電力變壓器故障診斷新技術淺析

劉文智

摘 要

近年來，隨著變壓器運行數量的不斷增加，國內各個變壓器生產廠商的生產技術水平存在差異化，導致投入運行的變壓器質量無法保證，為了保證電力變壓器持續穩定的運行，迫切需要使用新的診斷技術來提高診斷效率。基于此，本文對電力變壓器診斷新技術進行探討。

【關鍵詞】電力變壓器 故障診斷 新技術

隨著電力系統的日益擴大，對供電的可靠性要也逐漸提高，如何及時、有效的對電力變壓器故障進行診斷，已經成為了一項非常重要的任務。在計算機信息技術不斷發展下，國內外的相關專家學者通過不斷對變壓器的故障進行診斷，已經研制出了基于計算機信息技術的故障診斷的專家系統，并取得了良好的故障診斷效果，本文重點對該項技術的開發和應用進行探討。

1 電力故障診斷系統開發工具

用于電力故障診斷系統開發的工具要可以實現應用領域內容和系統結構設計，主要是由推理機和開發機構成，其中推理機主要是利用知識庫中的知識進行知識推理，并使用自然語言和用戶進行對話；開發機是使用自然語言的方法和開發人員進行交互，將接收到的知識存入知識庫或者修改知識庫中的內容。電力故障診斷系統開發工具提供了獲取知識、表示知識、推理功能、開發接口、用戶接口等，用戶不需要了解專家系統具體的構成方法，只需要對相關的領域知識進行使用即可，這樣就有效的降低了專家系統的周期和難度，本文建立的專家系統是一種專家決策支持系統，使用骨架型專家系統作為開發工具，使用C語言進行編程，領域專家學習起來比較容易，而且良好的接口，用戶使用起來更加的方便。

2 專家系統的結構構成

變壓器故障診斷系統結構圖如圖1所示，在使用的過程中，用戶可以和專家系統進行信息的交流，在遇到明顯出錯的問題或者專家系統無法解決的問題時，領域專家可以根據具體的情況利用開發工具進行修改和維護。在圖1中，專家系統主要是由推理機、知識庫、知識獲取器、中間數據庫、解釋器、用戶接口等構成，主要具備如下功能：（1）系統含有文本編輯器，可以自動編輯文件。（2）擁有多種語言交互數據的能力，可以生成知識規則。（3）具有前向和后向診斷推理的能力。（4）具有對推理過程進行解釋的能力。（5）顯示對話時搜索規則的路徑。（6）自動形成問題詢問。（7）可以進行數學函數浮點運算。（8）可以執行外部DOS文件。（9）置信因子，可以對知識庫中信息的不確定程度進行估算，有推理搜索窗口、會話窗口和結論窗口構成，如圖1。

3 電力變壓器故障診斷系統知識庫

由于導致電力變壓器故障的原因很復雜，而且大多數的電力系統故障都不明顯，故障類型也比較多，每一種故障都會出現多種故障現象，作為專家系統的核心，知識庫收集和歸納了所有可能出現的故障，并將這些故障制成規則存放在知識庫中。在對故障進行診斷時，根據運行變壓器檢測到的信息進行推理，從而對故障進行正確的診斷，找出故障的大概位置和出現故障的具體原因。在診斷電力變壓器故障時，一般使用油中氣體分析的方法進行診斷，國外多使用氣體含量相對值的方法對故障進行診斷，通過對三百多臺故障變壓器的油中其它進行分析，分別驗證了改良羅杰斯法、電協研法、改良電協研法和HAE法，研究證明，使用改良電協研法進行判斷具有較高的準確率。因此，本電力變壓器故障準段系統使用改良電協研法進行油中氣體分析。具體的故障判斷規則如表1所示。

