一種火電廠設(shè)備狀態(tài)評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及設(shè)備狀態(tài)檢測預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種火電廠設(shè)備狀態(tài)評估方法，可用于火電廠設(shè)備故障的早期預(yù)警。
【背景技術(shù)】
[0002]火電廠設(shè)備系統(tǒng)是一個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，具有故障率高和故障危害性大的特點。由于設(shè)計、制造、安裝、維護、管理和運行等方面的原因使得很多火電機組的強迫停運率和事故發(fā)生率居高不下。傳統(tǒng)的火電廠設(shè)備運行監(jiān)測關(guān)注定值報警，較少關(guān)注參數(shù)的波動范圍或劣化趨勢；往往在發(fā)生參數(shù)報警、熱工保護動作時，設(shè)備已經(jīng)發(fā)生了較嚴重的劣化與故障。
[0003]從參數(shù)預(yù)測角度講，火電廠熱力系統(tǒng)分析是一個多參數(shù)、非線性、強耦合的復(fù)雜問題，動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理的經(jīng)典方法也很難給出合適的預(yù)測，普通的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在計算次數(shù)高，收斂速度慢等缺點，因此很有必要提出一種新型算法來對設(shè)備變工況運行時的參數(shù)訓(xùn)練值給出預(yù)測，作為設(shè)備監(jiān)測的基準或?qū)φ諗?shù)據(jù)。但是，傳統(tǒng)的火電廠設(shè)備狀態(tài)評估主要依賴設(shè)備管理人員的主觀經(jīng)驗，未能依據(jù)設(shè)備海量監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析與診斷，機組隱患不能及時被發(fā)現(xiàn)和處理；設(shè)備故障診斷依賴外部專家，未對以往的診斷經(jīng)驗進行積累、交流與學(xué)習(xí)，缺乏診斷經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)平臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)火電廠的設(shè)備、系統(tǒng)及機組的狀態(tài)評估和設(shè)備對象潛在故障變化的早期預(yù)警，并通過基于不同報警類型的參數(shù)狀態(tài)評估方法，提示引起設(shè)備、系統(tǒng)及機組報警的監(jiān)測參數(shù)，幫助火電廠關(guān)注設(shè)備早期劣化、分析故障原因以及積累診斷經(jīng)驗的火電廠設(shè)備狀態(tài)評估方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種火電廠設(shè)備狀態(tài)評估方法，實施步驟包括:
1)從火電廠的各個設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫中選擇設(shè)備監(jiān)測參數(shù)，將火電廠的機組劃分為多個設(shè)備群或者系統(tǒng)，將每一個設(shè)備群或者系統(tǒng)劃分為多個設(shè)備，針對每一個設(shè)備建立至少一個設(shè)備監(jiān)測模型，為每一個設(shè)備監(jiān)測模型關(guān)聯(lián)相關(guān)的設(shè)備監(jiān)測參數(shù)，并根據(jù)所述設(shè)備監(jiān)測參數(shù)的屬性將每一個設(shè)備監(jiān)測模型下的設(shè)備監(jiān)測參數(shù)分類為不同的參數(shù)類；
2)從所述歷史數(shù)據(jù)庫中篩選出設(shè)備正常運行歷史數(shù)據(jù)，得到設(shè)備的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)集；
3)建立基于廣義矩估計算法的回歸模型，使用所述正常狀態(tài)數(shù)據(jù)集對設(shè)備監(jiān)測模型進行模型訓(xùn)練，得到各個設(shè)備監(jiān)測參數(shù)對應(yīng)不同工況的正常值并輸出；
4)從火電廠的各個設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫中獲取各個測點的設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)，判斷各個設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)是否數(shù)據(jù)異常，如果數(shù)據(jù)異常則將其剔除不參與后續(xù)的狀態(tài)評估；如果數(shù)據(jù)正常，則將其保留以參與后續(xù)的狀態(tài)評估；
5)將所有正常的設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)進行狀態(tài)評估，得到各個正常的設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)對應(yīng)的評估狀態(tài)；
