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文章编号:1002-7602(2009)12-0035-02CRH1型动车组辅助电源系统性能检测设备谢玉成1,项 颖2,孟艳红3(1.广州动车基地工程建设指挥部技术装备部,广东广州511400;2.青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司,山东青岛266111;3.青岛四方车辆研究所有限公司工程装备事业部,山东青岛266031)摘 要:介绍了CRH1型动车组辅助电源系统性能检测设备的总体设计思想、试验方法及内容等。
关键词:辅助电源;性能;检测中图分类号:U279.3 文献标识码:BCRH1型动车组辅助系统包括辅助电源系统和辅助用电设备。
辅助电源系统是一个连接在各车厢之间的电源供配电系统,提供三相四线制50H z、400V交流电源和110V直流电源,供列车辅助用电设备使用。
辅助用电设备主要包括H VA C(采暖、通风、空调)系统、空气压缩机、风机、电池充电模块、车辆控制及照明等装置。
辅助电源系统的性能好坏直接影响辅助用电设备的工作性能,所以出车前对辅助电源系统性能的试验检测非常重要。
本文主要探讨辅助电源系统的快速有效的试验检测方法。
1 总体设计思想辅助电源系统主要的功能单元包括:辅助逆变器ACM、三相变压器及滤波器、蓄电池充电器BCM、蓄电池、公共电源母线。
电力来源是辅助逆变器模块ACM或外部三相电源。
辅助电源系统有3种运行模式:25kV电网供电模式、牵引电动机发电模式、外部电源供电模式。
考虑到动车组停库检修时,在动车组运用所或检修基地库内装有方便使用的地面电源,仅需将地面电源的电力连接器与车体外侧的电力连接器连接好即可供电,所以采用外部电源供电模式比较方便。
由于采用外部供电模式供电时辅助逆变器ACM不启动,且ACM又可以方便地从变流器箱中取出,所以试验时将ACM 取出单独试验。
主要功能单元需要检测的项目很多,而且每列动车组包含的主要功能单元也不止一个。
例如,CRH1型8辆编组的动车组每个动车均设有1个ACM,每列车有5个ACM,其输出连接在同一母线上并联运行;收稿日期:2009-05-22作者简介:谢玉成(1972-),男,工程师。
铁路机车远程监测与故障诊断系统设计近年来，我国列车不断向高速、重栽方向的发展，对机车的安全性能要求也越来越高，传统的机车车载故障诊断装置只能进行单机集中式在线监测与车载诊断，如何适应铁路发展的要求，全面、及时、准确地掌握机车的运行与质量状态，协助乘务人员、维护人员和管理人员在线处理运行机车的故障和意外情况，提高机车与铁路线路的利用率，提升机车的质量检修水平，是摆在铁路科研人员和机务运用人员面前一道急需解决的课题。
关键词：铁路;机车;远程监测;故障诊断;系统设计一、总体概述近年来，我国列车不断向高速、重栽方向的发展，对机车的安全性能要求也越来越高，传统的机车车载故障诊断装置只能进行单机集中式在线监测与车载诊断，即使通过USB接口将数据转储到地面分析系统，也还存在以下不足：(1)监控与诊断的方式受到技术条件的限制，不能及时将故障信息传送至地面，而要等到机车回库后方能获得故障信息进行分析，无法满足实时性要求。
(2)系统的开放性不足，故障信息、诊断知识难以共享，制约了管理部门、维修部门、司乘人员、诊断专家之间的相互交流与相互提高。
(3)尽管有车载故障诊断系统的技术支持，但司乘人员只能解决一些简单的故障诊断问题，一旦设备出现新的或者较严重的故障时，无法快速有效地利用地面远程支持加以解决。
目前国外的先进机车大多配备了车载信息化系统，这些信息化系统都具备机车运行数据记录和下载转储功能、对机车故障及时间记录的分析和专家诊断功能、机车GPS定位功能等。
但这些信息系统均面向特定的车型，系统接口不统一，不具备通用性，很难实现信息共享；另外，基于数据安全性的考虑，不能采用外方的传输系统。
