基于故障树和产生式规则的故障诊断专家系统设计

[目的]为充分运用核动力装置的运行管理经验辅助核动力操纵人员进行故障诊断,设计一种船用核动力装置故障诊断专家系统。[方法]首先,根据故障树与产生式规则之间的逻辑一致性,提出一种将故障树知识转化为产生式规则的方法;然后,对采用正、反向混合推理方法的专家系统知识库和推理机进行优化设计,并依据故障树最小割集和重要度分析结果设计正向推理策略以简化推理流程;最后,根据人工对故障状态判断的思路设计状态监测模块,实时采集关键设备参数以转化为专家系统可识别的设备信息。[结果]结果显示,采用所提方法可解决专家系统知识获取困难的问题,能在保证推理准确度的前提下提升推理效率,实现了专家系统的在线故障诊断功能。[结论]研究表明采用所提方法可提升专家系统获取知识的能力和推理效率,对保障核动力装置的运行管理安全具有重要意义。

高频下功率模块有机硅凝胶封装材料中电树枝生长及自愈特性

有机硅凝胶因其良好的电、热及机械性能,被广泛应用于多能变换装备中功率模块的封装绝缘,电树枝是由于局部放电而产生的树枝状放电通道,是功率模块封装绝缘系统较为常见的失效形式。基于此,该文搭建高频正弦电压激励下有机硅凝胶中电树枝生长实验平台,开展不同频率下的电树枝生长实验,探究高频下有机硅凝胶中电树枝的起始及传播机制,分析频率对电树枝特性的影响机理;进一步开展不同温度以及组分配比下的电树枝自愈实验,研究有机硅凝胶中电树枝自愈行为及其影响机制。实验结果表明,随着频率的升高,硅凝胶中电树枝形态将更加复杂,起树电压也会随之下降,18kHz下起树电压较8kHz下降了约17%。分析认为,麦克斯韦应力是导致高频下电树枝起始的主要原因,而有机硅凝胶中电树枝的传播特性也有别于传统固体电介质。针对自愈特性,温度升高有利于电树枝的自愈,但在100℃下将会抑制自愈,分析得到温度通过影响气体状态来影响自愈的不同阶段。同时,组分配比不同也会影响硅凝胶的形态及电树枝特性。

基于油中溶解气体特征量筛选的变压器故障诊断方法

油中溶解气体分析对变压器故障预警及诊断具有重要意义。针对油中溶解气体特征量种类众多、故障关联特征分析不足等问题,文中以油浸式变压器为研究对象,提出了基于油中溶解气体特征量筛选的变压器故障诊断方法。首先,对油中溶解气体的原始特征量进行特征衍生,通过随机森林(random forest,RF)计算特征量对故障诊断的重要度,筛选得到最佳特征组合。其次,采用树结构概率密度估计(tree-structured parzen estimator,TPE)实现RF模型的参数寻优,并形成TPE-RF诊断模型。同时,结合多种评价指标,证明所提方法能够对变压器作出准确的故障诊断。最后,提出TreeSAHP模型分析特征量对各故障的重要度,优选出各故障关联的主要特征量,并根据变压器运行案例,探讨了该方法在电力行业现场应用中的适用性,验证了该方法的有效性。

基于决策树的电网重要用户供电路径决策方法

广州等超大城市电网中110kV网架接线主要为3T接线,其运行方式多变,对电网的规划和运行有很大影响。超大城市电网中存在着大量的重要用户,其供电可靠性是安排电网运行方式的一个重要考虑因素。若安排的运行方式使得某些重要用户的供电路径汇集在同一元件,就会大大降低重要用户的供电可靠性。基于此,建立超大城市电网重要用户供电路径优化决策模型,以最小化电网中220kV线路的平均负载率为目标,要求系统的每个重要用户都要满足多个供电路径来自最少2个不同的220kV变电站。为了快速求解此混合整数非线性规划模型,引入多变量决策树将模型转化成一个整数非线性规划问题,再通过变量代换将其转化为一个整数线性规划问题,实现快速准确求解。最后,以广州电网实际数据为例,验证所提优化决策模型和求解方法的可行性与有效性。