除了以上內容外，故障診斷還包括對故障能力和熱源溫度進行估算、對產氣速率進行考察、對油中溶解氣體的飽和水平進行估算、預算油達到氣體飽和釋放需要花費的時間，對于確定具體故障的部位來說，分析油中的氣體難度是比較大的，除了需要根據磁路產氣特征和導電回路的一些特征的差異性來對故障的位置進行推斷外，還可以根據具體的檢修情況、具體的運行情況、外部檢查情況、電氣試驗情況、其它試驗情況來進行綜合的判斷、本電力變壓器故障診斷系統可以將比較抽象的知識形成規則，并形成多個知識模塊，所有的知識模塊都是獨立存在的。而且，為了維護方便，所有的模塊都可以進行擴充和修改。比如，特征氣體模塊主要用來判斷故障是涉及固體絕緣材料，還是只涉及絕緣油。氣體正常值模塊用來判斷變壓器是否出現了異常情況，改良電協研法模塊主要用來判斷故障是放電性故障還是過熱性故障，產氣速率模塊主要用來對故障的嚴重程度進行判斷，電氣試驗模塊和外部檢查模塊主要用來對故障的大概位置進行確定。

4 具體的故障診斷案例

本電力變壓器故障診斷系統主要是在IBM-PC機或兼容機上進行開發和使用的，在進入到這個專家系統后，在屏幕上會顯示出三個窗口，并在會話窗口將問題顯示出來，用戶可以輸入或選擇問題的答案，而且在推理窗口可以看到具體的搜索過程，在搜索到某個問題的答案時，規則會停止下來，并在結論窗口將推理的中間結果顯示出來，會話窗口根據具體的搜索需要進行提問，知直至得出診斷結果。

4.1 案例

某電力變壓器為SFPS-120000/2000，在電力變壓器運行的過程中，發現油中其它的含量如表2所示。

通過使用該電力變壓器故障診斷系統進行診斷發現變壓器異常，提示改良電協研法編碼為100，為電弧放電，主要是因為分接開關飛弧、相間閃絡導致的故障，故障置信度為0.86，在進行現場檢查的過程中，發現分接頭和分接開關操作桿之間存在接觸不良的情況，并且有懸浮電位連續火花放電的情況，證明該診斷結果是正確的。

5 結論

總而言之，由于電力變壓器的出現故障的現象和原因比較復雜，在診斷故障時，有比較多的不確定因素存在，例如安裝質量、制造質量、運行維護水平、繼電保護、變壓器容量、電壓水平、冷卻方式、絕緣結構、運行時間、自然災害等因素都會影響診斷結果。而通過對電力變電站故障診斷系統進行不斷的完善和改進，可以準確的診斷故障原因，找出故障點，具有廣泛的應用前景。

參考文獻

[1]鄧宏貴，羅安，曹建，丁家峰，王會海.基因多點交叉遺傳算法在變壓器故障診斷中的應用[J].電網技術，2004，（24）：67-68.

[2]李海江.變壓器故障的智能診斷系統[J].山東電力技術，2008，（04）：45-46.

作者單位

青海鹽湖海虹化工股份有限公司 青海省海西蒙古族藏族自治州格爾木市 816000endprint

摘 要

近年來，隨著變壓器運行數量的不斷增加，國內各個變壓器生產廠商的生產技術水平存在差異化，導致投入運行的變壓器質量無法保證，為了保證電力變壓器持續穩定的運行，迫切需要使用新的診斷技術來提高診斷效率?；诖耍疚膶﹄娏ψ儔浩髟\斷新技術進行探討。

【關鍵詞】電力變壓器 故障診斷 新技術

隨著電力系統的日益擴大，對供電的可靠性要也逐漸提高，如何及時、有效的對電力變壓器故障進行診斷，已經成為了一項非常重要的任務。在計算機信息技術不斷發展下，國內外的相關專家學者通過不斷對變壓器的故障進行診斷，已經研制出了基于計算機信息技術的故障診斷的專家系統，并取得了良好的故障診斷效果，本文重點對該項技術的開發和應用進行探討。

1 電力故障診斷系統開發工具

用于電力故障診斷系統開發的工具要可以實現應用領域內容和系統結構設計，主要是由推理機和開發機構成，其中推理機主要是利用知識庫中的知識進行知識推理，并使用自然語言和用戶進行對話；開發機是使用自然語言的方法和開發人員進行交互，將接收到的知識存入知識庫或者修改知識庫中的內容。電力故障診斷系統開發工具提供了獲取知識、表示知識、推理功能、開發接口、用戶接口等，用戶不需要了解專家系統具體的構成方法，只需要對相關的領域知識進行使用即可，這樣就有效的降低了專家系統的周期和難度，本文建立的專家系統是一種專家決策支持系統，使用骨架型專家系統作為開發工具，使用C語言進行編程，領域專家學習起來比較容易，而且良好的接口，用戶使用起來更加的方便。

