本發(fā)明涉及交直流道岔電氣系統(tǒng)的故障分析領(lǐng)域,尤其涉及一種基于故障樹(shù)分析的交直流道岔故障分析系統(tǒng)、方法。
背景技術(shù):
1、隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的迅速擴(kuò)展,電氣設(shè)備的可靠性與安全性變得愈發(fā)重要。交直流道岔電氣系統(tǒng)作為連接不同供電模式的重要組成部分,其故障直接影響到列車的正常運(yùn)行和整體安全。因此,及時(shí)、準(zhǔn)確地診斷交直流道岔電氣系統(tǒng)的故障,確保其高效運(yùn)作,對(duì)于保障軌道交通的安全和穩(wěn)定至關(guān)重要。
2、隨著電氣設(shè)備技術(shù)的不斷進(jìn)步,故障分析方法也在不斷演變,但傳統(tǒng)的故障分析方法往往未能全面考慮交直流道岔電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性和多維電氣特征之間的關(guān)聯(lián)性?,F(xiàn)代道岔電氣系統(tǒng)具有多樣的電氣特性,例如交流電壓、電流和直流電壓等,這些電氣特征的變化可能會(huì)相互影響,進(jìn)而導(dǎo)致故障的發(fā)生。
3、同時(shí),現(xiàn)有故障分析方法還存在未能綜合考慮多維電氣特征之間的相互關(guān)系,導(dǎo)致對(duì)故障原因的識(shí)別不夠全面,容易漏掉潛在的故障,從而影響故障分析的準(zhǔn)確性的問(wèn)題;以及未能充分考慮層級(jí)之間的相互作用,導(dǎo)致故障事件的分析缺乏系統(tǒng)性,不能準(zhǔn)確反映整體系統(tǒng)狀態(tài)的變化;缺乏動(dòng)態(tài)反饋機(jī)制,無(wú)法自適應(yīng)地調(diào)整故障事件的概率,從而在面對(duì)突發(fā)事件時(shí),難以做出及時(shí)有效的響應(yīng)的問(wèn)題。
4、因此,迫切需要一種能夠整合多維電氣特征的故障分析方法,以提升故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種基于故障樹(shù)分析的交直流道岔故障分析系統(tǒng)、方法,以解決未能綜合考慮多維電氣特征之間的相互關(guān)系,導(dǎo)致對(duì)故障原因的識(shí)別不夠全面,容易漏掉潛在的故障,從而影響故障分析的準(zhǔn)確性;未能充分考慮層級(jí)之間的相互作用,導(dǎo)致故障事件的分析缺乏系統(tǒng)性,不能準(zhǔn)確反映整體系統(tǒng)狀態(tài)的變化;以及缺乏動(dòng)態(tài)反饋機(jī)制,無(wú)法自適應(yīng)地調(diào)整故障事件的概率,從而在面對(duì)突發(fā)事件時(shí),難以做出及時(shí)有效的響應(yīng)的問(wèn)題。
2、本發(fā)明的一種基于故障樹(shù)分析的交直流道岔故障分析系統(tǒng)、方法,具體包括以下技術(shù)方案:
3、一種基于故障樹(shù)分析的交直流道岔故障分析方法,包括以下步驟:
4、s1、實(shí)時(shí)采集電氣特性數(shù)據(jù),基于電氣特性數(shù)據(jù)提取多維電氣特征,并對(duì)多維電氣特征進(jìn)行歸一化處理,得到標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征;引入特征影響權(quán)重矩陣,通過(guò)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征與故障事件之間的關(guān)聯(lián)度,量化標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征對(duì)故障事件的貢獻(xiàn)度;基于特征影響權(quán)重矩陣,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征對(duì)故障事件的映射值;
5、s2、設(shè)計(jì)反饋因子,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征動(dòng)態(tài)調(diào)整反饋因子;基于調(diào)整后的反饋因子與標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征對(duì)故障事件的映射值,生成系統(tǒng)整體故障概率;基于系統(tǒng)整體故障概率計(jì)算故障事件的故障概率;構(gòu)建故障樹(shù)的層級(jí)結(jié)構(gòu),基于故障事件的故障概率生成基礎(chǔ)事件的故障概率。
6、優(yōu)選的,所述s1,具體包括:
7、特征影響權(quán)重矩陣的元素通過(guò)以下公式計(jì)算:
8、
9、其中,表示標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征與故障事件之間的關(guān)聯(lián)權(quán)重;、分別是標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征和故障事件的序數(shù);為標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征與故障事件的協(xié)方差,表示特征異常度;和分別為標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征和故障事件的標(biāo)準(zhǔn)差。
10、優(yōu)選的,所述s2,具體包括:
11、通過(guò)反饋因子,迭代更新每個(gè)故障事件的概率;在初始化時(shí),將所有反饋因子設(shè)為1;隨著實(shí)時(shí)電氣特性的變化,動(dòng)態(tài)調(diào)整反饋因子,反饋因子的更新公式為:
12、
13、其中,為第級(jí)故障事件在第次迭代后的反饋因子;是調(diào)整系數(shù);為標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征與其歷史標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征的均值的偏差;為防止分母為零的常數(shù);表示標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征數(shù)。
14、優(yōu)選的,所述s2,具體包括:
15、通過(guò)層級(jí)化的故障概率疊加公式將迭代后的反饋因子與標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征對(duì)故障事件的映射值結(jié)合,形成最終的系統(tǒng)整體故障概率。
16、優(yōu)選的,所述s2,具體包括:
17、故障概率疊加公式如下:
18、
19、其中,表示系統(tǒng)整體故障概率;表示故障事件數(shù);表示標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征對(duì)故障事件的映射值;是特征調(diào)節(jié)系數(shù)。
