论文研究-基于时变多块主元分析法的核电系统故障诊断 .pdf

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基于时变多块主元分析法的核电系统故障诊断,刘康玲,梁军,核电系统往往具有过程复杂、动态性和传感器变量庞多且高相关性等特点。主元分析法作为一种常用的降维技术,用于从众多的变量中提
山国武技记文在 其中, 为相对应变量,的均值。然后利用完全连接法将变量分块,构 建以下最优命题决定分块个数以及变量分块 其中,相关程度小于等于阀值>的变量聚为一类,为最大容许分块个数,A> 用来调节分块个数以及阀门。 是关于的分段函数: 阀值本文取值因此, 分成」个数据块 其 中,+++=。基」每个数据块,建立分块模型如下: 基于 的故障检测方法 基于以上构建的全局和分块模型,我们分别对残差空间和主元空间分别建立 和统计量。记测量数据∈*以及分块数据 ,相对应的 和统计量建立如下 A 其中, 统计量中的下标,分别表示第个分块模型和全局模型,对于每个模 型的,统计量的统计限可以分别由分布和加权方分布得到,a为置信水平: 2 山国武技记文在 其中,。分别表示平均值和方差。如果任何·个统计量超过对应的统计限,则过程检 测出故障。 核电系统的故障诊断实现 核电系统是利用原了核裂变过程中释放的核能进行发电。本实验的压水堆核电系统主要 由压水反应堆、反应堆冷却剂系统(一回路)、蒸汽和动力转换系统(二回路)、循环水系 统、发电机和输配系统及其辅助系统组成针对某核电系统的特征,选择了种典型的故障 功率下蒸汽机水位漂移和蒸汽机窄水位扰动。本文针对该核电系统选取了表所示的 个变量进行数据采集,采样周期为秒 表核电系统选取的变量 标号 变量描述 标号 变氫述标 变星描述 汽轮机进气压力 蒸汽机水位 喷淋主调节阀 蒸汽机蒸汽压力 蒸汽机给水流量 蒸汽机蒸汽流量 稳压器水位 蒸汽机流量控制阀 蒸汽机上充流量 吸入管压力 稳压器压力 蒸汽机平均温度 蒸汽机主控制阀 故障 功率下蒸汽机水位漂移 针对故障,在第个采样点处注入故障,我们共采取了个采样点。图显示了在 故障情况下用于变量分块的完全连接法谱系图。从图中看出,可以将变量分为块,分 别为:)变量 和;)变量 和;)变量 和。图 分别表示了传统的和文中所提的 对故障的故障诊断结果。从图中可 以看出,该两种方法均能对故障的诊断漏报率为。结果表明,所提的 方法 能媲美于传统的。 图枚障情况卜用于变量分块的完全连接法谱系图 山国武技记文在 %控制限 监控统计量 ………99%控剀限 采样点 图故障情况下传统的故障诊断结果 99%控制限 采样点 图故障情况下用于变量分块的 放障诊断结果 故障:蒸汽机窄水位扰动 针对故障,在第个采样点处注入故障,我们共采取了个采样点。图显示了在 故障情况下用于变量分块的完全连接法谱系图。从图中看出,可以将变量分为块,分 别为:)变量、和;)变量 和;)变量 和。图 分别衣示了传统的和文中所提的 对故障的故障诊断结果。从图中可以 看岀,传统的仅能对故障的部分故障点正确检测,诊断漏报率很晑。而从图中可 以看出,所提出的 能对故障的全部故障点正确检测,诊断漏报率。结果表 明,所提的 方法对故障对诊断结果明显优越于传统的。 山国武技记文在 图故障情况下用于变量分块的完全连接法谱系图 恩 图改障情况下传统的改障诊断结果 99%控制跟 米样点 图故障情况下用于变量分块的 故障诊断结果 结论 为了解决传统所存在的局限性,本文提出了一种改进的算法,称为时变多块 主元分析法 该法属于纯数据驱动的,能够自动 依据不同过程运行环境而动态更新模型,从而解决模型的不匹配问题,并结合自动分块技术 来提取变量间局部相关结构特征,提高了故障诊断能丿。最后,本文将提出的 山国武技记文在 和传统应用于某核电系统进行故障诊断能力的分析比较。在选取的故障(功率 下蒸汽机水位漂移)中 和传统的故璋漏报率均为,表明这两种方法对 于故障的诊断效果均好。但是在选取的故障(蒸汽机窄水位扰动)中,传统的的 故障漏报率非常高,本文所提出的 的故障漏报率仍为。由此,从该核电系统 的两种故障诊断结果来看,提出的 的枚障诊断效果优于传统 参考文献

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