6)將所有設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)的評估狀態(tài)轉(zhuǎn)換為設(shè)備監(jiān)測參數(shù)的參數(shù)狀態(tài)值，基于設(shè)備監(jiān)測參數(shù)的參數(shù)狀態(tài)值評估得到對應(yīng)參數(shù)類的參數(shù)類狀態(tài)值及參數(shù)類狀態(tài)，基于參數(shù)類的參數(shù)類狀態(tài)值加權(quán)評估得到對應(yīng)設(shè)備監(jiān)測模型的模型狀態(tài)值及模型狀態(tài)，基于設(shè)備監(jiān)測模型的模型狀態(tài)值加權(quán)評估得到對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)值及設(shè)備狀態(tài)，基于設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)值加權(quán)評估得到對應(yīng)設(shè)備群的設(shè)備群狀態(tài)值及設(shè)備群狀態(tài)或者系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)值及系統(tǒng)狀態(tài)，根據(jù)所述設(shè)備群的設(shè)備群狀態(tài)值或者系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)值加權(quán)評估得到火電廠機組的機組狀態(tài)值及機組狀態(tài)；最終將火電廠機組的設(shè)備監(jiān)測模型的模型狀態(tài)、設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備群的設(shè)備群狀態(tài)、系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)及機組狀態(tài)輸出。
[0006]優(yōu)選地，所述步驟2)中從所述歷史數(shù)據(jù)庫中篩選出設(shè)備正常運行歷史數(shù)據(jù)時，所述設(shè)備正常運行歷史數(shù)據(jù)滿足以下條件:所述設(shè)備正常運行歷史數(shù)據(jù)涵蓋一段能夠反映設(shè)備在各個工況下的運行時間，且所述設(shè)備正常運行歷史數(shù)據(jù)中的每個采樣數(shù)據(jù)組包括的設(shè)備所有設(shè)備監(jiān)測參數(shù)的數(shù)據(jù)值都在正常范圍內(nèi)以表達設(shè)備的正常運行狀態(tài)，且每個采樣數(shù)據(jù)組中設(shè)備各個設(shè)備監(jiān)測參數(shù)均在同一時刻被采樣。
[0007]優(yōu)選地，所述步驟3)的詳細步驟包括:
3.1)設(shè)定設(shè)備監(jiān)測模型的模型監(jiān)視條件，確定監(jiān)視工況，非模型監(jiān)視條件下不輸出模型訓(xùn)練值；
3.2)調(diào)整所述正常狀態(tài)數(shù)據(jù)集，進一步擴充或篩選設(shè)備正常運行歷史數(shù)據(jù)，完善豐富所述正常狀態(tài)數(shù)據(jù)集；
3.3)針對廣義矩估計算法進行系數(shù)設(shè)定，所述設(shè)定的算法系數(shù)包括模型精度、數(shù)據(jù)采樣間隔，根據(jù)設(shè)定的算法系數(shù)建立基于廣義矩陣估計算法的回歸模型；
3.4)使用所述正常狀態(tài)數(shù)據(jù)集對設(shè)備監(jiān)測模型進行訓(xùn)練；
3.5)輸出模型訓(xùn)練值，根據(jù)各個設(shè)備監(jiān)測參數(shù)的狀態(tài)，自動選擇與設(shè)備監(jiān)測參數(shù)最接近的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)集，給出每個設(shè)備監(jiān)測參數(shù)對應(yīng)的訓(xùn)練值，訓(xùn)練值即為參數(shù)在正常運行數(shù)據(jù)模型下的正常值；
3.6)判斷所述模型訓(xùn)練值是否滿足精度要求，如果滿足要求，則結(jié)束并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟4);否則，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟3.2)。
[0008]優(yōu)選地，所述步驟5)中所有正常的設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)進行狀態(tài)評估的詳細步驟包括:
5.1)選擇一個正常的設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)輸入，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟5.2)，
5.2)將該設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的第一監(jiān)測參數(shù)實際值允許波動范圍進行比較，如果超出第一監(jiān)測參數(shù)實際值允許波動范圍，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟5.8)，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟5.3)；
5.3)將該設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的第二監(jiān)測參數(shù)實際值允許波動范圍進行比較，如果超出第二監(jiān)測參數(shù)實際值允許波動范圍，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟5.7)，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟5.4)；
5.4)將該設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的第三監(jiān)測參數(shù)偏差值允許波動范圍進行比較，如果超出第三監(jiān)測參數(shù)偏差值允許波動范圍，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟5.6)，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟5.5)； 5.5)將該設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)狀態(tài)評估為“正?！?，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟5.9);
5.6)將該設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)狀態(tài)評估為“注意”，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟5.9);
