《广东发电广东故障诊断专家系统幻灯演示稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《广东发电广东故障诊断专家系统幻灯演示稿（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、发电机故障诊断专家系统介绍 一、专家系统的必要性 n 鉴于发电机的重要地位，电厂的管理者、电气专工 和相关人员都十分关注发电机的安全运行状况，尤其是 当出现一些异常的时候。在这种时候，常常面临着如何 判断故障严重程度，是否要降负荷，是否要马上处理（ 停机），还是结合以后停机的机会再处理；如果要修则 怎样修才能从根本上去除故障的病因，避免故障重复发 生，以及如何进一步查找事故隐患，怎样评估设备的状 态等诸多难以决策的问题。在这种时候，经验丰富的专 家常常能提供解决问题的关键性建议和正确的故障处理/ 检修方案。 n 经验丰富的专家是企业的宝贵财富。 随着电源建设的超高 速发展，新建电厂不断投运，经
2、验丰富的专家尤其是高水平专 家成为现场的稀缺资源。发电机故障诊断专家系统就是汇 集了国内多名著名专家数十年现场经验，应用发电机相关专业 的多学科理论，结合我国近20年来100MW及以上容量发电机事 故统计、分析及预防对策所积累的实践经验，参照国内外有关 规程和规定开发的专家系统，实现了“与著名专家一道防范发电 机事故”的目标。 n 该系统针对火力、水力发电厂的各类发电机在运行、检 修和试验中出现的异常进行故障诊断和处理。它既可以早期发 现故障并及时采取有效措施，做到防患于未然，保证发电机的 安全运行；又可以通过故障诊断发现潜在故障；评估发电机的 当前状态，发现设备及部件寿命的规律；为检修决策提
3、供科学 依据，为状态/优化检修工作奠定坚实的基础，从而降低发电成 本。 产品成熟、技术先进、性能稳定 n 发电机故障诊断专家系统自2000年投入实际工业 应用以来，经过上海外高桥电厂（4台机）、长江三峡水电 厂、北京京能热电厂、天津军粮城电厂、河北马头电厂、 西柏坡电厂（4台机）等单位的实际应用得到不断完善，产 品日益成熟，性能稳定。该系统先后获上海市科技进步三 等奖、天津电力公司科技进步一等奖、上海市电力公司科 技进步一等奖；先后通过原国家电力公司科技成果鉴定、 中国电机工程学会科技成果鉴定，并获得与会专家们的高 度评价，认为该系统“填补国内空白，达到国际领先水平 ”“建议在电力系统推广使用
4、”。 专家系统的目标 n 目标是开发一个使用在线实时、在线非实时 和离线数据等多种数据源，将多种数据的采集与 分析和发电机状态监测、故障诊断、故障处理、 故障统计分析集于一体，具有多任务、多客户端 、多信息处理、B-S结构的发电机定子水冷状态 监测及故障诊断专家系统。 二、基本工作原理 n 该系统是一个集在线实时、在线非实时和离线数据的采集 与分析和发电机状态监测、故障诊断、故障处理、故障统计分 析集于一体，具有多任务、多客户端、多信息处理、B-S结构 的专家系统。 n 专家系统对采集的在线实时、在线非实时和离线数据， 经过数据处理子系统进行分析、加工和处理；将处理后的数据 按照其数据特征分别
5、触发状态监测引擎和故障诊断推理引擎， 各自进入状态监测子系统和故障诊断子系统流程工作。 n 专家系统保存与故障发生、发展、诊断、处理全过程相 关的信息，并对其进行统计分析、生成报表。各部分框架结构 如图1、图2、图3所示 图1、专家系统功能框架结构图 图2、状态监测功能框架示意图 图3、故障诊断功能框架示意图 三、系统功能。 n该系统主要具有 故障诊断、 状态监测、 信息管理、 系统维护， 等四大功能。 故障诊断子系统。 n 故障诊断子系统是系统的技术核心，是系统最重要的 组成部分。目前，该系统最多可诊断汽轮发电机159种故障， 水轮发电机 102 种故障 。 n 故障诊断的主要目的是做到故障
