一種開放型水電機(jī)組故障診斷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種開放型水電機(jī)組故障診斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水電作為清潔可再生能源，運(yùn)行調(diào)度靈活，各國(guó)都將水電作為優(yōu)先發(fā)展的能源。近年來(lái)我國(guó)水電裝機(jī)容量增長(zhǎng)迅速，電站主設(shè)備急劇增加，檢修工作量劇增，檢修人員緊缺問(wèn)題日益突出。同時(shí)水電機(jī)組故障和事故頻出，如轉(zhuǎn)子斷裂、推力軸承漏油、導(dǎo)軸承燒瓦、動(dòng)不平衡過(guò)大、水淹廠房等。
[0003]為了及時(shí)了解水電機(jī)組運(yùn)行狀況，避免突發(fā)故障發(fā)生，目前大部分水電站都安裝了在線監(jiān)測(cè)裝置，可以對(duì)水電機(jī)組的振動(dòng)、擺度、溫度、電壓、電流、有功、無(wú)功等工況數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并對(duì)越界的狀態(tài)量進(jìn)行報(bào)警。這種方式有效地反應(yīng)了機(jī)組的當(dāng)前狀況，并能對(duì)越界狀態(tài)量進(jìn)行報(bào)警，但是缺乏對(duì)故障的早期預(yù)測(cè)和識(shí)別，不利于水電機(jī)組的預(yù)防性維護(hù)和檢修。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種開放型水電機(jī)組故障診斷系統(tǒng)，包括:機(jī)組信息維護(hù)模塊、診斷模型維護(hù)模塊、診斷任務(wù)維護(hù)模塊、診斷記錄查詢模塊、人工故障診斷模塊。其中:
[0005]所述機(jī)組信息維護(hù)模塊包括機(jī)組信息維護(hù)部分和機(jī)組狀態(tài)維護(hù)部分。
[0006]進(jìn)一步的，所述機(jī)組信息維護(hù)部分是通過(guò)界面實(shí)現(xiàn)水電機(jī)組信息的錄入、修改、刪除等操作。
[0007]優(yōu)選的，界面泛指系統(tǒng)的功能界面。
[0008]優(yōu)選的，界面系統(tǒng)可以采用CS或BS結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)Java或C#等其它編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)功能界面。
[0009]進(jìn)一步的，機(jī)組信息包括電站名稱、機(jī)組編號(hào)、機(jī)組名稱、額定功率、機(jī)組型號(hào)、投產(chǎn)日期、制造廠家、安裝單位等基本信息。
[0010]進(jìn)一步的，所述機(jī)組狀態(tài)維護(hù)部分是通過(guò)界面實(shí)現(xiàn)機(jī)組狀態(tài)信息的錄入、修改、刪除等操作。
[0011]優(yōu)選的，機(jī)組狀態(tài)信息包括狀態(tài)編碼、狀態(tài)名稱、是否處理、建議采取措施、發(fā)生狀態(tài)原因。
[0012]進(jìn)一步的，狀態(tài)編碼，是故障樣本中的目標(biāo)列值，是數(shù)值型數(shù)據(jù)。
[0013]進(jìn)一步的，是否處理，是布爾型數(shù)據(jù)，表示在故障診斷或預(yù)測(cè)時(shí)是否要將該結(jié)果記錄下來(lái)。如果記錄下來(lái)，會(huì)一并提供建議采取措施和發(fā)生狀態(tài)原因信息。
[0014]進(jìn)一步的，機(jī)組狀態(tài)維護(hù)中記錄的是機(jī)組的各種狀態(tài)，包括機(jī)組的正常狀態(tài)和各種異常狀態(tài)、故障狀態(tài)的定義。
[0015]優(yōu)選的，對(duì)各種異常狀態(tài)、故障狀態(tài)，是否處理應(yīng)該設(shè)置為真，并填寫發(fā)生該狀態(tài)的原因和應(yīng)采取的建議措施，以便指導(dǎo)對(duì)故障的處理。
[0016]所述診斷模型維護(hù)模塊包括診斷模型維護(hù)、模型參數(shù)設(shè)置、模型樣本訓(xùn)練、模型結(jié)果使用等部分。
[0017]進(jìn)一步的，所述診斷模型維護(hù)部分是通過(guò)界面操作，錄入故障診斷模型信息。
[0018]優(yōu)選的，故障診斷模型信息包括模型名稱、模型類名、訓(xùn)練函數(shù)名、預(yù)測(cè)函數(shù)名、模型描述、是否使用。其中模型類名是外部已經(jīng)編譯好的類名或服務(wù)名；預(yù)測(cè)函數(shù)名和訓(xùn)練函數(shù)名均是外部系統(tǒng)或服務(wù)已經(jīng)編譯好的自定義函數(shù)名或接口名。