因此，研究和设计一整套基于计算机技术、网络技术、无线通信技术和专家系统技术的机车远程监测与故障诊断系统，以提高网络环境下故障诊断的可靠性和效率极具现实意义。
二、CMD系统技术可行性2.1车载系统发展全路机车已全面普及专用LKJ监控装置，近1万台和谐型机车已全面采用网络化TCMS系统，部分交一直机车也已采用微机控制系统，数字化程度较高；机车车载安全防护系统（6A系统）是用于机车运用安全防护的一个系统平台，集成了6个与安全相关的子系统，已全面应用于和谐型机车。
动车组辅助电源系统接地检测分析摘要：动车组的辅助电源系统(auxiliarypowerunit,APU)负责向车中各类常规用电设备进行供电,并负责在整流后供给车上各电压等级的直流设备,同时,车上留给乘客的插座也由APU负责。
不同于应用在电网中的绝缘监测设备,APU功能强大且体积庞大,应用于动车组APU的绝缘监测设备功能精简,绝缘等级不高,且不需要超远距离的通信方式,同时车体空间狭小,这也要求设备具有更小的体积。
随着人民生活水平的不断提高,对各类交通工具的速度、安全需求也越来越大。
高铁已成为大多数人的远途旅行的首选方式,动车组的安全性能和舒适程度备受关注,这就对动车组辅助供电系统的安全性和可靠性提出了更高的要求。
关键词：动车组；辅助电源系统；接地检测1构建接地故障分析模型IT系统接地故障分析模型如图1所示。
图1中,R1～R4为零序电压测量电阻;RA、RB、RC为各相线对地等效电阻;CA、CB、CC为各相线对地等效电容;ZA、ZB、ZC为各相线对地等效阻抗;UN为电阻R4的对地电压。
图1IT系统接地故障分析模型为了更简单地描述动车组上的分布参数,同时简化问题,本文假设图1中的三相电源电压幅值相等,且供电线路与车体之间的绝缘程度用等效阻抗Z表示,而相线间存在的阻抗因与所讨论的问题没有影响则予以略去。
1.1零序电压测量电路分析三相电压用相量表示,设A相、B相和C相电压分别为 ,则对于零序电压测量电路,根据基尔霍夫电流定律(kirchhoff′scurrentlaw,KCL),有又R1=R2=R3=680kΩ,代入式(1),得由式(2)可知,A相、B相和C相的三相电压矢量和为46)UN,又已知零序电压为三相电压矢量和的1/3,则零序电压为(4/3)6)UN,即零序电压为测量电路所测电压6)UN的4/3倍。
为分析方便,以下均将6)UN称为零序电压。
若负载平衡,则零序电压主要由三相线路中单相或两相接地产生,大小取决于接地程度。
动车组辅助供电系统在线监测的一体化设计摘要：近年来，我国经济水平的快速发展，同时也推动了铁路行业的进程。
辅助供电系统是高速里列车组中重要的组成部分，在其中有着重要的作用。
文章主要是从高速铁路动车组辅助供电系统的构成以及主要功能出发，全面的考虑到了其的应急供电以及扩展供电等的主要设计，望能为有关从业人员提供到一定的参考和帮助。
关键字：动车组；辅助供电系统；冗余设计1 系统构成辅助供电系统为列车各辅助风机、空调、电伴热、旅客娱乐信息系统、列控设备、控制电路等提供电源。
辅助供电系统包括变压器３次绕组、辅助电源装置（ＡＰＵ）、辅助整流器和蓄电池。
动车组辅助供电系统（简称系统）包括交流电源系统与直流电源系统。
交流电源系统由牵引变压器辅助绕组、辅助电源装置、辅助风机、单相变压器等设备组成；直流电源系统由辅助整流装置、蓄电池（ＢＡＴ）组成。
辅助整流装置与单相变压器集成在辅助整流器（ＡＲＦ）箱中。
整车牵引变压器、牵引变压器辅助绕组分别为２个辅助单元提供电源。
动车组设置相应数量的蓄电池并联为车辆直流设备供电。
2 系统功能设计系统主要功能是为列车正常运行所需的辅助负载和控制电路提供电源。
直流电源系统还应向应急系统供电。
蓄电池容量应能确保在任何条件下都能够升起受电弓。
蓄电池控制电路中设置了欠压检测继电器，当蓄电池输出电压低于门槛值时，欠压检测继电器动作使蓄电池放电回路断路器自动断开，切断蓄电池放电电路。
