水轮机控制系统故障检测与诊断研究

作     者：张镨 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张江滨

授予年度：2006年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：水轮机调速器 控制系统故障诊断 传感器与执行器 故障滤波器 卡尔曼滤波器 广义奉献观测器 

摘      要：水轮机调速器是水电厂重要控制设备，其工作的稳定性直接关系到水轮发电机组乃至电力系统的安全稳定运行。虽然近年来调速器在可靠性方面取得长足进展，但也时常会出现主配压阀发卡、接力器位移、传感器零漂，以及频率信号断线等故障。因此，为了降低因这些故障发生造成的影响，本文应用现代故障诊断技术，提出了一种基于动态模型的水轮机控制系统故障检测与诊断方法。 通过阅读并综合大量国内外相关文献，对常见的故障诊断方法进行分析对比。首先建立了水轮机控制系统动态模型，并在此基础上进行水轮机控制系统故障模型化研究。将调速器电液随动系统故障和传感器故障转换为可解析表达的模型描述。 其次，分别对电液随动系统和传感器故障，运用基于模型的故障滤波器法和广义奉献卡尔曼滤波器法进行故障诊断。通过观察其各自滤波器与真实系统值生成的残差序列，可得到丰富的故障信息，从而实现各种类型故障的区分和隔离。 最后，将所设计的水轮机调速器电液随动故障诊断单元和传感器故障诊断单元，分别进行了计算机仿真。通过仿真结果表明：这两种故障诊断单元能诊断出大多数水轮机控制系统故障，从而使目前水电厂调速控制系统故障诊断技术有较大改进，这对于保证了机组的安全可靠运行有着十分重要的作用。