基于深度堆叠自编码的故障诊断方法及其在回热系统中的应用文献综述

 2023-08-22 04:08
  1. 文献综述(或调研报告):

1 故障诊断的意义及背景

电力系统的安全性和可靠性直接影响到工业系统的经济和社会性能,为了确保电力系统的正常运行,实时的故障诊断系统是十分必要的。

火电站内部系统较多,依据能量的流动规律,总体可以分为三个回路。火电站的汽轮机组给水回热加热系统是整个电站实现热功转换的部分,其具备十分重要的地位。回热加热器运行状态的正常与否,对整个回热系统的安全、高效运行有着十分重要的影响.随着发电机组复杂化与大型化,回热环节的复杂程度逐渐增加,其工作状态对系统的波动程度也大大加强.一方面,回热系统设备一旦发生故障,会造成回热系统热力参数异常,这种异常状态可能会影响与回热系统相连的其他设备,从而使故障规模进一步扩大,最后甚至可能造成严重事故:另一方面,由于火电站运行收益与运行时间呈正相关,回热系统一旦发生设备故障,不但需要消耗较多的人力成本,停机维修还会造成严重的经济损失。因此,迫切需要对回热系统进行状态检测,以尽早诊断故障,降低维修成本,减少停机时间,防止灾难性损坏。

基于上述原因,对电站回热系统进行设备监测及故障诊断是十分必要的。在Pekrul电厂对实施故障诊断系统的经济性进行的研究中发现,按可靠性分析,基于电站发生故障导致事故的可能性及对应的经济性影响计算,利用故障诊断技术可以减少技术人员的事故处理时间,大大降低因事故停机而导致的经济损失,诊断收益约为技术投入成本的36倍。所以进一步提高回热系统生产设备运行的安全性和可靠性,增强对电站设备的监测能力和故障诊断的准确程度,是一个十分重要的任务。

火电站给水回热加热系统是一个动态系统,即状态随时间而变化的系统。动态系统的故障诊断可以分为两大类:定性诊断和定量诊断[1]

1.1定性诊断

定性分析的故障诊断技术是基于专家认知和经验,对故障进行定性描述[2]。定性分析的方法虽然建模简单,但是对于专家知识规则库的完整性要求较高,可能出现系统出现新故障而规则库中没有对应诊断规则的情况。同时现行的定性分析的故障诊断技术缺乏通过获取新知识进行规则库的修正和补充的能力,对系统设计中一些边缘性问题的求解较为吃力。

1.2定量诊断

定量故障诊断一般可分为两类:基于解析模型的方法[3] [4]和数据驱动的方法[5] [6]

基于解析模型的方法是指通过对系统输入,输出以及内部信号进行分析,建立精确的解析模型,并通过完整的数学推导来识别故障[7]。基于解析模型的方法依赖于很强的专业背景和知识来提取特征。目前基于解析模型的方法主要是通过分析模型估计值和实际观测值之间的残差来分析设备的运行状态。 在实际的电力生产中,由于运行过程通常伴随着由于各种原因产生的随机扰动,由于设备性能劣化、替换产生的系统lsquo;概念漂移rsquo;等问题,解析模型得到的残差将会被放大,容易出现故障误诊,降低诊断可靠性。

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