直接由蓄电池供电的负载功率很小，重新接入蓄电池回路时，不会造成电池输出的振荡。
辅助供电系统为列车客室插座供电，使乘客可以使用ＡＣ２２０Ｖ电源。
动车组客室内设置可供乘客使用的电源插座，插座由ＤＣ１１０Ｖ经过安装在每节车的逆变电源逆变出的ＡＣ２２０Ｖ供电，这样过分相时客室插座不断电。
为了保障乘客安全用电，在插座前端设置带漏电保护的断路器，漏电监测电流值为３０ｍＡ。
2.1 实现过程牵引变压器辅助绕组为整个辅助供电系统提供输入电量。
![[供电系统,动车组]动车组辅助供电系统在线监测的一体化设计](https://img.taocdn.com/s1/m/18870fb7caaedd3383c4d3d2.png)
动车组辅助供电系统在线监测的一体化设计0引言动车组辅助供电系统由DC100V电源、单相AC100V电源、单相AC400V电源三部分组成，同时动车组每节车厢的辅助供电系统均需进行实时在线监测。
这样，不同电源、不同位置的监测点多达几十个。
如果对每个监测点分开监测将会使监测变得复杂和庞大，同时不利于故障的及时发现和快速处理，对动车组的安全运行将产生不利影响。
因此，对动车组辅助供电系统在线监测进行一体化设计十分必要。
1系统总体设计设计通过各监测点采集单元采集相应辅助供电电源的运行状态信息，各采集单元通过其内部集成的WIFI模块与一体化监测平台进行信息交流日。
一体化监测平台对各采集单元传送过来的信息作统一处理，工程师直接通过监测平台观察各监测点的运行状态信息，并且可以通过监测平台对各采集单元下达指令。
2一体化交直流数据监测平台设计计算机是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。
是能够按照程序运行、自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备田。
因此，在计算机上构建一体化交直流数据监测平台将更快更好地实现更多功能。
设计通过在计算机上编写软件构建一体化交直流数据监测平台，一体化交直流数据监测平台对交直流数据进行统一采集处理，实现功能主要有:a)显示功能。
通过图形、数字和曲线等方式对各监测点电源的运行方式进行显示;b)故障判断和预判功能。
对各采集单元采集的数据依次进行分析判断，分析判断数据是否异常，若数据出现异常，根据数据异常情况判断出故障类型或对故障进行预判;c)下达指令功能。
监测平台可以自动对采集单元传达指令，工作人员亦可以通过监测平台对采集单元传达指令;d)报警功能。
当故障判定成立或对故障做出预判时，监测平台应立即报警;e)参数管理功能。
对系统应用的基本信息进行维护和管理，提供运行参数设置、告警值整定、数据采集保存周期整定等参数管理功能;f)数据查询功能。
通过多种图标曲线、表格数字形式查询和分析历史数据;g)报表管理功能。
地铁车辆辅助电源系统故障分析及对策摘要：在实际运营中，地铁车辆辅助电源系统的故障是不可避免的。
故障发生后，如果不能及时准确地识别和解决，将导致列车的停运、延误甚至造成严重的安全事故，给乘客和地铁运营管理者带来巨大困扰。
因此，对于地铁车辆辅助电源系统故障的分析和对策研究具有重要的现实意义。
本文主要分析地铁车辆辅助电源系统故障分析及对策。
关键词：：地铁动车组；辅助电源；充电机；引言地铁作为一种高效、环保的城市交通工具，已经成为人们出行的首选之一。
地铁车辆辅助电源系统作为地铁列车的重要组成部分，主要负责为车辆和乘客提供所需的电力支持。
然而，在长时间的运营过程中，地铁车辆辅助电源系统可能会发生各种类型的故障，如电源失效、电池充电异常、线路短路等等，这些故障将直接影响到地铁运营的安全性和正常运行。
1、地铁车辆辅助电源系统的功能和作用地铁车辆辅助电源系统是地铁列车的重要组成部分，主要负责为车辆和乘客提供所需的电力支持。
地铁车辆辅助电源系统为车辆提供所需的电力支持，包括牵引电动机、车辆照明、空调系统、控制系统等各种电器设备的电能供应。
