[發明專利]利用稀疏編碼方法的燃氣渦輪機傳感器故障檢測

有效

• 申請號: 201580061174.1
• 申請日: 2015-09-03
• 公開（公告）號: CN107111311B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: S.T.吳;袁超;A.查克拉博爾蒂;M.埃文斯
• 申請（專利權）人: 西門子能源公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;G01D3/08
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 佘鵬;傅永霄

1.一種用于基于從至少一個傳感器（7）收集的讀數來檢測燃氣渦輪機傳感器故障的方法，包括：

創建基向量的字典（520），所述基向量為正常操作狀態限定與已知傳感器讀數相關聯的值；

將稀疏編碼過程（530、600）應用于一組傳感器讀數數據，使用所創建的字典，以識別一組L-1范數殘差數據；

評估所述L-1范數殘差數據（610），以通過如下方式將最大值的L-1范數殘差數據的預定子集分類為異常傳感器讀數：a）將殘差組分成兩組，即用作訓練集的第一組和用作測試集的第二組，b）使用第一組殘差來開發模型，用于評估所述殘差組并確定用于將最大殘差定義為與異常傳感器讀數相關聯的極限，c）使由對測試數據進行稀疏編碼處理而產生的測試數據殘差通過，并且確定所述測試數據殘差是否落在所述模型之外，以及d）將所述測試數據殘差識別為異常傳感器讀數；

將所述異常傳感器讀數與多個在先的傳感器讀數進行比較（620、710），并且如果預定數量的所述在先的傳感器讀數也被指定為異常傳感器讀數，則將指定的異常傳感器讀數定義為與傳感器故障相關聯；

向燃氣渦輪機人員傳送識別特定傳感器的傳感器故障信號；以及

將故障傳感器從服務中移除（660、770），并修理或更換故障傳感器。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在創建所述字典時執行以下步驟：

將所述傳感器讀數數據組織（522）成多個聚類；

使用k-means算法（524），確定每個聚類的中心；以及

用所確定的每個聚類的中心來初始化所述字典（526）。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在執行評估步驟時，創建一類支持向量機模型（550），并且將每個殘差分類為屬于類中或處于類外，處于類外的L-1范數殘差定義為異常傳感器讀數，

其中，對所述一組L-1范數殘差數據進行抽樣（540），以在創建一類SVM模型之前減小數據集的大小。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，在執行比較步驟時，復查多個在先的時間步驟數據（640），并且如果所述多個在先的時間步驟數據中的p%也被指定為異常傳感器讀數，則作出傳感器故障確定（650）。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，p的值至少等于50。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過定義閾值百分比（725），并且將超過定義的閾值的所有值定義為異常傳感器讀數數據（740），來評估所述L-1范數殘差數據。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，在執行（760）比較步驟時，復查多個在先的時間步驟數據，并且如果所述多個在先的時間步驟數據中的q%也被指定為異常傳感器讀數，則作出傳感器故障確定（770）。

8.一種用于檢測燃氣渦輪機傳感器（7）的故障的系統，包括：

傳感器讀數的數據庫（12）；

與傳感器讀數的所述數據庫（12）通信的傳感器監測系統部件（10），所述傳感器監測系統部件（10）包括程序存儲裝置（16）和處理器（18），所述程序存儲裝置（16）在固定的有形介質中實施一組程序指令，所述一組程序指令可通過所述處理器（18）執行，以執行以下方法步驟：

創建基向量的字典（520），所述基向量為正常操作狀態限定與已知傳感器讀數相關聯的值；

將稀疏編碼過程（530、600）應用于一組傳感器讀數數據，使用所創建的字典，以識別一組L-1范數殘差數據；

評估所述L-1范數殘差數據（610），以通過如下方式將最大值的L-1范數殘差數據的預定子集分類為異常傳感器讀數：a）將殘差組分成兩組，即用作訓練集的第一組和用作測試集的第二組，b）使用第一組殘差來開發模型，用于評估所述殘差組并確定用于將最大殘差定義為與異常傳感器讀數相關聯的極限，c）使由對測試數據進行稀疏編碼處理而產生的測試數據殘差通過，并且確定所述測試數據殘差是否落在所述模型之外，以及d）將所述測試數據殘差識別為異常傳感器讀數；

將所述異常傳感器讀數與多個在先的傳感器讀數進行比較（620、710），并且如果預定數量的所述在先的傳感器讀數也被指定為異常傳感器讀數，則將指定的異常傳感器讀數定義為與傳感器故障相關聯；以及

向燃氣渦輪機人員傳送傳感器故障信號，包括識別故障傳感器的信息，以便進行維修或更換（660、770）；

用于存儲分類為異常的傳感器讀數的監測系統數據庫（20）。