一種電力計(jì)量自動(dòng)化檢定流水線故障診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力計(jì)量自動(dòng)化檢定流水線故障診斷方法。目前各流水線之間的生產(chǎn)控制策略彼此獨(dú)立，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率，也對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備造成安全隱患。本發(fā)明根據(jù)不同自動(dòng)化檢定流水線的物理結(jié)構(gòu)，提取影響各子設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的影響因素，根據(jù)自動(dòng)化檢定流水線業(yè)務(wù)生產(chǎn)流程，確定各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，然后進(jìn)行設(shè)備建模；形成初步的SDG模型；根據(jù)相應(yīng)的SDG模型以及影響因素?cái)?shù)量，獲得相應(yīng)的鄰接矩陣；判斷系統(tǒng)是否可分層后利用Warshall算法獲得其可達(dá)矩陣，得到分層符號(hào)有向圖模型HSDG；在分層符號(hào)有向圖模型HSDG的基礎(chǔ)上，通過(guò)反向推理進(jìn)行故障原因的判斷。本發(fā)明能夠減少有效節(jié)點(diǎn)的搜索空間，從而提高了故障診斷速度。
【專利說(shuō)明】
一種電力計(jì)量自動(dòng)化檢定流水線故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電力計(jì)量領(lǐng)域，具體地說(shuō)一種電力計(jì)量自動(dòng)化檢定流水線故障診斷方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能電能表需求將日益增加，未來(lái)的計(jì)量檢定工作在保證檢定質(zhì)量的同時(shí)，也對(duì) 檢定數(shù)量提出了更高的要求。目前的電力計(jì)量自動(dòng)化檢定流水線依托智能庫(kù)房推動(dòng)生產(chǎn)業(yè) 務(wù)流轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)計(jì)量器具的庫(kù)存管理、出入庫(kù)、檢定上下料、外觀檢查、耐壓試驗(yàn)、檢定檢測(cè)、封 印貼標(biāo)等。但由于各流水線之間的生產(chǎn)控制策略彼此獨(dú)立，容易出現(xiàn)擁塞和饑餓現(xiàn)象，導(dǎo)致 各自動(dòng)化系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)生產(chǎn)協(xié)同及故障異常處理工作主要還是依賴人工管理經(jīng)驗(yàn)，且系 統(tǒng)持續(xù)的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)狀容易發(fā)生多種機(jī)械或電氣故障，生產(chǎn)故障不易發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重影響了生 產(chǎn)效率，也對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備造成安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)目前電力計(jì)量自動(dòng)化檢定流水線生產(chǎn)故障不易發(fā)現(xiàn)、發(fā)現(xiàn)不易處理等問(wèn)題， 本發(fā)明提供一種電力計(jì)量自動(dòng)化檢定流水線故障診斷方法，以提高電力計(jì)量自動(dòng)化檢定流 水線故障診斷速度。
[0004] 為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:一種電力計(jì)量自動(dòng)化檢定流水線故障診斷方 法，其步驟如下：
[0005] 1)根據(jù)不同自動(dòng)化檢定流水線的物理結(jié)構(gòu)，提取影響各子設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的影響因素， 根據(jù)自動(dòng)化檢定流水線業(yè)務(wù)生產(chǎn)流程，確定各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，然后進(jìn)行設(shè)備建模；
[0006] 2)分析影響各子設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的影響因素可能存在的故障原因，通過(guò)分析子設(shè)備影響 因素確定模型結(jié)點(diǎn)，并判斷各影響因素對(duì)結(jié)點(diǎn)的影響關(guān)系，形成初步的SDG模型；
[0007] 3)根據(jù)結(jié)點(diǎn)數(shù)量、結(jié)點(diǎn)路徑的復(fù)雜程度，從算法的平衡性進(jìn)行考慮，分3層即可滿 足要求，具體分層過(guò)程如下:根據(jù)相應(yīng)的SDG模型以及影響因素?cái)?shù)量，獲得相應(yīng)的鄰接矩陣； 判斷系統(tǒng)是否可分層后利用Warshall算法獲得其可達(dá)矩陣;計(jì)算得到第一層節(jié)點(diǎn)；去除第 一層節(jié)點(diǎn)，得到新的可達(dá)矩陣，重復(fù)計(jì)算，得到分層符號(hào)有向圖模型HSDG;