基于Isograph的光电非接触式轴功率测量系统可靠性分析

为提升光电非接触式轴功率测量系统的可靠性,顺利完成船舶轴系工作状态实时监测任务,基于Isograph软件对该系统进行失效模式、效应与致命度分析。利用Isograph软件建立故障树,计算并分析该系统的各零部件对其可靠度的影响。针对该系统的薄弱环节(比如焊接的可靠性和码盘安装位置的准确性),利用有限元仿真分析软件ANSYS Workbench和三维建模软件Solidworks对系统的主要硬件(探头和码盘)进行模态分析,结果表明:在同一环境中,相比探头,码盘更易因强烈的振动而发生变形、断裂等机械故障。在实际应用该系统时,要保证组装、焊接的可靠性,以及码盘与轴线的垂直度;同时,根据机舱的实际工作环境,选用抗振性能较好的材料。

耦合信息物理系统的虚拟电厂可靠性评估

为分析信息系统和物理系统失效率对虚拟电厂可靠性的影响,提出耦合信息物理因素的虚拟电厂可靠性评估方法。首先分析了虚拟电厂的可靠性影响因素,再依据故障树分析方法建立了可靠性模型,并结合蒙特卡罗法提出了虚拟电厂的可靠性分析方法。最后算例表明,信息物理系统磨合完成后的虚拟电厂稳定性较高,各可靠性参数重要度一致;由物理系统失效引起的虚拟电厂失效次数较多。

基于事件树连锁故障推演和证据推理的制氢站设备风险评价

针对制氢站系统复杂,易受到外部攻击,进而引发连锁故障及严重安全事故的问题,采用基于事件树的连锁故障推演方法,明确了制氢站设备连锁故障的后果和发生概率。在此基础上建立了考虑安全性、经济性和环保性的连锁故障风险评价指标体系。考虑到造成严重后果和影响的不精确性和不确定性,采用模糊隶属度函数进行评价指标的模糊化。最后建立了基于证据推理的风险评价模型,并应用到制氢站设备的风险评估中,实现了制氢站设备的风险评价和排序。实例分析表明,该方法可行有效,为下一步制定制氢站设备安全防范措施提供了依据。

启发式快速探索随机树的电力杆塔三维航线规划研究

为了完成对电力杆塔运行状态的有效监测与故障诊断,要求无人机规划最优三维航线。文章基于快速探索随机树(rapidly exploring random trees,RRT)算法,提出一种启发策略的无碰撞三维航线规划方法,该方法集成启发式搜索策略进行代价函数设计,加速算法收敛,确保航线最优。在仿真环境与实际场景下的实验结果表明,同传统的RRT与改进的RRT*算法相比,本方法针对电力杆塔所规划的无碰撞三维航线,具有稳定可靠的最短路径长度,能够满足智能监测的应用需求。

基于水树老化的电力电缆绝缘评估图谱特征分析

以电力电缆绝缘老化评估为研究目的,采用水树老化实验方法进行电缆试验.在使用红外成像技术获取电缆表面温度信息的基础上,提取了电缆表面温度分布特征以及水树放电特征,并通过对比分析不同老化程度下水树老化特征变化,建立了电力电缆绝缘评估图谱.结果表明,电缆表面温度分布呈现不均匀性,在老化程度加剧时,水树放电特征不断增强.在此基础上,提出了一种基于水树老化的电力电缆绝缘评估方法,并得出结论:该方法能够有效地评估电力电缆绝缘老化程度,为电力系统的运行和维护提供了参考依据.

