交互式推理應用在電力變壓器故障診斷中的研究

呂學賓 黃銳 王震 楊曉濱

摘 要：作為電力系統(tǒng)重要組成部分，電力變壓器的運作方式和運行狀態(tài)對電網(wǎng)運作的穩(wěn)定性與安全性起著關鍵作用。采取有效措施，建立科學體系，實現(xiàn)對電力變壓器故障診斷系統(tǒng)的實時監(jiān)控意義重大。本文通過建立電力變壓器故障診斷系統(tǒng)基礎模型的闡述，結(jié)合實際，分析對比變壓器運行狀態(tài)中的數(shù)據(jù)信息，輔助科學手段，選擇合理的測試項目，對產(chǎn)生故障的嚴重程度進行分析，逐步對故障原因進行查找并及時解決。

關鍵詞：交互式；推理應用；電力變壓器；故障診斷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.136

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，原有的變壓器故障檢測技術(shù)與檢測方式已經(jīng)不能滿足實際工作需求，智能化檢測方法在檢測變壓器故障過程中得到廣泛應用，而交互推理作為人工智能的重要內(nèi)容，可用專業(yè)知識實施邏判斷與推理，對專家決策的過程進行有效模擬。針對大量故障對電力變壓器故障機理所具有的復雜性與多樣性深入分析，最終提出建立電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)。

1 專家系統(tǒng)模型構(gòu)建及作用

知識庫、綜合數(shù)據(jù)庫、解釋器、以及推理機等組成電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)。其中知識庫主要用于管理和儲存方面的技術(shù)知識，對推理中所需數(shù)據(jù)、結(jié)果與結(jié)論進行專門儲存。而對于專家系統(tǒng)而言，其綜合數(shù)據(jù)庫的主要職能就是對臺賬信息、運行狀態(tài)及診斷結(jié)果等；具有開放式結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng)，可以實現(xiàn)用戶在專用模塊完成知識庫內(nèi)容進行修改、增加等；而解釋器則是針對專家系統(tǒng)對用戶進行解釋的行為；對當前的問題的已知信息及相關條件，對知識庫進行循環(huán)匹配，取得問題結(jié)果。專家系統(tǒng)通過對故障診斷，完成以知識庫為根據(jù)的交互式故障問題的判斷過程。

2 專家系統(tǒng)的推理流程

專家系統(tǒng)在推理時，如果相應規(guī)則不匹配，致使診斷結(jié)果無法獲取或者運用其他推斷方式進行既有數(shù)據(jù)的分析，繼而推斷出優(yōu)先的測試項目。交互式電力變壓器故障診斷推理的具體流程為：首先將需要診斷的既有的臺賬信息、實驗數(shù)據(jù)及運行記錄等相關數(shù)據(jù)由生產(chǎn)系統(tǒng)直接導入；分析處理需要診斷的變壓器的既有數(shù)據(jù)，在超出診斷日期后所取得的實驗數(shù)據(jù)為過期數(shù)據(jù)，在過期數(shù)據(jù)被剔除后，再完成電力變壓器各數(shù)據(jù)與和其相對應的條件屬性值的轉(zhuǎn)換；然后對規(guī)則記錄進行搜索，做相似度對比。如果相似度達不到100%的標準，應反復對比，直至建議給出為止；根據(jù)建議做相關項目測試，并將所得數(shù)在系統(tǒng)中做出記錄；對上述步驟進行反復操作，最后查出電力變壓器故障或者缺陷。

3 研究開發(fā)交互式電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)

3.1 設計輔助決策系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)是否合理是專家系統(tǒng)的診斷程序的性能，本專家系統(tǒng)開發(fā)所用數(shù)據(jù)庫為Oracle型，該數(shù)據(jù)庫由知識庫和綜合庫組成。綜合庫通過主鍵ID變壓器聯(lián)系各表，在故障診斷中，應當先確定該變壓器的ID設備，經(jīng)過ID設備將各表中需要字段進行讀取，使讀取數(shù)據(jù)的效率得到提高，表的空間被充分利用。

知識庫的設計，應將規(guī)則錄入表中，將規(guī)則的序號設為主鍵，當故障診斷和規(guī)則循環(huán)達到匹配時，利用主鍵實施相應條件、所得故障結(jié)論和針對故障處理建議的搜索。

3.2 交互推理機工作流程

在變壓器的工況出現(xiàn)異常檢測裝置出現(xiàn)報警，診斷故障啟動，首先對報警的變壓器ID設備讀取，對變壓器的銘牌參數(shù)的基礎信息、測試表中的數(shù)據(jù)信息以及在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息進行調(diào)用。然后通過相關技術(shù)進行符合規(guī)則前提條件值的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的值編制變壓器數(shù)組，然后利用知識庫中的運行規(guī)則進行編號循環(huán)匹配，最后進行相似度的計算。當完全匹配規(guī)則存在時，可對規(guī)則標號讀取，并對該規(guī)則所得結(jié)論與故障處理建議進行調(diào)用。通過ID設備將結(jié)果保存到。若沒有與之完全相匹配的規(guī)則，可將最高相似度規(guī)則編號，并對不相匹配的項進行判斷，最終診斷出導致變壓器產(chǎn)生故障的原因，對診斷結(jié)果進行保存。

4 案例診斷分析

某年某月某日，某變電站的2號主變出現(xiàn)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)異常，經(jīng)過本系統(tǒng)分析后建議工作人員做故障分析診斷，工作人員首先啟動診斷器對故障變壓器進行電壓等級、電容、以往實驗數(shù)據(jù)進行調(diào)用，然后進行相似度匹配，第一次診斷結(jié)果相似度為0，診斷中發(fā)現(xiàn)C3的統(tǒng)計次數(shù)出現(xiàn)率最高，然后對C3做反復離線測試，并作測試數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)進行分析，得出相應的匹配規(guī)則后，再分析變壓器，最終得出診斷結(jié)果為變壓器的故障由兩線間導線短路引起。這種情況與廠商給出的在設備制造中由于兩線之間存有金屬異物引起故障相符。然后工作人員對導線進行修復，并對修復后的設備用兆歐表進行檢測，證明設備故障消除。

5 結(jié)束語

種種跡象表明，交互式推理在電力變壓器故障診斷過程中的應用，應結(jié)合現(xiàn)場實際建立交互式故障診斷模型，通過對各種參數(shù)的相似度對比選擇最佳測試項目，對專家系統(tǒng)的故障排除進行模擬，使交互式推理功能充分發(fā)揮，編制實時監(jiān)測、診斷電力變壓器故障的軟件，提供變壓器的智能化方案；實現(xiàn)知識庫的全開放，并建立軟件專用模塊，完善修改、查詢、增加知識的功能，使知識庫更新問題得到有效解決。

參考文獻：

[1]邵苠峰，樊偉，陳江波，張曦，程軍照.電力變壓器故障診斷中交互式推理的研究與實現(xiàn)[J].變壓器，2013（03）：70-75.

[2]馬剛.輸變電設備在線狀態(tài)分析與智能診斷系統(tǒng)的研究[D].華北電力大學，2013.

[3]葛春曉.基于案例推理的變壓器故障診斷專家系統(tǒng)的研究[D].吉林大學，2014.