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数据融合在发电机故障诊断中的应用

时间:2015-11-27 16:27:42 来源:

当前,我国的电力工业己进入大电网与大机组的发展阶段。300600MW发电机组己成为电网的主力机组-为防止大容量发电机运行中的事故,一方面要解决发电机设计及制造工艺质量,另一方面要提高运行维护水平,提高机组安装检修质量,开展旨在消除发电机潜伏性故障防止突发性事故发生、减少事故损失的在线监测及诊断技术的研究是必须的-目前国内己研制出氢冷发电机过热报警、射频监测仪、漏氢及氢气湿度监测、无刷励磁发电机转子电流和温度监测等装置,且发挥了很大作用-但这些装置往往都单独运行,有的装置输出的数据只能说明电机各部分潜在故障的间接信息,有的难以确定运行的安全界限-由于保护装置众多,在发生参数越界报警时难以处理,同时由于大量信息可能不完全、不精确,甚至有矛盾,决策者稍一不慎或延误,就可能造成重大经济损失和社会影响-因此需要对这些信息进行自动综合处理,研究发电机在线监测数据融合技术的目的就是将信息融合技术应用到工业测控领域,保证机组安全、稳定、经济地运行。

  1数据融合技术在发电机故障诊断中的应用同步发电机是生产电能的基本设备,是电网的心脏,它的运行可靠性直接影响电网运行及能否向用户安全经济地供电。对发电机而言,不仅在设计和制造阶段要以提高产品质量和可靠性作为首要任务,而且并网运行后实现在线监测和诊断也成为一项亟待解决的课题。其主要目的是:检查发电机在初始阶段出现的缺陷,以便有计划地安排检修,从而减少强迫停机次数,避免事故的发生;同时延长发电机平均无故障时间及缩短平均修理时间,降低维护费用和提高发电机的可用性。为保证发电机的安全可靠运行,近十几年世界一些国家都开展了在线监测和诊断技术的研究,并逐步推广应用。自80年代以来国际大电网会议(CIGRE)的历届年会中,发电机故障监测和诊断列为SC-11(旋转电机)委员会的中心论题之一。近年来开始研究和采用数据融合技术专家诊断系统,使诊断技术发展到更为高级的程度。

  数据融合是80年代形成和发展起来的一种自动化信息综合处理技术,它充分利用多源数据的互补性和电子计算机的高速运算与智能来提高结果信息的质量。这一技术首先广泛应用于军事,并很快推广到自动控制、航空交通管制医疗诊断等领域。在发电机在线监测中应用数据融合技术进行故障诊断具有良好的应用前景。

  发电机运行监测数据来自不同的传感器,例如定子绕阻绝缘在线监测可得到射频监测仪的射频电平数值,或者局部过热监测装置测得的电流指示值。

  绝缘恶化,局部放电加时,射频电平数值大,而绝缘局部过热时,电离电流则大幅下降,两种数据趋势相反。其它如端部振动数值氢气湿度数据等各有特定的含义,反映发电机各部分的运行状况。提取其中本质的故障信息是困难的,原因是:发电机组结构庞大,工艺复杂,难以在。目前米用8,10.采用8个输入反映专家经验知识,输入数据是根据具体在线监测装置的输出范围、发电机正常运行数据、机组多种情况下的经验数据等综合分析,再归一化而成,组成60个样本,其中30个样本用于训练学习,30个样本用于检验。高斯函数网络三个参数中,各RBF中心由专家经验确定,e和输出单元的权值用监督学习方法去训练,学习过程采用迭代算法如下:样本的最小平均距离;/=1,2,…,N,N为训练样本数,如所有Ek   2.4仿真运行结果0.0235,迭代收敛后输入30个检验样本,马上得到关于定子和转子状况的诊断结果。根据y1到y6的输出数值进行判断,如取上阈值为0.6,下阈值为0.3,则29个样本与专家经验知识结果吻合,有一个样本输出y4仅为0.556,误差较大。另外,当输入新故障组合时,不能获得正确融合结果,应把新故障组合作为训练样本输入,重新训练学习,提高融合网络的智能,所以一旦有新的样本作为专家经验提供时,可以进行重新训练,神经网络的智能可以不断改进,模拟人脑功能,使数据融合后的结论更可信。领域专家经验知识十分重要,直接影响网络智能和诊断决策,必须设置密码,保证输入的是真正的专家经验知识。

  仿真结果表明,网络的诊断结果可靠性较好,个别误差较大的检验样本可以经专家研究后作为新样本重新输入网络训练。新故障组合应作为新样本,重新输入网络,进行学习,提高融合网络的智能,训练后网络可以正确识别这一类故障组合。在将来决策级融合中,加更多人类专家的经验知识,如考虑发电机容量、工艺结构、大修后投运时间、运行年限、漏油程度及事故部位的统计规律等因素,再结合RBF网络输出结果,进行模糊综合评判,处理不精确及不确定的情况,不断提高诊断决策系统的性能。

  3结语设备诊断技术有很强的工程背景,具有重要的实用价值。由于计算机与监测技术的结合,新的在线监测系统不断问世,为实现预测维修提供了有效的技术手段。信息融合的方法更准确地识别引起发电机状态超出正常运行范围的故障条件,实现了综合3结论采用贴体坐标转换方法生成了双辊熔池区域的贴体网格并采用Takuda所提出的速度模型得出熔池区域的速度场分布,通过对热焓与潜热关系的分析,推导出具有对流项时的稳态温度场的温度回升源项处理方法,对双辊熔池的传热状况进行了研究并分析了计算结果。计算结果表明:在同样的冷却条件下,浇注温度的提高使铸带全凝固点向辊出口方向移动,对于铸轧速度为0.5m/s的铸带来说,14801500*C的浇注温度是合适的,相同的冷却条件下,Q 5m/s的铸轧速度是合适的,太大或太小都会对铸带质量造成影响,冷却强度与铸轧速度要相匹配。采用简易速度场进行传热计算的方法与采用流场与温度场耦合计算所得结果是相同的。

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