數(shù)據(jù)融合方法，將多源、異構(gòu)傳感器信息進(jìn)行融合，提高診斷精確度及穩(wěn)定性。
[0063]對(duì)傳感器測(cè)得的壓力、流量等信號(hào)直接進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化與歸一化，對(duì)于振動(dòng)信號(hào)(速度、振幅、加速度等)，擬采用小波包變換、傅里葉變換等方法將時(shí)間序列信息轉(zhuǎn)換為頻域信息，再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
[0064]對(duì)上述各類信號(hào)從數(shù)據(jù)層、特征層、決策層(如圖7所示)等多個(gè)層次進(jìn)行融合，提高故障診斷模型的準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性。
[0065]3、故障特征選擇
[0066]水輪機(jī)調(diào)系統(tǒng)故障與傳感信號(hào)之間存在顯示或隱式的復(fù)雜關(guān)系，從眾多的信號(hào)中挑選出最能表征故障的信號(hào)，能夠降低模型的復(fù)雜度，提高模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，并精確定位故障產(chǎn)生的原因。同時(shí)，獲得易于被分析研宄人員和使用者理解的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。
[0067]4、智能模型構(gòu)建
[0068]由于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是水輪機(jī)的關(guān)鍵控制設(shè)備，其發(fā)生故障往往會(huì)引起嚴(yán)重的安全隱患及經(jīng)濟(jì)損失。而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的某種故障表征又可能是由多種原因所引起的，每種原因所造成的后果又不盡相同，因此這里采用帶置信度的集成學(xué)習(xí)方法構(gòu)建診斷模型，如圖8所示。
[0069]在訓(xùn)練階段，針對(duì)每種故障分別構(gòu)建一個(gè)診斷模型，在測(cè)試階段，綜合各種模型的輸出結(jié)果，按其置信度的大小，給出一個(gè)綜合的預(yù)測(cè)結(jié)果。
[0070]米用后驗(yàn)概率的支持向量機(jī)(Poster1riProbabiIitySupportVectorMachinesPPSVM) >Bayesian學(xué)習(xí)、決策樹等方法作為元分類器，利用集成學(xué)習(xí)的方法構(gòu)建準(zhǔn)確、健壯的預(yù)測(cè)模型。
[0071]對(duì)原因確定的故障診斷則采用故障樹構(gòu)建模型，以進(jìn)一步提高故障定位的準(zhǔn)確度。如圖9所示，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)健康狀態(tài)預(yù)測(cè)故障樹的頂事件為:水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)狀態(tài)健康狀態(tài)預(yù)測(cè)；然后下面三個(gè)分系統(tǒng)分別為:電氣調(diào)節(jié)器狀態(tài)預(yù)測(cè)、電液隨動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)預(yù)測(cè)、油壓裝置部分狀態(tài)預(yù)測(cè)；從而構(gòu)成了水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)狀態(tài)預(yù)測(cè)的主故障樹。繼續(xù)進(jìn)行故障樹深入層次分析，可以得到各自的主故障樹與各自的故障子樹。電氣調(diào)節(jié)器狀態(tài)預(yù)測(cè)主要是對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)的健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，電液隨動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)預(yù)測(cè)主要是對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)、事故配壓閥、分段關(guān)閉、接力器等設(shè)備的健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，油壓裝置部分狀態(tài)預(yù)測(cè)主要是對(duì)油壓裝置和漏油箱等設(shè)備的健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
[0072]根據(jù)所建立的故障樹與故障樹的定性分析，由于系統(tǒng)故障樹底事件、中間事件與頂事件全都是由或門連接，同時(shí)底事件相互獨(dú)立，所以，每個(gè)故障樹的底事件即為水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最小割集:N1、N2、N3、…….、NX，(X根據(jù)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的具體配置確定)根據(jù)故障樹的等效和簡(jiǎn)化原則，可以得到水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)狀態(tài)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化樹如圖10所示。
[0073]5、異常參數(shù)檢測(cè)
[0074]通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中的參數(shù)進(jìn)行異常檢測(cè)，能夠迅速發(fā)現(xiàn)參數(shù)的異常值。具體采用如下三種檢測(cè)方法:
[0075](I)基于模型的技術(shù):基于已有的數(shù)據(jù)構(gòu)建一個(gè)模型，調(diào)節(jié)系統(tǒng)異常時(shí)，產(chǎn)生的異常的數(shù)據(jù)通常會(huì)在模型中顯得格格不入。
[0076](2)基于接近性的技術(shù):利用現(xiàn)有技術(shù)(例如:歐氏距離、余弦相似度、Jacard指數(shù)、皮爾森相關(guān)系數(shù)等)定義數(shù)據(jù)之間的接近性或者相似度。異常數(shù)據(jù)會(huì)離大多數(shù)數(shù)據(jù)距離較遠(yuǎn)。