[0008] 4)在分層符號(hào)有向圖模型HSDG的基礎(chǔ)上，通過(guò)反向推理進(jìn)行故障原因的判斷，即 從樣本中后果節(jié)點(diǎn)或報(bào)警節(jié)點(diǎn)出發(fā)，向原因節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，記錄所有通路，并判斷各通路的 相容性和獨(dú)立性，定位故障點(diǎn)；同時(shí)，結(jié)合歷史統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析故障原因。
[0009] 本發(fā)明根據(jù)SDG理論建立適用于自動(dòng)化檢定流水線的分層符號(hào)有向圖模型，并結(jié) 合定量方法對(duì)各采樣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行SDG符號(hào)判斷，輸出診斷模型樣本。
[0010] 進(jìn)一步，所述的自動(dòng)化檢定流水線為單相電能表自動(dòng)化檢定流水線、三相電能表 自動(dòng)化檢定流水線、互感器自動(dòng)化檢定流水線或采集終端自動(dòng)化檢定流水線。
[0011] 本發(fā)明具有的有益效果:本發(fā)明能夠減少有效節(jié)點(diǎn)的搜索空間，由于診斷速度和 搜索空間呈線性變化，從而提高了故障診斷速度;且本發(fā)明對(duì)故障辨識(shí)能力強(qiáng)，具有魯棒 性，其診斷結(jié)果具備一定的解釋能力，在生產(chǎn)中具有一定的指導(dǎo)意義。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0013] 圖2為單相電能表自動(dòng)化檢定流水線的邏輯示意圖。
[0014] 圖3為本發(fā)明自動(dòng)化檢定流水線的SDG模型圖。
[0015] 圖4為本發(fā)明單相電能表自動(dòng)化檢定流水線HSDG模型圖。
[0016] 圖5為本發(fā)明場(chǎng)景2樣本的推理SDG模型圖。
[0017] 圖6為本發(fā)明場(chǎng)景3樣本的推理SDG模型圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019] 如圖1所示的電力計(jì)量自動(dòng)化檢定流水線故障診斷方法，其步驟如下：
[0020] 1)根據(jù)不同自動(dòng)化檢定流水線的物理結(jié)構(gòu)，提取影響各子設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的影響因素， 根據(jù)自動(dòng)化檢定流水線業(yè)務(wù)生產(chǎn)流程，確定各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，然后進(jìn)行設(shè)備建模；
[0021] 2)分析影響各子設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的影響因素可能存在的故障原因，通過(guò)分析子設(shè)備影響 因素確定模型結(jié)點(diǎn)，并判斷各影響因素對(duì)結(jié)點(diǎn)的影響關(guān)系，形成初步的SDG模型；
[0022] 3)根據(jù)結(jié)點(diǎn)數(shù)量、結(jié)點(diǎn)路徑的復(fù)雜程度，從算法的平衡性進(jìn)行考慮，分3層即可滿 足要求，具體分層過(guò)程如下:根據(jù)相應(yīng)的SDG模型以及影響因素?cái)?shù)量，獲得相應(yīng)的鄰接矩陣； 判斷系統(tǒng)是否可分層后利用Warshall算法獲得其可達(dá)矩陣;計(jì)算得到第一層節(jié)點(diǎn)；去除第 一層節(jié)點(diǎn)，得到新的可達(dá)矩陣，重復(fù)計(jì)算，得到分層符號(hào)有向圖模型HSDG;
[0023] 4)在分層符號(hào)有向圖模型HSDG的基礎(chǔ)上，通過(guò)反向推理進(jìn)行故障原因的判斷，即 從樣本中后果節(jié)點(diǎn)或報(bào)警節(jié)點(diǎn)出發(fā)，向原因節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，記錄所有通路，并判斷各通路的 相容性和獨(dú)立性，定位故障點(diǎn)；同時(shí)，結(jié)合歷史統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析故障原因。
[0024] 下面對(duì)上述診斷方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0025] 設(shè)備建模
[0026] 自動(dòng)化檢定流水線有單相電能表自動(dòng)化檢定流水線、三相電能表自動(dòng)化檢定流水 線、互感器自動(dòng)化檢定流水線、采集終端自動(dòng)化檢定流水線等。以單相電能表自動(dòng)化檢定流 水線為例，其內(nèi)部由上料裝置、信息綁定裝置、封印驗(yàn)證裝置、耐壓試驗(yàn)裝置、多功能檢定裝 置、刻碼裝置、驗(yàn)證裝置、下料裝置等子設(shè)備組成。
