CN102968113A - 一种发电机励磁系统故障分析及展示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发电机励磁系统的故障分析及展示方法，包括以下步骤：1）在对故障分析、归纳的基础上建立发电机励磁系统故障树；2）将步骤1获得的故障树，根据故障的严重程度将故障信号分类；3）根据步骤2故障信号分类，以故障的严重程度确定信号处理的优先级，定位故障源；4）根据步骤3的诊断结果与步骤1建立的发电机励磁系统故障树对应，将步骤3诊断结果根据故障的不同类型使用不同的方式在故障树上展示；5）建立专家知识库。本发明可以提高发电机励磁系统故障诊断的时效性，对异常信息进行深层次分析，最终定位故障源，并为工作人员提供简洁直观的故障显示界面，可大大缩减检修时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电机励磁系统故障分析及展示方法，属于工业控制技术领域。
背景技术
励磁系统是发电机的重要组成部分，发电机励磁系统一般由励磁调节器、整流单元和灭磁单元三个主要部分组成，励磁调节器根据输入信号和给定调节值，控制整流单元的输出；整流单元向发电机转子提供额定的励磁电流；灭磁单元是当发电机发生故障后，能迅速切断励磁系统，并将存储在发电机转子中的磁场能量快速的消耗在灭磁回路中。励磁系统每个单元工作的好坏直接影响到发电机运行的可靠性和稳定性，所以对每个单元工作状态的监控至关重要。而现阶段对励磁系统工作状态的监控信息较少，以及故障展示不直观，另外发生故障后，系统并未展开深层次的分析，因此在励磁系统安全、可靠、稳定工作方面还存在一定的缺陷，智能化理论在励磁系统还未展开全面的应用。如果励磁系统出现严重事故，而监控和保护未采取相关的措施，可能会导致设备损坏，甚至系统跳闸。若发电机励磁系统未对自身状态展开全方位的监控，一旦因故障跳闸将使生产企业遭受巨大的经济损失和能源浪费。
针对发电机励磁系统故障分析与展示方面存在的缺陷，为避免故障的进一步扩大，提高发电机励磁系统工作状态的全方位监控至关重要。通过归纳发电机励磁系统各单元发生的故障以及故障原因，形成电机励磁系统的故障树。监控系统分析发电机励磁系统工作状态的数据信息，对各单元的工作状态进行监控，当诊断出故障后，将诊断结果动态显示在故障树上，利用自动化的手段定位故障源，方便工作人员及时排除故障，另外通过建立相关的专家知识库，提高系统的智能化水平。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种发电机励磁系统故障分析及展示方法，该方法包括以下步骤：
1）对发电机励磁系统的工作状态数据信息进行分析，归纳各种异常或故障发生的原因，由此建立发电机励磁系统故障树；
2）将步骤1）获得的故障树，根据故障的严重程度将异常信号分为：一般故障、严重故障和事故；
3）根据步骤2）信号分类，以故障的严重程度确定信号处理的优先级：事故、严重故障、一般故障，使用BP神经网络实现发电机励磁系统状态诊断，定位故障源；
4）根据步骤3）诊断的结果与步骤1）建立的发电机励磁系统故障树对应，将步骤3）诊断结果根据故障的不同类型使用不同的方式在故障树上动态展示；
5）建立专家知识库，主要包括故障源、故障原因以及故障处理方式，当故障发生后，通过查询专家知识库，获取相关的故障原因及处理措施，及时将信息展现给工作人员。
前述的发电机励磁系统故障分析及展示方法，在所述步骤1）中，将整个发电机励磁系统分为3个子系统：调节器子系统、整流子系统、灭磁子系统，以发电机励磁系统异常为顶事件，3个子系统异常为中间事件，并以导致异常的原因为中间事件或底事件，建立发电机励磁系统故障树。
前述的发电机励磁系统故障分析及展示方法，在所述步骤2）中，根据发电机励磁系统异常的严重程度，对故障进行分类：一般故障、严重故障和事故，三种故障处理的优先级和展示的方式不同，以方便紧急事务的处理。
前述的发电机励磁系统故障分析及展示方法，在所述步骤3）中，针对故障的优先级，优先级高的故障优先利用BP网络进行分析，诊断故障是否发生。
前述的发电机励磁系统故障分析及展示方法，在所述步骤4）中，将步骤1的故障树和步骤3的故障诊断结果形成对应关系，故障树上动态显示故障诊断结果，且不同等级的故障显示的方式不同，最后在界面上提示故障处理措施。
前述的发电机励磁系统故障分析及展示方法，在所述步骤5）中，将发电机励磁系统的一些故障信号、故障原因、故障形式、故障处理措施等建立专家知识库，通过搜索专家知识库，查询导致故障的原因和处理措施，在一些新故障发生情况下，更新专家知识库。
本发明的发电机励磁系统故障分析及展示方法，通过对发电机励磁系统工作状态的参数信息和现象进行辨识、分析与智能判断，并将诊断结果通过发电机励磁系统故障树动态展示，为操作者及时掌握发电机励磁系统工作状态以及故障处理提供有效的帮助。
附图说明
图1为本发明发电机励磁系统故障分析与展示系统框图；
图2为本发明整流柜子故障树；
图3为本发明整流柜风机停风子故障树展示图；
图4为本发明整流柜快熔熔断子故障树展示图；
