[發明專利]一種抽水蓄能機組軸系劣化評估方法及裝置

有效

• 申請號: 202110457485.7
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113283300B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 李超順;陳鵬;肖湘曲;黃潔;吳一凡;甘振豪
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G01M13/045;G06F17/15;G06F17/18
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 李君;廖盈春

本發明提供了一種抽水蓄能機組軸系劣化評估方法及裝置，屬于機組故障預測與健康管理領域，方法具體為：利用實時運行過程中的狀態量信號，結合核密度估計計算過程概率密度函數；結合健康概率密度函數獲取劣化度，其并與各采樣點的權重相乘后求和，獲取機組軸系融合劣化度；支持結合預警劣化度閾值生成不同程度預警信號；獲取健康概率密度函數和各采樣點的權重方法為：將抽水蓄能機組軸系歷史多測點多通道數據，按抽水蓄能機組狀態量進行過程劃分；根據候選健康樣本的均值和標準差進行非支配排序，獲取健康樣本；結合核密度估計，計算各采樣點的健康概率密度函數；將健康樣本合成健康樣本集，結合主成分分析獲取權重。本發明具有很高的應用價值。

技術領域

本發明屬于機組故障預測與健康管理領域，更具體地，涉及一種抽水蓄能機組軸系劣化評估方法及裝置。

背景技術

隨著經濟社會發展，電網用電量及峰谷差不斷加大，在當前儲能技術中，抽水蓄能技術發展成熟、儲能量大、存儲效率高、抽水蓄能機組在電網中不僅起到調峰調頻的作用，更起到緊急事故備用、調相、黑啟動等功能。對抽水蓄能機組進行故障預測與健康管理，是機組安全穩定經濟運行的重要保證。軸系是抽水蓄能機組的重要部位，其劣化情況嚴重影響機組健康。因此，通過建模評估機組軸系劣化情況，并在此基礎上提出抽水蓄能機組軸系劣化評估及預警方法，對保證機組高效運行、降低安全事故發生率和保證電網穩定具有重要意義。

現有的機組軸系劣化度評估方法中，有的在生成劣化度時沒有考慮到樣本隨機性的影響，對每次過程中僅生成確定性數據評估，具有偶然性；有的采用參數估計方法，假定特征信號服從威布爾分布和高斯分布等，不僅需要先驗條件，在樣本分布復雜的情況下不能很好反映實際分布特性；在求取軸系劣化度時往往僅考慮單測點單通道數據，存在以點代面的錯誤；采用離線評估方法，僅僅給出久遠歷史參考，實際工程應用價值較差。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種抽水蓄能機組軸系劣化評估方法及裝置，旨在解決現有的機組軸系劣化度評估方法由于存在以下問題：(1)不考慮樣本隨機性，每次過程中僅生成確定性數據；(2)采用的采樣參數估計方法通常需要先驗條件，在樣本分布復雜的情況下無法反映實際分布特性；(3)在求取軸系劣化度時往往僅考慮單測點單通道數據，會存在以點代面的錯誤；因此，現有的機組軸系劣化度評估方法的應用價值不高的問題。

為實現上述目的，一方面，本發明提供了一種抽水蓄能機組軸系劣化評估方法，包括以下步驟：

利用抽水蓄能機組實時運行過程中的狀態量信號，結合核密度估計方法，計算各采樣點的過程概率密度函數；

計算各采樣點的健康概率密度函數和所述過程概率密度函數的Wasserstein距離，作為各采樣點的劣化度；

將實時運行過程中各采樣點的權重與劣化度相乘后求和，獲取機組軸系融合劣化度；

其中，獲取所述健康概率密度函數和各采樣點的權重的方法為：

結合抽水蓄能機組狀態量，將抽水蓄能機組軸系歷史多測點多通道數據進行過程劃分，獲取候選健康樣本；

根據各采樣點對應候選健康樣本的均值和標準差，對采樣點中的候選健康樣本進行非支配排序，獲取各采樣點的目標健康樣本；

采用非參數估計中的核密度估計方法，結合目標健康樣本，計算所述各個采樣點的健康概率密度函數；

將各個采樣點的目標健康樣本構成健康樣本集后，對所述健康樣本集采用主成分分析方法，獲取各個采樣點的權重。優選地，抽水蓄能機組軸系劣化評估方法還包括以下步驟：

結合機組資料確定融合預警劣化度閾值；

對比機組軸系融合劣化度與融合預警劣化度閾值的大小，判斷是否提供預警信號以及預警信號的類別；