近年來(lái)，城鎮(zhèn)高層建筑逐漸增多，為滿足高層樓宇、高地勢(shì)地區(qū)的供水需求，除了使用高質(zhì)量制水工藝確保符合國(guó)家自來(lái)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)外!，自來(lái)水廠及其二次加壓供水泵房是必不可少的關(guān)鍵設(shè)施[2]。若泵房配電系統(tǒng)中的設(shè)備出現(xiàn)故障，必然會(huì)影響正常供水，甚至出現(xiàn)停止供水的情況。因此，實(shí)時(shí)檢測(cè)泵房配電系統(tǒng)中設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并及時(shí)診斷出設(shè)備故障,對(duì)保障設(shè)備的正常運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

到目前為止，在工業(yè)過(guò)程及其系統(tǒng)中使用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)已成為趨勢(shì)，泵房遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外已得到應(yīng)用[3-6。文獻(xiàn)[3]采用振動(dòng)加速度傳感器獲取振動(dòng)數(shù)據(jù),通過(guò)最小反褶積技術(shù)增強(qiáng)數(shù)據(jù)特征，利用小波包分解提取節(jié)點(diǎn)特征值，結(jié)合壓力、溫度等信息，實(shí)現(xiàn)了礦井水泵房中電機(jī)軸承故障、水泵汽蝕、吸水口堵塞等故障的診斷:文獻(xiàn)[4研究了一種二次供水泵房遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),將現(xiàn)代化水質(zhì)分析儀器納入到系統(tǒng)中與供水設(shè)備一同管理以提升二次供水泵房監(jiān)控的自動(dòng)化程度,但在故障管理方面僅僅提到了監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)時(shí)的設(shè)備無(wú)法連接或設(shè)備調(diào)用不成功故障檢測(cè)與警報(bào),沒(méi)有研究設(shè)備本身的故障診斷問(wèn)題:文獻(xiàn)[5]提出了一種城市智慧二次供水管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案,該方案設(shè)計(jì)的平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)傳感器采集進(jìn)出水壓力、流量、水泵狀態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)泵房設(shè)備的啟?？刂疲哂泻?jiǎn)單的溫度報(bào)警、水淹報(bào)警等功能。文獻(xiàn)[6]研究了一種水廠機(jī)泵故障診斷系統(tǒng),采用失效模式與效果分析技術(shù)，運(yùn)用振動(dòng)、流量、電壓、電流、功率等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)泵軸變形、水泵汽蝕等故障和電機(jī)輸出功率增加的綜合分析，并能提供相應(yīng)的解決策貼,

但到目前為止,還沒(méi)有相關(guān)文獻(xiàn)研究泵房系統(tǒng)常見(jiàn)的空氣開(kāi)關(guān)或接觸器開(kāi)路、電機(jī)繞組開(kāi)路、水泵堵轉(zhuǎn)等配電設(shè)備和電機(jī)故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)。解決這些故障的方法主要是人工排查，這和方法實(shí)現(xiàn)故障定位較為困難，需要花費(fèi)較大的人力，維修時(shí)間和停止供水時(shí)間較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響居民用水。

當(dāng)泵房配電系統(tǒng)中的設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),回路中的電氣量--電壓、電流值將發(fā)生變化，且存在相互影響，而且，電氣量在準(zhǔn)確性、完備性和容錯(cuò)性等方面有著開(kāi)關(guān)量無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)四7。因此，本文以現(xiàn)有的自來(lái)水廠和二次加壓供水泵房配電系統(tǒng)為研究對(duì)象,基于三相電路平衡原理和三相異步電機(jī)等效電路,分析配電系統(tǒng)中設(shè)備六類常見(jiàn)故障的電壓、電流變化特征及其相互影響機(jī)理，使用多個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓、電流信息，提出了一種基于多點(diǎn)電壓與電流信息融合分析的泵房配電系統(tǒng)設(shè)備故障在線診斷方法,克服了現(xiàn)有人工排查耗時(shí)耗力與離線分析不及時(shí)的不足。Simulink仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提故障診斷方法的可行性,對(duì)自來(lái)水廠和二次加壓供水泵房的正常運(yùn)行和安全供水具有重要的意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