在紧急情况下，如电网故障或断电时，地铁车辆辅助电源系统能够提供紧急备用电源，确保列车在停电情况下正常停稳并保持必要的运行功能。
地铁车辆辅助电源系统通常配备有蓄电池，用于储存和释放电能以提供额外的支持。
辅助电源系统通过管理和控制蓄电池的充电和放电过程，确保蓄电池处于适当的电量状态，以满足列车的需求。
除了车辆本身的电力需求，地铁车辆辅助电源系统还为乘客和车辆提供其他辅助设备的电力供应，如车站照明、安全监控系统、紧急通信设备等。
地铁车辆辅助电源系统会监测并保护其自身运行的稳定性和可靠性。
它可以通过故障检测装置及时发现并报告各种故障，如电源失效、线路短路、电压异常等，以便及时采取措施进行修复和保护。
2、地铁车辆辅助电源系统故障分析地铁车辆辅助电源系统故障是影响地铁运营安全和正常运行的重要问题。
动车组辅助电气系统检修与调试实训1. 简介动车组是一种高速列车，其辅助电气系统是其正常运行和提供乘客舒适度的重要组成部分。
为了确保动车组的安全和可靠运行，辅助电气系统的检修和调试是必不可少的任务。
2. 检修和调试步骤2.1 检查电气设备首先，我们需要检查动车组辅助电气设备的运行状况。
这包括电动机、发电机、变压器和各种开关设备。
我们需要检查电气设备是否存在损坏、松动或其他异常情况。
2.2 清洁和维护接下来，我们需要清洁和维护辅助电气设备，以确保其正常运行。
这包括清洁电动机、发电机和变压器，检查绝缘材料是否完好，清洁并紧固连接电缆和线路。
2.3 检查保护系统动车组的辅助电气系统通常还配备了各种保护系统，以确保设备的安全和稳定运行。
我们需要检查保护系统的运行和设置是否正常，并进行必要的调整。
2.4 测试电气系统为了确保动车组辅助电气系统的正常运行，我们需要进行各种测试。
这些测试包括电流测试、电压测试、绝缘测试和故障测试。
通过这些测试，我们可以检测到电气系统中的任何问题并及时解决。
2.5 故障诊断和排除如果在测试过程中发现了电气系统的故障，我们需要进行故障诊断和排除。
这包括通过检查电气设备的连接、更换损坏的部件和调整设备的设置来解决问题。
3. 安全措施在进行动车组辅助电气系统的检修和调试时，我们必须采取一系列的安全措施，以确保人员和设备的安全。
以下是一些常见的安全措施：•佩戴个人防护设备，如防护眼镜和耳塞，以防止意外伤害。
•遵守操作规程和标准作业程序，确保操作的一致性和规范性。
•在工作区域周围设置警告标志，以提醒他人注意。
•提供紧急停机装置和灭火器，以确保应急情况下的安全。
4. 实训准备在进行动车组辅助电气系统检修和调试实训之前，我们需要做一些必要的准备工作：•熟悉动车组辅助电气系统的技术要求和工作原理。
•准备必要的工具和设备，例如多用途电表、接地电阻测试仪等。
•了解实训场地的布局和安全预防措施。
5. 实训过程实训过程中，我们根据检修和调试步骤，按照先后顺序进行实际操作。
毕业设计(论文)课题名称:动车组的辅助供电系统设计毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
论文（设计）作者签名：日期：年月日毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。
本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。
本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为。
论文（设计）作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日2012届毕业设计任务书一、课题名称：动车组的辅助供电系统二、指导老师：三、设计内容与要求1、课题概述：随着高速铁路技术在我国的迅速发展,高速铁路动车组技术的消化吸收是我国铁路建设急需要解决的问题。
