交互式推理電力變壓器故障診斷研究

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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(guān)鍵作用。采取有效措施，建立科學(xué)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(chǔ)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(xué)手段，選擇合理的測試項目，對產(chǎn)生故障的嚴(yán)重程度進(jìn)行分析，逐步對故障原因進(jìn)行查找并及時解決。

關(guān)鍵詞：交互式；推理應(yīng)用；電力變壓器；故障診斷

隨著科學(xué)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(yīng)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(jìn)行有效模擬。針對大量故障對電力變壓器故障機(jī)理所具有的復(fù)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(jī)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(jìn)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(jìn)行修改、增加等；而解釋器則是針對專家系統(tǒng)對用戶進(jìn)行解釋的行為；對當(dāng)前的問題的已知信息及相關(guān)條件，對知識庫進(jìn)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(yīng)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(jìn)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(guān)數(shù)據(jù)由生產(chǎn)系統(tǒng)直接導(dǎo)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(yīng)的條件屬性值的轉(zhuǎn)換；然后對規(guī)則記錄進(jìn)行搜索，做相似度對比。如果相似度達(dá)不到100%的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)反復(fù)對比，直至建議給出為止；根據(jù)建議做相關(guān)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(jìn)行反復(fù)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(shè)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(yīng)當(dāng)先確定該變壓器的ID設(shè)備，經(jīng)過ID設(shè)備將各表中需要字段進(jìn)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(shè)計，應(yīng)將規(guī)則錄入表中，將規(guī)則的序號設(shè)為主鍵，當(dāng)故障診斷和規(guī)則循環(huán)達(dá)到匹配時，利用主鍵實施相應(yīng)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(jī)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(shè)備讀取，對變壓器的銘牌參數(shù)的基礎(chǔ)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(jìn)行調(diào)用。然后通過相關(guān)技術(shù)進(jìn)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(jìn)行編號循環(huán)匹配，最后進(jìn)行相似度的計算。當(dāng)完全匹配規(guī)則存在時，可對規(guī)則標(biāo)號讀取，并對該規(guī)則所得結(jié)論與故障處理建議進(jìn)行調(diào)用。通過ID設(shè)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(jìn)行判斷，最終診斷出導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生故障的原因，對診斷結(jié)果進(jìn)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(jìn)行電壓等級、電容、以往實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用，然后進(jìn)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(fù)離線測試，并作測試數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出相應(yīng)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(dǎo)線短路引起。這種情況與廠商給出的在設(shè)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(dǎo)線進(jìn)行修復(fù)，并對修復(fù)后的設(shè)備用兆歐表進(jìn)行檢測，證明設(shè)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(yīng)用，應(yīng)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(jìn)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。

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作者：呂學(xué)賓 黃銳 王震 楊曉濱 單位：國網(wǎng)山東省電力公司 國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司