基于故障树的水轮机调速器故障诊断方法、系统及介质技术方案

本申请涉及一种基于故障树的水轮机调速器故障诊断方法、系统及介质，方法包括建立故障树基本抽象模型；根据系统功能要求，依据专家经验、工程实践经验与基于调速器系统控制原理过程分析，建立完整的故障树；边缘计算控制单元根据调速器PLC与综合测频采集单元，综合判断故障类型，触发故障诊断流程，通过故障树不同层次节点的组合条件与同层互斥原则得出最小割集；结合底事件重要性权重与历史故障权重快速判断出故障产生原因。本申请能够迅速帮助检修维护人员定位水轮机调速器故障原因，并提出指导性消缺意见，使水轮机组快速恢复到预期的生产状态，保障水电站发电效率，从而维护电网的稳定性。电网的稳定性。电网的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于故障树的水轮机调速器故障诊断方法、系统及介质


[0001]本申请涉及水轮机调速器监测领域，具体涉及一种基于故障树的水轮机调速器故障诊断方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]在水轮机调速器系统中，调速器作为对水轮机调节的关键组成，其的结构极为复杂，也直接影响着水轮机的运转效果。其对传感器采样值种类多、自动化程度高，也因此对维护人员的专业素质要求非常高。故而可以基于水轮机调速器的运行状态特性，通过采样值与故障现象综合诊断分析出故障类型与可能情况。为维护人员快速定位设备故障、消除设备缺陷，提升水轮机运行的稳定性。
[0003]目前调速器故障信号，通常是判断采样值的延迟状态是否满足设定值偏差范围内。但随着工况的逐渐复杂，以及现地环境的变化，同一个采样值的异常可能是由于多种条件复合组成。调速器PLC设备会根据采样值报出一系列的故障信号。例如传感器断线故障既会报测频故障也会报模拟量信号故障，如果该传感器为导叶传感器，同时还会报出导叶传感器故障、导叶侧总故障等。尤其当下主备套（AB套）为主流，在发生组合故障的情况下，现场理清这些故障逻辑非常复杂，故障难以准确定位并排除。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种基于故障树的水轮机调速器故障诊断方法、系统及介质，结合底事件重要系数与历史故障系数快速判断出故障产生原因。
[0005]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：第一方面，本申请实施例提供一种基于故障树的水轮机调速器故障诊断方法，包括以下具体步骤：建立故障树基本抽象模型；根据系统功能要求，依据专家经验、工程实践经验与基于调速器系统控制原理过程分析，建立完整的故障树；边缘计算控制单元根据调速器PLC与综合测频采集单元，综合判断故障类型，触发故障诊断流程，通过故障树不同层次节点的组合条件与同层互斥原则得出最小割集；结合底事件重要性权重与历史故障权重快速判断出故障产生原因。
[0006]所述建立故障树基本抽象模型具体为，故障树的根节点为调速器系统故障，故障树的过程节点判断依据，故障树的叶子节点，为故障因子，其满足原子性特征，所有故障都由不同故障因子组合而成，不同节点设有唯一标识符，便于寻径，在二维存储后方便系统哈希查找，提高系统效率。
[0007]所述根据系统功能要求，依据专家经验、工程实践经验与基于调速器系统控制原理过程分析，建立完整的故障树具体为，确定故障树顶事件，将导叶侧大故障、机频故障、严重故障设定为顶事件，将传感器故障、流程故障、控制故障与通信故障作为中间事件，将故
障具体位置、可能形成的原因作为底事件，在人机交互界面，以树状图的形式，将整个大小故障、判据，顶事件、中间事件、底事件这些结论展现出来，形成具体的可观可查的故障树模型。
[0008]所述边缘计算控制单元根据调速器PLC与综合测频采集单元，综合判断故障类型，触发故障诊断流程，通过故障树不同层次节点的组合条件与同层互斥原则得出最小割集具体为，根据20ms内故障信号量，通过节点唯一标识符，将可确定的现象进行标记，根据已标记节点进行剪枝，仅保留已标记的节点与与之相关的过程节点与叶子节点，通过广度优先遍历算法，对过程事件进行逐层分析与标记，直到叶子节点，再将已标记的节点进行剪枝，仅保留已标记的节点，已标记的叶子节点则为最小割集。
[0009]所述结合底事件重要性权重与历史故障权重快速判断出故障产生原因具体为，设定最小割集的总和系数为100，第i个底事件的重要性权重为，其历史故障次数为，则其概率 第i个底事件触发后，将按次累加，将底事件以值的大小依次排列输出到人机交互单元。