而高速铁路动车的辅助供电系统作为其重要组成部分,除了像传统机车那样担负牵引电机的辅助作用,还担负起了车内乘客安全和乘坐环境维持系统的用电,其作用更加重要。
现代高速动车组辅助供电系统是列车运行不可缺少的部分，维护着列车辅助供电起着第二电源的作用，动车组的辅助供电系统采用干线供电方式,电源贯穿全列车.目前，我国铁路运营的高速动车组为“和谐号”各型高速动车组，其中，CRH3 型动车组速度达到350 km/h，为旅客提供了快捷、舒适的旅行环境。
2、设计内容与要求1）介绍动车组的辅助供电系统（1）动车组辅助供电系统的特点（2）动车组辅助供电系统的构成（3）动车组辅助供电系统的功能2）抽取CRH1型或CRH2型动车组的辅助供电系统进行系统的介绍（1）CRH1型或CRH2型动车组的概述（2）CRH1型或CRH2型动车组的辅助供电系统的构造、工作原理、等等（3）CRH1型或CRH2型动车组的辅助供电系统有关的关键部件例如IGBT元件的一些简要的介绍四、设计参考书目3）《动车组装备》4）《现代轨道交通》五、设计说明书要求1.封面2.目彔3.论文4.设计课题含引言或内容摘要、正文、结束语、附录等5.要求打印装钉成册，图表清楚，文字流畅，无错误，不得抄袭。
动车组辅助电源装置在线检测与故障诊断系统的设计摘要论文首先阐明了故障诊断的目的、意义及其发展状况，接着综述了目前系统故障诊断的理论研究情况，指出了当前我国铁路机车车辆诊断技术的发展情况，特别指出了我国在这方面存在的一些主要问题。
论文结合CRH2动车组辅助供电系统中的辅助电源装置（APU）构成及其功能作以简要介绍，分析动车组辅助电源装置中各模块的常见故障，通过对常见故障的分析，确定了对动车组辅助电源电路进行故障诊断所需要的检测量，设计了实现该系统的总体方案。
论文设计了A/D转换器与单片机的接口电路，实现了模拟量到数字量的转换；完成了模拟量和开关量的采集电路（交流信号采集子模块、温度检测子模块等）的硬件电路，实现了所需检测量的实时检测。
论文还对检测数据的存储和传输进行了研究,设计了采用CF卡的数据存储电路和基于CAN总线的数据传输电路。
论文介最后绍了故障树分析法的相关理论知识，基于故障树分析法对辅助电源装置的主要故障进行了初步分析研究。
关键词: 动车组辅助电源在线检测故障诊断故障树AbstractBased on the analysis of common faults, the paper measurementsdeviceincluding the exchange of signal acquisition module, temperature detection module and so on Papers also researchs storage and transmission of the detection data and designes the CF card circuit and data data storage transmission circuits base on CAN bus.This paper introduces theoretical knowledge of fault tree, based on the fault tree analysis of auxiliary power supply device for the main fault of the initial analysis.Key words: EMUs Auxiliary Power Fault DiagnosisFault Tree(FT)目录第1章绪论 (1)1.1故障诊断的意义及其发展概况 (1)1.2目前主要系统故障诊断方法 (2)1.3本文研究的主要内容 (5)第2章动车组辅助电源装置的构成与故障分析 (5)2.1辅助电源装置的构成和功能 (5)2.1.1辅助电源装置的构成 (6)2.1.2辅助电源装置的功能 (7)2.2 辅助电源装置的故障分析 (7)第3章辅助电源装置的在线检测单元设计 (11)3.1 信号检测系统总体方案 (11)3.2 模拟量检测模块 (13)3.2.1A/D转换器与单片机的接口电路 (13)3.2.2交流信号采集模块 (14)3.2.3温度检测模块 (17)3.3 开关量检测模块 (21)第4章数据存储与传输单元设计 (23)4.1数据采集存储单元 (23)4.1.1CF卡基本工作原理 (23)4.1.2CF卡与单片机的接口电路 (25)4.1.3数据的存储模式 (26)4.1.4数据存贮模块软件的设计 (27)4.2 CAN总线模块 (28)4.2.1CAN总线接口电路 (29)4.2.2CAN控制器的软件设计 (30)第5章辅助电源故障诊断 (33)5.1故障诊断的故障树分析法 (33)5.1.1故障树的建造 (34)5.1.2故障树的数学描述 (35)5.1.3故障树定性分析的故障诊断 (36)5.2 动车组辅助电源装置故障诊断 (37)结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)第1章绪论1.1故障诊断的意义及其发展概况随着现代科学技术的迅速发展，机械设备日益朝着大型化、复杂化、高速化、重载化、连续化、综合化、高级化等高度自动化的方向发展，造成机械设备日益复杂，零件数目显著增加，零部件之间的联系更加紧密，一旦某一部分发生故障，往往会引起整台设备的瘫痪，造成巨大的经济损失和人员伤亡事故的发生。
现代化机械设备正常状态所花的维修费用和停机损失，在成本中所占的比例越来越大，设备故障或事故引起的损失不断增加，设备维修业务的重要性日益成为一个突出的问题。
人们对机械设备的可靠性、可用性、可维修性、经济性与安全性提出了越来越高的要求。
再则现代工业生产中的设备系统比以往更注重其效率和能耗，且环保的要求越来越高。
因此，怎样在设备运行中或基本不拆卸的情况下，借助或依靠先进的传感器技术和动态测试技术及计算机信号处理技术，掌握设备运行状态，分析设备中异常的部位和原因，并预测未来的发展趋势，是各国学者急需解决的问题。
国内外许多资料表明，开展故障诊断的经济效益是明显的，据日本统计，在采用诊断技术后，事故率减少75%，维修费降低50%，英国对2000个国营工厂的调查表明，采用诊断技术后每年节省维修费3亿英镑，用于诊断技术的费用仅为0. 5亿英镑，净获利2. 5亿英镑。
据有关部门统计，我国每年用于设备维修的费用仅铁道部就达250亿元，如果将故障诊断这项技术推广，每年可减少事故50%～70%，节约维修费用10%～30%，效益相当可观。
铁路是我国重要的基础设施，列车是铁路运输的载体，列车的运行良好是确保铁路安全运行的关键。
在我国，每年因列车故障造成的经济损失是很大的，为保持各设备正常运行所花的维护费用在铁路运输经费中占了很大的比重，为使设备维修工作更加高效而科学，就必须对列车各部件的劣化、故障状态、故障部位及其原因有正确的了解。
而这些，必须依赖列车故障诊断技术。
我国铁路系统目前在机车、车辆的状态监测及其故障诊断方面已经取得了一定的成绩，诸如机车车辆重要零件的电磁及超声波探伤、机车车辆红外线轴温探测系统、旅客列车轴温报警、货车滚动轴承不分解自动诊断试验台、机车柴油机的油量分析等。
近年来开展的列车安全综合检测系统和高速旅客列车安全综合监测系统研究均取得了可喜的成绩。
随着铁路向高速、重载方向发展，机车、车辆运行安全性、可靠性要求将更高，对各种机车车辆可能发生的故障进行智能诊断和预报显得尤为重要。
我国机车车辆制造维修的低水平，特别是可靠性低，严重影响着当前的铁路提速和“货车重载、客运高速”战略的实施。
虽然我国高速动车组“引进、消化、吸收、再创新”工作正在积极的实施中，但是这将是一个相当长的过程。
无论管理部门还是技术部门，都对机车车辆故障诊断的迫切性有所提高。
