基于粗糙集理论的水轮机计算机调速系统故障诊断研究

【摘要】： 论文以武汉四创控制技术有限公司承担的广西西津水电站工程项目《水轮机计算机调速系统》为背景对该系统的故障诊断问题进行了新的研究。 水轮机调速系统是影响电力系统运行质量和安全的最重要的控制系统之一。目前已突破传统的控制模式，采用工业控制计算机技术，特别是采用了高可靠性的PLC，数字网络化的现场总线技术，工业计算机监控技术，将水轮机调速技术提高到了一个调节与监控兼备的现场网络控制阶段，武汉四创自动控制技术公司在这方面做出大量有益的工作，根据这些成果，论文综合介绍了一种以具有辅助接力器的导叶PID控制作为控制方案，以PLC作为现场控制站，以工业计算机(IPC)作为监控站，以RS-485现场总线构成控制网络的水轮机计算机调速系统。在此基础上，对水轮机调速系统的故障诊断进行了研究。 由于水轮机调速系统在电力系统的安全运行中具有举足轻重的地位，水轮机调速系统及时、准确、有效的故障诊断课题研究就具有特殊的重要意义。水轮机调速系统发生故障时会出现多种征兆信息。由于征兆项目的繁杂和调速系统故障类型的多样，利用传统的故障诊断方法，难以全面确定水轮机调速系统的故障部位、故障性质及故障程度，特别对复合故障更是无法处理。并且，由于故障产生的机理不清楚，故障的表现形式不唯一，有时是含糊的，在提取故障特征时也时常有盲目性，从而导致了实际描述的系统状态之间是不分明的，如何在保证系统状态评价一致的情况下选择最少的故障特征集。也就是说，如何在保证诊断精度大致不变的情况下减少故障特征维数，降低故障诊断计算工作量和诊断决策的不确定因素的影响，这些方面正是粗糙集理论研究的对象。因此，论文介绍了粗糙集的基本理论，阐明了基于粗糙集观点的知识表达方法，根据水轮机调速系统故障特征的复杂性和不确定性以及粗糙集决策表白动约简、搜索的基本方法，提出了利用粗糙集决策表约简规则进行水轮机调速系统故障诊断决策方法及具体步骤。在所提出的诊断决策方法中考虑了各种可能发生的故障情况，以此建立诊断决策表，实现了决策表的自动化简和约简的搜索，并利用诊断决策表的约简形式来区分关键信号和非关键信号，这样将同样的诊断决策基于更少量的条件。形成了一个调速系统故障分类规则的形成方法。直接从故障样本集中导出诊断规则，从而达到了在不完备警报模式下减小故障诊断计算工作量，减少诊断决策不确定因素 武汉理工大学硕士学位论文 的目的。 论文在理论研究的基础上，进行了计算机故障诊断系统的硬件设计和软件设计， 利用现场总线形成了系统硬件的总体和模块结构及参数设计。采用面向对象（OOP） 的编程语言 Visual C－－－－－－完成了水电站水轮机调速系统智能故障诊断软件，此软件具有 友好的人机界面，初步试验表明，所提出的水轮机调速系统的故障诊断方法和步骤， 及其系统的软、硬件设计是可行的，对此系统进一步的完善后，能够在实际系统中得 到应用。