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數(shù)據(jù)融合在發(fā)電機故障診斷中的應(yīng)用
當(dāng)前,我國的電力工業(yè)己進(jìn)入大電網(wǎng)與大機組的發(fā)展階段。300600MW發(fā)電機組己成為電網(wǎng)的主力機組-為防止大容量發(fā)電機運行中的事故,一方面要解決發(fā)電機設(shè)計及制造工藝質(zhì)量,另一方面要提高運行維護(hù)水平,提高機組安裝檢修質(zhì)量,開展旨在消除發(fā)電機潛伏性故障防止突發(fā)性事故發(fā)生、減少事故損失的在線監(jiān)測及診斷技術(shù)的研究是必須的-目前國內(nèi)己研制出氫冷發(fā)電機過熱報警、射頻監(jiān)測儀、漏氫及氫氣濕度監(jiān)測、無刷勵磁發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流和溫度監(jiān)測等裝置,且發(fā)揮了很大作用-但這些裝置往往都單獨運行,有的裝置輸出的數(shù)據(jù)只能說明電機各部分潛在故障的間接信息,有的難以確定運行的安全界限-由于保護(hù)裝置眾多,在發(fā)生參數(shù)越界報警時難以處理,同時由于大量信息可能不完全、不精確,甚至有矛盾,決策者稍一不慎或延誤,就可能造成重大經(jīng)濟損失和社會影響-因此需要對這些信息進(jìn)行自動綜合處理,研究發(fā)電機在線監(jiān)測數(shù)據(jù)融合技術(shù)的目的就是將信息融合技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)測控領(lǐng)域,保證機組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟地運行。
1數(shù)據(jù)融合技術(shù)在發(fā)電機故障診斷中的應(yīng)用同步發(fā)電機是生產(chǎn)電能的基本設(shè)備,是電網(wǎng)的心臟,它的運行可靠性直接影響電網(wǎng)運行及能否向用戶安全經(jīng)濟地供電。對發(fā)電機而言,不僅在設(shè)計和制造階段要以提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性作為首要任務(wù),而且并網(wǎng)運行后實現(xiàn)在線監(jiān)測和診斷也成為一項亟待解決的課題。其主要目的是:檢查發(fā)電機在初始階段出現(xiàn)的缺陷,以便有計劃地安排檢修,從而減少強迫停機次數(shù),避免事故的發(fā)生;同時延長發(fā)電機平均無故障時間及縮短平均修理時間,降低維護(hù)費用和提高發(fā)電機的可用性。為保證發(fā)電機的安全可靠運行,近十幾年世界一些都開展了在線監(jiān)測和診斷技術(shù)的研究,并逐步推廣應(yīng)用。自80年代以來國際大電網(wǎng)會議(CIGRE)的歷屆年會中,發(fā)電機故障監(jiān)測和診斷列為SC-11(旋轉(zhuǎn)電機)委員會的中心論題之一。近年來開始研究和采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)專家診斷系統(tǒng),使診斷技術(shù)發(fā)展到更為的程度。
數(shù)據(jù)融合是80年代形成和發(fā)展起來的一種自動化信息綜合處理技術(shù),它充分利用多源數(shù)據(jù)的互補性和電子計算機的高速運算與智能來提高結(jié)果信息的質(zhì)量。這一技術(shù)首先廣泛應(yīng)用于軍事,并很快推廣到自動控制、航空交通管制醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。在發(fā)電機在線監(jiān)測中應(yīng)用數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行故障診斷具有良好的應(yīng)用前景。
