[发明专利]一种基于模板匹配的多开关参量故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于模板匹配的多开关参量故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：通过分析设备的工作原理，或者通过实际测量设备正常运行时多个开关量的变化过程，或者将两种方法相结合，获得设备正常运行条件下的开关量状态变化数据，得到正常的开关量状态变化时序图；

步骤2：利用正常的开关量状态变化时序图进行模板构造，生成标准的状态转换表和时序转换表，即状态模板和时序模板；

步骤3：实时测量设备实际运行时的开关量变化数据，得到实际的状态变化时序图，生成实际的状态转换表和时序转换表；

步骤4：将实际的状态转换表与状态模板进行状态比对，并将实际的时序转换表与时序模板进行时长比对，得出状态误差或时序误差，进而判断出设备所发生的故障。

步骤5：根据步骤4所判断出的故障，进一步进行故障类型的诊断。

2.根据权利要求1所述的一种基于模板匹配的多开关参量的故障诊断方法，其特征在于：所述步骤1中开关量状态变化数据的获取方法具体为：

步骤1.1：通过分析设备工作原理，得出设备正常运行时开关量的状态及转换时间或利用设备监测系统测量设备正常运行时开关量的状态及转换时间或将两种方法相结合；

步骤1.2：设被测设备有n个开关量，各开关量的状态用k_i表示，k_i定义如下：

i＝1，2，...n

步骤1.3：把n个开关量的状态组合成一个集合K，K＝{k₁，k₂，...，k_n}；把K作为一个整体来看，则K的某一取值代表设备处于一个特定的状态；当在某一时刻某个或某些开关量的状态发生变化，称设备状态发生了转换。假定初始时刻为t₀，此时设备开关量状态为其中上标T表示矩阵或向量的转置；第一次状态转换发生在t₁时刻，此时的设备开关量状态为依次类推，第q次状态转换发生在t_q时刻，此时的设备开关量状态为设备正常运行过程中所有的开关量转换时刻构成一个时序集合T，T＝{t₁，t₂，...，t_q}。

3.根据权利要求1所述的一种基于模板匹配的多开关参量的故障诊断方法，其特征在于：所述步骤2中的状态模板和时序模板的构造方法具体为：

步骤2.1：状态模板的构造方法：将设备正常运行过程中所有开关量状态集合进行排列，得到一个n×(q+1)的矩阵[K⁰，K¹，...，K^q]，其中(q+1)是指包含初始状态和q次状态转换，该矩阵中各元素的数值对应标准的状态转换表，即状态模板；

步骤2.2：时序模板构造方法：：利用设备正常运行时的初始时刻t₀和时序集合T得到设备各次状态转换的时长，将状态转换时长进行一维排列，生成标准的时序转换表，即时序模板。

4.根据权利要求1～3任一所述的一种基于模板匹配的多开关参量的故障诊断方法，其特征在于：所述步骤3中状态转换表和时序转换表的生成方法同步骤1和步骤2，不同的是该步骤中的开关状态变化数据为设备运行时的实测数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于模板匹配的多开关参量的故障诊断方法，其特征在于：所述步骤5中的故障类型的诊断具体为：(1)设备运行的状态转换次数出现故障、(2)设备运行的状态转换次数正确，但转换结果出现故障、(3)设备运行的状态转换正确，但时序转换出现故障。

6.根据权利要求5所述的一种基于模板匹配的多开关参量的故障诊断方法，其特征在于：所述故障(1)的具体诊断方法为：将设备运行过程的实际状态转换表与状态模板进行转换次数比对，若实际转换次数多于状态模板的转换次数，说明设备运行过程中出现了不应有的状态转换；若实际转换次数少于状态模板的转换次数，说明设备运行过程中部分开关未出现应有的状态转换；当转换次数不同时，通过模板平移对比可快速发现不一致的地方，迅速找出故障部件。