6、不漏判、不错判，早 期发现故障，科学处理故障，以防止被诱发故障的出现，避 免同类故障的再次发生。 n 故障诊断的技术核心是诊断模型。该系统建立诊断模 型的基本理念是，采用多种数据源，以系统在线、离线两 种运行方式相互继承、相互启发的综合诊断方法对故障进 行诊断。 故障诊断模型 诊断模型是运用发电机运行、检修、试验、设计和制 造工艺等多学科知识，结合我国近20年来发电机事故统计、 分析及预防对策研究分析的结果，尤其是多名业内著名发 电机专家几十年的宝贵经验，参照国标、部标及发电机有 关规程的规定，并结合具体发电机有关图纸、资料及项目 电厂的各种规程进行了认真的分析、研究的基础上建立的。 同时针对
7、发电机故障的特点和诊断过程中的难点，采取了 有效的技术措施，使发电机故障诊断模型的内容得以全部 实现 。 发电机故障的特点。 n发电机故障具有隐蔽性 、诱发性 、并发性 、 故障发展规律的不确定性 、故障与先兆或先兆 组合之间关系的复杂性等特点。 隐蔽性。 n 多年生产实践经验表明，发电机故障具有隐蔽性 （渐进性）的特点。表面上看来，发电机的事故常常是 突发的，但实际上，在一个突发事故的背后早有故障存 在，甚至有一个比较长的发展过程。因此，发电机事故 的发生往往是由于对故障的早期先兆缺乏认识或没有给 予足够的重视，未能及时处理、消灭故障于萌芽阶段； 因故障的发展而导致恶性事故的发生，给电力生产
8、乃至 国民经济带来巨大的损失。 诱发性。 n 发电机的某些故障与故障之间具有诱发性和依从 性的因果关系。也就是说，某种故障可能是由另一种故 障所引起，而其本身又可能诱发出其它的故障。因此， 对这些故障发生、发展规律的物理描述，只依赖于先兆 、先兆组合或故障与先兆、先兆组合之间的关系是不够 的。还必须涉及到故障与故障之间的关系。 并发性。 n 发电机的故障有时会出现两种或两种以上同时并 发的情况，亦即发电机故障具有并发性。 故障发展规律的不确定性。 n 在实际生产中，发电机的运行工况千变万化，运 行条件也各不相同，而且运行人员对发电机状态监视的 注意集中点也有很大的随机性。因此，对同一种故障，
9、首先出现的原发性先兆可能不同，过程性先兆出现的次 序也各不相同。亦即，发电机故障的发生和发展的过程 具有不确定性。 故障与先兆或先兆组合 之间关系的复杂性 n 发电机故障与先兆或先兆组合之间不是一一对应 的简单关系，而是多对多的复杂关系，一个先兆或一个 先兆组合，可能预示着多个故障存在的可能，一个故障 的存在，又可能出现多个先兆或多个先兆组合，这是发 电机故障所具有的复杂性。 n 以上这些特点，都给发电机故障诊断专家系统的 推理、诊断带来很大的困难，如果考虑不当将会造成错 判或漏判。 诊断模型的实现 。 采用多种数据源，使用在线、离线和在、离线相结合 多种诊断方式相互继承、相互启发的综合诊断方
10、法。 由于发电机故障具有隐蔽性（渐进性）的特点，发 电机故障的早期诊断必须通过对在线实时监测、在线非实 时监测、离线试验、检查等诊断信息所获得的故障先兆进 行综合分析，方能得出正确的诊断结论。针对发电机结构 复杂的特点，在该系统的推理机制中，采用了在线和离线 两种诊断方式相互继承、相互启发的方法实现对故障的综 合诊断。 诊断模型的实现 。 采用多入口、多维网状结构和推理过程中自适应解网 技术。 针对发电机故障发展的不确定性和发电机故障与先兆 或先兆组合之间关系的复杂性，该系统在故障的推理分析和 判断上，采用了多入口、多维的网状结构和推理过程中自适 应解网功能，从而使该系统具有人类专家面对不同情
11、况时， 解决实际问题的思维能力。 诊断模型的实现 。 提出多级故障与故障类先兆的概念，解决故障的诱发 和依从性问题。 n发电机的某些故障与故障之间具有诱发性和依从性。对 这些故障发生、发展规律的物理描述，只依赖于先兆、先 兆组合或故障与先兆、先兆组合之间的关系是不够的，还 必须研究故障与故障之间的关系。为解决这一问题，该系 统特提出多级故障与故障类先兆的概念，并将其融入到推 理、诊断的过程之中，使这个难题得到了解决。 诊断模型的实现 。 使用知识规则、算法和专家建议解决故障的并发性问 题 。 诊断模型的实现 。 结合实际科学地确定故障先兆的阈值。 先兆是专家系统的诊断依据，因此先兆阈值的确 定