1 電路原理圖

水泵房配電系統(tǒng)1.1

圖1為現(xiàn)有自來(lái)水廠、二次加壓泵站水泵房配電系統(tǒng)示意圖，主要由異步電機(jī)G、變頻器INV智能電量采集裝置 AKW、空氣開(kāi)關(guān) OF、接觸器KM和熱繼電器FR等設(shè)備構(gòu)成。圖中的數(shù)字為對(duì)應(yīng)設(shè)備編號(hào):AKW;具有通信功能，實(shí)現(xiàn)三相電壓線電壓、三相電流/線電流、功率因數(shù)、率、有功功率、無(wú)功功率等電氣參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和計(jì)量，安裝于主回路以及各回路電機(jī)的輸入端。

1.2 三相異步電機(jī)等效電路圖

三相異步電機(jī)的核心由三相繞組構(gòu)成,采用異步電機(jī)單相T型等效電路]三角形連接表示的異步電機(jī)三相等效電路如圖2虛線右側(cè)所示。圖2中R、X為電機(jī)定子繞組的等效內(nèi)阻和感抗:R石為電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組及負(fù)載換算到定子側(cè)的等效內(nèi)阻和感抗:R、X為電機(jī)等效勵(lì)磁內(nèi)阻和勵(lì)磁感抗;虛線左側(cè)表示配電線路的等效電路。

圖2中Rk(i=a,b,c)為每一相的空氣開(kāi)關(guān)等效電阻,R;(i=a,b,c)為每一相的接觸器等效電阻,a、b、c為供電主回路接入點(diǎn)，忽略連接線纜的電阻。理想情況下，空氣開(kāi)關(guān)、觸頭閉合時(shí)的等效電阻為零:空氣開(kāi)關(guān)、觸頭斷開(kāi)時(shí)的等效電阻為無(wú)窮大。1、h、1.為電機(jī)輸入線電流。

2 故障診斷原理

影響正常供水的泵房配電系統(tǒng)和設(shè)備主要故障有:配電主回路供電電壓超限、配電線路中空氣開(kāi)關(guān)或接觸器觸頭開(kāi)路、水泵電機(jī)繞組開(kāi)路、水泵電機(jī)繞組不平衡與匝間短路、水泵堵轉(zhuǎn)、電機(jī)與水泵連接機(jī)構(gòu)斷開(kāi)。其中電機(jī)繞組不平衡與匝間短路、水泵堵轉(zhuǎn)等是一些文獻(xiàn)關(guān)注的故障。

當(dāng)系統(tǒng)中的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓、電流幅值將發(fā)生變化。表1是六類常見(jiàn)設(shè)備故障類型以及回路電壓、電流特征。根據(jù)回路中電壓、電流的幅值可以區(qū)分故障類型，實(shí)現(xiàn)故障診斷。

2.1供電電壓偏差與超限

2.1.1供電電壓偏差與平衡計(jì)算國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GBT 15543-2008 定義三相電壓不平衡為:三相電壓在幅值上不同或相位差不是120°，或兼而有之[3]。本文主要考慮三相電壓幅值上的不同，可以使用電壓偏差5進(jìn)行評(píng)價(jià)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 12325-2008定義為:測(cè)量時(shí)間窗口(10個(gè)周波)內(nèi)相電壓測(cè)量值的平均值與系統(tǒng)標(biāo)稱相電壓之差與系統(tǒng)標(biāo)稱相電壓的百分比。在實(shí)際應(yīng)用中，電壓偏差限值（δV_min、δV_max） 可以根據(jù)設(shè)備和電網(wǎng)實(shí)際進(jìn)行合理設(shè)置，作為供電 電壓超限故障判斷的閾值。

3 故障診斷方法

3.1 方法執(zhí)行條件

本方法對(duì)泵房配電系統(tǒng)配電主回路供電電壓不平衡與超限，配電線路中空氣開(kāi)關(guān)和/或接觸器電機(jī)、水泵及其與電機(jī)的連接等故障進(jìn)行有效診斷，由泵房監(jiān)控系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)運(yùn)行，需要滿足4個(gè)執(zhí)行條件:

1)泵房配電系統(tǒng)與設(shè)備故障標(biāo)志FS為1時(shí):不進(jìn)行故障診斷。

首次啟動(dòng)故障診斷前，該標(biāo)志被初始化為0。在診斷程序運(yùn)行中，一旦診斷出發(fā)生了某一類故障，該標(biāo)志就被置為1。

2)搭建數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，建立泵房監(jiān)控系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)和每一臺(tái) AKM,的網(wǎng)絡(luò)連接,并保證它們處于正常運(yùn)行狀態(tài)，獲取關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓、電流數(shù)據(jù)用于故障診斷。

3)主計(jì)算機(jī)應(yīng)能記錄各臺(tái)電機(jī)配電回路空氣開(kāi)關(guān)、接觸器觸頭的狀態(tài)，標(biāo)志為SW(閉合標(biāo)記為1,斷開(kāi)標(biāo)記為0)。斷開(kāi)狀態(tài)表示對(duì)應(yīng)電機(jī)供電回路未接通，不需進(jìn)行故障診斷。

4)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志 WS:當(dāng)泵房設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)(標(biāo)記為0)，當(dāng)設(shè)備處于巡檢或維修狀態(tài)(標(biāo)記為1)時(shí)，不進(jìn)行故障診斷。

設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)由泵房控制系統(tǒng)設(shè)置,主計(jì)算機(jī)記錄。

3.2 執(zhí)行步驟

基于上述故障診斷原理,故障診斷方法在程序初始化后，共1個(gè)步驟。診斷方法使用的各類標(biāo)志符號(hào)取值和定義如表2所示。

步齉:1:終端設(shè)備組網(wǎng)

主計(jì)算機(jī)向各節(jié)點(diǎn)設(shè)備 AKW;發(fā)送組網(wǎng)指令:并等待應(yīng)答。若在設(shè)定時(shí)間內(nèi)收到應(yīng)答，表明該節(jié)點(diǎn)設(shè)備成功入網(wǎng)，則標(biāo)記其入網(wǎng)標(biāo)志 NS=1:若某臺(tái)節(jié)點(diǎn)設(shè)備連續(xù)"次(如3次)組網(wǎng)通信失敗，表明該節(jié)點(diǎn)設(shè)備的入網(wǎng)失敗，則 NSi=0，并報(bào)警處理。 若沒(méi)有節(jié)點(diǎn)設(shè)備成功入網(wǎng)，則返回步驟 1 重新 進(jìn)行組網(wǎng)；若有節(jié)點(diǎn)設(shè)備成功入網(wǎng)，則執(zhí)行步驟 2。

步驟2:泵房配電系統(tǒng)與設(shè)備故障判斷若泵房配電系統(tǒng)與設(shè)備故障標(biāo)志FS-1，則返回步驟1重新執(zhí)行。反之，執(zhí)行步驟3。

步驟3:泵房設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)從泵房控制系統(tǒng)獲取泵房設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志WS。若該標(biāo)志為1，表明設(shè)備處于巡檢或者維修狀態(tài)，則返回步驟1重新執(zhí)行:若該標(biāo)志為0，表明設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)，則執(zhí)行步驟4，判斷名臺(tái)電機(jī)是否投入運(yùn)行。

步驟4:電機(jī)供電回路連接判斷順序讀取各臺(tái)電機(jī)配電回路空氣開(kāi)關(guān)與接觸器的運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志SW。若SW0，表示該回路未投入運(yùn)行，不需對(duì)該回路的設(shè)備進(jìn)行故障診斷:若SW=l，表示該回路設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)，需對(duì)該回路的設(shè)備進(jìn)行故障診斷。

若所有回路的空氣開(kāi)關(guān)、接觸器都為斷開(kāi)狀態(tài),則返回步驟1:若有一個(gè)以上回路的空氣開(kāi)關(guān)、接觸器為閉合狀態(tài)，則執(zhí)行步驟5。

步驟5:電氣數(shù)據(jù)獲取

主計(jì)算機(jī)采用輪詢方式，順序獲取主回路AKWo、回路空氣開(kāi)關(guān)和接觸器均處于閉合狀態(tài)(SW=1)和成功入網(wǎng)(NS=1)的 AKW(i=1.2.3.4)采集的電壓、電流數(shù)據(jù)，并按順序?qū)⒊晒ψx取的AKW數(shù)據(jù)保存到對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的專用數(shù)據(jù)庫(kù)或者存儲(chǔ)空間。