5.7)將該設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)狀態(tài)評估為“異常”，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟5.9);
5.8)將該設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)狀態(tài)評估為“嚴重”，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟5.9);
5.9)檢測是否所有正常的設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)已經(jīng)處理完畢，如果處理完畢則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟6)，否則針對尚未處理的正常的設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)，繼續(xù)執(zhí)行步驟5.2)。
[0009]優(yōu)選地，所述步驟6)中將所有設(shè)備監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)的評估狀態(tài)轉(zhuǎn)換為設(shè)備監(jiān)測參數(shù)的參數(shù)狀態(tài)值時，“正?！睂?yīng)的的參數(shù)狀態(tài)值為0.2，“注意”對應(yīng)的的參數(shù)狀態(tài)值為0.5，“異?！睂?yīng)的的參數(shù)狀態(tài)值為0.7，“嚴重”對應(yīng)的的參數(shù)狀態(tài)值為I。
[0010]優(yōu)選地，所述步驟6)中基于設(shè)備監(jiān)測參數(shù)的參數(shù)狀態(tài)值評估得到對應(yīng)參數(shù)類的參數(shù)類狀態(tài)及參數(shù)類狀態(tài)值時，參數(shù)類的參數(shù)類狀態(tài)值取決于該參數(shù)類下設(shè)備監(jiān)測參數(shù)的參數(shù)狀態(tài)值的最高值作為參數(shù)類狀態(tài)值，且將對應(yīng)的參數(shù)狀態(tài)值的狀態(tài)作為該參數(shù)類的參數(shù)類狀態(tài)。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟6)中基于參數(shù)類的參數(shù)類狀態(tài)值加權(quán)評估得到對應(yīng)設(shè)備監(jiān)測模型的模型狀態(tài)值及模型狀態(tài)時，首先根據(jù)各個參數(shù)類對設(shè)備監(jiān)測模型的影響程度確定各個參數(shù)類的權(quán)重，且同一設(shè)備監(jiān)測模型下的所有參數(shù)類的權(quán)重之和為1，然后將各個參數(shù)類的參數(shù)類狀態(tài)值與對應(yīng)的權(quán)重進行加權(quán)取平均值，得到對應(yīng)設(shè)備監(jiān)測模型的模型狀態(tài)值；根據(jù)模型狀態(tài)值和“正?！?、“注意”、“異?！?、“嚴重”四種模型狀態(tài)的預(yù)設(shè)映射關(guān)系表獲取該模型狀態(tài)值對應(yīng)的模型狀態(tài)；所述預(yù)設(shè)映射關(guān)系表中，“正常”對應(yīng)的模型狀態(tài)值的范圍為(0，0.2]，“注意”對應(yīng)的模型狀態(tài)值的范圍為(0.2，0.5]，“異?！睂?yīng)的模型狀態(tài)值的范圍為(0.5,0.7], “嚴重”對應(yīng)的模型狀態(tài)值的范圍為(0.7，I]。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟6)中基于設(shè)備監(jiān)測模型的模型狀態(tài)值加權(quán)評估得到對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)值及設(shè)備狀態(tài)時，首先根據(jù)各個設(shè)備監(jiān)測模型對設(shè)備的影響程度確定各個設(shè)備監(jiān)測模型的權(quán)重，且同一設(shè)備下的所有設(shè)備監(jiān)測模型的權(quán)重之和為1，然后將各個設(shè)備監(jiān)測模型的模型狀態(tài)值與對應(yīng)的權(quán)重進行加權(quán)取平均值，得到對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)值；根據(jù)設(shè)備狀態(tài)值和“正常”、“注意”、“異?！薄ⅰ皣乐亍彼姆N設(shè)備狀態(tài)之間的預(yù)設(shè)映射關(guān)系表獲取該設(shè)備狀態(tài)值對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)；所述預(yù)設(shè)映射關(guān)系表中，“正?！睂?yīng)的設(shè)備狀態(tài)值的范圍為(0，0.2]，“注意”對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)值的范圍為(0.2，0.5]，“異常”對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)值的范圍為(0.5,0.7]，“嚴重”對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)值的范圍為(0.7，I]。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟6)中基于設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)值加權(quán)評估得到對應(yīng)設(shè)備群的設(shè)備群狀態(tài)值及設(shè)備群狀態(tài)或者系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)值及系統(tǒng)狀態(tài)時