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本书是在引进、吸收和消化国外HDS技术的基础上，完成电气设备制造的全部国产化后，为推广HDS技术而编著的。全书共7章，主要内容包括：典型电气设备故障类型及诊断方法、电气设备老化及电流谐波产生机理、HDS电气设备智能诊断算法、HDS电气设备谐波故障诊断系统、LK系列产品操作指南、LK系列产品管理软件操作指南及电气设备高次谐波诊断验证案例。

目录

第1章  典型电气设备故障类型及诊断方法	1
1.1  电力电缆故障类型及诊断方法	1
1.1.1  电力电缆故障性质	1
1.1.2  电力电缆故障性质诊断方法	2
1.1.3  电力电缆故障测距的主要方法	4
1.1.4  自动测距原理	6
1.2  变压器故障类型及诊断方法	8
1.2.1  变压器故障类型	8
1.2.2  变压器故障诊断方法	11
1.3  三相异步电动机故障类型及诊断方法	17
1.3.1  鼠笼式三相异步电动机故障分类	17
1.3.2  鼠笼式三相异步电动机故障诊断方法	22
1.3.3  绕线式三相异步电动机故障分类及其诊断方法	31
1.3.4  单相异步电动机故障分类及其诊断方法	32
1.4  永磁同步电动机故障类型及诊断方法	34
1.4.1  常见故障及维修方法	34
1.4.2  其他常见故障	38
1.5  直流电动机故障类型及诊断方法	38
1.5.1  直流电动机常见故障	38
1.5.2  直流电动机故障检测方法	39
第2章  电气设备老化及电流谐波产生机理	43
2.1  电流谐波的概念	43
2.2  应力老化的类型	47
2.2.1  热老化	47
2.2.2  电压应力老化	48
2.2.3  机械应力老化	52
2.2.4  环境应力老化	54
2.2.5  复合应力老化	55
2.2.6  应力特征与谐波的关系	56
2.3  涡电流与谐波的关系	57
2.4  电气设备的异常/老化与谐波的关系	59
2.5  电气设备的高次谐波共振	61
2.6  电动机及变频器的感应电压	63
2.7  电气设备振动与谐波的关系	64
2.8  电动机效率特性与谐波的关系	65
2.9  高次谐波的电路理论	66
2.9.1  负载模式与电力平衡	66
2.9.2  电气驱动系统各部位与高次谐波的关系	68
第3章  HDS电气设备智能诊断算法	71
3.1  模糊理论	71
3.1.1  引言	71
3.1.2  模糊集	72
3.1.3  模糊关系	72
3.1.4  模糊推理	73
3.1.5  模糊故障诊断原理	73
3.1.6  故障诊断的模糊模型	74
3.1.7  故障诊断算法及故障原因确定	75
3.2  神经网络	76
3.2.1  人工神经网络概述	76
3.2.2  人工神经网络发展史	77
3.2.3  人工神经元模型	78
3.2.4  BP神经网络	81
3.2.5  神经网络在故障诊断中的应用	82
3.2.6  神经网络与其他故障诊断技术的结合	84
3.3  小波分析理论	85
3.3.1  小波变换基本理论的研究	85
3.3.2  小波基函数	86
3.3.3  连续小波变换	88
3.3.4  离散小波变换	88
3.3.5  多分辨率分析	89
3.3.6  小波分析与电动机故障诊断	90
3.3.7  小波分析的具体应用	91
3.4  贝叶斯网络	92
3.4.1  贝叶斯网络简介	92
3.4.2  贝叶斯网络学习	93
3.4.3  贝叶斯网络推理	96
3.5  支持向量机	99
3.5.1  统计学习基本理论	99
3.5.2  支持向量分类机	102
3.5.3  支持向量回归机	106
3.6  专家系统	110
3.6.1  何谓专家系统	110
3.6.2  专家系统的结构	110
3.6.3  知识库的作用	112
3.6.4  推理机的作用及分类	115
3.6.5  专家系统与故障诊断	115
3.6.6  故障诊断专家系统分类	116
第4章  HDS电气设备谐波故障诊断系统	118
4.1  谐波故障诊断系统的构成	118
4.1.1  诊断装置硬件模块	118
4.1.2  高次谐波电流分析	120
4.1.3  诊断计算步骤	125
4.2  高次谐波诊断数据样本	128
4.3  劣化诊断的判定算法	130
4.3.1  电动机本体诊断	130
4.3.2  电动机负载诊断	132
4.3.3  变频器诊断	132
4.4  设备异常/劣化的判定基准	134
4.4.1  交流电动机	134
4.4.2  直流电动机	136
4.4.3  电力用电容器	137
4.4.4  电力用变压器	137
4.4.5  发电机	137
4.4.6  UPS	138
4.5  LK系列诊断仪技术优势	138
4.6  电力平衡和负载模式	140
第5章  LK系列产品操作指南	143
5.1  专利及安全声明	143
5.1.1  专利声明	143
5.1.2  安全声明	143
5.2  LK系列产品安全检测规范	144
5.2.1  检测现场的基本条件	144
5.2.2  检测人员的基本条件	144
5.2.3  高处检测	144
5.2.4  设备检测与操作基本要求	145
5.3  设备检测前置参数说明	145
5.3.1  检测目标类型划分	145
5.3.2  检测前需要明确待检设备的参数	146