發(fā)電機運行監(jiān)測數(shù)據(jù)來自不同的傳感器,例如定子繞阻絕緣在線監(jiān)測可得到射頻監(jiān)測儀的射頻電平數(shù)值,或者局部過熱監(jiān)測裝置測得的電流指示值。
絕緣惡化,局部放電加時,射頻電平數(shù)值大,而絕緣局部過熱時,電離電流則大幅下降,兩種數(shù)據(jù)趨勢相反。其它如端部振動數(shù)值氫氣濕度數(shù)據(jù)等各有特定的含義,反映發(fā)電機各部分的運行狀況。提取其中本質(zhì)的故障信息是困難的,原因是:發(fā)電機組結(jié)構(gòu)龐大,工藝復(fù)雜,難以在。目前米用8,10.采用8個輸入反映專家經(jīng)驗知識,輸入數(shù)據(jù)是根據(jù)具體在線監(jiān)測裝置的輸出范圍、發(fā)電機正常運行數(shù)據(jù)、機組多種情況下的經(jīng)驗數(shù)據(jù)等綜合分析,再歸一化而成,組成60個樣本,其中30個樣本用于訓(xùn)練學(xué)習(xí),30個樣本用于檢驗。高斯函數(shù)網(wǎng)絡(luò)三個參數(shù)中,各RBF中心由專家經(jīng)驗確定,e和輸出單元的權(quán)值用監(jiān)督學(xué)習(xí)方法去訓(xùn)練,學(xué)習(xí)過程采用迭代算法如下:樣本的更小平均距離;/=1,2,…,N,N為訓(xùn)練樣本數(shù),如所有Ek 2.4仿真運行結(jié)果0.0235,迭代收斂后輸入30個檢驗樣本,馬上得到關(guān)于定子和轉(zhuǎn)子狀況的診斷結(jié)果。根據(jù)y1到y(tǒng)6的輸出數(shù)值進(jìn)行判斷,如取上閾值為0.6,下閾值為0.3,則29個樣本與專家經(jīng)驗知識結(jié)果吻合,有一個樣本輸出y4僅為0.556,誤差較大。另外,當(dāng)輸入新故障組合時,不能獲得正確融合結(jié)果,應(yīng)把新故障組合作為訓(xùn)練樣本輸入,重新訓(xùn)練學(xué)習(xí),提高融合網(wǎng)絡(luò)的智能,所以一旦有新的樣本作為專家經(jīng)驗提供時,可以進(jìn)行重新訓(xùn)練,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能可以不斷改進(jìn),模擬人腦功能,使數(shù)據(jù)融合后的結(jié)論更可信。領(lǐng)域?qū)<医?jīng)驗知識十分重要,直接影響網(wǎng)絡(luò)智能和診斷決策,必須設(shè)置密碼,保證輸入的是真正的專家經(jīng)驗知識。
仿真結(jié)果表明,網(wǎng)絡(luò)的診斷結(jié)果可靠性較好,個別誤差較大的檢驗樣本可以經(jīng)專家研究后作為新樣本重新輸入網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。新故障組合應(yīng)作為新樣本,重新輸入網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行學(xué)習(xí),提高融合網(wǎng)絡(luò)的智能,訓(xùn)練后網(wǎng)絡(luò)可以正確識別這一類故障組合。在將來決策級融合中,加更多人類專家的經(jīng)驗知識,如考慮發(fā)電機容量、工藝結(jié)構(gòu)、大修后投運時間、運行年限、漏油程度及事故部位的統(tǒng)計規(guī)律等因素,再結(jié)合RBF網(wǎng)絡(luò)輸出結(jié)果,進(jìn)行模糊綜合評判,處理不精確及不確定的情況,不斷提高診斷決策系統(tǒng)的性能。
