智能診斷方法在電力變壓器故障識別中的應用研究

朱德虎

西門子變壓器（武漢）有限公司 湖北武漢 430415

電力系統是我國能源輸出的重要系統，直接關系我國的居民生活和工業生產。電力變壓器是電力系統的關鍵設備之一，其故障就會導致電力傳輸出現問題。因此為確保其正常運轉，對其的故障診斷變的尤為重要。

1 電力變壓器的常見故障

電力變壓器主要由鐵芯、繞阻、變壓器油、調壓分接開關等四部分組成，也就是說電力變壓器的主要故障就來源于這四部分的故障。①鐵芯故障，鐵芯即硅鋼片跌積而成的鐵芯柱，鐵芯柱需要有夾緊措施，一般通過穿心螺桿實現，一旦螺桿的絕緣體發生損壞會引起變壓器內部過熱，過熱會引起變壓器油的分解，可能造成嚴重的事故。②繞阻故障，繞阻故障的主要原因是絕緣出現問題。當繞阻的絕緣損壞時，繞阻就會出現相間短路、匝間短路或斷線等現象。另外，繞阻故障的發生原因還可能是繞阻受潮或者絕緣油內摻進了雜質等。③變壓器油故障，變壓器油出現故障是最為危險的故障，變壓器油的油溫超標時，加速油的分解，可能造成變壓器內部擊穿，從而可能造成變壓器著火，嚴重情況下可能會導致整個電力系統的癱瘓。④調壓分接開關故障，故障一般發生在分接開關的觸頭部位，與一般家用的電力接頭故障成因基本一致，即由接觸不良引起[1]。

2 智能診斷方法在電力變壓器故障識別中的應用

2.1 智能診斷方法在電力變壓器故障識別中的實例分析

隨著互聯網技術、大數據技術以及云計算等技術的發展，智能診斷方法越來越完善。結合多年的工作實踐，目前電力系統中的智能診斷方法主要包括以下幾種：①基于專家系統的方法。基于專家系統的診斷方法是電力故障診斷常會用到的方法，其主要是通過利用交互性的知識庫實現對不確切信息的推理，以此解決復雜的故障問題；②基于模糊推理方法。基于模糊推理就是利用故障的特征對其進行診斷；③基于智能計算的方法。智能計算是診斷前沿技術，最典型的是遺傳算法；④貝葉斯網絡方法。貝葉斯網絡就是擁有扎實的理論基礎，通過選用圖形簡單易懂地描述概率分布。貝葉斯網絡故障診斷流程：第一步，采集樣本數據，選擇好訓練樣本數和測試樣本數。第二步，使用weka中的各種離散方法對數據樣本進行離散化。第三步，利用離散后的樣本數據進行貝葉斯網絡學習，建好貝葉斯網絡模型。第四步，對測試樣本集進行分類預測。為了準確剖析智能診斷方法在變壓器故障識別中的應用價值，本文以貝葉斯網絡為例進行分析。

2.2 二次回路物理鏈路建立

智能變電站內典型間隔的過程層二次回路網絡拓撲如圖1所示（圖中A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、U、V為光纖網絡端口；圖中K、L、M、N、P、Q、R、S、T、W、X、Y為物理光纖）。通過分析，智能站內與過程層通信相關的主要有這幾類設備：智能二次設備：主要包括智能終端、合并單元、數字式保護裝置、數字式測控裝置等；交換機：本系統主要涉及的是過程層交換機；光配設備：包括光纖配線架和光纜終端盒等，建立的物理模型中將主要包含這幾類設備[2]。

二次回路的智能診斷需要將二次回路物理鏈路的數據化，將物理鏈路信息轉換成可以分析的數據信息。為獲得物理鏈路信息，系統首先需要導入物理鏈路配置文件，從文件中提取相應的信息，形成智能變電站內二次設備端到端的物理拓撲圖；對于通過交換機形成的回路，還需通過利用站內VLAN劃分及SCD文件中物理端口的信息，獲取跨交換機的物理鏈路信息；以上訴步驟為基礎，形成包含智能變電站二次設備直聯及網絡間接連接的完整的物理鏈路拓撲圖。

圖1 智能變電站內典型間隔物理鏈路拓撲圖

2.3 物理回路與虛回路融合

智能變電站內二次設備建立了完整的模型及數據傳輸協議，根據IEC61850規約，SCD文件完整描述了智能二次設備對外輸出及其自身需要輸入的信息，每個裝置都配置了自身的輸入量及其來源。

基于SCD文件，虛回路的建立相對比較容易，通過導入SCD文件中虛端子的信息即可形成站內二次設備虛回路信息流圖。根據SCD文件中每個裝置各數據集輸出的光口信息及輸入信息光口信息，結合端口所連接光纖標識以及二次回路物理鏈路拓撲可得到虛回路與物理鏈路的對應關系，以構建站內虛實結合的完整的二次回路架構信息[3]。

3 結語

智能變電站標準化的信息傳輸、信息共享的理念，為站內各類高級應用提供了基石。所述方法充分利用了站內各設備給出的狀態信息及網絡上所流動的各種數據，并依賴各個虛回路中存在的相關性及耦合特點來自動、智能的分析判斷出二次回路中存在的故障點。據文中方法所開發的系統在工程應用中，取得了良好效果。