The invention discloses a design method for on-line fault detection of high-speed railway traction system, including off-line and on-line stages. Off-line stage: (1) Store the operation data of high-speed railway traction system under normal operating conditions; (2) Processing the stored data with principal component analysis and mapping it to principal component space and residual space; (3) Feature extraction of non-Gaussian components in principal component space with ICA; (4) Defining statistics according to Kullback Leibler divergence after ICA processing data and residual space; (5) Defining statistics according to Kullback Leibler divergence. Determine the threshold of statistics. On-line stage: (6) reading online data; (7) processing online data according to off-line stage (2) and (3); (8) calculating the value of online data statistics; (9) judging whether there is a fault. This method can detect the small faults of high-speed railway traction system in real time and effectively without knowing its model.
【技术实现步骤摘要】
一种用于高铁牵引系统在线故障检测的设计方法
本专利技术属于高铁故障检测领域,尤其涉及一种用于高铁牵引系统在线故障检测的设计方法。
技术介绍
随着广泛的市场需求和科技的进步,近二十年国内外的高铁技术迅猛发展,并成功地应用于实际当中。高铁以强大的优势受到国际智能交通领域的广泛重视和关注。目前,高铁已逐步成为大众的交通工具。然而,高铁牵引系统频发的故障,日益受到人们的关注。当故障发生后,会影响到整个高铁运行的性能,甚至发生不可逆转的严重后果,比如财产损失和人员伤亡。因此,这就增加了对高铁牵引系统故障诊断的必要性。在中国的高铁系统中,为了保证高铁的安全运行,由于某个元器件性能的改变导致某些参数的变化,引起牵引系统参数自备的故障保护系统开始动作,这是对故障进行保护的一方面。但是,这样的保护系统显然不能对微小故障或者复合故障进行准确的定位。例如连接电网,高铁的桥梁,和高铁牵引变压器等。高铁牵引系统十分容易发生故障,尤其是微小故障。例如,牵引系统变压器的绕组变形。发生绕组变形时,由于磁场分布发生变化,会使得电压电流相应的发生改变,从而导致供电故障,影响高铁的正常运行。在目前的高铁故障检测与诊断领域,方法主要有三种:基于模型的,基于知识的和基于数据的。基于知识的故障诊断方法需要大量的专家知识,由于故障的很多故障目前专家也很难进行解释和判断,因此这个方法不适合用于微小故障的检测。此外,国内外学者对微小故障的研究才刚起步。对于高铁牵引变压器的微小故障,主要来自于自身老化导致性能的变化、工作环境的影响的波动以及内部温度的变化等。由于微小故障介于无故障与故障之间,其变化特性不是很 ...
【技术保护点】
1.一种用于高铁牵引系统在线故障检测的设计方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:(1)保存正常运行工况下高铁牵引系统的运行数据;(2)用主元分析法对该数据进行处理,将其映射到主元空间与残差空间;(3)在主元空间,用ICA对非高斯成分进行特征提取;(4)对ICA处理后的数据与残差空间的数据,根据Kullback‑Leibler散度计算统计量值;(5)确定统计量的阈值;(6)读取高铁牵引系统的实时运行数据;(7)根据步骤(2)和(3)对实时运行数据进行处理;(8)根据步骤(4)计算实时数据统计量的值;(9)判断是否发生故障。
【技术特征摘要】
1.一种用于高铁牵引系统在线故障检测的设计方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:(1)保存正常运行工况下高铁牵引系统的运行数据;(2)用主元分析法对该数据进行处理,将其映射到主元空间与残差空间;(3)在主元空间,用ICA对非高斯成分进行特征提取;(4)对ICA处理后的数据与残差空间的数据,根据Kullback-Leibler散度计算统计量值;(5)确定统计量的阈值;(6)读取高铁牵引系统的实时运行数据;(7)根据步骤(2)和(3)对实时运行数据进行处理;(8)根据步骤(4)计算实时数据统计量的值;(9)判断是否发生故障。2.根据权利要求1所述的一种用于高铁牵引系统在线故障检测的设计方法,其特征在于,在步骤(1)和步骤(6)中,获取运行数据如下:定义离线矩阵X为:X=[x(1),…,x(i),…,x(N)](1)其中,x(i)为第i个采样值,其中N是采样个数,d是每个采样所采集的信号个数,i=1…N。3.根据权利要求2所述的一种用于高铁牵引系统在线故障检测的设计方法,其特征在于,在步骤(2)中,先将离线矩阵X进行去均值化与归一化两步标准化处理,然后对X的协方差矩阵进行奇异值分解:其中,和为主元空间与残差空间的载荷矩阵,和为特征值矩阵,l为主元个数,根据(2),可得到X的载荷矩阵Pp和Pr,并计算tP和tr:其中,x也即为传感器所采集到的原始信号,即x(i);和为主元得分与残差得分,进一步地,X在主元空间与残差空间的映射为:其中,Xp为主元空间的映射,Xr为残差空间的映射。4.根据权利要求3所述的一种用于高铁牵引系统在线故障检测的设计方法,其特征在于,在步骤(3)中,用ICA算法对Xp中的非高斯成分进行特征提取,方法如下:将Xp信号预处理,再将处理后的信号作为ICA算法的输入信号,以负熵最大作为一个搜寻方向,找到一个解混...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈宏田,姜斌,涂明,吴建萍,颜伟,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。