2 專家系統的結構構成

變壓器故障診斷系統結構圖如圖1所示，在使用的過程中，用戶可以和專家系統進行信息的交流，在遇到明顯出錯的問題或者專家系統無法解決的問題時，領域專家可以根據具體的情況利用開發工具進行修改和維護。在圖1中，專家系統主要是由推理機、知識庫、知識獲取器、中間數據庫、解釋器、用戶接口等構成，主要具備如下功能：（1）系統含有文本編輯器，可以自動編輯文件。（2）擁有多種語言交互數據的能力，可以生成知識規則。（3）具有前向和后向診斷推理的能力。（4）具有對推理過程進行解釋的能力。（5）顯示對話時搜索規則的路徑。（6）自動形成問題詢問。（7）可以進行數學函數浮點運算。（8）可以執行外部DOS文件。（9）置信因子，可以對知識庫中信息的不確定程度進行估算，有推理搜索窗口、會話窗口和結論窗口構成，如圖1。

3 電力變壓器故障診斷系統知識庫

由于導致電力變壓器故障的原因很復雜，而且大多數的電力系統故障都不明顯，故障類型也比較多，每一種故障都會出現多種故障現象，作為專家系統的核心，知識庫收集和歸納了所有可能出現的故障，并將這些故障制成規則存放在知識庫中。在對故障進行診斷時，根據運行變壓器檢測到的信息進行推理，從而對故障進行正確的診斷，找出故障的大概位置和出現故障的具體原因。在診斷電力變壓器故障時，一般使用油中氣體分析的方法進行診斷，國外多使用氣體含量相對值的方法對故障進行診斷，通過對三百多臺故障變壓器的油中其它進行分析，分別驗證了改良羅杰斯法、電協研法、改良電協研法和HAE法，研究證明，使用改良電協研法進行判斷具有較高的準確率。因此，本電力變壓器故障準段系統使用改良電協研法進行油中氣體分析。具體的故障判斷規則如表1所示。

除了以上內容外，故障診斷還包括對故障能力和熱源溫度進行估算、對產氣速率進行考察、對油中溶解氣體的飽和水平進行估算、預算油達到氣體飽和釋放需要花費的時間，對于確定具體故障的部位來說，分析油中的氣體難度是比較大的，除了需要根據磁路產氣特征和導電回路的一些特征的差異性來對故障的位置進行推斷外，還可以根據具體的檢修情況、具體的運行情況、外部檢查情況、電氣試驗情況、其它試驗情況來進行綜合的判斷、本電力變壓器故障診斷系統可以將比較抽象的知識形成規則，并形成多個知識模塊，所有的知識模塊都是獨立存在的。而且，為了維護方便，所有的模塊都可以進行擴充和修改。比如，特征氣體模塊主要用來判斷故障是涉及固體絕緣材料，還是只涉及絕緣油。氣體正常值模塊用來判斷變壓器是否出現了異常情況，改良電協研法模塊主要用來判斷故障是放電性故障還是過熱性故障，產氣速率模塊主要用來對故障的嚴重程度進行判斷，電氣試驗模塊和外部檢查模塊主要用來對故障的大概位置進行確定。

4 具體的故障診斷案例

本電力變壓器故障診斷系統主要是在IBM-PC機或兼容機上進行開發和使用的，在進入到這個專家系統后，在屏幕上會顯示出三個窗口，并在會話窗口將問題顯示出來，用戶可以輸入或選擇問題的答案，而且在推理窗口可以看到具體的搜索過程，在搜索到某個問題的答案時，規則會停止下來，并在結論窗口將推理的中間結果顯示出來，會話窗口根據具體的搜索需要進行提問，知直至得出診斷結果。

