1.基于改进MSET的汽轮机故障预警分析方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:将汽轮机运行的历史数据进行标准化预处理,获得标准化处理后的历史数据;
步骤2:构造MSET的历史矩阵,使用遗传算法优化MSET的历史矩阵;
步骤3:采用滑动窗口残差统计方法,计算汽轮机参数的故障预警阈值,建立故障诊断模块,引入故障信息,使用MSET对故障进行分析,获得诊断结果。
2.根据权利要求1所述基于改进MSET的汽轮机故障预警分析方法,其特征在于:所述步骤1中,标准化预处理公式为:式中,μ、x、σ分别为实时观测向量Xobs中的均值、变量、标准差。
3.根据权利要求1所述基于改进MSET的汽轮机故障预警分析方法,其特征在于:所述步骤2包括如下步骤:步骤2.1:构建观测向量,将n个变量用于多元状态估计的建模,第i时刻的观测向量Y(i)表示如下:T
Y(i)=[Y1(i) Y2(i) Y3(i) … Yn(i)];
式中:Yf(i)表示第i时刻的第f个变量,变量取值为f=1,2,3,…,n;T表示转置;
步骤2.2:从标准化处理后的历史数据中选取合适n个观测向量,得到历史矩阵D;
选取的观测向量中的数据包括汽轮机机组在不同负荷下的运行工况,其中形成的历史矩阵D表示如下:Y(1)代表第1个观测向量在一段时间的运行状态数列;Y(2)代表第2个观测向量在一段时间的运行状态数列;Y(n)代表第n个观测向量在一段时间的运行状态数列;
Y1(1)代表第1个观测向量在时间点1的运行状态的数值;Y1(2)代表第2个观测向量在时间点1的运行状态的数值;Y1(n)代表代表第n个观测向量在时间点1的运行状态的数值;
Y2(1)代表第1个观测向量在时间点2的运行状态的数值;Y2(2)代表第2个观测向量在时间点2的运行状态的数值;Y2(n)代表代表第n个观测向量在时间点2的运行状态的数值;
Ym(1)代表第1个观测向量在时间点m的运行状态的数值;Ym(2)代表第2个观测向量在时间点m的运行状态的数值;Ym(n)代表代表第n个观测向量在时间点m的运行状态的数值;
m表示历史运行状态个数;n表示观测向量个数;
步骤2.3:由实时观测向量Xobs,计算得到估计向量Xest:T
Xest=D·W=D[w1 w2 w3 … wm]==w1·Y(1)+w2·Y(2)+…+wm·Y(m)式中:W是根据实时观测向量Xobs求得的权值向量,wm是第m维权值;D表示历史矩阵;
w1是第1维权值;w2是第2维权值;w3是第3维权值;wm是第m维权值;
Y(1)代表第1个观测向量在一段时间的运行状态数列;Y(2)代表第2个观测向量在一段时间的运行状态数列;Y(m)代表第m个观测向量在一段时间的运行状态数列;
步骤2.4:由残差最小的原则,逆推得到权值向量W,公式如下:T
式中, ‑非线性运算符号;λ‑权值向量的优化参数,0<λ<1;I‑单位向量;D表示历史向量的转置;
其中, 选用欧氏距离,其计算方法如下:
Xm×n、Ym×n分别表示向量X、向量Y;
x1表示向量X中第一行数列;x2表示向量X中第二行数列;xm表示向量X中第m行数列;
y1表示向量Y中第一列数列;y2表示向量Y中第二列数列;ym表示向量Y中第m列数列P(x1,y1)表示向量X中第一行数列x1与向量Y中第一行数列y1的乘积的值;P(x1,y2)表示向量X中第一行数列x1与向量Y中第二行数列y2的乘积的值;P(x1,ym)表示向量X中第一行数列x1与向量Y中第m行数列ym的乘积的值;
P(x2,y1)表示向量X中第二行数列x2与向量Y中第一行数列y1的乘积的值;P(x2,y2)表示向量X中第二行数列x2与向量Y中第二行数列y2的乘积的值;P(x2,ym)表示向量X中第二行数列x2与向量Y中第m行数列ym的乘积的值;
P(xm,y1)表示向量X中第m行数列xm与向量Y中第一行数列y1的乘积的值;P(xm,y2)表示向量X中第m行数列xm与向量Y中第二行数列y2的乘积的值;P(xm,ym)表示向量X中第m行数列xm与向量Y中第m行数列ym的乘积的值;
P(xi,yj)表示向量X中第i行数列xi与向量Y中第j行数列yj的乘积的值;
xi,k表示向量X中第i行数列中的第k列;yk,j表示向量Y中第k行数列中的第j列;
k=1,2,3…m;
步骤2.5:使用遗传算法求得优化参数λ。
4.根据权利要求1所述基于改进MSET的汽轮机故障预警分析方法,其特征在于:所述步骤3包括如下步骤:步骤3.1:计算汽轮机运行时的残差向量ε,残差向量ε计算如下:ε=Xobs‑Xest;
其中:Xobs为观测向量;Xest为估计向量;
步骤3.2:选取滑动窗口法对计算所得的残差向量ε进行处理;其中,选择适当窗口宽度N,计算残差向量平均值 其公式如下:εi为残差向量的第i个数值;N为窗口宽度,i=1,2,3…N;
步骤3.3:根据残差向量平均值 计算得到故障预警阈值EAV;
汽轮机健康运行时,通过残差向量图找其最大值为EMAX,k为预警阈值,则汽轮机故障预警阈值EAV计算公式如下:EAV=kEMAX;
步骤3.4:通过观察计算得到的平均残差曲线图,得到诊断结果;当其高于预警阈值时,汽轮机存在异常运行;当其没有超过预警阈值时,汽轮机正常运行。