3結(jié)語設(shè)備診斷技術(shù)有很強的工程背景,具有重要的實用價值。由于計算機與監(jiān)測技術(shù)的結(jié)合,新的在線監(jiān)測系統(tǒng)不斷問世,為實現(xiàn)預(yù)測維修提供了有效的技術(shù)手段。信息融合的方法更準(zhǔn)確地識別引起發(fā)電機狀態(tài)超出正常運行范圍的故障條件,實現(xiàn)了綜合3結(jié)論采用貼體坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法生成了雙輥熔池區(qū)域的貼體網(wǎng)格并采用Takuda所提出的速度模型得出熔池區(qū)域的速度場分布,通過對熱焓與潛熱關(guān)系的分析,推導(dǎo)出具有對流項時的穩(wěn)態(tài)溫度場的溫度回升源項處理方法,對雙輥熔池的傳熱狀況進(jìn)行了研究并分析了計算結(jié)果。計算結(jié)果表明:在同樣的冷卻條件下,澆注溫度的提高使鑄帶全凝固點向輥出口方向移動,對于鑄軋速度為0.5m/s的鑄帶來說,14801500*C的澆注溫度是合適的,相同的冷卻條件下,Q 5m/s的鑄軋速度是合適的,太大或太小都會對鑄帶質(zhì)量造成影響,冷卻強度與鑄軋速度要相匹配。采用簡易速度場進(jìn)行傳熱計算的方法與采用流場與溫度場耦合計算所得結(jié)果是相同的。
1數(shù)據(jù)融合技術(shù)在發(fā)電機故障診斷中的應(yīng)用同步發(fā)電機是生產(chǎn)電能的基本設(shè)備,是電網(wǎng)的心臟,它的運行可靠性直接影響電網(wǎng)運行及能否向用戶安全經(jīng)濟地供電。對發(fā)電機而言,不僅在設(shè)計和制造階段要以提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性作為首要任務(wù),而且并網(wǎng)運行后實現(xiàn)在線監(jiān)測和診斷也成為一項亟待解決的課題。其主要目的是:檢查發(fā)電機在初始階段出現(xiàn)的缺陷,以便有計劃地安排檢修,從而減少強迫停機次數(shù),避免事故的發(fā)生;同時延長發(fā)電機平均無故障時間及縮短平均修理時間,降低維護(hù)費用和提高發(fā)電機的可用性。為保證發(fā)電機的安全可靠運行,近十幾年世界一些都開展了在線監(jiān)測和診斷技術(shù)的研究,并逐步推廣應(yīng)用。自80年代以來國際大電網(wǎng)會議(CIGRE)的歷屆年會中,發(fā)電機故障監(jiān)測和診斷列為SC-11(旋轉(zhuǎn)電機)委員會的中心論題之一。近年來開始研究和采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)專家診斷系統(tǒng),使診斷技術(shù)發(fā)展到更為的程度。
數(shù)據(jù)融合是80年代形成和發(fā)展起來的一種自動化信息綜合處理技術(shù),它充分利用多源數(shù)據(jù)的互補性和電子計算機的高速運算與智能來提高結(jié)果信息的質(zhì)量。這一技術(shù)首先廣泛應(yīng)用于軍事,并很快推廣到自動控制、航空交通管制醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。在發(fā)電機在線監(jiān)測中應(yīng)用數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行故障診斷具有良好的應(yīng)用前景。
發(fā)電機運行監(jiān)測數(shù)據(jù)來自不同的傳感器,例如定子繞阻絕緣在線監(jiān)測可得到射頻監(jiān)測儀的射頻電平數(shù)值,或者局部過熱監(jiān)測裝置測得的電流指示值。
絕緣惡化,局部放電加時,射頻電平數(shù)值大,而絕緣局部過熱時,電離電流則大幅下降,兩種數(shù)據(jù)趨勢相反。其它如端部振動數(shù)值氫氣濕度數(shù)據(jù)等各有特定的含義,反映發(fā)電機各部分的運行狀況。提取其中本質(zhì)的故障信息是困難的,原因是:發(fā)電機組結(jié)構(gòu)龐大,工藝復(fù)雜,難以在。目前米用8,10.采用8個輸入反映專家經(jīng)驗知識,輸入數(shù)據(jù)是根據(jù)具體在線監(jiān)測裝置的輸出范圍、發(fā)電機正常運行數(shù)據(jù)、機組多種情況下的經(jīng)驗數(shù)據(jù)等綜合分析,再歸一化而成,組成60個樣本,其中30個樣本用于訓(xùn)練學(xué)習(xí),30個樣本用于檢驗。