故障树分析法在电厂热工自动化检修中的应用

电力行业是国家能源领域核心行业之一,电厂热工自动化检修是电力行业的重中之重,关乎行业发展效益。因此,为了给电厂热工自动化检修中故障树分析法的有效应用提供一些参考,文章介绍了电厂热工自动化运行故障,论述了故障树分析法在电厂热工自动化检修中的应用方案与流程,并探究了故障树分析法在电厂热工自动化检修中的应用实践。得出:基于故障树分析的电厂热工自动化检修效率较高,精度较高,满足电厂热工自动化安全稳定运维要求。

计及双界面的电缆绝缘水树缺陷时域反射解析模型

配电网中中压电缆的敷设条件相对较差,在环境水分和工作电压等因素的共同作用下容易在绝缘中生成水树缺陷,影响电缆绝缘的性能。时域反射法(TDR)可用于检测电缆故障,近来也有研究将其用于检测电缆绝缘局部缺陷,但检测结果与绝缘缺陷情况的关联尚不明晰。针对此问题,该文基于等效电路原理推导了同轴绝缘含水树缺陷时的等效介电常数,在此基础上结合传输线理论建立计及双界面反射的时域解析模型,可用于分析与预测电缆绝缘局部存在水树缺陷时TDR实验的反射波形。通过制作含模拟水树的电缆试样并进行TDR实验,考察了模拟水树缺陷的含水量、缺陷段长度和电导率等因素对TDR实验结果的影响。结果显示,模拟水树的TDR实验结果与解析模型的计算结果具有较好的对应性,初步验证了该模型用于分析与预测电缆绝缘局部缺陷反射特性的有效性。预期该解析模型有助于为TDR在电缆绝缘水树检测中的应用提供参考。

基于无人机激光点云的电力线路树障隐患预测技术分析

为解决无人机激光测距存在的树木隐患排查不全的问题,提出采用激光点云数据实现电力线路树障隐患预测。通过实现电力线点云数据自动提取和分类,完成单木分割分类管理,并建立模型实现数据生长态势预测,能够解决树木畸形生长带来的树障隐患排查难题。研究结果表明,利用贝叶斯估计法对树木生长态势实施科学预测,根据树木和导地线距离精准评估树障隐患风险,能够为解决树障隐患排查问题提供有效技术方案。

基于故障树分析法的智慧电厂热工自动化检修方法

热工自动化检修是智慧电厂体系的重要组成部分,对保证电厂热工运行稳定与安全具有重要意义。提出了一种基于故障树分析法的智慧电厂热工自动化检修方法。根据热工电厂故障规律确定故障树顶事件、中间事件以及底事件,构建智慧电厂热工故障树;利用故障树对热工故障进行定量分析,根据故障发生概率诊断热工故障;利用故障树对热工故障进行定性分析,确定故障原因及维修策略,按照策略维修故障,实现基于故障树分析法的智慧电厂热工自动化检修。经验证,该方法具有较高的检修精度,可以实现对电厂热工自动化精准检修,为智慧电厂开发与建设提供参考依据。

用梯度提升决策树实现电力负荷非线性影响因素分析

为了避免由因素冗余导致的预测精度下降,对比分析了6种集成机器学习模型的性能,发现梯度提升决策树回归模型性能最好。利用梯度提升决策树进行特征重要性排序,选出显著影响因素;然后通过计算偏依赖量来评估各影响因素与最大负荷之间的非线性关系;最后,运用长短期记忆预测模型对各个因素的组合进行验证。结果表明,利用梯度提升决策树可以有效捕捉最大负荷与各因素之间的非线性关系,且经过因素选择和考虑温度累积效应后,负荷预测准确度得到显著提高。

基于改进决策树的新能源发电功率异常值检测研究

新能源发电功率数据较多且复杂程度高,为检测出新能源发电功率异常值并及时采取相应措施,保障发电系统的稳定运行,提出一种基于改进决策树的新能源发电功率异常值检测方法。精细化区分新能源发电功率数据,并基于改进决策树构建新能源发电功率异常值检测模型。通过该模型检测新能源发电功率异常值。实验结果表明,该研究方法的检测精确率较高,具有实用性。

