基于智能技術的電力變壓器故障診斷專家系統

樂恩典+林曉春+范曉春

摘 要：文章在變壓器故障診斷系統中加入Access數據庫進行研究，基于專家知識庫進行對現場工程中變壓器的實時狀態則采用潛伏性故障診斷技術。通過這兩種方法的使用，專家知識庫系統可較為準確地判定變壓器的絕緣水平，并為現場人員提供參考，具有一定實用價值。

關鍵詞：電力變壓器；專家系統；故障診斷；數據庫

引言

變壓器是電力系統中最重要的設備，正常運行對整個電力系統都有非常重要的作用，變壓器故障診斷具有十分重要的作用和現實意義。傳統上變壓器的故障診斷涉及到設備的運行狀態、故障發生機制、運行條件等因素，復雜而繁瑣。為了有效地解決這些問題，形成基于知識診斷的專家系統，包括設備的運行條件、故障發生機制、運行狀態等之間的描述形成推理。

1 電力變壓器絕緣故障診斷模型

變壓器正常運行情況下，充油型變壓器內部在熱和電的作用下，會產生可溶于油的氣體，當變壓器故障時，會加速氣體的產生，并隨著故障發展氣體越來越多。變壓器故障類型則與故障時放出的氣體組成和含量有密切關系。故障氣體數據分析方法在國內有很多研究，目前最常用的是特征氣體法和比值法。

2 電力變壓器絕緣故障診斷專家系統

2.1 專家系統的概念及結構

專家系統技術能否取得很大的成功，關鍵取決于能否獲得高質量的知識，專家系統工具的性能（運行速度及數據程序的交互性能），知識庫的充實更新是否方便以及人機界面是否友好，其在電力系統中的應用具有極為廣闊的前景，包括知識庫、數據庫、推理機、人機接口。

2.2 專家系統各模塊

整個知識庫可分為氣體色譜跟蹤分析模塊、潛伏性故障診斷模塊和絕緣預防實驗模塊三大部分，在保證診斷結論準確的前提下可任意組合。

（1）氣體色譜跟蹤分析模塊。變壓器運行過程中，為了解變壓器的運行狀態，僅對油色譜試驗數據進行采樣，要求對變壓器的運行狀態做出初步判斷。（2）潛伏性故障診斷模塊。已經知道變壓器內部可能有故障，但是對變壓器是否需要立即停電檢修沒有把握，這時需要對：a.油色譜試驗數據；b.運行和檢修記錄檢查；c.外觀檢查；d.油特性試驗；e.鐵芯接地電流；f.局部放電超聲波測試進行采樣，通過對上述數據的綜合分析，確定變壓器是否有故障，給初步結論，并決定是否停運。（3）絕緣預防性診斷模塊。絕緣預防試驗主要檢測變壓器的絕緣性能及運行狀態，包括直流電阻模塊、絕緣電阻及吸收比極化指數模塊、泄漏電流模塊、繞組及套管的質損模塊、套管末屏絕緣電阻模塊及局部放電模塊的檢驗，并給出具體建議。

3 專家系統的Delphi開發與實現

3.1 Delphi版本功能介紹

目前存在的開發軟件有如下問題：（1）開發工具——Prolog與

Delphi，分別來自兩個不同的公司，其接口協議在產品的實現上多多少少會存在一定的差異，產生隱患；（2）程序代碼的冗長、升級困難；（3）診斷步驟不合理，結論生成有缺陷；（4）用戶操作流程不太清晰，輸入界面復雜；（5）診斷方法有謬誤，診斷思路有問題；（6）程序的管理功能薄弱新版本中，程序由診斷系統、管理系統、查詢系統、界面風格、系統說明五大部分組成，各部分主要功能如下：（1）診斷系統：主要用來完成變壓器的診斷，包括診斷前的準備工作及故障的診斷。（2）管理系統：是用戶進行各方面管理的中心，包括數據管理和文件管理：數據管理是用戶統一對各種數據進行管理的平臺；文件管理是用戶對‘報告模板、‘試驗結論、‘試驗報告進行統一管理的平臺。（3）查詢系統：查詢系統主要時為了方便用戶對某次特定試驗結論和試驗報告的查詢。（4）界面風格：為了滿足用戶個人的一些偏好，我們提供了五種界面風格供用戶選擇。（5）系統說明：系統說明主要是考慮用戶的需要而設置的，包括：國標、幫助、關于。

3.2 診斷實例

油色譜分析（ppm）：

由上表可知，總烴超過兩倍注意值，乙炔超過三倍注意值，產氣速率超過注意值。按三比值法編碼是122，屬于高能量放電，特征氣體法判斷嚴重過熱性。由于CO含量大于300ppm，按色譜分析法判斷為“高能量放電兼有過熱，且固體絕緣處有故障”。故障可能是：分接開關接觸不良，鐵芯短路，鐵芯多點接地等。

建議采取停機檢查，外觀檢查以及直流電阻，絕緣電阻和介質損耗實驗必要時進行鐵芯接地狀況試驗，綜合判斷結果是鐵芯短路故障。

經吊芯檢查，證明診斷是準確的。

4 結束語

本文將電力變壓器的診斷模塊與人機界面的編寫程序統一成Delphi7，提高了效率并將各個診斷模塊獨立開來，新增試驗報告系統，方便用戶管理和打印試驗數據，提高了程序實用性，具有深遠的現實意義。

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