特别是我国“4.18”铁路大提速后，我国铁路向重载、高速发展方向的脚步又迈出了实质性的一步。
动车组在我国开始大量运行，对动车组故障诊断技术的研究更加迫不及待。
1.2目前主要系统故障诊断方法按照德国的P. M. Frank教授的观点，现有的各种故障诊断方法可分为基于动态数学模型的方法、基于信号处理的方法和基于知识的方法。
1.基于动态数学模型的方法该类方法发展最早也最为深入，它需要建立被诊断对象的精确数学模型，优点是充分利用了系统内部的深层知识，利于系统的故障诊断，该类方法可分为参数估计方法、状态估计方法和等价空间方法。
其中基于观测器的状态估计法和等价空间法是等价的，参数估计法得到的残差包含在观测器方法得到的残差中，二者在本质上是互补的。
(1)参数估计法。
当故障由参数的显著变化来描述时，可以利用己有的参数估计方法来检测故障信息，根据参数的估计值与正常值之间的偏差情况来判断系统的故障情况。
基本思想是把理论建模和参数辨识结合起来。
参数估计法不需计算残差序列，对模型依赖程度不强，能实时跟踪参数变化，且适于多种故障诊断，它是一种闭环结构的故障诊断系统，在设计时必须考虑其稳定性和收敛性，其缺点是对非线性和时变系统的诊断较困难。
(2)状态估计诊断法。
被控过程的状态直接反映系统运行，通过估计系统状态，并结合适当模型则可进行故障诊断。
首先重构被控过程状态，并构造残差序列，残差序列中包含各种故障信息，通过构造适当的模型并采用统计检验法，才能把故障从中检测出来，并作进一步分离、估计及决策。
相对而言，自适应观测器和未知输入观测器法适于在线实时诊断，其鲁棒性、准确性和算法收敛性较好，但对象模型要求较精确。
2.基于信号处理的方法基于信号处理的方法也是理论研究的热点之一。
它回避了建模的难点，一般对线性和非线性系统都是适用的。
(1)主元分析方法。
主元分析(PCA)是一种有效的数据压缩和信息提取方法，该方法可以实现在线实时诊断，一般适合于大型的、缓变的稳态工业过程的监控。
用于故诊断的基本思想是：对过程的历史数据采用主元分析方法建立正常情况下的主元模型，一旦实测信号与主元模型发生冲突，就可判断有故障发生，通过数据分析可分离出故障。
它对数据中含有大量相关冗余信息时故障的检测与分离非常有效，且还可作为信号的预处理方法用于故障特征量的提取。
传统的PCA法是一种线性变换方法，主要适用于二维数据矩阵，随着过程的复杂化和动态变量维数的增加，其系数选取的难度也加大，这时可结合小波分析u51、神经元网络等方法弥补其不足，因此PCA法仍是一个快速发展的诊断方法。
(2)小波变换方法。
小波变换是一种时频分析方法，具有多分辨分析的特性，非常适合非平稳信号的奇异性分析。
故障诊断时，对信号进行小波变换，在变换后的信号中去除由于输入变化引起的奇异点，剩下的奇异点即为系统发生的故障点。
基于小波变换的方法可区分信号的突变和噪声，故障检测灵敏准确，克服噪声能力强，在线故障检测实时性好，但在大尺度下会产生时间延迟，且不同小波基的选取对诊断结果影响较大。
该方法随着小波理论研究的深入而发展较快，目前多集中于应用性研究。
近年来，将小波分析与模糊理论、神经网络结合，提出了模糊小波和小波网络等技术并用于非线性系统故障诊断中。
(3)利用δ算子的方法。
基于δ算子构造Hilbert空间中的最小二乘正交投影向量集，导出完整的格形滤波器作为故障检测滤波器，用a算子描述的后向预测误差向量的首位元素作为残差，并采用自适应噪声抵消技术使残差仅对故障敏感。
该方法可在线实时检测，具有灵敏度高、计算量小、抗噪能力强等优点。
但其无限宽数据窗使故障信息难以消除。
利用有限宽滑动数据窗代替无限宽数据窗，并采用归一化滑动窗口协方差格形滤波器算法，有效地消除了上述缺陷，由此构造的故障检测器适用于突变及缓变故障信号的检测。
(4)利用Kullback信息准则检测故障Czal。
Kullback信息准则能够度量系统的变化，在不存在末建模动态时将其与阀值比较可有效地检测故障。