AKW 數(shù)據(jù)獲取采用連續(xù)多次通信方式。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，若連續(xù)多次通信都不能獲得某臺(tái)AKW的正確返回?cái)?shù)據(jù)，則表明該AKW斷網(wǎng)，將其標(biāo)記為入網(wǎng)失敗，并進(jìn)行報(bào)警處理。若 AKWo斷網(wǎng)，或者所有 AKW:(i-1.2.3.4)都斷網(wǎng)，則返回步驟1:否則，在輪詢讀取完所有 AKW,的數(shù)據(jù)后執(zhí)行步驟 6。

步幕6:主回路供電電壓超限與平衡判斷從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取AKWo的三相電壓，按式(1)計(jì)算主回路供電電壓偏差&

6..若滿足式(2)，則配電主回路電壓是不超限的，UF=0:滿足式(3)，則電機(jī)主回路電壓是平衡的，UF-0:滿足式(4)，則配電主回路供電電壓超過(guò)上限，UF1:滿足式(5)，則配電主回路電壓低于下限，UF.-2。

若電機(jī)主回路電壓不平衡，則標(biāo)記UF1。對(duì)于超限與不平衡，在標(biāo)記標(biāo)志并報(bào)警后執(zhí)行步驟7，否則，只進(jìn)行標(biāo)志標(biāo)記，然后執(zhí)行步驟7

步驟7:回路空氣開(kāi)關(guān)、接觸器開(kāi)路診斷

從數(shù)據(jù)庫(kù)按順序談取所有回路空氣開(kāi)關(guān)和接觸器均處于閉合狀態(tài)，即SWl的電機(jī)端電壓和電流數(shù)據(jù)，并順序完成所有回路的判斷。

若某一臺(tái)電機(jī)的電流滿足式(10)、端電壓滿足式(9)，則該回路空氣開(kāi)關(guān)和/或接觸器發(fā)生三相觸頭開(kāi)路:若電流滿足式(10)，端電壓滿足。

滿足式(11)，則該回路空氣開(kāi)關(guān)和/或接觸器的i相觸頭發(fā)生開(kāi)路。

若沒(méi)有發(fā)生觸頭開(kāi)路故障，就標(biāo)記SF -0后進(jìn)行下一回路判斷:若判斷出發(fā)生觸頭開(kāi)路故障，就進(jìn)行故障記錄、標(biāo)記 SF,-1并報(bào)警，然后進(jìn)行下一回路判斷。

所有無(wú)故障閉合回路判斷完后執(zhí)行步驟8。步募8:電機(jī)繞組開(kāi)路診斷

從數(shù)據(jù)庫(kù)按順序讀取所有回路空氣開(kāi)關(guān)和接觸器均處于閉會(huì)狀態(tài)，且沒(méi)有發(fā)生觸頭開(kāi)路故障的電機(jī)電流數(shù)據(jù)，并順序完成所有電機(jī)的判斷。

若某臺(tái)電機(jī)的三相電流均不滿足式(10)，則標(biāo)記 GF-0，繼續(xù)下一臺(tái)電機(jī)電流判斷:若某一相電流1滿足式(10)，則電機(jī)對(duì)應(yīng)相定子繞組開(kāi)路，記錄該故障、標(biāo)記GF-l并報(bào)警，然后繼續(xù)下一臺(tái)電機(jī)電流判斷。

所有電機(jī)判斷完后執(zhí)行步驟9。

步9:電機(jī)繞組不平衡與匝間短路診斷

從數(shù)據(jù)庫(kù)按順序讀取所有空氣開(kāi)關(guān)和接觸器均處于閉合狀態(tài),且沒(méi)有發(fā)生觸頭與電機(jī)繞組開(kāi)路故障的電機(jī)電壓與電流數(shù)據(jù)，并順序完成所有電機(jī)的判斷。

分別按式(1)、式(6)計(jì)算所有電機(jī)端電偏差&和電流不平衡率&。

若某一臺(tái)電機(jī)的《…不滿足式(12)、(13),即該電機(jī)的端電壓是不平衡的,或在電機(jī)端電壓平衡條件下的8.不滿足式(14)，則標(biāo)記GF-0，GF:0，進(jìn)行下一臺(tái)電機(jī)判斷:反之，在電機(jī)端電壓平衡條件下，若&滿足式(14)，則該電機(jī)發(fā)生繞組不平衡故障，標(biāo)記GF1，按式(15)計(jì)算最大8，對(duì)應(yīng)相電機(jī)繞組發(fā)生匝間短路，標(biāo)記 GF1，記錄該故障后報(bào)警，然后繼續(xù)下一臺(tái)電機(jī)判斷。

