种维修制度存在着过度维修和失修问题，即不必要修修了或该修又可能未及时修。所以当今最先进故障维修制度是预知维修制度，又称以状态为基础维修制度，它以状态监测为基础，根据设备实际劣化程度来决定维修时间和规模。我国目前正处于由前种维修制度向后种过渡起步阶段，所以故障诊断在这方面包含有更深意义。也是本文研究故障诊断技术根本出发点。本文提出，具体工作体现在探索和研究网络在水轮机调节系统故障诊断中应用。国内外水轮机调节系统故障诊断技术发展及研究状况随着科学技术发展，尤其是计算机技术发展，大型水轮机组在线监测与故障诊断系统在近年来获得了日益广泛开发与应用，世界各国竞相开展研究工作。国内水轮机调节系统故障诊断研究国内水电厂在线监测技术发展得比较晚，近几年，随着大中型水电厂建设，水电系统状态检修工作己经越来越受到重视。在“八五”期间是我国应用新技术新器件开发水轮机调速器兴旺时期，各种新型,华中科技大学硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交学位论文是我个人在导师指导下进行研究工作及取得研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过研究成果。对本文研究做出贡献个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明法律结果由本人承担。学位论文作者签名日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密。请在以上方框内打学位论文作者签名指导教师签名日期年月日日期年月日华中科技大学硕士学位论文绪论水轮机调节系统重要作用在电力系统中，水轮发电机组是将水能转变为电能供给用户使用重要设备。用户除要求供电安全可靠外，还要求电能电压和频率保持在额定值附近范围内。如果频率偏离额定值过大，就会直接影响用户产品质量。水轮机调节基本任务就是必须根据负荷变化不断地调节水轮发电机组有功功率输出，以维持机组转速频率在规定范围内。水轮机调节系统是通过水轮机调速器维持水轮发电机组稳定运行，以保证电力系统电能质量和供电连续性。调节系统在整个发电机系统以及整个电网所发挥作用也是根本性，主要有频率控制及功率控制，以及提高同步发电机并列运行稳定性。正因为调节系统有如此重要作用，所以调节系统安全运行是水轮发电机组及至整个电网安全运行重要前提。水轮机调节系统组成部分水轮机调节系统是由调速系统和调节对象组成闭环系统，如图所示。调速器电气部分电液随动系统执行机构水轮发电机组电网油压系统引水系统图水轮机调节系统框图其中调速系统包括调速器电气部分电液随动部分以及油压系统，调节对象包括水轮机及其有压过水系统发电机及电网。水轮机调节系统是水电站运行重要组成部分之，是具有开机停机并网等机组控制和转速功率调节等功能机电系统。它可靠运行直接关系到电厂甚至电网生产质量和安全。华中科技大学硕士学位论文对水轮机调节系统系统辨识和故障诊断研究就是研究图中各个组成部分数学建模以及模型参数，采用定手段和方法辨识出模型参数，以及在此基础上故障识别和故障定位以及故障分析和决策分析。研究水轮机调节系统参数辨识和故障诊断意义对于任何工业设备，安全运行是第位。在安全基础上才谈得上经济运行。作为大型机电设备水轮发电机组来说也不例外。水电机组属于可修复设备。但是，如发生故障，需要停下来检修才能排除。所以其故障是属于不可逆故障。为了减少故障发生，就需要研究提高可靠性问题。随着我国电力系统己经进入大电网高电压大机组高参数和高自动化现代化发展时期和目前水电事业发展，对水轮机调节系统有效状态评估预测与故障诊断意义更加重大。实践证明，对设备状态有效评估可以随时掌握设备状况，避免突发性故障和控制渐发性故障发生，降低设备维修成本，增加设备可利用时间，从而提高设备运行效益，带来良好经济效益。水轮机设备运行可靠性决定于两类因素。第类为依赖于运行条件因素，其中各种运行工况各种参数，如水头功率吸出高度调节方式等，及其变化特征是估量可靠性重要依据第二类因素与设备特性有关如单位流量单位转速最高效率空蚀性能泥砂磨损状况以及不同工况下和稳定现象严重程度等等。可靠性指标取决于上述种种因素联合作用结果，而各种因素组合又带有随机性，所以为了提高机组运行可靠性，必须在监测基础上，经过分析，针对上述各种影响可靠性因素采取措施。但是不论采取什么方法来提高运行可靠性。机组最终还是会发生故障，因此故障诊断技术就成为提高运行可靠性重要措施。水轮机调节系统被控对象是非最小相位系统，并且具有时变非线性难以建模等特征，使得系统在些工况下由于控制参数整定不适当，导致系统性能不佳。因此通过性能特性数据对系统调节对象辨识，对控制器控制参数辨识并在此基础上研究故障诊断，从而改善水轮机调节系统性能，这对于发电设备维护和维修决策具有重大意义，对电能质量可靠保障具有深远影响，有利于满足电能质量更高要求。水轮机调节系统故障诊断目就是要及时准确地对各种异常状态或故障状华中科技大学硕士学位论文态做出诊断预防或消除，对水电机组运行进行必要指导和决策，提高机组可靠性安全性和有效性，从而将故障损失降低到最低水平。有效故障诊断能预防事故，保证人身和设备安全，提高经济效益，其意义是很明显。