電力變壓器故障診斷管理系統(tǒng)的研制符楊上海電力學(xué)院電力系，上海200090壓器故障診斷的常用方法，描述了所開(kāi)發(fā)的8結(jié)構(gòu)推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)方法，以及診斷管理的主要功能。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試明103結(jié)構(gòu)合理，推理正確，能有效診斷運(yùn)行中變壓器內(nèi)部故障。

引巨安全優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)地供電，是對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)疔的大要，其中以安全性，為勒供電系統(tǒng)的關(guān)糊設(shè)備人型電力變壓器在長(zhǎng)期遠(yuǎn)廳過(guò)枵中，因受外界環(huán)境各種因素的影響，不可避免地會(huì)逐漸老化，以致喪失其木夂的設(shè)汁功能。如未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取適當(dāng)?shù)男迯?fù)措施。則缺陷會(huì)不斷發(fā)展，從而引發(fā)運(yùn)行事故。因此，必須運(yùn)用定的管理，法和手段對(duì)運(yùn)廳中的變壓器進(jìn)行管理和監(jiān)控。這是電力行業(yè)安全生產(chǎn)的重要任務(wù)。

目前對(duì)電力變壓器采取的檢修策略是以定期檢修為。般根據(jù)記期的時(shí)間間，進(jìn)行預(yù)防性維修，其周期按照國(guó)家制定的規(guī)程和制造廠推薦設(shè)備實(shí)際遠(yuǎn)狀態(tài)沒(méi)有內(nèi)在聯(lián)系，因此能發(fā)生以下情況在不需要維修的時(shí)候進(jìn)行了維修，從而加快了設(shè)浴損壞老化的進(jìn)柯；在急，維修的時(shí)候又因固定不變的維修周期而延誤了維修，造成設(shè)備的損壞乃至發(fā)生嚴(yán)歌的嗔故。

述仟情況都將導(dǎo)致不必要的維修成木。

因此，必要對(duì)屯力變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)進(jìn)行深入研究，以利盡快提高運(yùn)行人員的診斷管理水平。

基于以上原因，我們?cè)谏虾Ｊ锌萍紗⒚餍怯?jì)劃資助下，研制出電力變壓器故障診斷管理系統(tǒng)，并在豐富完善原有專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了應(yīng)用技術(shù)的開(kāi)發(fā)。

1電力變壓器故障分析機(jī)理簡(jiǎn)述

1.1油中氣體色譜分析法00抑認(rèn)為，變玉器故障早期診斷的最佧方法是油中氣體分析法。正常情況下充油電氣設(shè)備內(nèi)的絕緣油機(jī)的機(jī)絕緣材料。在熱電作用下會(huì)逐漸老化和分解，產(chǎn)生少最的大部分濟(jì)于油中的各種低分子烴0，2和00等。

1變壓器內(nèi)部存在潛伏性過(guò)熱或放電故障時(shí)，就會(huì)加快產(chǎn)氣的速度。般說(shuō)來(lái)，對(duì)于不同性質(zhì)的故障，絕緣物分解產(chǎn)生的氣體不同；而對(duì)于同性質(zhì)的故障，由于程度不同，所產(chǎn)生的氣體數(shù)量也不同。

故障氣體的組成和含景與故障的類型嚴(yán)亟程度有密切聯(lián)系。對(duì)氣體分祈數(shù)據(jù)的解釋，多種，前最常用的柯斷方法包括靜態(tài)的特征氣體法比值法比伉法尤以羅杰斯法最為常用，我國(guó)采用類似的比值法大衛(wèi)角形法和動(dòng)態(tài)產(chǎn)氣速率法包括絕對(duì)產(chǎn)氣速率法和相對(duì)產(chǎn)氣速率法，6特約稿收稿日期基金項(xiàng)目海市科技啟明星計(jì)劃資助，項(xiàng)目編號(hào)為滬科技，4，2612絕緣預(yù)防試驗(yàn)診斷法火型變壓器經(jīng)過(guò)以月使十常老化持別是在發(fā)生故障后，其繞組的直流電阻絕緣電阻及吸收比介質(zhì)損耗角正切值和直流泄露電流都會(huì)發(fā)生變化，與出廠數(shù)，很大差別1為此，可采用本次測(cè)試數(shù)據(jù)與試驗(yàn)規(guī)程數(shù)據(jù)比較與上次測(cè)試數(shù)據(jù)比較，以及與不同相數(shù)據(jù)比較的方法來(lái)判斷變壓器內(nèi)部故障的性質(zhì)程度部位等，從而為變壓器的綜合診斷提供依據(jù)。

1.3繞組變形試驗(yàn)診斷變壓器在長(zhǎng)途運(yùn)輸中受到?jīng)_撞或者在運(yùn)行中遭受到短路電流的沖擊，均有可能使繞組發(fā)生變形或位移。變壓器繞組變形或荇位移其絕緣距離會(huì)發(fā)生改變，固體絕緣受到損傷，這些均有可能導(dǎo)致突發(fā)性絕緣事故；繞組機(jī)械性能的下降，有可能承受+住電動(dòng)力作用而發(fā)生損壞事故。