[0027] 在進(jìn)行邏輯建模時(shí)，將物理上相連的設(shè)備看做一個(gè)整體，即設(shè)備間未通過(guò)檢定輸 送線相連的默認(rèn)為一個(gè)整體。如圖2所示，是一條單相電能表自動(dòng)化檢定流水線的邏輯示意 圖。其中，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)指標(biāo)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，把表計(jì)除塵裝置、信息綁定裝置、封印驗(yàn)證裝置、 二維碼驗(yàn)證裝置看做一個(gè)整體，把檢定裝置01-10看做一個(gè)整體。
[0028] 任何子設(shè)備的故障都可能使檢定性能下降甚至使系統(tǒng)停機(jī)。因此在建立單相電能 表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)模型時(shí)，不僅要考慮各子設(shè)備實(shí)際的物理連接情況，還要根據(jù)系統(tǒng)對(duì)診 斷準(zhǔn)確度的要求合理分析各子設(shè)備之間相互影響及子設(shè)備自身因素的影響。
[0029]根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)及系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)梳理出各子設(shè)備的影響因素，具體見(jiàn)表1。 [0030]表1單相電能表自動(dòng)化檢定流水線各子設(shè)備影響因素
[0031]
[0032]
[0033] 影響因素分析
[0034] 采用基于分層符號(hào)有向圖（HSDG)的故障診斷方法進(jìn)行自動(dòng)化檢定流水線故障診 斷，該故障診斷基于兩種類型目標(biāo)變量觀測(cè)樣本，一是根據(jù)歷史故障信息和故障原因信息 對(duì)設(shè)備主動(dòng)上報(bào)的故障現(xiàn)象（即確定型變量)進(jìn)行故障原因判斷，給出候選故障原因的優(yōu)先 級(jí)及概率;二是基于故障征兆（即待評(píng)估型變量)的故障判斷，根據(jù)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)偏差推理 故障發(fā)生原因。
[0035] 由表1可以看出，每個(gè)裝置都由一個(gè)或多個(gè)影響因素與之關(guān)聯(lián)，每個(gè)影響因素還存 在多種可能的故障原因，以"A04-機(jī)器人抓表情況"為例，其可能的故障原因見(jiàn)表2。其他影 響因素的故障原因因?yàn)槠蓿辉僭敿?xì)列舉。
[0036] 表2 "A04-機(jī)器人抓表情況"的故障原因
[0037]
[0038]
[0039] SDG模型及模型分層
[0040] 通過(guò)分析自動(dòng)化檢定流水線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以建立檢定流水線的SDG模型，如圖3所 示。各節(jié)點(diǎn)說(shuō)明如表3所示(其中，節(jié)點(diǎn)類型：1_待評(píng)估型;2-確定型）。
[00411表3SDG模型節(jié)點(diǎn)說(shuō)明
[0042]
[0043]
[0054]
[0055] 由樣本數(shù)據(jù)可知，二維碼驗(yàn)證裝置出口流量下降，上料裝置出口流量下降，機(jī)器人 抓表出現(xiàn)異常。由此偏離樣本數(shù)據(jù)并結(jié)合圖4的分層符號(hào)有向圖HSDG，可得到樣本的最高層 報(bào)警節(jié)點(diǎn)集Ei= {05}。由場(chǎng)景1的樣本數(shù)據(jù)得到的最高層報(bào)警節(jié)點(diǎn)為"05"，該節(jié)點(diǎn)為根節(jié) 點(diǎn)，即為報(bào)警源，且已知其節(jié)點(diǎn)類型為確定型。再根據(jù)表2,該報(bào)警源對(duì)應(yīng)的可能故障原因有 8種，結(jié)合歷史告警數(shù)據(jù)使用公式(1)進(jìn)行故障原因概率計(jì)算，給出故障原因排序。
[0056]
[0057] 其中，
[0058] η為某一種報(bào)警現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的報(bào)警原因數(shù)量，η>1;
[0059] k(Sl)為第i種報(bào)警原因歷史統(tǒng)計(jì)總數(shù)，l$i彡η。
[0060] 場(chǎng)景1的故障診斷最終結(jié)果排序見(jiàn)表5:
[0061] 表5報(bào)警原因概率
[0062]
[0063] (2)場(chǎng)景2外觀識(shí)別裝置出口流量下降
[0064] 通過(guò)實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)外觀識(shí)別裝置出口流量下降超出閾值，獲取以下樣本信 息，如表6所示。
[0065] 表6外觀識(shí)別裝置出口流量下降樣本數(shù)據(jù)
[0066]