[0077](3)基于密度的技術(shù):利用上述相似度或者距離，估計(jì)所有數(shù)據(jù)點(diǎn)在空間里的密度，那些處于低密度區(qū)域的數(shù)據(jù)點(diǎn)就是所謂的異常數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種能實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)預(yù)測(cè)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)和水輪機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)，其特征在于:還包括用于檢測(cè)所述水輪機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)的第一漏油傳感器，所述第一漏油傳感器與所述水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)連接；所述水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)根據(jù)第一漏油傳感器檢測(cè)的信號(hào)通過多源信息融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的智能診斷和健康狀態(tài)預(yù)測(cè)，并將診斷和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述能實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)預(yù)測(cè)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:還包括用于檢測(cè)油壓裝置狀態(tài)信號(hào)的第一油泵輸出流量傳感器、第一油壓傳感器、壓力罐液位傳感器、回油箱液位傳感器、第一油質(zhì)傳感器，以及檢測(cè)油壓裝置控制柜中油泵電機(jī)的第一檢測(cè)裝置；所述第一油泵輸出流量傳感器、第一油壓傳感器、壓力罐液位傳感器、回油箱液位傳感器、油質(zhì)傳感器和第一檢測(cè)裝置分別與所述水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述能實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)預(yù)測(cè)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:還包括用于檢測(cè)漏油箱狀態(tài)信號(hào)的液位傳感器、第二油質(zhì)傳感器和第二油泵輸出流量傳感器，以及檢測(cè)漏油箱控制柜中油泵電機(jī)的第二檢測(cè)裝置，所述液位傳感器、第二油質(zhì)傳感器、第二油泵輸出流量傳感器和第二檢測(cè)裝置分別與所述水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述能實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)預(yù)測(cè)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:還包括用于檢測(cè)事故配壓閥的第三漏油傳感器和檢測(cè)閥芯動(dòng)作的第二油壓傳感器，所述第三漏油傳感器和第二油壓傳感器分別與所述水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述能實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)預(yù)測(cè)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:還包括用于檢測(cè)分段關(guān)閉裝置的第四漏油傳感器和用于檢測(cè)分段關(guān)閉裝置動(dòng)作信號(hào)的第三油壓傳感器，所述第四漏油傳感器和第三油壓傳感器分別與所述水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述能實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)預(yù)測(cè)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:還包括用于檢測(cè)接力器的開、關(guān)腔壓力傳感器和接力器位移傳感器，所述開、關(guān)腔壓力傳感器和接力器位移傳感器分別與所述水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述能實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)預(yù)測(cè)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:還包括用于檢測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組的功率變送器、機(jī)組PT、機(jī)組轉(zhuǎn)速探頭和蝸殼壓力傳感器，所述功率變送器、機(jī)組PT、機(jī)組轉(zhuǎn)速探頭和蝸殼壓力傳感器分別與所述水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述能實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)預(yù)測(cè)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:所述水輪機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)還設(shè)有第二漏油傳感器，所述第二、第三和第四漏油傳感器與漏油箱連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種能實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)預(yù)測(cè)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)和水輪機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)，其特征在于：還包括用于檢測(cè)所述水輪機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)的第一漏油傳感器，所述第一漏油傳感器與所述水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)連接；所述水輪機(jī)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)根據(jù)第一漏油傳感器檢測(cè)的信號(hào)通過多源信息融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的智能診斷和健康狀態(tài)預(yù)測(cè)，并將診斷和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。本實(shí)用新型能夠通過各種傳感器和檢測(cè)設(shè)備，利用多源信息融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的智能診斷和健康狀態(tài)預(yù)測(cè)。
【IPC分類】F03B15-00
【公開號(hào)】CN204591576
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520206891
【發(fā)明人】陳啟明, 陳瑞興, 楊炳良, 張強(qiáng), 劉躍川, 曹春蘭, 林秉良, 湯啟建, 呂在生, 王華軍, 丁偉
【申請(qǐng)人】武漢四創(chuàng)自動(dòng)控制技術(shù)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月8日