngdm”，训练次数设为5000，训练目标的均方误差为0.01，学习速率0.05，在初始化权值和阈值相同的基础上，改变隐含层的数目，对训练样本进行训练仿真，训练结果如表2所示。

从表2中可以看出，隐含层数目为12时，训练次数较少，其性能指标为佳（如图2），故选择5-12-3型BP神经网络用于构建变压器故障诊断模型。

3.BP神经网络训练函数的选择

变压器故障诊断模型建立之后，用训练样本对网络模型进行训练，确定出适合网络收敛的权值和阈值。在网络结构参数相同、训练样本相同的情况下，依次采用表3中的训练函数进行训练，结果如表3所示。

根据训练结果，弹性BP算法训练次数相对较少，原因在于该算法在进行权值修正时取决于与幅值无关的修正量，消除了梯度幅值的不利影响。基于5-12-3结构的BP神经网络，采用改进的弹性BP算法，对测试样本进行仿真，能够得出准确地变压器故障诊断结论。

4.结论

通过对变压器故障诊断模型的确立与仿真结果分析，BP神经网络具有较好的应用效果，多种改进的BP算法（除了动量BP算法）能较好地提高网络的收敛速度，对网络模型的性能有较大的改善。

参考文献

[1]王晓莺著.变压器故障与监测[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]李俭.大型电力变压器以油中溶解气体为特征量的内部故障诊断模型研究[D].重庆大学，2001：26-28.

[3]张德丰，等.MATLAB神经网络应用设计（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2012，3.

[4]沈花玉，等.BP神经网络隐含层单元数的确定[J].天津理工大学学报，2008，24（5）：13-15.

故障实训总结范文篇2

关键词：模拟训练器；维修训练；设计

引言

随着我军高新装备的不断配发，模拟训练器的研制已经在各个兵种大范围的开展，但从实际效果来看，目前主要局限在对实装操作的模拟训练装置研制上，较少开展维修模拟训练装置的研究，归其原因主要为：经过装备操作训练，操作步骤较好掌握，便于进行操作模拟训练装置研制；但装备维修训练，局限于真实故障的产生和需要维修人员较高的理论水平，不便于实际模拟。“某型装备超短波通信网模拟训练器”综合运用多种技术，仿真度较高，可广泛用于院校、部队的教学与培训，可开展操作使用模拟训练[1]、通信组网操作训练、分解结合训练、维修模拟训练等科目。

1系统组成

系统组成包含A站设备及B站设备，两个站体设备完全一致，分别包含主控计算机1台、通信控制设备模拟装置1台和超短波电台模拟装置1台，可实现两站体之间的操作及维修训练。

A站与B站通信时借助电台模拟装置采用无线方式实现，可进行话音和数据传输。在站体内部，模拟的单体设备通过RS-485总线与主控计算机连接，主控计算机作为RS-485总线主控设备，通信控制设备模拟装置和超短波电台模拟装置作为子设备，主控计算机可以通过RS-485总线实时在线主动查询和设置通信控制设备模拟装置和超短波电台模拟装置，更加逼近实装操作。通过主控计算机还可以设置超短波电台模拟装置工作状态，采集超短波电台模拟装置工作参数，并与通信控制设备模拟装置进行组网通信，用于代替实装进行模拟维修训练。

2系统功能

超短波通信网模拟训练器具有以下功能：（1）单装操作训练：能进行通信控制设备的操作使用训练，操作使用方式、操作界面与实装一致；能通过主控计算机软件设置超短波电台模拟训练器的各种参数。（2）通信组网训练：能进行超短波通信网组网训练。（3）分解结合训练：能进行单装设备的分解结合训练，其内外部结构与实装一致。（4）故障设置及维修训练：能通过计算机软件自动、人工手动两种方式设置并模拟单装设备各电路板的故障，其故障现象与实装一致；维修训练可以定位至电路板级，对故障电路板进行换件或通过主控计算机清除故障，可排除单装设备故障。

3硬件系统设计

3.1通信控制设备模拟装置

通信控制设备模拟装置在内、外部结构上与实装相同，结构图如图2所示，由底板提供总线插槽，总线插槽上插接嵌入式MCU、人机操作界面、8块接口板、电源、键盘接口、外设接口等电路板，其中键盘控制板和LCD显示屏位于前面板内侧，与实装结构一致。采用RS485接口通信方式连接到主控计算机，主控计算机软件对通信控制设备进行设置，可设置参数和模拟故障，MCU根据主控计算机软件参数设置情况，做出相应处理。主控计算机软件设置故障时，MCU通过继电器的断开控制接口板的通断，模拟故障现象，学员根据故障现象，分析并定位故障位置，及时维修故障，完成故障维修模拟训练，并从中了解整个故障分析思路和故障排除过程，为以后在实装维修中打下牢固基础。

3.2超短波电台模拟装置

超短波电台模拟装置结构图如图3所示，硬件结构包括嵌入式MCU、无线模块、RS485通信接口、话机接口和数据设备接口。其中嵌入式MCU通过RS485通信协议和主控计算机连接，通过数据设备接口和通信控制设备连接，主要接收来自主控计算机软件设置的频段参数和密钥，通过串行接口将数据写入无线模块，对无线模块参数设置完成后，如果通信双方电台频率设置在同一频段内，密钥相同，两部无线电台之间就可进行话音和数据通信。

4软件系统设计

4.1上位机软件

主控计算机软件部分主要包括系统通信组网操作设置、自动故障设置模块。其中系统通信组网操作包含站体身份选择模块、电台参数设置模块、链路监控状态模块、数据通信模块等；自动故障设置包含故障设置模块、故障恢复模块、考核模块等。

4.2超短波电台模拟装置软件

软件由通信模块、话音通信传输控制模块、通信参数控制模块和数据传输模块组成。通信模块负责模拟电台的通信传输，一方面数据通信传输，另一方面进行通信参数的接收，接收到收发两方的通信参数后进行判别，是否为正确的通信参数，如若正确，则进行通信传输，否则不进行通信传输，即使有数据或话音信号进行传输，通信参数控制模块必须给出能够传输或不能传输的决策。话音通信传输控制模块主要负责控制话音传输，而数据传输模块则负责数据通信传输。

4.3通信控制设备模拟装置软件

通信控制设备一方面进行通信监听，另一方面监测用户输入进行状态查询和参数设置，移植了VxWorks实时嵌入式操作系统，具有多任务调度功能，可同时运行多个进程并行工作。

5结束语

文章提出并设计的模拟训练器，功能齐全，满足了使用部门对训练器可靠性和逼真度的多方面要求，较好地解决了院校和部队维修保障分队训练装备缺乏及实装训练成本高昂的问题，起到良好的教学和训练效果，具有较高的推广价值和军事经济前景。