目前，頻響法以是檢測(cè)變壓器繞組是否變形的主要方法。其方法為用平時(shí)實(shí)測(cè)的繞纟1頻率響應(yīng)曲線與變壓器在正常狀態(tài)出廠時(shí)預(yù)先氽制的頻率響應(yīng)曲線進(jìn)行比較，根據(jù)其是否發(fā)生變化，就可以刈斷繞饑是否遭受沖擊及繞饑的變形情況，牛初，給出；進(jìn)行吊罩檢查，議及扣頂防性1措施。

1.4老化鑒定試驗(yàn)糠略是絕緣紙經(jīng)過(guò)熱降解城化降解及水降解等系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)后生成的最終產(chǎn)物之。在運(yùn)行溫度下，溶解于油中的糠醛含量與絕緣紙的1均瀉夕amp；之間有較叫確的付應(yīng)關(guān)系。因此，油中糠醛含量能反映包括深層絕緣紙?jiān)趦?nèi)的紙絕緣的總體劣化程度。應(yīng)用高效的液相色譜法檢測(cè)絕緣油的糠醛含量來(lái)判斷絕緣紙的劣化程度是鑒定變壓器老化狀態(tài)的小耍手段。必要時(shí)再測(cè)量紙樣的聚合度和抗張拉力。其主要方法是通過(guò)分析糠醛含辯來(lái)估算絕緣紙的老化程度，通過(guò)計(jì)算醛的產(chǎn)氣速率來(lái)推斷絕緣的剩余壽命。

當(dāng)然，電力變壓器的狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷方法還包拈各種常規(guī)的外部特征檢查汕溫油位聲音當(dāng)前運(yùn)行狀況等絕緣油特性檢查酸值電阻率含水量面張力介質(zhì)損耗及擊穿電壓等局部放電試驗(yàn)油流帶電試驗(yàn)等方法。

2電力變壓器故障診斷管理系統(tǒng)

2.1變壓器故障診斷專家系統(tǒng)2.1.1專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變。卡器故障診斷專家系統(tǒng)13知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)推理機(jī)知識(shí)伐取與維護(hù)數(shù)據(jù)矜理解釋機(jī)制人機(jī)接口等7個(gè)部分組成1其結(jié)構(gòu)1.

知識(shí)庫(kù)是專家系統(tǒng)的重要組成部分，存儲(chǔ)從變壓器專家那兒得到的領(lǐng)域知識(shí)包括經(jīng)典的共性理論知識(shí)規(guī)程和現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)域?qū)＜医?jīng)驗(yàn)個(gè)性知識(shí)等。個(gè)完善的專家系統(tǒng)必須盡可能多地充實(shí)必要的領(lǐng)域知此由于電力變卡器故障診斷管理系統(tǒng)丁03采用模塊結(jié)構(gòu)，因此，有利于知識(shí)庫(kù)的擴(kuò)充和維護(hù)。

數(shù)據(jù)庫(kù)可分為3個(gè)部分，即模塊數(shù)據(jù)作變壓器特征參數(shù)數(shù)據(jù)濟(jì)和變壓器坫準(zhǔn)數(shù)據(jù)跟模塊數(shù)據(jù)庫(kù)是上下文樹(shù)，用以存放專家系統(tǒng)當(dāng)前的己知工作，以及用戶提供的事實(shí)和由推理得到的中間結(jié)論。在診斷過(guò)程中它是動(dòng)態(tài)更新的，因而，利尸義現(xiàn)采集數(shù)據(jù)勾萬(wàn)史數(shù)，之間的縱向比較。梭塊數(shù)據(jù)庫(kù)主要碟舌汕中氣體分析數(shù)據(jù)庫(kù)絕緣油特忭實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)絕緣預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)，庫(kù)和繞纟1.頻浩試騎數(shù)據(jù)庫(kù)。城主要途有以下叫種是付變壓器的力山資料存找圮對(duì)變壓器特性數(shù)據(jù)進(jìn)行橫比較及變化趨勢(shì)分析，以提高運(yùn)行人員的運(yùn)行維護(hù)和診斷水平變壓器特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)變壓器信息的計(jì)算機(jī)管理51.變壓器基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)絕緣預(yù)防實(shí)驗(yàn)新。

推理機(jī)是專家系統(tǒng)的核心部分。它能根據(jù)所獲得的知識(shí)智能地推理出結(jié)論。了，5采用反向推理機(jī)制和深度優(yōu)先搜索策略進(jìn)行推理知識(shí)的獲取與維護(hù)主要通過(guò)變壓器診斷專家與知識(shí)工程師交流，利用模塊化的結(jié)構(gòu)來(lái)豐富完；春知叫庫(kù)。作1以，除了盡町能豐富1辦調(diào)診斷模塊外，在油色譜分析知識(shí)庫(kù)維護(hù)中，我們還建立基于特征氣體法和比值法的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以這就大大提高了專家系統(tǒng)的自學(xué)4能力。