20、優(yōu)選的,所述s2,具體包括:
21、當(dāng)系統(tǒng)整體故障概率超出預(yù)設(shè)的閾值時(shí),觸發(fā)反向推導(dǎo)過(guò)程;在反向推導(dǎo)過(guò)程中,基于系統(tǒng)整體故障概率計(jì)算各層級(jí)故障事件的故障概率,并將各層級(jí)故障事件的故障概率傳遞到基礎(chǔ)事件中。
22、優(yōu)選的,所述s2,具體包括:
23、建立故障樹(shù)的層級(jí)結(jié)構(gòu),列出每個(gè)層級(jí)的故障事件及對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)事件,并標(biāo)識(shí)邏輯關(guān)系;基礎(chǔ)事件的故障概率計(jì)算公式如下:
24、
25、其中,是基礎(chǔ)事件的故障概率;表示第級(jí)故障事件的故障概率;為第級(jí)故障事件在第次迭代后的反饋因子;為基礎(chǔ)事件在高層級(jí)故障事件下的影響因子。
26、一種基于故障樹(shù)分析的交直流道岔故障分析系統(tǒng),包括以下部分:
27、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、特征影響權(quán)重計(jì)算模塊、特征映射模塊、動(dòng)態(tài)反饋調(diào)整模塊、故障概率疊加模塊、反向推導(dǎo)模塊、監(jiān)測(cè)模塊;
28、數(shù)據(jù)采集模塊,負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)獲取電氣特性數(shù)據(jù),并提取多維電氣特征;數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊相連;
29、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊,對(duì)多維電氣特征進(jìn)行歸一化處理,得到標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征;數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊與特征影響權(quán)重計(jì)算模塊相連;
30、特征影響權(quán)重計(jì)算模塊,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征與故障事件之間的關(guān)聯(lián)度,計(jì)算特征影響權(quán)重矩陣;特征影響權(quán)重計(jì)算模塊與特征映射模塊相連;
31、特征映射模塊,將特征影響權(quán)重矩陣與標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征結(jié)合,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征對(duì)故障事件的映射值;特征映射模塊與動(dòng)態(tài)反饋調(diào)整模塊相連;
32、動(dòng)態(tài)反饋調(diào)整模塊,根據(jù)實(shí)時(shí)電氣特性的變化,動(dòng)態(tài)調(diào)整反饋因子;根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征,實(shí)時(shí)更新各層級(jí)故障事件的反饋因子;動(dòng)態(tài)反饋調(diào)整模塊與故障概率疊加模塊相連;
33、故障概率疊加模塊,通過(guò)層級(jí)化的故障概率疊加公式,將反饋因子和標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特征對(duì)故障事件的映射值結(jié)合,計(jì)算系統(tǒng)整體故障概率;故障概率疊加模塊與反向推導(dǎo)模塊相連;
34、反向推導(dǎo)模塊,當(dāng)系統(tǒng)整體故障概率超出預(yù)設(shè)的閾值時(shí),觸發(fā)反向推導(dǎo)過(guò)程,根據(jù)系統(tǒng)整體故障概率計(jì)算各層級(jí)故障事件的故障概率,并依次向下傳遞至每個(gè)基礎(chǔ)事件,得到基礎(chǔ)事件的故障概率;反向推導(dǎo)模塊與監(jiān)測(cè)模塊相連;
35、監(jiān)測(cè)模塊,負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控電氣特性數(shù)據(jù),并結(jié)合系統(tǒng)整體故障概率,動(dòng)態(tài)更新故障事件的故障概率和基礎(chǔ)事件的故障概率。
36、本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是:
37、1、通過(guò)建立特征影響權(quán)重矩陣,能夠量化不同電氣特征對(duì)故障事件的貢獻(xiàn),基于電氣特征與故障事件的關(guān)聯(lián)度,使得交直流道岔電氣系統(tǒng)能夠更好地理解電氣特征與故障事件之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系,從而提高故障分析的準(zhǔn)確性;引入了反饋因子,實(shí)時(shí)調(diào)整故障事件的概率,反饋因子的更新依據(jù)電氣特征的異常度變化,使得交直流道岔電氣系統(tǒng)能夠?qū)﹄姎馓匦缘膶?shí)時(shí)波動(dòng)做出快速響應(yīng),增強(qiáng)了故障分析系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)能力。
38、2、通過(guò)層級(jí)化的故障概率疊加公式,能夠綜合考慮多個(gè)層級(jí)之間的相互作用,反映整個(gè)交直流道岔電氣系統(tǒng)的失效風(fēng)險(xiǎn),確保了每個(gè)層級(jí)的故障事件都能充分反映整體交直流道岔電氣系統(tǒng)狀態(tài)的變化,優(yōu)化了故障識(shí)別與處理方案;通過(guò)建立故障樹(shù)的層級(jí)結(jié)構(gòu),明確了每個(gè)故障事件與基礎(chǔ)事件之間的邏輯關(guān)系,提供了清晰的故障分析路徑,使得故障的推導(dǎo)和處理更為高效。
39、3、交直流道岔電氣系統(tǒng)能夠在每次監(jiān)測(cè)過(guò)程中,實(shí)時(shí)獲取道岔系統(tǒng)的電氣特性數(shù)據(jù),并結(jié)合已有的系統(tǒng)整體故障概率對(duì)故障事件的故障概率進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新,進(jìn)而更新基礎(chǔ)事件的故障概率,確保了故障概率始終反映當(dāng)前交直流道岔電氣系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài),提升了故障分析的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。