所有電機(jī)判斷完后執(zhí)行步驟10。

步募10:水泵堵轉(zhuǎn)診斷

按式(1)、式(7)順序計(jì)算步驟8讀取的所有電機(jī)端電壓偏差5和電流平均值了。若某臺(tái)電機(jī)的&.,不滿足式(12)、(13)，或者了不滿足式(16)，則標(biāo)記WP1-0，繼續(xù)后續(xù)電機(jī)判斷:反之，在的品滿足式(12)、(13)，即電機(jī)端電壓平衡條件下，若了滿足式(16)，則該電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的水泵發(fā)生了堵轉(zhuǎn),記錄該故障、標(biāo)記 WPI-I并報(bào)勢(shì)，然后繼續(xù)后續(xù)電機(jī)判斷。

所有電機(jī)判斷完后執(zhí)行步驟11。

步幕11:電機(jī)與水泵連接機(jī)構(gòu)斷開(kāi)診斷

按式(1)、式(7)順序計(jì)算步驟8讀取的所有電機(jī)端電壓偏差&和電流平均值了。若某臺(tái)電機(jī)的8，不滿足式(12)、(13)，或者了不滿足式(17)，則標(biāo)記 WP0，繼續(xù)后續(xù)電機(jī)判斷:反之，在的8滿足式(12)、(13)，即電機(jī)端電壓平衡條件下，若i滿足式(17)，則該電機(jī)與水泵的連接機(jī)構(gòu)斷開(kāi)，記錄該故障、標(biāo)記 WP11,并報(bào)警，然后繼續(xù)后續(xù)電機(jī)判斷。

所有電機(jī)判斷完后返回執(zhí)行步驟1。

所有故障診斷結(jié)果均通過(guò)數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，實(shí)時(shí)上報(bào)到泵房監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的處置。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證本文提出的故障診斷方法的正確性與有效性，使用 MATLAB/Simulink平臺(tái)的相應(yīng)設(shè)備模型，自建故障診斷模塊和模擬故障控制模塊，搭建了單電機(jī)泵房配電系統(tǒng)仿真模型。

三相電源輸出相電壓U=220V(i=a,b,c);三相異步電機(jī) G的額定電壓為 380V，額定功率為4kW;AKW(i-0,1)使用平臺(tái)中的測(cè)量模塊代替，可測(cè)量三相電壓、電流并保存數(shù)據(jù)。

故障模擬模塊使用斷路器模塊代替圖1中OF和 KM1;在電機(jī)模塊 G 的輸入端和 AKW1之間增加對(duì)稱三相 LR 串聯(lián)支路，使用斷路器的通斷模擬電機(jī)定子繞組的匝間短路與不平衡;使用不同幅值的階躍函數(shù)模擬電機(jī)G的負(fù)載轉(zhuǎn)矩T變化來(lái)模擬水泵正常運(yùn)行、堵轉(zhuǎn)、水泵與電機(jī)連接軸斷開(kāi)。在仿真開(kāi)始時(shí)，斷路器導(dǎo)通模擬正常狀態(tài)的 QF1、KM 和 G;在 1.5s 時(shí)，斷開(kāi)某一相斷路器觸頭模擬 OF、KM對(duì)應(yīng)相的開(kāi)路，閉合某一相斷路器觸。

頭模擬G的對(duì)應(yīng)相定子繞組匝間短路，使用不同幅值的階躍函數(shù)跳變模擬水泵的堵轉(zhuǎn)、水泵和電機(jī)連接軸的斷開(kāi)。

故障診斷模塊是根據(jù)診斷方法搭建的故障診斷電路，輸入是測(cè)量模塊 AKW;(i=0,1)測(cè)量的電壓、電流信號(hào)，輸出為故障診斷結(jié)果。

