[发明专利]一种考虑故障传播影响的风电机组故障模式与影响分析方法

权利要求书

1.一种考虑故障传播影响的风电机组故障模式与影响分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)收集风电机组的历史故障数据，辨识风电机组的潜在故障模式，建立风电机组的故障模式集：

FM＝{FM₁,FM₂,…,FM_M}

其中：FM为风电机组的故障模式集；FM_i,i＝1,2,…,M，为风电机组的第i个故障模式；M为故障模式的个数；

2)根据风电机组的历史故障数据，采用决策实验分析法，即DEMATEL方法，分析风电机组各故障模式间的传播影响关系，获得各故障模式的影响度与被影响度，具体包括以下步骤：

2.1)从风电机组的每一个故障模式出发，分析可能导致该故障发生的所有故障模式，以及该故障可能引发的其它所有故障模式，根据它们的传播方向与强度绘制故障模式间的传播路径图；

2.2)根据步骤2.1)获得的风电机组故障模式间的传播路径图，建立风电机组故障模式影响关系矩阵：

其中：P为风电机组故障模式间的影响关系矩阵；p_ij,i＝1,2,…N,j＝1,2,…,N，为风电机组第i个故障模式与第j个故障模式间的相关系数；

2.3)对步骤2.2)中获得的风电机组故障模式影响关系矩阵进行标准化处理，获得标准化矩阵：

其中：为风电机组故障模式传播影响关系的标准化矩阵；

2.4)根据步骤2.3)获得的风电机组故障模式传播影响关系的标准化矩阵，计算综合影响关系矩阵：

其中：T为风电机组故障模式间的综合影响关系矩阵；I为单位矩阵；t_ij为综合影响矩阵中第i行第j列的元素，其反应了第i个故障模式与第j个故障模式间的综合影响强度；

2.5)根据步骤2.4)获得的风电机组故障模式间的综合影响关系矩阵，计算各故障模式的影响度与被影响度：

其中：E为风电机组故障模式的影响度向量；为风电机组第i个故障模式的影响度，其表征了风电机组第i个故障模式对其他故障模式的影响程度；A为风电机组故障模式的被影响度向量；为风电机组第j个故障模式的被影响度，其表征了风电机组第j个故障模式受到其他故障模式影响的程度；

3)建立表征风电机组故障模式危害度的风险因素集，包括故障模式的严酷度、发生率、难检度、影响度和被影响度：

RF＝{S,O,D,E,A}

其中：RF为表征风电机组故障模式危害度的风险因素集；S为故障模式的严酷度；O为故障模式的发生率；D为故障模式的难检度；E为故障模式的影响度；A为故障模式的被影响度；

4)建立由K个专家组成的评分团队，每位专家对风电机组故障模式的严酷度、发生率和难检度进行评分，获得各个专家的评分矩阵：

其中：V^k为第k个专家给出的评分矩阵；v_iS,i＝1,2,…,N，为风电机组第i个故障模式的严酷度评分值；v_iO,i＝1,2,…,N，为风电机组第i个故障模式的发生率评分值；v_iD,i＝1,2,…,N，为风电机组第i个故障模式的难检度评分值；

5)根据步骤4)获得的各个专家的评分矩阵，采用粗糙数方法融合各专家给出的评分信息，具体包括以下步骤：

5.1)确定各评分值的下边界与上边界：

其中：为第k个专家给出的第i个故障模式关于第r，个风险因素的评分值的上边界，其中r＝S,O,D；为第k个专家给出的第i个故障模式关于第r个风险因素的评分值的下边界；为第k个专家给出的第i个故障模式关于第r个风险因素的评分值；V_ir为所有专家给出的第i个故障模式关于第r个风险因素的评分值集合；为V_ir中评分值不小于的元素的个数；为V_ir中评分值不大于的元素的个数；

5.2)根据步骤5.1)获得的各评分值的下边界与上边界，计算各评分值的粗糙数：

其中：第k个专家给出的第i个故障模式关于第r个风险因素的评分值的粗糙数；

5.3)根据粗糙数的融合规则，对步骤5.2)获得的各专家评分值的粗糙数进行融合：

其中：为融合后的第i个故障模式关于第r个风险因素的评分值的粗糙数；

6)根据步骤5)获得的融合后的评分值粗糙数，对各评分值粗糙数进行集成化处理，建立风电机组故障模式危害度分析的决策矩阵：

其中：为对评分值粗糙数进行集成化处理后的评分值；为第i个故障模式的影响度；为第i个故障模式的被影响度；为故障模式危害度分析的决策矩阵；

7)根据步骤6)获得的决策矩阵，采用TOPSIS方法对风电机组的故障模式进行危害度分析，给出各故障模式的危害度排序，具体包括以下步骤：

7.1)对决策矩阵进行归一化和加权处理：

其中：x_ir为归一化和加权处理后的第i个故障模式关于第r个风险因素的评分值；w_r为第r个风险因素的权重，由专家评分给出；X为归一化和加权处理后的决策矩阵；

7.2)获得各风险因素下的最优值与最差值：

其中：F^*为风险因素的最优值集合；F^-为风险因素的最差值集合；为第r个风险因素的最优值；为第r个风险因素的最差值；

7.3)计算各故障模式归一化和加权处理后的评分值距离最优值与最差值的距离：

其中：为第i个故障模式归一化和加权处理后的评分值距离最优值的距离；为第i个故障模式归一化和加权处理后的评分值距离最差值的距离；

7.4)计算故障模式的危害度排序指标：

其中：C_i为第i个故障模式的最优值贴近系数，也即第i个故障模式的排序指标；

7.5)根据步骤7.4)获得的各故障模式的最优值贴近系数，按升序规则对故障模式的危害度进行排序，即故障模式的最优值贴近系数越大，故障模式的危害度越大。