[0067]由此偏離樣本數(shù)據(jù)并結(jié)合圖4的分層符號(hào)有向圖HSDG，可得到樣本的最高層報(bào)警 節(jié)點(diǎn)集Ε2= {07，12，13，14,17，20}。報(bào)警節(jié)點(diǎn)集E；^SDG模型如圖5a所示。根據(jù)相容支路概念 判斷節(jié)點(diǎn)14-20和節(jié)點(diǎn)07-13為不相容支路，刪除該有向邊得到一個(gè)新的SDG，如圖5b所 示。由圖5b可得，節(jié)點(diǎn)13為該SDG的根節(jié)點(diǎn)，那么節(jié)點(diǎn)13為該樣本的故障源節(jié)點(diǎn)，即2號(hào)耐壓 裝置的入口流量減少為故障源。因此，可據(jù)此判斷2號(hào)耐壓裝置緩存區(qū)域有可能出現(xiàn)托盤卡 殼現(xiàn)象。
[0068] (3)場(chǎng)景3下料裝置出口流量下降
[0069] 通過(guò)實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)下料裝置出口流量下降超出閾值，獲取以下樣本信息，如 表7所示。
[0070] 表7下料裝置出口流量下降樣本數(shù)據(jù) 「00711

?〇〇72?~由此偏離樣本數(shù)據(jù)并結(jié)合圖4的分層符號(hào)有向圖HSDG，可得到樣本的最高層報(bào)警_ 節(jié)點(diǎn)集E3={04,28,30,31，34}。報(bào)警節(jié)點(diǎn)集E3的SDG模型如圖6a所示。根據(jù)相容支路概念判 斷節(jié)點(diǎn)28-30為不相容支路，刪除該有向邊得到一個(gè)新的SDG，如圖6b所示。由圖6b可得節(jié) 點(diǎn)04和節(jié)點(diǎn)31為可能的故障源節(jié)點(diǎn)，即下料位的空箱不足或立庫(kù)未執(zhí)行入庫(kù)操作導(dǎo)致下料 裝置下料緩慢。進(jìn)一步，若根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)信息，可計(jì)算這兩個(gè)故障源節(jié)點(diǎn)的概率大小。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電力計(jì)量自動(dòng)化檢定流水線故障診斷方法，其步驟如下： 1) 根據(jù)不同自動(dòng)化檢定流水線的物理結(jié)構(gòu)，提取影響各子設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的影響因素，根據(jù) 自動(dòng)化檢定流水線業(yè)務(wù)生產(chǎn)流程，確定各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，然后進(jìn)行設(shè)備建模； 2) 分析影響各子設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的影響因素可能存在的故障原因，通過(guò)分析子設(shè)備影響因素 確定模型結(jié)點(diǎn)，并判斷各影響因素對(duì)結(jié)點(diǎn)的影響關(guān)系，形成初步的SDG模型； 3) 根據(jù)結(jié)點(diǎn)數(shù)量、結(jié)點(diǎn)路徑的復(fù)雜程度，從算法的平衡性進(jìn)行考慮，分3層即可滿足要 求，具體分層過(guò)程如下:根據(jù)相應(yīng)的SDG模型以及影響因素?cái)?shù)量，獲得相應(yīng)的鄰接矩陣;判斷 系統(tǒng)是否可分層后利用Warshall算法獲得其可達(dá)矩陣;計(jì)算得到第一層節(jié)點(diǎn)；去除第一層 節(jié)點(diǎn)，得到新的可達(dá)矩陣，重復(fù)計(jì)算，得到分層符號(hào)有向圖模型HSDG; 4) 在分層符號(hào)有向圖模型HSDG的基礎(chǔ)上，通過(guò)反向推理進(jìn)行故障原因的判斷，即從樣 本中后果節(jié)點(diǎn)或報(bào)警節(jié)點(diǎn)出發(fā)，向原因節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，記錄所有通路，并判斷各通路的相容 性和獨(dú)立性，定位故障點(diǎn)；同時(shí)，結(jié)合歷史統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析故障原因。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力計(jì)量自動(dòng)化檢定流水線故障診斷方法，其特征在于，所述 的自動(dòng)化檢定流水線為單相電能表自動(dòng)化檢定流水線、三相電能表自動(dòng)化檢定流水線、互 感器自動(dòng)化檢定流水線或采集終端自動(dòng)化檢定流水線。
【文檔編號(hào)】G01R35/04GK105974356SQ201610589520
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月22日
【發(fā)明人】沈曙明, 韓霄漢, 徐永進(jìn), 嚴(yán)華江, 周永佳, 周晨暉, 韓鑫澤, 曹志剛, 安泰, 魏磊, 侯艷麗, 儲(chǔ)鵬飛, 蔣超, 皇甫高峻, 李明冉, 王超
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)電南瑞科技股份有限公司