图5为本发明整流柜风机停风和快熔熔断子故障树展示图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的详细说明。
由图1可以看出，发电机励磁系统故障分析及展示方法主要分为3个步骤：数据预处理、故障诊断与故障展示。由监控系统采集发电机励磁系统工作状态，数据包括数字信号和模拟信号，然后对数据进行预处理，分析每个信号的重要程度，重要的信号优先处理，将数据信息使用BP神经网络实现发电机励磁系统故障诊断，定位故障源，并将故障信息输入至专家知识库，如果诊断出故障并定位故障源后，在故障树上动态显示故障信号和故障源，并通过专家知识库搜索故障发生的原因以及处理的措施，将此信息在界面上显示，这也将为后续的故障处理提供必要的帮助。
从图2中的发电机励磁系统整流柜子故障树可以看出，本子故障树以整流柜异常为顶事件，以熔断器熔断、出口风温高等为中间事件逐渐扩张故障树，以熔断器故障、整流柜过流、温度传感器故障、1号风机电源异常、1号风机故障、1号风机空开故障、2号风机电源异常、2号风机故障、2号风机空开故障为故障树的底事件，建立发电机励磁系统整流柜故障树。
图3为整流柜风机停风故障使用本发明诊断及子故障树展示结果。当监测出整流柜风机停风信号后，由于风机停风后，导致出口风温度高，使用BP网络实现故障的定位，通过监测2个风机的电压信号，诊断为1号风机电源异常和2号风机电源异常，点亮相关的故障信号点。在此图中，根据故障的严重程度，将风机停风、出口风温高分类为事故信号，将1号风机停风、2号风机停风、1号风机电源异常、1号风机故障、1号风机空开故障、2号风机电源异常、2号风机故障、2号风机空开故障为一般故障信号。当异常发生后，首先处理事故信号，对事故信号优先处理，定位故障源。顶事件以最高故障类型显示，从而指示故障发生的等级。
图4为整流柜熔断器熔断故障使用本发明诊断及子故障树展示结果。将熔断器熔断故障分类为严重故障，通过采集整流系统整流输出电流，使用BP神经网络进行诊断，诊断结果为整流柜过流，相关的信号点被点亮。顶事件以严重故障状态展示。
图5为整流柜风机停风和熔断器熔断故障同时发生使用本发明诊断及子故障树展示结果。风机停风、出口风温高分为事故信号，熔断器熔断故障分为严重故障信号，1号风机停风、2号风机停风、1号风机电源异常、1号风机故障、1号风机空开故障、2号风机电源异常、2号风机故障、2号风机空开故障为一般故障信号。使用BP网络故障诊断和定位的结果动态显示在故障树上，因为2个故障同时发生时，故障的最高级别为事故信号，因此故障树顶事件以事故信号状态显示。
Claims (6)
1.一种发电机励磁系统故障分析及展示方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
（a）对发电机励磁系统的工作状态信息进行分析，归纳各种异常或故障发生的原因，由此建立发电机励磁系统故障树；
（b）根据故障的严重程度，将步骤（a）获得的故障树的异常信号分为：一般故障、严重故障和事故；
（c）根据步骤（b）的信号分类，以故障的严重程度确定信号处理的优先级：事故、严重故障、一般故障，使用BP神经网络实现发电机励磁系统状态诊断，定位故障源；
（d）将步骤（c）的故障诊断结果与步骤（a）建立的发电机励磁系统故障树对应，将步骤（c）诊断结果根据故障的不同类型使用不同的方式在故障树上展示；
（e）建立专家知识库，主要包括故障源、故障原因以及故障处理方式，当故障发生后，通过查询专家知识库，获取相关的故障原因及处理措施，及时将信息展现给工作人员。
2.根据权利要求1所述的发电机励磁系统故障分析及展示方法，其特征在于：在所述步骤（a）中，将整个发电机励磁系统分为3个子系统：调节器系统、整流系统、灭磁系统，以发电机励磁系统异常为顶事件，3个子系统异常为中间事件，并以导致异常的原因为中间事件或低事件，建立发电机励磁系统故障树。
3.根据权利要求1所述的发电机励磁系统故障分析及展示方法，其特征在于：在所述步骤（b）中，根据发电机励磁系统异常的严重程度，对故障进行分类：一般故障、严重故障和事故，三种故障处理的优先级和展示的方式不同，以方便紧急事务的处理。
4.根据权利要求1所述的发电机励磁系统故障分析及展示方法，其特征在于：在所述步骤（c）中，针对故障的优先级，优先级高的故障先利用BP网络进行分析，诊断故障是否发生。
5.根据权利要求1所述的发电机励磁系统故障分析及展示方法，其特征在于：在所述步骤（d）中，将步骤（a）的故障树和步骤（c）的故障诊断结果形成对应关系，并在故障树上动态显示故障诊断结果，且不同等级的故障显示的方式不同，最后在界面上提示故障处理措施。
6.根据权利要求1所述的发电机励磁系统故障分析及展示方法，其特征在于：在所述步骤（e）中，将发电机励磁系统的故障信号、故障原因、故障形式、故障处理措施建立专家知识库，通过搜索专家知识库，查询导致故障的原因和处理措施，在新故障发生情况时，更新专家知识库。
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