4.1 案例

某電力變壓器為SFPS-120000/2000，在電力變壓器運行的過程中，發現油中其它的含量如表2所示。

通過使用該電力變壓器故障診斷系統進行診斷發現變壓器異常，提示改良電協研法編碼為100，為電弧放電，主要是因為分接開關飛弧、相間閃絡導致的故障，故障置信度為0.86，在進行現場檢查的過程中，發現分接頭和分接開關操作桿之間存在接觸不良的情況，并且有懸浮電位連續火花放電的情況，證明該診斷結果是正確的。

5 結論

總而言之，由于電力變壓器的出現故障的現象和原因比較復雜，在診斷故障時，有比較多的不確定因素存在，例如安裝質量、制造質量、運行維護水平、繼電保護、變壓器容量、電壓水平、冷卻方式、絕緣結構、運行時間、自然災害等因素都會影響診斷結果。而通過對電力變電站故障診斷系統進行不斷的完善和改進，可以準確的診斷故障原因，找出故障點，具有廣泛的應用前景。

參考文獻

[1]鄧宏貴，羅安，曹建，丁家峰，王會海.基因多點交叉遺傳算法在變壓器故障診斷中的應用[J].電網技術，2004，（24）：67-68.

[2]李海江.變壓器故障的智能診斷系統[J].山東電力技術，2008，（04）：45-46.

作者單位

青海鹽湖海虹化工股份有限公司 青海省海西蒙古族藏族自治州格爾木市 816000endprint

摘 要

近年來，隨著變壓器運行數量的不斷增加，國內各個變壓器生產廠商的生產技術水平存在差異化，導致投入運行的變壓器質量無法保證，為了保證電力變壓器持續穩定的運行，迫切需要使用新的診斷技術來提高診斷效率?；诖?，本文對電力變壓器診斷新技術進行探討。

【關鍵詞】電力變壓器 故障診斷 新技術

隨著電力系統的日益擴大，對供電的可靠性要也逐漸提高，如何及時、有效的對電力變壓器故障進行診斷，已經成為了一項非常重要的任務。在計算機信息技術不斷發展下，國內外的相關專家學者通過不斷對變壓器的故障進行診斷，已經研制出了基于計算機信息技術的故障診斷的專家系統，并取得了良好的故障診斷效果，本文重點對該項技術的開發和應用進行探討。

1 電力故障診斷系統開發工具

用于電力故障診斷系統開發的工具要可以實現應用領域內容和系統結構設計，主要是由推理機和開發機構成，其中推理機主要是利用知識庫中的知識進行知識推理，并使用自然語言和用戶進行對話；開發機是使用自然語言的方法和開發人員進行交互，將接收到的知識存入知識庫或者修改知識庫中的內容。電力故障診斷系統開發工具提供了獲取知識、表示知識、推理功能、開發接口、用戶接口等，用戶不需要了解專家系統具體的構成方法，只需要對相關的領域知識進行使用即可，這樣就有效的降低了專家系統的周期和難度，本文建立的專家系統是一種專家決策支持系統，使用骨架型專家系統作為開發工具，使用C語言進行編程，領域專家學習起來比較容易，而且良好的接口，用戶使用起來更加的方便。

2 專家系統的結構構成

變壓器故障診斷系統結構圖如圖1所示，在使用的過程中，用戶可以和專家系統進行信息的交流，在遇到明顯出錯的問題或者專家系統無法解決的問題時，領域專家可以根據具體的情況利用開發工具進行修改和維護。在圖1中，專家系統主要是由推理機、知識庫、知識獲取器、中間數據庫、解釋器、用戶接口等構成，主要具備如下功能：（1）系統含有文本編輯器，可以自動編輯文件。（2）擁有多種語言交互數據的能力，可以生成知識規則。（3）具有前向和后向診斷推理的能力。（4）具有對推理過程進行解釋的能力。（5）顯示對話時搜索規則的路徑。（6）自動形成問題詢問。（7）可以進行數學函數浮點運算。（8）可以執行外部DOS文件。（9）置信因子，可以對知識庫中信息的不確定程度進行估算，有推理搜索窗口、會話窗口和結論窗口構成，如圖1。

