[发明专利]基于定性模型的电气系统建模方法以及故障诊断系统

权利要求书

1.一种基于定性模型的电气系统建模方法，其特征在于它的实现过程如下：

步骤一，确定电气系统中各个器件之间的结构，器件是诊断的最小元素；

步骤二，根据电器元件输入信号和输出信号之间在不同的工作状态下的约束关系，确定各个部件的工作模式，包括正常状态下的工作模式和故障状态下的工作模式；

步骤三，确定用来描述各个元器部件工作状态的变量；

步骤四，定义所有变量的类型及变量实例；

步骤五，定义各个部件模型，并使用已有的变量描述部件的所有工作模式；

步骤六，定义每个部件中各个工作模式之间的转移条件；

步骤七，建立模块，并在模块中实例化各个部件；

步骤八，在模块中，根据各个部件之间的连接关系描述系统的结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于定性模型的电气系统建模方法，其特征在于：在步骤二中，各个元器部件在正常状态下的工作模式和故障状态下的工作模式为诊断知识，其中正常状态下的工作模式的描述使用系统的结构和功能知识，故障状态下的工作模式的描述使用故障状态下所表现出来的系统的结构和功能特征，以及经验知识和从历史数据中提取出来的故障特征。

3.根据权利要求2所述的一种基于定性模型的电气系统建模方法，其特征在于：在步骤五中，

电气部件的工作模式由正常模式和故障模式组成，其中正常模式描述了系统在设计阶段确定的或功能结果可接受的工作模式，正常模式有多个，每个正常模式之间通过状态转移条件进行切换；

故障模式是那些其功能结果无法被接受的工作模式，故障模式有多个，故障模式之间一般无法定义状态转移条件；

部件工作模式的定义是通过建立该部件的输入、输出变量之间的关系来描述的。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于定性模型的电气系统建模方法，其特征在于：在步骤六中，

部件之间的状态转移条件包括两方面，一是通过定义状态变量之间的关系来定义，当该关系满足时即触发状态转移条件，二是通过命令变量来定义，当接收到外部命令时触发状态转移条件。

5.一种基于定性模型的电气系统故障诊断系统，其特征在于：所述故障诊断系统包括可视化建模模块、通信模块、定性域界标生成模块、数据预处理模块、场景模板生成模块、场景构造模块和诊断模块和结果显示模块。

6.根据权利要求5所述的一种基于定性模型的电气系统故障诊断系统，其特征在于：所述可视化建模模块，用于提供了一个可视化的建模环境，在该环境中可以实现通过拖拽的方式将模型的组成部件根据结构连接起来，同时该模块根据用户的操作将模型保存在相应的文件中。

7.根据权利要求6所述的一种基于定性模型的电气系统故障诊断系统，其特征在于：所述通信模块，用于提供了一种通信方式，将可视化建模模块与模型验证模块、诊断模块、场景输入模块和结果显示模块连接起来，使得用户可以通过在可视化建模模块中的操作对其它模块发出操作命令，同时也可以将这些模块的操作结果返回到可视化建模模块，并加以显示。

8.根据权利要求7所述的一种基于定性模型的电气系统故障诊断系统，其特征在于：所述定性域界标生成模块，用于建立定量数据与定性数据之间的映射规则。首先，读取模型中所有定性区间变量的类型，其次，定义每一变量的最大值和最小值，即定性变量的上、下阈值，最后生成定性域界标文件。

9.根据权利要求8所述的一种基于定性模型的电气系统故障诊断系统，其特征在于：所述数据预处理模块，该模块首先读取界标文件中提供的映射准则，将当前整帧中各对应遥测数据定量值根据变量类型映射到相应的定量区间中，得到它的定性值，最终得到所有遥测数据定量值的定性值表。

10.根据权利要求9所述的一种基于定性模型的电气系统故障诊断系统，其特征在于：

所述场景模板生成模块用于对当前模型的可测节点赋值的指派路径，它标识了每一个可测节点在模型中的路径，以及该测点的定性变量类型；

所述场景构造模块，该模块首先读取场景模板，然后根据生成的所有遥测数据定量值的定性值表根据场景模板生成与当前数据帧对应的场景文件；

所述诊断模块，用于以编译后的模型文件、场景文件为输入，根据初始状态得到推理值，同时将场景文件中描述系统当前状态的观测值与推理值进行比较，如果一致，则说明当前的状态正常，如果不一致，则说明当前的状态发生了改变，即存在异常；在得到异常后通过对异常进行解释，最终获得可能分发生故障的部件集合，即诊断解；

所述结果显示模块，用于接收诊断模块的处理结果，并将该结果显示出来。