[0019]優(yōu)選的，可采用Matlab、Octave、R、Python等軟件編譯訓(xùn)練算法和預(yù)測(cè)算法。
[0020]優(yōu)選的，服務(wù)名可為消息服務(wù)或Web Sevice服務(wù)的地址。
[0021]進(jìn)一步的，所述模型參數(shù)設(shè)置部分是通過(guò)界面設(shè)置模型的參數(shù)信息，模型參數(shù)信息包含所屬模型、參數(shù)名稱、參數(shù)值、參數(shù)類型、參數(shù)描述、參數(shù)順序等內(nèi)容。
[0022]優(yōu)選的，在調(diào)用模型訓(xùn)練或模型預(yù)測(cè)時(shí)，可以把所屬模型的參數(shù)列表封裝成json字符串，格式是{參數(shù)名稱1:參數(shù)值1，參數(shù)名稱2:參數(shù)值2，...}，每個(gè)參數(shù)是個(gè)名值對(duì)，多個(gè)參數(shù)之間用英文逗號(hào)隔開。
[0023]進(jìn)一步的，所述模型樣本訓(xùn)練部分通過(guò)設(shè)置訓(xùn)練文件和相關(guān)模型參數(shù)，分析診斷模型的準(zhǔn)確率實(shí)現(xiàn)對(duì)診斷模型的選擇和校準(zhǔn)。
[0024]進(jìn)一步的，診斷模型是上述過(guò)程中錄入的模型信息，訓(xùn)練文件用于選擇本地的csv文件，該文件包含水電機(jī)組的某個(gè)工況下的各運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)，如振動(dòng)、溫度、電壓、電流、負(fù)荷等各種數(shù)據(jù)及目標(biāo)狀態(tài)。CSV是簡(jiǎn)單的文本文件，由行列組成，每行的末尾用回車換行符隔開，每列之間由逗號(hào)隔開，可以用excel或其它工具打開。
[0025]優(yōu)選的，可以要求上傳的csv文件的第一行必須是水電機(jī)組的各運(yùn)行參數(shù)名稱和機(jī)組狀態(tài)，且機(jī)組狀態(tài)必須放在第一列或最后一列，從第二行起的所有其它行必須都是數(shù)值型數(shù)據(jù)。
[0026]優(yōu)選的，系統(tǒng)采用開放的數(shù)據(jù)模型，只要認(rèn)為對(duì)機(jī)組狀態(tài)有影響的運(yùn)行參數(shù)，都可以輸入到模型數(shù)據(jù)中來(lái)，機(jī)組狀態(tài)值即機(jī)組狀態(tài)編碼值，被定義在機(jī)組狀態(tài)信息中。機(jī)組狀態(tài)信息包含狀態(tài)編碼、狀態(tài)名稱、是否處理、建議采取措施、發(fā)生狀態(tài)原因。機(jī)組狀態(tài)一般包括機(jī)組工況下的所有狀態(tài)，即包含機(jī)組的各種故障、缺陷、告警等狀態(tài)，也包括機(jī)組的正常狀態(tài)。
[0027]優(yōu)選的，預(yù)測(cè)比例可以固化為0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1，水電機(jī)組即系統(tǒng)中存在的各水電機(jī)組名稱，機(jī)組工況一般分為發(fā)電、抽水、抽水調(diào)相、發(fā)電調(diào)相等，歸一化最大值可以固化為 1、10、50、100、500、1000，默認(rèn)值 100。
[0028]進(jìn)一步的，模型訓(xùn)練會(huì)調(diào)用模型所在的外部訓(xùn)練函數(shù)，并把相關(guān)參數(shù)傳入函數(shù)參數(shù)中。
[0029]優(yōu)選的，模型訓(xùn)練可采用自動(dòng)訓(xùn)練模式:系統(tǒng)首先會(huì)根據(jù)訓(xùn)練文件包含的運(yùn)行參數(shù)選擇相應(yīng)的訓(xùn)練模型并把相關(guān)參數(shù)分別輸入各訓(xùn)練模型的函數(shù)中；各訓(xùn)練模型執(zhí)行完畢后輸出訓(xùn)練結(jié)果，包括:準(zhǔn)確率、樣本數(shù)量、預(yù)測(cè)數(shù)量；然后保存準(zhǔn)確率98%以上的訓(xùn)練模型，同時(shí)通過(guò)調(diào)整模型參數(shù)或進(jìn)行歸一化處理或調(diào)整模型樣本訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行再次模擬，保存準(zhǔn)確率接近或等于100%的訓(xùn)練模型；如各訓(xùn)練模型準(zhǔn)確率低于98%時(shí)，系統(tǒng)首先通過(guò)調(diào)整模型參數(shù)或進(jìn)行歸一化處理或調(diào)整模型樣本訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行再次模擬，保存準(zhǔn)確率接近或等于100%的訓(xùn)練模型；如再次模擬準(zhǔn)確率依然低于98%，則系統(tǒng)會(huì)選擇其它訓(xùn)練模型重復(fù)上述模擬過(guò)程，保存其中準(zhǔn)確率接近或等于100%的訓(xùn)練模型。
