基于智能技術(shù)的電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)

樂恩典+林曉春+范曉春

摘 要：文章在變壓器故障診斷系統(tǒng)中加入Access數(shù)據(jù)庫進(jìn)行研究，基于專家知識(shí)庫進(jìn)行對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工程中變壓器的實(shí)時(shí)狀態(tài)則采用潛伏性故障診斷技術(shù)。通過這兩種方法的使用，專家知識(shí)庫系統(tǒng)可較為準(zhǔn)確地判定變壓器的絕緣水平，并為現(xiàn)場(chǎng)人員提供參考，具有一定實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；專家系統(tǒng)；故障診斷；數(shù)據(jù)庫

引言

變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，正常運(yùn)行對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)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(xiàn)實(shí)意義。傳統(tǒng)上變壓器的故障診斷涉及到設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障發(fā)生機(jī)制、運(yùn)行條件等因素，復(fù)雜而繁瑣。為了有效地解決這些問題，形成基于知識(shí)診斷的專家系統(tǒng)，包括設(shè)備的運(yùn)行條件、故障發(fā)生機(jī)制、運(yùn)行狀態(tài)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(yùn)行情況下，充油型變壓器內(nèi)部在熱和電的作用下，會(huì)產(chǎn)生可溶于油的氣體，當(dāng)變壓器故障時(shí)，會(huì)加速氣體的產(chǎn)生，并隨著故障發(fā)展氣體越來越多。變壓器故障類型則與故障時(shí)放出的氣體組成和含量有密切關(guān)系。故障氣體數(shù)據(jù)分析方法在國內(nèi)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(tǒng)

2.1 專家系統(tǒng)的概念及結(jié)構(gòu)

專家系統(tǒng)技術(shù)能否取得很大的成功，關(guān)鍵取決于能否獲得高質(zhì)量的知識(shí)，專家系統(tǒng)工具的性能（運(yùn)行速度及數(shù)據(jù)程序的交互性能），知識(shí)庫的充實(shí)更新是否方便以及人機(jī)界面是否友好，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用具有極為廣闊的前景，包括知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)、人機(jī)接口。

2.2 專家系統(tǒng)各模塊

整個(gè)知識(shí)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(yù)防實(shí)驗(yàn)?zāi)K三大部分，在保證診斷結(jié)論準(zhǔn)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(yùn)行過程中，為了解變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，僅對(duì)油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，要求對(duì)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)做出初步判斷。（2）潛伏性故障診斷模塊。已經(jīng)知道變壓器內(nèi)部可能有故障，但是對(duì)變壓器是否需要立即停電檢修沒有把握，這時(shí)需要對(duì)：a.油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)；b.運(yùn)行和檢修記錄檢查；c.外觀檢查；d.油特性試驗(yàn)；e.鐵芯接地電流；f.局部放電超聲波測(cè)試進(jìn)行采樣，通過對(duì)上述數(shù)據(jù)的綜合分析，確定變壓器是否有故障，給初步結(jié)論，并決定是否停運(yùn)。（3）絕緣預(yù)防性診斷模塊。絕緣預(yù)防試驗(yàn)主要檢測(cè)變壓器的絕緣性能及運(yùn)行狀態(tài)，包括直流電阻模塊、絕緣電阻及吸收比極化指數(shù)模塊、泄漏電流模塊、繞組及套管的質(zhì)損模塊、套管末屏絕緣電阻模塊及局部放電模塊的檢驗(yàn)，并給出具體建議。

3 專家系統(tǒng)的Delphi開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

3.1 Delphi版本功能介紹

目前存在的開發(fā)軟件有如下問題：（1）開發(fā)工具——Prolog與

Delphi，分別來自兩個(gè)不同的公司，其接口協(xié)議在產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)上多多少少會(huì)存在一定的差異，產(chǎn)生隱患；（2）程序代碼的冗長、升級(jí)困難；（3）診斷步驟不合理，結(jié)論生成有缺陷；（4）用戶操作流程不太清晰，輸入界面復(fù)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(tǒng)、管理系統(tǒng)、查詢系統(tǒng)、界面風(fēng)格、系統(tǒng)說明五大部分組成，各部分主要功能如下：（1）診斷系統(tǒng)：主要用來完成變壓器的診斷，包括診斷前的準(zhǔn)備工作及故障的診斷。（2）管理系統(tǒng)：是用戶進(jìn)行各方面管理的中心，包括數(shù)據(jù)管理和文件管理：數(shù)據(jù)管理是用戶統(tǒng)一對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的平臺(tái)；文件管理是用戶對(duì)‘報(bào)告模板、‘試驗(yàn)結(jié)論、‘試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行統(tǒng)一管理的平臺(tái)。（3）查詢系統(tǒng)：查詢系統(tǒng)主要時(shí)為了方便用戶對(duì)某次特定試驗(yàn)結(jié)論和試驗(yàn)報(bào)告的查詢。（4）界面風(fēng)格：為了滿足用戶個(gè)人的一些偏好，我們提供了五種界面風(fēng)格供用戶選擇。（5）系統(tǒng)說明：系統(tǒng)說明主要是考慮用戶的需要而設(shè)置的，包括：國標(biāo)、幫助、關(guān)于。

3.2 診斷實(shí)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(chǎn)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(yán)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(guān)接觸不良，鐵芯短路，鐵芯多點(diǎn)接地等。

建議采取停機(jī)檢查，外觀檢查以及直流電阻，絕緣電阻和介質(zhì)損耗實(shí)驗(yàn)必要時(shí)進(jìn)行鐵芯接地狀況試驗(yàn)，綜合判斷結(jié)果是鐵芯短路故障。

經(jīng)吊芯檢查，證明診斷是準(zhǔn)確的。

4 結(jié)束語

本文將電力變壓器的診斷模塊與人機(jī)界面的編寫程序統(tǒng)一成Delphi7，提高了效率并將各個(gè)診斷模塊獨(dú)立開來，新增試驗(yàn)報(bào)告系統(tǒng)，方便用戶管理和打印試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高了程序?qū)嵱眯裕哂猩钸h(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

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