因供電電壓超限與空氣開(kāi)關(guān)或接觸器的多相開(kāi)路是顯而易見(jiàn)的。故本節(jié)僅驗(yàn)證電機(jī)回路空氣開(kāi)關(guān)或接觸器觸頭開(kāi)路、電機(jī)繞組開(kāi)路、電機(jī)繞組不平衡與匝間短路、水泵堵轉(zhuǎn)、電機(jī)與水泵連接機(jī)構(gòu)斷開(kāi)五類故障。

由故障診斷原理可知，上述五類故障診斷的條件是主回路供電電壓，即 AKWo測(cè)量的電壓平衡。因此，模擬仿真實(shí)驗(yàn)只需要驗(yàn)證由 AKW測(cè)量的電機(jī)端電壓與電流波形的變化，然后得到診斷結(jié)果。故每類故障診斷的波形均有3個(gè)子圖:子圖a)、b)分別為電機(jī)端電壓、電流波形，子圖c)為故障診斷結(jié)果，0表示正常，1表示故障。

4.1 配電線路中空氣開(kāi)關(guān)或接觸器開(kāi)路實(shí)驗(yàn)

在電機(jī) G 平穩(wěn)運(yùn)行后的 t=1.5s 時(shí)，控制圖 3中 QF和 KM¡斷路器模擬電機(jī)回路 QF 和 KMi的A 相開(kāi)路故障，其波形與診斷結(jié)果如圖4所示。

從圖 4 中可以看出，在 1-1.5s，電機(jī)端電壓均 維持在 220V 左右，回路電流為 8.2A，電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，回路空氣開(kāi)關(guān)或接觸器正常;t-1.5s時(shí)，空氣開(kāi)關(guān)或接觸器A相觸頭發(fā)生開(kāi)路故障,。下降其偏差滿足式(11)，下降且滿足式(10)，h和上升，使得電機(jī)三相電壓不平衡、三相電流不平衡，得到故障診斷結(jié)果為A相為1，其它相為0.

水泵電機(jī)繞組開(kāi)路實(shí)驗(yàn)4.2

在電機(jī) G 平穩(wěn)運(yùn)行后的 1.5s 時(shí)，模擬電機(jī)的A相繞組出現(xiàn)開(kāi)路故障，其波形與診斷結(jié)果如圖5 所示。

從圖 5 中可以看出，在 1-1.5s，電機(jī)端電壓均 維持在 220V 左右，回路電流為 8.2A，電機(jī)平穩(wěn)運(yùn) 行。t=1.5s 時(shí)，電機(jī) A 相繞組開(kāi)路，Ia 下降，Ib、 Ic 上升。與空氣開(kāi)關(guān)或接觸器開(kāi)路故障不同的是， A 相繞組開(kāi)路后，回路電壓仍為 220V，電機(jī)輸入 端三相電壓是平衡的且不超限，滿足式（12）、（13）； 回路 A 相電流降為零，滿足式（10）。因此，得 到的故障診斷結(jié)果為 A 相出現(xiàn)電機(jī)繞組開(kāi)路故障。 4.3 水泵電機(jī)繞組不平衡與匝間短路實(shí)驗(yàn) 在電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行后的 t=1.5s 時(shí)，模擬電機(jī)的 A 相繞組出現(xiàn)匝間短路故障，其波形與診斷結(jié)果如圖 6 所示。 電機(jī)在 t=1.5s 時(shí)出現(xiàn) A 相匝間短路，導(dǎo)致三相繞組不平衡。出現(xiàn)故障后，電機(jī)端電壓均保持正 常，滿足式（12）、（13），回路 A 相電流上升， B、C 相電流下降，三相電流不平衡率滿足式（14），故障診斷結(jié)果為 1，且根據(jù)式（15）可得到電機(jī) A 相出現(xiàn)匝間短路。

本文提出的基于多點(diǎn)電壓與電流信息融合分 析泵房設(shè)備故障診斷方法可用于實(shí)現(xiàn)自來(lái)水廠及 其二次加壓泵站配電系統(tǒng)設(shè)備與電機(jī)故障的實(shí)時(shí) 診斷與定位，對(duì)泵房的安全供水具有重要的現(xiàn)實(shí)意 義和工程應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)，該故障診斷方法具有通 用性，可以應(yīng)用于其他機(jī)電系統(tǒng)。