[发明专利]一种故障诊断规则库的生成方法及其故障诊断方法

说明书

本发明提供了一种故障诊断规则的生成方法，包括：基于所述牵引变流器电路结构确定结构最小超定方程集，所述结构最小超定方程集覆盖所有可检测故障；基于每一结构最小超定方程集确定一残差以构成一序列残差；确定所述序列残差中的所有残差对应的故障决策函数及故障阈值；以及基于所述序列残差中的所有残差对应的故障决策函数及故障阈值确定所有可检测故障的故障诊断规则以生成其故障诊断规则库。

技术领域

本发明涉及故障诊断领域，尤其涉及一种牵引变流器的故障诊断规则库的生成方法及使用该故障诊断库的故障诊断方法。

背景技术

牵引变流器是机车和动车组牵引系统的核心设备，由于其结构复杂，运行环境恶劣，极易发生故障。目前牵引变流器的控制单元一般采用简单超限报警诊断方法来实现对变流器各种异常保护，牵引变流器内具备四象限输入过流、逆变输出过流、斩波过流、中间电压过高/过低等诊断功能。比如，当牵引变流器内支撑电容或次谐振电容发生故障，控制单元将诊断出过压或欠压故障，进而执行相应保护动作。

显然，现有的变流器故障诊断方法仅能对系统一些异常工况(如过压、过流、超温)等进行诊断，无法进一步对产生异常的原因进行准确定位，导致系统过度保护，可用性较差。

此外，故障定位不准确，导致售后服务人员在进行故障排查困难重重，经常出现预防性更换处理，造成大量的无故障零部件返厂检测与分析，导致大量人力物力浪费。

因此，为实现各类故障源的实时精确诊断，在异常工况时能及时对故障部件进行准确诊断与隔离，对提高机车可用性和减少不必要的资源浪费具有深远的意义。

为了实现牵引变流器相关故障的实时诊断和有效保护，本发明旨在提出一种故障诊断方法，能够实现对机车牵引变流器内各部件(如支撑电容，二次谐振电容，二次谐振电感及电压电流传感器等器件)的劣化和故障状态进行精确诊断，保障列车的可靠安全运行。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

根据本发明的一方面，提供了一种故障诊断规则的生成方法，包括：基于所述牵引变流器电路结构确定结构最小超定方程集，所述结构最小超定方程集覆盖所有可检测故障；基于每一结构最小超定方程集确定一残差以构成一序列残差；确定所述序列残差中的所有残差对应的故障决策函数及故障阈值；以及基于所述序列残差中的所有残差对应的故障决策函数及故障阈值确定所有可检测故障的故障诊断规则以生成其故障诊断规则库。

更进一步地，所述确定结构最小超定方程集包括：基于所述牵引变流器电路结构确定所述牵引变流器的数学模型；以及基于所述数学模型确定所述结构最小超定方程集。

更进一步地，所述基于数学模型确定结构最小超定方程集包括：利用最小碰集的方法基于所述数学模型中的全部方程确定所述最小超定方程集。

更进一步地，所述基于数学模型确定结构最小超定方程集还包括：基于所述数学模型建立结构化模型；基于所述结构化模型判断所述电路结构中的每一故障的可检测性；判断每一可检测故障的可隔离性；以及所述利用最小碰集的方法基于数学模型中的全部方程确定结构最小超定方程集包括：响应于所有故障均可隔离，利用所述最小碰集的方法基于所述数学模型中的全部方程确定所述结构最小超定方程集。

更进一步地，所述基于数学模型确定结构最小超定方程集还包括：响应于存在不可完全隔离故障，根据特定故障工况下的解析冗余关系确定冗余解析方程对该不可完全隔离故障进行可隔离性优化以隔离该不可完全隔离故障；以及所述确定结构最小超定方程集包括：基于所述不可完全隔离故障在特定故障工况下的解析冗余关系确定所述结构最小超定方程集。