5.4  低压三相异步交流电动机的检测方法	146
5.4.1  检测注意事项	147
5.4.2  检测操作步骤	147
5.5  高压异步交流电动机的检测方法	149
5.5.1  检测位置	149
5.5.2  检测操作步骤	149
5.6  带变频器的异步交流电动机检测方法	151
5.6.1  检测位置	151
5.6.2  检测操作步骤	152
5.7  直流电动机的检测方法	154
5.7.1  检测位置	154
5.7.2  检测操作步骤	155
5.8  发电机的检测方法	156
5.8.1  检测位置	156
5.8.2  检测操作步骤	157
5.9  电力变压器的检测方法	159
5.9.1  检测位置	159
5.9.2  检测操作步骤	159
5.10  电力电容器的检测方法	162
5.10.1  检测位置	162
5.10.2  检测操作步骤	162
5.11  UPS不间断电源的检测方法	164
5.11.1  检测位置	164
5.11.2  检测操作步骤	165
5.12  设备使用过程中的不当检测方法	167
5.13  常见问题及解决方法	168
第6章  LK系列产品管理软件操作指南	170
6.1  管理软件使用说明	170
6.2  管理软件的端口设置	174
6.3  修改企业名称	175
6.4  修改登录设备参数	177
6.5  趋势管理	177
6.6  趋势管理要点	180
6.7  报告解读说明	181
6.8  报告部分名词解释	183
第7章  电气设备高次谐波诊断验证案例	186
7.1  低压电气设备诊断验证案例	186
7.2  高压电气设备诊断验证案例	204
7.3  电力电缆诊断验证案例	209
参考文献	219

