3．1第一層

診斷知識模型由一般到特殊分四層組織：第一層描述最一般的診斷知識，由水輪機、發(fā)電機的機組模型組成。運行模型描述了機組正常工作時的形態(tài)，故障模型描述了機組在故障時的形態(tài)，它們被用于基于模型的診斷、真值維護和解釋。第二層描述一般的診斷知識，由根據(jù)水電機組的技術標準、規(guī)程和專家診斷經(jīng)驗歸納出的診斷規(guī)則組成，用于基于規(guī)則的診斷。第三層是根據(jù)類似診斷事例經(jīng)訓練構(gòu)造的人工神經(jīng)網(wǎng)模型，用于基于神經(jīng)網(wǎng)模型的診斷。第四層由案例-子案例等級框架表示組成，它描述各電廠機組或電廠各機組間的特殊診斷案例知識，用于基于案例的診斷。

機組定量信息描述一般包括參數(shù)描述和狀態(tài)描述兩種。

參數(shù)描述指由機組參數(shù)的顯著變化來描述故障的發(fā)生如溫度量、電量等的量值越閾或突變。狀態(tài)描述指由機組開、停機過程及機組運行狀態(tài)來描述所包含的故障信息。

由機組定量信息描述形成的運行模型和故障模型，構(gòu)成機組模型子庫，形成模型知識庫的第一層。由該層支持的基于機組模型的故障診斷方法有：參數(shù)估計診斷法和狀態(tài)估計診斷法。

參數(shù)估計診斷法在進行故障檢測、故障分離與估計、故障分類評價和決策時，診斷的過程參數(shù)為機組模型模擬量與機組實際運行參數(shù)的比較值，所得殘余偏差為二者之間的相對變化值。在系列殘余偏差中包含有各種故障信息，結(jié)合機組模型庫中相應模型對基本殘差序列采用統(tǒng)計檢驗法，檢測機組的故障部位和原因，并進一步分離、估計與決策。

狀態(tài)估計診斷法由根據(jù)水電生產(chǎn)過程的控制邏輯來判斷機組是否有故障狀態(tài)，可由機組監(jiān)控系統(tǒng)直接支持。

3．2第二層

基于標準和經(jīng)驗歸納出的診斷規(guī)則，故障可分為確定性故障和不確定性故障兩種。

對于確定性故障，也就是一般的產(chǎn)生式故障，可建立用于邏輯推理的知識模型庫。而對于非確定性故障，一般采用模糊產(chǎn)生式規(guī)則來表示故障診斷知識，即用模糊關系矩陣來表示前提條件與結(jié)論之間的因果關系。

此外，還可采用可信度方法、概率方法等來描述其不確定性。可對這些方法進行充分收集，整理優(yōu)化后形成一個較完整的診斷推理機制。

3．3第三層

根據(jù)類似故障診斷事例訓練構(gòu)造的人工神經(jīng)網(wǎng)模型，其實質(zhì)是一個故障分類和識別過程。人工神經(jīng)網(wǎng)絡在此作為一個自適應的模式識別技術，利用自身的學習機制，通過對案例樣本的學習，自動形成相對應的決策區(qū)域。而且樣本變化時，如案例增加時，神經(jīng)網(wǎng)絡訓練所獲得的映射關系可以自適應，達到對準確診斷的進一步逼近。

3．4第四層

該層知識由案例-子案例等級框架表示組成，形成了最特殊知識的診斷案例子庫。

對機組在線狀態(tài)的信息診斷同案例子庫中的案例描述進行匹配，得出解策略。

以上四層次知識模型子庫既有其獨立性又緊密關聯(lián)。當機組的新類型故障被診斷出來后，可對其進行描述，添加到案例-子案例等級框架中。新類型故障同框架內(nèi)的原有相似故障可用于構(gòu)造和訓練新的神經(jīng)網(wǎng)模型，加入到第三層的人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型子庫中去。

新類型故障同原有相似類型故障的診斷方法規(guī)則，加入到第二層的規(guī)則子庫中去。

而以上三層的知識表示如可以采用定量信息表示，又可建模加入到第一層的機組模型庫中。

4融合診斷推理

對于復雜故障的診斷，不能簡單地僅通過某一種方法診斷出來，有效的方法是將各檢測信息有效結(jié)合判斷的融合診斷法。

文獻[2]中，彭濤等提出一種基于信號處理的人工神經(jīng)網(wǎng)絡診斷方法，即基于小波變換的特征提取、基于遺傳算法的特征選擇和基于神經(jīng)網(wǎng)絡的狀態(tài)識別理論。

該方法可將機組多個傳感器信號，如振擺、氣蝕、水壓脈動信號等，用加權(quán)法實現(xiàn)信息的初級融合，按給定的小波函數(shù)進行小波變換，提取其特征成分，用遺傳算法搜索選擇輸入?yún)?shù)中最為重要的特征參數(shù)，與已知目標特征信息一起作為訓練樣本，送神經(jīng)網(wǎng)絡訓練，實現(xiàn)狀態(tài)識別和故障診斷。 　　對某些復雜檢測信息也采用小波變換法，如對于絕緣監(jiān)測中所測局部放電數(shù)據(jù)的處理，針對其局放信號微弱、噪聲大的特點，采用小波變換進行分析，可充分利用小波分析良好的時頻分析特性。 理的策略，直至給出最佳處理方案，得出最精確的預測控制和診斷結(jié)果。

5結(jié)束語

水電機組的設計、制造、安裝和大修中，都對機組各狀態(tài)參數(shù)提出規(guī)定和要求，但由于水電機組在運行過程中存在不規(guī)則的水力干擾，不僅不同機型不同容量不同結(jié)構(gòu)的機組，實際運行參數(shù)量值及其變化規(guī)律不一樣，而且同一電站同一機型的幾臺機組，運行參數(shù)實際也難一致。如一般機組瓦溫帶滿負荷時比空載時高3～5℃，而有的機組帶負荷后溫度并沒有上升，甚至略有下降。又如有些機組上機架振動達1 mm而能長期運行，有的水導運行擺度達到0.8 mm，瓦溫卻正常，運行也穩(wěn)定。因此，要在故障診斷推理系統(tǒng)內(nèi)制定一個統(tǒng)一的標準，難度很大，而且到目前為止，尚未有一個國際性的狀態(tài)監(jiān)測標準。

從實際的大修內(nèi)容看，主要是因空蝕、磨損、腐蝕、老化、疲勞引起的零部件損壞和構(gòu)件松動，但要直接測量，尤其象橡膠密封老化程度的在線測量是十分困難的，甚至是不可能的。所以在故障診斷推理系統(tǒng)的監(jiān)控中心中設置人工干預功能，適時補充案例層知識，實現(xiàn)人機結(jié)合、智能互補是必要的。而把人融合到整個系統(tǒng)中去，還可以根據(jù)各自機組的特點，對某些診斷進行重新設置或修正，形成針對機組特點的智能高效推理機制。以達到對各自機組故障的最精確預測和診斷。