【摘 要】
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抽水蓄能电站在电力系统中承担调峰、调频、事故备用等任务,逐步成为我国电力系统不可替代的调节工具。抽水蓄能机组是一个水-机-电耦合的复杂非线性系统,且绝大多数按可逆式设计,水轮机/发电机运行与电动机/水泵运行相互交替,且开机、停机等工况切换频繁,导致异常振动、结构疲劳、运行方式破坏等各种故障与事故概率攀升。为提高机组稳定运行水平,抽水蓄能机组的故障预测一直是国内外学者的关注焦点及研究的关键性难题。为
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抽水蓄能电站在电力系统中承担调峰、调频、事故备用等任务,逐步成为我国电力系统不可替代的调节工具。抽水蓄能机组是一个水-机-电耦合的复杂非线性系统,且绝大多数按可逆式设计,水轮机/发电机运行与电动机/水泵运行相互交替,且开机、停机等工况切换频繁,导致异常振动、结构疲劳、运行方式破坏等各种故障与事故概率攀升。为提高机组稳定运行水平,抽水蓄能机组的故障预测一直是国内外学者的关注焦点及研究的关键性难题。为实现抽水蓄能机组故障预测,本文以抽水蓄能机组性能劣化趋势预测为突破口,利用模糊模型辨识的理论研究基础,解决区间预测核心问题;研究基于一型模糊集合理论和二型模糊集合理论的模糊模型辨识,致力于全面提升模糊模型建模精度,为后续区间预测模型建立奠定基础;深入探索机组故障预测策略,实现抽水蓄能机组性能劣化趋势区间预测。研究成果对提高我国抽水蓄能机组安全稳定运行水平具有重大理论研究意义和应用价值。论文的主要研究工作及创新性成果如下:(1)针对非线性系统建模研究需求,研究并建立非线性系统的T-S模糊模型,采用模糊C回归(Fuzzy C-Regression,FCR)聚类算法进行模糊空间划分,提出超平面型隶属度函数,以解决传统钟形高斯隶属度函数与FCR超平面聚类原型不匹配的难题,设计引力搜索算法多元优化框架,加速算法收敛,同时实现模糊模型高精度辨识;(2)深度融合二型模糊集合理论,拓展一型FCR聚类算法,提出改进的区间二型FCR聚类算法进行模糊空间划分,定义上下超平面聚类,直接推导上下超平面型隶属度函数,大幅提升T-S模糊模型辨识精度,为后续抽水蓄能机组性能劣化趋势区间预测模型建立奠定基础。(3)围绕机组故障预测研究,引入基于经验模态分解的信号分解算法,制定基于引力搜索算法的全局优化策略,以改进的区间二型FCR聚类算法为基础,提出抽水蓄能机组性能劣化趋势区间二型模糊区间预测模型,利用多指标评价体系,实现预测区间准确性及可靠性多尺度评估。
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