3 電力變壓器故障診斷系統知識庫

由于導致電力變壓器故障的原因很復雜，而且大多數的電力系統故障都不明顯，故障類型也比較多，每一種故障都會出現多種故障現象，作為專家系統的核心，知識庫收集和歸納了所有可能出現的故障，并將這些故障制成規則存放在知識庫中。在對故障進行診斷時，根據運行變壓器檢測到的信息進行推理，從而對故障進行正確的診斷，找出故障的大概位置和出現故障的具體原因。在診斷電力變壓器故障時，一般使用油中氣體分析的方法進行診斷，國外多使用氣體含量相對值的方法對故障進行診斷，通過對三百多臺故障變壓器的油中其它進行分析，分別驗證了改良羅杰斯法、電協研法、改良電協研法和HAE法，研究證明，使用改良電協研法進行判斷具有較高的準確率。因此，本電力變壓器故障準段系統使用改良電協研法進行油中氣體分析。具體的故障判斷規則如表1所示。

除了以上內容外，故障診斷還包括對故障能力和熱源溫度進行估算、對產氣速率進行考察、對油中溶解氣體的飽和水平進行估算、預算油達到氣體飽和釋放需要花費的時間，對于確定具體故障的部位來說，分析油中的氣體難度是比較大的，除了需要根據磁路產氣特征和導電回路的一些特征的差異性來對故障的位置進行推斷外，還可以根據具體的檢修情況、具體的運行情況、外部檢查情況、電氣試驗情況、其它試驗情況來進行綜合的判斷、本電力變壓器故障診斷系統可以將比較抽象的知識形成規則，并形成多個知識模塊，所有的知識模塊都是獨立存在的。而且，為了維護方便，所有的模塊都可以進行擴充和修改。比如，特征氣體模塊主要用來判斷故障是涉及固體絕緣材料，還是只涉及絕緣油。氣體正常值模塊用來判斷變壓器是否出現了異常情況，改良電協研法模塊主要用來判斷故障是放電性故障還是過熱性故障，產氣速率模塊主要用來對故障的嚴重程度進行判斷，電氣試驗模塊和外部檢查模塊主要用來對故障的大概位置進行確定。

4 具體的故障診斷案例

本電力變壓器故障診斷系統主要是在IBM-PC機或兼容機上進行開發和使用的，在進入到這個專家系統后，在屏幕上會顯示出三個窗口，并在會話窗口將問題顯示出來，用戶可以輸入或選擇問題的答案，而且在推理窗口可以看到具體的搜索過程，在搜索到某個問題的答案時，規則會停止下來，并在結論窗口將推理的中間結果顯示出來，會話窗口根據具體的搜索需要進行提問，知直至得出診斷結果。

4.1 案例

某電力變壓器為SFPS-120000/2000，在電力變壓器運行的過程中，發現油中其它的含量如表2所示。

通過使用該電力變壓器故障診斷系統進行診斷發現變壓器異常，提示改良電協研法編碼為100，為電弧放電，主要是因為分接開關飛弧、相間閃絡導致的故障，故障置信度為0.86，在進行現場檢查的過程中，發現分接頭和分接開關操作桿之間存在接觸不良的情況，并且有懸浮電位連續火花放電的情況，證明該診斷結果是正確的。

5 結論

總而言之，由于電力變壓器的出現故障的現象和原因比較復雜，在診斷故障時，有比較多的不確定因素存在，例如安裝質量、制造質量、運行維護水平、繼電保護、變壓器容量、電壓水平、冷卻方式、絕緣結構、運行時間、自然災害等因素都會影響診斷結果。而通過對電力變電站故障診斷系統進行不斷的完善和改進，可以準確的診斷故障原因，找出故障點，具有廣泛的應用前景。

參考文獻

[1]鄧宏貴，羅安，曹建，丁家峰，王會海.基因多點交叉遺傳算法在變壓器故障診斷中的應用[J].電網技術，2004，（24）：67-68.

[2]李海江.變壓器故障的智能診斷系統[J].山東電力技術，2008，（04）：45-46.

作者單位

青海鹽湖海虹化工股份有限公司 青海省海西蒙古族藏族自治州格爾木市 816000endprint