12、是保证专家系统做出正确诊断的关键。该系统中先兆 的阈值是根据国标、部标、部颁规程、制造厂家关于产 品的各种规定、发电厂各种相关规程及国内近年来相关 的经验总结、两部的有关文件等经过认真的考虑最终确 定的。尤其需要提到的是，采用定子绕组温度指纹计算 和动态阈值的方法，对定子绕组热故障进行判断，做到 了不漏判、不错判和早期发现故障。 故障诊断功能 。 目前，该系统可诊断汽轮发电机定子、转子和氢油水系 统159种故障，水轮发电机定子、转子和其他部分102种故障。 在进行故障诊断的同时，还针对故障的诊断方法、发展趋 势、处理方法及预防措施给出相关的专家建议。 面对发电机故障诊断这一难度较大的实际应用领
13、域， 系统通过百余万条的推理规则，把有关发电机运行、试验、检 修、设计结构及制造工艺诸学科的领域知识，尤其是领域专家 在以上各方面几十年的实践经验和理论功底以及国内、外的先 进经验应用到实际问题的求解中去，并结合项目电厂发电机的 具体情况，开发个性化的发电机故障诊断专家系统，在深度和 广度上都达到一流人类专家的水平。 实现多数据源、在线、离线的综合诊断功能 。 该系统的数据源分为在线实时数据、在线非实时数据和离线 数据三种。系统在线实时采集和处理数据，形成在线实时先兆； 通过人机会话获取没有进入专家系统的在线非实时数据，形成在 线非实时先兆；也可以通过人机会话获取由试验、检修等离线数 据形成的
14、先兆。通过在线诊断、离线诊断相互继承、相互启发的 方法进行综合诊断。达到了不漏判、不错判和早期发现故障的目 的。 故障分级处理功能 。 为使用户按轻重缓急处理故障，该系统根据有关规 程规定和 运行经验将故障按照严重程度分为四级，第一级为必须立即停机 处理、第二级为应立即降低负荷、第三级为应向领导汇报降低负 荷，第四级为一般故障。发生故障时，分别按照故障级别高低发 出不同的报警声和画面图象的闪动，以提请用户注意。如果有多 个故障同时存在，系统将提醒用户首先处理高一 级故障。 推理回溯功能 。 为避免用户因一时疏忽，在回答人机会话时出现错误而导致 误诊断。该系统的推理机具有回溯功能，为用户提供改正
15、错误的 机会。 监测量屏蔽功能 。 当识别出并确认某传感器工作异常时，可屏蔽其监测量，使 其不再介入推理、诊断过程，直至恢复正常时为止。 解释功能 。 该系统具有强大的解释功能。用“故障征兆”、“诊断意见”、 “应对措施”、“人机会话”这4个部分描述诊断推理的整个过程， “故障征兆”按先兆发生的顺序列出已发生的先兆，“诊断意见”给 出当前诊断结果，“应对措施”提出应注意监视、调整、检查的内 容，已得出最终诊断结果时，提出对故障的处理方法、预防措施 等。通过检查得出的结果通过“人机会话”反馈给专家系统，以做 进一步的诊断。 定子绕组温度指纹计算及 动态阈值 n 多年来，对全国发电机事故的统计结果
16、表明，采用 定子绕组水内冷冷却方式的发电机，因各种原因引发的定子 绕组热故障，不仅在发电机事故中所占比例较大而且造成了 巨大的经济损失，因此对定子绕组温度的监测和报警阈值的 确定方法就显得格外的重要。在相关人员的共同努力下，无 论在监测方法或报警阈值的确定方法上都不断的作出了改进 ，在避免发电机重大事故上取得了一定的成效。但仍有较大 的不足之处，亟待改进。 目前通用的温度阈值的 确定方法及其不足之处 根据发电机定子线圈所能承受的允许温度和发电机额 工况下所能达到的温度，再考虑留有一定裕度确定温度阈值 。 采用这种方法只能说明发电机不允许在超过规定阈值 的情况下运行，否则可能发生严重事故，不能起到早期发现 故障的作用。因为当发电机存在早期轻微故障时，其温度值 不一定超过规定阈值，尤其是当发电机处于非额定工况运行 时，由于正常温度值就比较低，即便有故障