[0030]優(yōu)選的，模型訓(xùn)練可采用主動(dòng)訓(xùn)練模式:用戶選擇診斷模型和訓(xùn)練文件，并設(shè)置預(yù)測(cè)比例、預(yù)測(cè)標(biāo)簽、水電機(jī)組、機(jī)組狀態(tài)、是否歸一化等相關(guān)訓(xùn)練參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練模型執(zhí)行完畢后輸出訓(xùn)練結(jié)果，包括:準(zhǔn)確率、樣本數(shù)量、預(yù)測(cè)數(shù)量；然后保存準(zhǔn)確率98%以上的訓(xùn)練模型，同時(shí)通過(guò)調(diào)整模型參數(shù)或進(jìn)行歸一化處理或調(diào)整模型樣本訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行再次模擬，確保準(zhǔn)確率能接近或等于100%的訓(xùn)練模型并保存訓(xùn)練結(jié)果；如果通過(guò)調(diào)整模型參數(shù)、歸一化處理等設(shè)置，不能讓模型訓(xùn)練準(zhǔn)確率達(dá)到98%時(shí)，則提示用戶更換另外一個(gè)診斷模型或調(diào)整模型算法實(shí)現(xiàn)或調(diào)整訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)，確保模型訓(xùn)練準(zhǔn)確率接近或等于100%。
[0031]進(jìn)一步的，所述模型使用部分是通過(guò)前面模型訓(xùn)練過(guò)程中保存的模型訓(xùn)練結(jié)果信息，選擇一個(gè)準(zhǔn)確率最高的水電機(jī)組在特定的工況下使用的故障診斷模型，用該診斷模型進(jìn)行故障診斷和預(yù)測(cè)。
[0032]優(yōu)選的，模型結(jié)果信息包含模型名稱、模型文件，即為模型訓(xùn)練中上傳的模型訓(xùn)練文件、樣本數(shù)量、預(yù)測(cè)數(shù)量、準(zhǔn)確率、機(jī)組名稱、機(jī)組工況、是否歸一化、歸一化最大值、機(jī)組狀態(tài)列，即為故障診斷和預(yù)測(cè)的目標(biāo)列、預(yù)測(cè)比例、是否使用模型。除了是否使用模型外，所有信息均來(lái)自模型訓(xùn)練結(jié)果和模型信息。是否使用模型結(jié)果值如果是真，說(shuō)明該水電機(jī)組在該工況下使用該模型進(jìn)行故障診斷和預(yù)測(cè)，同一個(gè)水電機(jī)組、機(jī)組工況、訓(xùn)練樣本文件決定了一個(gè)使用診斷模型。
[0033]所述診斷任務(wù)維護(hù)模塊包括定時(shí)任務(wù)維護(hù)、診斷機(jī)組維護(hù)、診斷日志查詢等部分。
[0034]進(jìn)一步的，所述定時(shí)任務(wù)維護(hù)部分包括定時(shí)故障診斷任務(wù)和定時(shí)故障預(yù)測(cè)任務(wù)；所述定時(shí)任務(wù)會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間間隔定時(shí)運(yùn)行前面選擇的診斷模型，并通過(guò)診斷任務(wù)關(guān)聯(lián)的診斷機(jī)組，獲取該水電機(jī)組的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，對(duì)水電機(jī)組進(jìn)行故障診斷和預(yù)測(cè)分析。
[0035]進(jìn)一步的，定時(shí)任務(wù)彳g息包括任務(wù)名稱、任務(wù)描述、執(zhí)行程序名稱、執(zhí)行周期、是否使用、運(yùn)行狀態(tài)等內(nèi)容。
[0036]優(yōu)選的，定時(shí)故障診斷任務(wù)的具體流程可以為:首先檢查可用的診斷任務(wù)，即診斷程序類名是否存在，診斷任務(wù)信息在定時(shí)任務(wù)維護(hù)功能中輸入，并保存在數(shù)據(jù)庫(kù)的診斷任務(wù)表中，此