不仅如此，故障诊断技术还推动了设备维修制度改革。众所周知，目前我国通常采用是定期维修制度，水电厂机组大修计划也是如此。而事实上这种维修制度存在着过度维修和失修问题，即不必要修修了或该修又可能未及时修。所以当今最先进故障维修制度是预知维修制度，又称以状态为基础维修制度，它以状态监测为基础，根据设备实际劣化程度来决定维修时间和规模。我国目前正处于由前种维修制度向后种过渡起步阶段，所以故障诊断在这方面包含有更深意义。也是本文研究故障诊断技术根本出发点。本文提出，具体工作体现在探索和研究网络在水轮机调节系统故障诊断中应用。国内外水轮机调节系统故障诊断技术发展及研究状况随着科学技术发展，尤其是计算机技术发展，大型水轮机组在线监测与故障诊断系统在近年来获得了日益广泛开发与应用，世界各国竞相开展研究工作。国内水轮机调节系统故障诊断研究国内水电厂在线监测技术发展得比较晚，近几年，随着大中型水电厂建设，水电系统状态检修工作己经越来越受到重视。在“八五”期间是我国应用新技术新器件开发水轮机调速器兴旺时期，各种新型这个也可以从训练样本来解释，因为比例积分环节在整个调节过程中都是起作用，样本包含它们信息更加充分，因而识别精确些而和识别误差稍微大些，前者在到之间，后者在附近，最大种情况甚至达到了，这可能是因为而和都是瞬态过程体现有关。当然神经网络辨识只要满足识别率就被认为是成功，由示意图可以看到，有时偶尔会有几个异常识别点，表格中数据分析并没有把那些识别异常点丢弃，如果在分析误差时候把少数异常点丢弃再来分析，那么可以得出结论，识别效果将更好，精度更高。华中科技大学硕士学位论文全文总结和展望本文提出对水轮机调节系统系统辨识和故障诊断方法进行探索和研究。在这个思想指导下，文章开始给出了开展研究工作基本依据和思路，以及具体工作总体思路和基本步骤，取得了定研究成果。具体工作简要总结如下针对水轮机调节系统提出了在研究了水轮机调节系统动态特性基础上，建立了水轮机调节系统非线性仿真模型提出并设计了种基于网络水轮机调节系统参数辨识模型针对水轮机调节系统故障诊断问题，通过研究和实践，取得了神经网络训练样本获取原则和获取方法以控制器辨识网络为例在中编程进行了大量训练和测试，以较高精度识别出了调速器控制参数和接力器反应时间常数。验证了利用神经网络辨识原理可以辨识出水轮机调节系统参数，为进步将应用于水轮机调节系统故障诊断研究提供了基础和平台。网络训练需要大量样本，而且网络收敛速度慢，水轮机调节系统复杂性以及需要辨识参数多样性，给课题本身研究带来了繁重工作量，神经网络设计本身是个不断尝试过程，再加上大量数据量需要处理，本课题继续深入研究空间还非常大。由于时间有限，本文仅仅是为基于网络水轮机调节系统参数辨识和故障诊断研究这个课题开了个头，引出了研究方向和大体思路。下步需要做工作将更加繁重，大致展望如下进步研究优化训练样本方法，减少神经网络设计和训练工作量，进步提高辨识精度将研究结果扩展应用到整个水轮机调节系统全范围参数识别在故障诊断思路大方向指引下，重点研究辨识网络在系统参数辨识故障分类故障定位等情况下具体设计和实现。使得研究结果能够当系统所有模块都正常时，正确识别出水轮机调节系统所有参数，当系统异常时，能够定位是哪个模块参数出现了异常，以及异常程度如何。这就需要模拟故障情况下样本，必须结合水轮机调节系统特性，研究故障情况华中科技大学硕士学位论文下辨识网络设计与训练。最后将研究成果用程序实现，用于水轮机调节系统状态监测，即监测调节系统参数，为故障诊断和维修决策提供依据。华中科技大学硕士学位论文致谢本课题是在常黎教授悉心指导和严格要求下开展。从论文选题到具体工作开展，无不凝聚导师心血和智慧。常老师广博学识，丰富经验严谨治学态度和诲人不倦优良品德使我终生受益。值此论文完成之际，谨向老师致以深深谢意和崇高敬意。在研究生学习期间，我家人给予了我物质上和精神上极大帮助。没有他们理解和支持，我无法顺利地完成学业。他们对我人生选择理解支持和信任，是我不断获得前进动力源泉。对家人谢意是无法用语言表达，惟有继续努力，不辜负他们殷切厚望。在这两年时间里，还得到了水电学院多位老师多方面帮助和指导，在此向他们表示衷心感谢。同时还要感谢实验室各位师弟师妹们，和你们相处日子将成为我生中美好回忆。这里特别感谢杨峰同学，在研究生学习期间，我们在课题中合作和共同进步是有目共睹。华中科技大学硕士学位论文参考文献沈祖诒水轮机调节第三版北京中国水利水电出版社,沈祖诒水轮机调节系统分析第版北京水利电力出版社,李平诗浅谈水电厂状态检修水力发电,郑杰水电机组状态监测及状态检修水力科技,张亚明神经网络在水电厂调速系统状态检修中应用硕士学位论文,重庆大学,候媛彬,汪梅,王立琦系统辨识及其仿真第版北京科学出版社,年月李言俊,张科系统辨识理论及应用第版国防工业出版社,年月潘立登,潘仰东系统辨识与建模第版化学工业出版社,年月黄文虎,夏松波设备故障诊断原理技术及应用第版科学出版社,年月徐枋同,李永华系统辨识理论与实践在水电控制工程中应用第版中国电力出版社,年月陈嘉谋水轮机调节系统计算机仿真第版北京水利电力出版社,张昌期水轮机原理与数学模型第版武汉华中工学院出版社,蔡维由水轮机调速器第版武汉武汉水利电力大学出版社,魏守平现代水轮机调节技术第版武汉华中科技大学出版社,王万良人工智能及其应用高等教教育出