高斯函數(shù)網(wǎng)絡(luò)三個參數(shù)中,各RBF中心由專家經(jīng)驗確定,e和輸出單元的權(quán)值用監(jiān)督學(xué)習(xí)方法去訓(xùn)練,學(xué)習(xí)過程采用迭代算法如下:樣本的更小平均距離;/=1,2,…,N,N為訓(xùn)練樣本數(shù),如所有Ek 2.4仿真運行結(jié)果0.0235,迭代收斂后輸入30個檢驗樣本,馬上得到關(guān)于定子和轉(zhuǎn)子狀況的診斷結(jié)果。根據(jù)y1到y(tǒng)6的輸出數(shù)值進(jìn)行判斷,如取上閾值為0.6,下閾值為0.3,則29個樣本與專家經(jīng)驗知識結(jié)果吻合,有一個樣本輸出y4僅為0.556,誤差較大。另外,當(dāng)輸入新故障組合時,不能獲得正確融合結(jié)果,應(yīng)把新故障組合作為訓(xùn)練樣本輸入,重新訓(xùn)練學(xué)習(xí),提高融合網(wǎng)絡(luò)的智能,所以一旦有新的樣本作為專家經(jīng)驗提供時,可以進(jìn)行重新訓(xùn)練,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能可以不斷改進(jìn),模擬人腦功能,使數(shù)據(jù)融合后的結(jié)論更可信。領(lǐng)域?qū)<医?jīng)驗知識十分重要,直接影響網(wǎng)絡(luò)智能和診斷決策,必須設(shè)置密碼,保證輸入的是真正的專家經(jīng)驗知識。
仿真結(jié)果表明,網(wǎng)絡(luò)的診斷結(jié)果可靠性較好,個別誤差較大的檢驗樣本可以經(jīng)專家研究后作為新樣本重新輸入網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。新故障組合應(yīng)作為新樣本,重新輸入網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行學(xué)習(xí),提高融合網(wǎng)絡(luò)的智能,訓(xùn)練后網(wǎng)絡(luò)可以正確識別這一類故障組合。在將來決策級融合中,加更多人類專家的經(jīng)驗知識,如考慮發(fā)電機容量、工藝結(jié)構(gòu)、大修后投運時間、運行年限、漏油程度及事故部位的統(tǒng)計規(guī)律等因素,再結(jié)合RBF網(wǎng)絡(luò)輸出結(jié)果,進(jìn)行模糊綜合評判,處理不精確及不確定的情況,不斷提高診斷決策系統(tǒng)的性能。
3結(jié)語設(shè)備診斷技術(shù)有很強的工程背景,具有重要的實用價值。由于計算機與監(jiān)測技術(shù)的結(jié)合,新的在線監(jiān)測系統(tǒng)不斷問世,為實現(xiàn)預(yù)測維修提供了有效的技術(shù)手段。信息融合的方法更準(zhǔn)確地識別引起發(fā)電機狀態(tài)超出正常運行范圍的故障條件,實現(xiàn)了綜合3結(jié)論采用貼體坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法生成了雙輥熔池區(qū)域的貼體網(wǎng)格并采用Takuda所提出的速度模型得出熔池區(qū)域的速度場分布,通過對熱焓與潛熱關(guān)系的分析,推導(dǎo)出具有對流項時的穩(wěn)態(tài)溫度場的溫度回升源項處理方法,對雙輥熔池的傳熱狀況進(jìn)行了研究并分析了計算結(jié)果。計算結(jié)果表明:在同樣的冷卻條件下,澆注溫度的提高使鑄帶全凝固點向輥出口方向移動,對于鑄軋速度為0.5m/s的鑄帶來說,14801500*C的澆注溫度是合適的,相同的冷卻條件下,Q 5m/s的鑄軋速度是合適的,太大或太小都會對鑄帶質(zhì)量造成影響,冷卻強度與鑄軋速度要相匹配。采用簡易速度場進(jìn)行傳熱計算的方法與采用流場與溫度場耦合計算所得結(jié)果是相同的。