前言

HDS（Harmonic Diagnosis System，谐波诊断系统）电气设备带电状态诊断技术源于发明专利“用于电气设备的谐波诊断方法”（中国专利号ZL200480003728.4和中国香港专利号HK1087778）。专利发明人高博先生1967年在京都大学攻读博士学位期间一直从事谐波检测技术的研究和数据积累，形成了完整的谐波诊断理论体系和专家数据库。2015年5月27日，上述专利的权利正式从日本阿泰克株式会社转移到中矿龙科能源科技（北京）股份有限公司名下。
为了使更多从事电气设备故障诊断技术研究的专家和学者更深入地了解和研究该项技术，并将其广泛应用于工业生产领域、楼宇、水电系统等的各种电气设备中，包含各种电动机、发电机、变频器、变压器、工业电容、UPS、大功率电池组及工业输电电缆等，中矿龙科能源科技（北京）股份有限公司组织了部分领导和专家，将HDS电气设备带电状态诊断技术的相关技术原理、技术规范及操作规程、注意事项整理成书，以求将该项技术发扬光大。依据谐波诊断技术所给出的检修时间，可实现针对性的检修维护，大幅降低各生产环节设备的非正常停机时间，减少不必要的工时浪费和配件损耗。
中矿龙科能源科技（北京）股份有限公司经过近3年的研发，已完成YGX1-12矿用本安型故障谐波检测仪（安标证书编号MFA130251）和YGX-127矿用隔爆兼本安型故障谐波检测仪（安标证书编号MFA130252）两款产品，已开始批量生产的非安标产品有LK8000便携式HDS设备故障诊断仪、LK8000L便携式HDS电缆故障诊断仪、LK9000在线式HDS电力拖动系统故障诊断仪等。2015年，YGX1-12矿用本安型故障谐波检测仪获得北京市新技术新产品证书。与淮北矿业集团共同承担的“基于谐波分析技术的煤矿电气设备管理系统”科研项目获国家安监总局2015年安全生产科技成果奖。2015年6月与北京信息科技大学共同成立“北京谐波诊断技术研究院”，共同申报的“电气设备故障谐波采集与处理系统”项目获得北京市教委市属高校创新能力提升计划资助300万元（2016—2018年）。
本书主要章节内容如下：
第1章典型电气设备故障类型及诊断方法，介绍了电力电缆、变压器、三相异步电动机、永磁同步电动机及直流电动机的常见故障类型及诊断方法。
第2章电气设备老化及电流谐波产生机理，介绍了电流谐波的概念、应力老化的类型、涡电流与谐波的关系、电气设备的异常/老化与谐波的关系、电气设备的高次谐波共振、电动机及变频器的感应电压、电气设备振动与谐波的关系、电动机效率特性与谐波的关系及高次谐波的电路理论。
第3章HDS电气设备智能诊断算法，介绍了模糊理论、神经网络、小波分析理论、贝叶斯网络、支持向量机及专家系统。
第4章HDS电气设备谐波故障诊断系统，介绍了谐波诊断系统的构成、高次谐波诊断数据样本、劣化诊断的判定算法、设备异常/劣化判断基准、LK系列诊断仪技术优势及电力平衡和负载模式。
第5章LK系列产品操作指南，介绍了专利及安全声明、LK系列产品安全检测规范、设备检测前置参数说明、低压三相异步交流电动机的检测方法、高压异步交流电动机的检测方法、带变频器的异步交流电动机检测方法、直流电动机的检测方法、发电机的检测方法、电力变压器的检测方法、电力电容器的检测方法、UPS不间断电源的检测方法、设备使用过程中的不当检测方法和常见问题及解决方法。
第6章LK系列产品管理软件操作指南，介绍了管理软件使用说明、管理软件的端口设置、修改企业名称、修改登录设备参数、趋势管理、趋势管理要点、报告解读说明和报告部分名词解释。
第7章电气设备高次谐波诊断验证案例，介绍了低压电气设备诊断验证案例、高压电气设备诊断验证案例及电力电缆诊断验证案例。
本书适合电气工程及自动化专业、测控技术与仪器专业学生及电气设备故障检测工程师、电气设备维修工程师参考。
由于作者水平有限，时间仓促，虽几易其稿，书中错误、不妥及疏漏之处在所难免，恳请专家学者和读者不吝指教。
                                                   编著者	
                                                2016年10月

电气技术

赵世纯，男，1964年生，大专学历，中国国籍，无境外永久居留权，毕业于辽源煤炭工业学校矿山电气化专业，机电工程师。1981年至1991年历任通化矿务局铁厂洗煤厂任技术员、助理工程师；1991年至2000年历任安徽国投新集能源股份有限公司机电处副主任工程师、副处长；2000 年至2003年任安徽凤台顺安工贸有限公司副总经理；2003年至2009年任合肥市安诚采矿工程技术有限公司董事长；2009年至今任吉林中煤矿山工程建设有限公司董事长；2012年4月至2015年4月任中矿龙科能源科技（北京）股份有限公司董事；现为中矿龙科能源科技（北京）股份有限公司董事长。

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HDS电气设备带电状态诊断技术及应用