关键词:
水电机组
BP神经网络
遗传算法
D-S证据理论
振动
故障诊断
摘要:
水轮发电机组振动是一个非常复杂的物理过程,随着用户对供电质量要求的提高,以及大中型水力发电厂推行“无人值班”(少人值守)的管理模式,建立机组振动在线监测诊断系统,对机组振动故障进行早期诊断,及时发现和排除系统故障,对保障水轮发电机组稳定运行十分重要。
神经网络以其良好的非线性映射能力和D-S证据理论在表达不确定性方面具有独特的优势,均在故障诊断领域得到了广泛的应用。本文以BP神经网络和D-S证据理论为基础,提出了一种基于D-S证据理论对子神经网络的输出进行融合的方法。该方法将每个神经网络看作一个证据,对神经网络的输出在时间域、空间域上进行融合,从不同侧面对故障进行诊断,充分利用故障信息,从而提高诊断的准确率。通过对水轮发电机组的常见故障进行诊断,诊断结果表明了该算法的可行性。
本文主要进行了以下工作:
从水电厂实际出发,阐述了开展水电机组故障诊断研究的重要意义与目的,简要介绍了国内外水电机组故障诊断技术发展现状以及目前应用于故障诊断领域的常用方法,系统地分析归纳了水电机组振动的机理、主要故障及其故障征兆、识别水电机组振动故障原因的三种方法,以及水电机组监测的关键技术和故障特征提取技术。
在讨论了BP网络基本原理的基础上,分析了BP神经网络的优缺点,进而对BP算法进行改进,研究了将遗传算法应用于神经网络权值优化的问题,提出了一种改进型GA-BP算法。
针对水电机组故障多、故障征兆复杂、单子神经网络难以很好对其进行诊断的特点,利用网络分块技术对水电机组故障进行诊断,用振动频谱征兆和振动幅值变化征兆两个子网络,从不同侧面诊断水电机组的故障,然后采用D-S证据理论融合各子网络的诊断结果,从而得到最终诊断结论,通过实例仿真证明了这种方法的有效性。
用MATLAB7.0开发出基于神经网络和D-S证据理论相结合的水电机组振动故障诊断系统软件,最后对全文的主要工作进行了总结,指出了研究的不足和今后进一步研究的方向。