数据驱动下造纸过程短期电力负荷预测研究

造纸过程中对于短期电力负荷量的设置,参考预测值结果,因此若发生实际负荷量大于预测结果的情况,则会导致造纸工作任务的失败。为顺利实施造纸工作任务,针对数据驱动下的造纸过程短期电力负荷预测方法展开研究。按照数据驱动模型定义条件,设计电力等效电路,并以此为基础,求解短期电力负荷空间方程,完成数据驱动下的造纸过程短期电力负荷量预估。基于数据驱动模型,构建预测决策树组织,并根据短期电力负荷向量搜索结果,确定负荷值预测参数的实际取值范围,实现数据驱动下造纸过程短期电力负荷预测方法的设计。实验结果表明,依照数据驱动模型预测值设置短期电力负荷量,可以确保实际负荷量不超过预测结果,不会造成造纸工作任务失败的问题。

国产水下生产系统在渤海油田的首次应用

为了突破外国的技术限制,实现国产化水下油气生产技术的顺利实现,因此有必要开展对国产化水下油气生产技术的研究。文章概括了中国水下油气生产装置的研究开发历程,并阐述了全水式、电液复合式和全电式等水下生产系统的主要运行模式和特征,并归纳出各生产装置的主要优势与缺陷。以流花11-1油气田、流花16-2/20-2/21-2油田群、陵水17-2气田等为主要技术平台,进行了渤海首次国产水下油气生产系统的试验应用,基本概括了渤海首次的水下油气工程技术特征,并对通讯不稳定问题解决方案进行验证,最后并对其应用前景进行了展望。

电力通信数据流量异常的并行检测方法设计

数据流量异常监测是电力通信网络运行过程中不可缺少的环节,但异常监测过程易受不同信道流量冗余性、异常数据类型等问题的干扰,导致监测过程耗时较长和误差较大。为了解决上述问题,设计了一种电力通信数据流量异常的并行检测方法。采用自适应邻域算法对电力通信数据流量作降维处理,并通过并行的思路实现不同信道内电力通信数据流量的分解,从而有效地降低了数据流量的冗余性干扰。设计并行检测方法对数据流量作并行分解处理,将分解后的数据流量输入到检测模型中,通过计算样本点对应的异常得分,完成电力通信数据流量的异常监测。试验结果显示,该方法的均方误差小、时间消耗少、召回率高。该方法的电力通信数据流量异常监测性能较优,具有一定的实用价值。

基于北斗卫星通信导航的电力应急抢修指挥系统设计

电力系统运行环境复杂,受高电压、不均衡负载等因素的影响,导致应急抢修指挥过程中故障定位精度较差,抢修耗时长。为此,提出一种基于北斗卫星通信导航的电力应急抢修指挥系统。系统硬件以北斗卫星通信导航平台作为核心,设计北斗卫星通信导航平台的监测模块、故障提取与转发模块、路径规划模块、调度中心模块。根据模块化的设计理念,设计故障定位与最佳路径规划的软件程序,通过信息熵算法与决策树得到应急状态的划分,通过不同等级安排相应的抢修策略,完成电力应急抢修的指挥。实验结果表明,所提方法的抢修时间短、故障定位效果好、失负荷量小。

核电厂大修风险管理工具开发

核电厂停堆大修期间要开展大量工作,造成系统设备集中停役,工作安排得不合理、人员操作失误、系统设备的随机失效等都可能影响停堆期间的安全性,因此核电厂有必要开发专业的工具来进行大修风险管理,确保核安全得到维持。论文详细描述了一种定性的大修风险管理工具的开发方法和步骤,对国内核电厂开展大修风险管理有很大的参考意义。该工具以纵深防御为基础,从维持关键安全功能的角度出发,使用一个将电厂配置和关键安全功能关联起来的整体模型,通过输入电厂运行模式、系统状态、设备失效等信息,可以定性评价纵深防御水平降级的程度和关键安全功能丧失的风险,并根据降级情况给出恢复纵深防御降低风险的应对措施。该工具可以在大修开展期间全面地评估风险,给出风险管理的建议以保障安全,同时也可以从安全角度确定将系统退出运行的最佳时间段,从而优化大修计划。