基于多元统计过程监控的锅炉过程故障检测.pdf

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1、第37卷第10期动力工程学报V01．37No．102017年10月JournalofChineseSocietyofPowerEngineeringOct．2017文章编号：1674—7607(2017)10—0829—08中图分类号：TP277文献标志码：A学科分类号：470．20基于多元统计过程监控的锅炉过程故障检测牛玉广1，王世林2，林忠伟1’2，李晓明(1．华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，北京102206；2．华北电力大学控制与计算机工程学院，北京102206；3．东北电力大学自动化工程学院，吉林省吉林132012)摘要：提出了一种新的基于稀疏约束非负矩阵

2、分解(SCNMF)的复杂工业过程故障检测方法．首先在交替约束最小二乘算法(ACLS)求解非负矩阵分解(NMF)问题的基础上对系数矩阵H实施稀疏约束，随后采用非负双奇异值分解(NDSVD)方法对SCNMF算法进行初始化，并将所提算法应用于某火力发电厂1000MW机组锅炉过程中．结果表明：SCNMF算法的收敛性和稀疏度明显优于传统的NMF算法，且对故障的检测效率也要优于NMF算法和主元分析(PCA)算法．关键词：故障检测；非负矩阵分解；奇异值分解；锅炉过程FaultDetectionoflndustrialProcessesBasedonMultivariateStatisti

3、calProcessMonitoringNIUYuguan91．WANGShilin2，LINZhongvoeil～，LIXiaoming3(1．StateKeyLaboratoryforAlternateElectricPowerSystemwithRenewableEnergySources，NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China；2．SchoolofControlandComputerEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206

4、，China；3．SchoolofAutomationEngineering，NortheastDianliUniversity，Jilin132012，JilinProvince，China)Abstract：Anovelfaultdetectionmethodbasedonsparseness—constrainednon—negativematrixfactorization(SCNMF)wasproposedforcomplexindustrialprocesses．Thespecificwayistousealternatingconstrain—edleasts

5、quares(ACLS)withsparsenessconstraintoncoefficientmatrixHtosolvethenon—negativema—trixfracterization(NMF)problems，thentoenhancetheinitializationstageofSCNMFbynon—negativedoublesingularvaluedecomposition(NDSVD)，andfinallytoapplythepresentedmethodtothefaultde—tectioninvariousboilerprocessesof

6、a1000MWunit．ResultsshowthattheSCNMFissuperiortocon—ventionalNMFonboththeconvergenceandthesparsity，anditsmonitoringperformanceisalsobetterthanNMFandprincipalcomponentanalysis(PCA)．Keywords：faultdetection；non—negativematrixfactorization；singularvaluedecomposition；boilerprocess近年来，基于多元统计过程监控(

7、MultivariateStatisticalProcessMonitoring，MSPM)的故障检测方法得到了快速发展，其原因在于：一是现代化工业过程系统变得越来越庞大，系统复杂度呈几何式增收稿日期：2016—10—18修订日期：2016—12—06基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目(51606033)；中央高校基本科研业务专项资金资助项目(JB2015181)作者简介：牛玉广(1964一)，男，河南滑县人，教授，lg士，研究方向为新能源电力系统建模与控制，大型火电机组优化控制与故障诊断王世林(通信作者)