[0010]第二方面，本申请实施例提供一种基于故障树的水轮机调速器故障诊断系统，包括调速器PLC，所述调速器PLC连接到综合测试采集单元，所述综合测试采集单元连接边缘计算控制单元，边缘计算控制单元连接人机交互单元，人机交互单元连接站控服务器，综合测试采集单元采集调速器PLC的数据并传输给数据库单元，数据库单元包括时序数据库、缓存数据库以及关系型数据库，所述边缘计算控制单元调用数据库单元。
[0011]第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上所述的基于故障树的水轮机调速器故障诊断方法的步骤。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：能够迅速帮助检修维护人员定位故障原因，并提出指导性消缺意见，使水轮机组快速恢复到预期的生产状态。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0014]图1为本专利技术实施例的诊断系统示意图；图2为本专利技术实施例的方法流程示意图；图3为本专利技术实施例建立的故障树结构图。
具体实施方式
[0015]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。应
注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0016]术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0017]术语“第一”、“第二”等仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0018]如图1所示，一种基于故障树的水轮机调速器故障诊断系统，包括调速器PLC1，所述调速器PLC1连接到综合测试采集单元3，所述综合测试采集单元3连接边缘计算控制单元4，边缘计算控制单元4连接人机交互单元5，人机交互单元5连接站控服务器2，综合测试采集单元3采集调速器PLC1的数据并传输给数据库单元，数据库单元包括时序数据库6、缓存数据库7以及关系型数据库8，所述边缘计算控制单元4调用数据库单元。
[0019]如图2和图3所示，一种基于故障树的水轮机调速器故障诊断方法，依托于调速器监测控制系统实施。调速器监测控制系统包括调速器PLC模块、综合测频采集模块、边缘计算控制单元和人机交互单元，所述方法如下：S1：建立故障树基本抽象模型：故障树的根节点为调速器系统故障。
[0020]故障树的过程节点判断依据。
[0021]故障树的叶子节点，为故障因子，其满足原子性特征，所有故障都由不同故障因子组合而成。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于故障树的水轮机调速器故障诊断方法，其特征在于，包括以下具体步骤：建立故障树基本抽象模型；根据系统功能要求，依据专家经验、工程实践经验与基于调速器系统控制原理过程分析，建立完整的故障树；边缘计算控制单元根据调速器PLC与综合测频采集单元，综合判断故障类型，触发故障诊断流程，通过故障树不同层次节点的组合条件与同层互斥原则得出最小割集；结合底事件重要性权重与历史故障权重快速判断出故障产生原因。2.根据权利要求1所述的一种基于故障树的水轮机调速器故障诊断方法，其特征在于，所述建立故障树基本抽象模型具体为，故障树的根节点为调速器系统故障，故障树的过程节点判断依据，故障树的叶子节点，为故障因子，其满足原子性特征，所有故障都由不同故障因子组合而成，不同节点设有唯一标识符，便于寻径，在二维存储后方便系统哈希查找，提高系统效率。3.根据权利要求1所述的一种基于故障树的水轮机调速器故障诊断方法，其特征在于，所述根据系统功能要求，依据专家经验、工程实践经验与基于调速器系统控制原理过程分析，建立完整的故障树具体为，确定故障树顶事件，将导叶侧大故障、机频故障、严重故障设定为顶事件，将传感器故障、流程故障、控制故障与通信故障作为中间事件，将故障具体位置、可能形成的原因作为底事件，在人机交互界面，以树状图的形式，将整个大小故障、判据，顶事件、中间事件、底事件这些结论展现出来，形成具体的可观可查的故障树模型。4.根据权利要求1所述的一种基于故障树的水轮机调速器故障诊断方法，其特征在于，所述边缘计算控制单元根据调速器PLC与综合测频采集单元，综合判断故障类型，触发故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昀，胡静宪，刘钰琦，刘斌，王瑞清，赵伟，金学铭，陈浩，肖宇，
申请(专利权)人：长江三峡能事达电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：