數(shù)據(jù)矜理的仟?jiǎng)?wù)主要是對(duì)所建數(shù)據(jù)痄進(jìn)行維護(hù)包括數(shù)據(jù)庫(kù)的建立修改添加刪除檢索分類排序格式打印等各試驗(yàn)數(shù)據(jù)的縱橫向比較與曲線模擬分析歷史狀態(tài)的分類存檔等。

解釋機(jī)制的功能是解釋系統(tǒng)的推理過(guò)程最終結(jié)果，以及給出建議回答用戶的問(wèn)，并為現(xiàn)場(chǎng)人員的培訓(xùn)和專家經(jīng)驗(yàn)的傳授提供方便。

人機(jī)接門負(fù)貴把用戶輸入的信息轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)內(nèi)部的衣小形式。然；把這嗎內(nèi)，以言總衣形式交給相應(yīng)的梭塊處理。這次我們?cè)O(shè)計(jì)的1下05人機(jī)接口是用，編譯的，因而建立了友好的人機(jī)界面，用戶只需輕點(diǎn)鼠標(biāo)，輸入有關(guān)信息和基木數(shù)據(jù)即叫，大大方便用廣操作。

2.1.2知識(shí)庫(kù)的構(gòu)成知識(shí)庫(kù)是專家系統(tǒng)的核心。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各個(gè)實(shí)騎的規(guī)定和現(xiàn)場(chǎng)的1作情況，我們把整個(gè)知識(shí)庫(kù)分為潛伏性故障診斷模塊和預(yù)防性試驗(yàn)診斷模塊兩個(gè)部分。潛伏性故障診斷模塊又分為氣體色譜分析模塊產(chǎn)氣速率分析模塊外部檢查1煙絕緣油特忭測(cè)試稅±，分接汗關(guān)油特樸測(cè)試模塊老化測(cè)試模塊綜合診斷模塊。它主要用來(lái)判斷變壓器足否有潛伏性故降故障的性質(zhì)與程度，以及是否有必要停運(yùn)等。預(yù)防性試驗(yàn)診斷模塊又分為直流電阻測(cè)試模塊絕緣電阻測(cè)試模塊泄漏電流測(cè)試模塊繞組及套管介質(zhì)損耗測(cè)試模塊，部放電試驗(yàn)?zāi)K繳頻譜此設(shè)模塊綜合分析模塊。它主要用來(lái)判斷故障的性質(zhì)與程度故障的位置等。由廠3的知識(shí)痄采用了模塊化結(jié)構(gòu)，故各個(gè)模塊之間具有很好的獨(dú)立性，因而有利于程序的維護(hù)和擴(kuò)充。下面僅以氣體色譜分析模塊為例介紹其知識(shí)詐的構(gòu)成。

根據(jù)氣色分祈領(lǐng)域知識(shí)的+同。氣體色譜分析，塊可分為33木部分4，即氣體12，氣體法知識(shí)比值法知識(shí)或大衛(wèi)角形法知識(shí)。

考慮到比值法和大角形法更為準(zhǔn)確，故本系統(tǒng)優(yōu)先采出5比值法和人衛(wèi)角形法診斷，1時(shí)采用特征氣體法并行輔助分析。氣體產(chǎn)氣速率診斷包含靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析。對(duì)于相對(duì)氣體產(chǎn)生速率分析，15保存了出廠基本數(shù)據(jù)和歷次測(cè)試數(shù)據(jù)，因此可實(shí)現(xiàn)木次和次采集數(shù)據(jù)的比較當(dāng)相對(duì)產(chǎn)氣率每月大于時(shí)應(yīng)引起注意，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的曲線描述，2.這樣，可大大提高診斷的直觀性有效性和正確性。

2.1.3知識(shí)的與模糊處理合適的知識(shí)是專家系統(tǒng)準(zhǔn)確高效工作的保證。了6采用目前使用廣泛的產(chǎn)生式規(guī)則承法來(lái)小變佧器故障診斷知識(shí)，它具方梭塊性強(qiáng)清晰性好易于理解便于修改擴(kuò)充，以及便于變壓器故障診斷存在許多不確定因素，其容量電壓絕緣等級(jí)冷卻方式負(fù)荷特性1作時(shí)間及絕緣結(jié)構(gòu)等因索均可對(duì)診斷結(jié)論產(chǎn)生影響，且這些因素的數(shù)學(xué)相關(guān)年性目前尚不清楚。因此，在氣體色譜分析等模塊中采用精確的邊界劃分規(guī)則來(lái)診斷各種臨界故障顯然是不科學(xué)的，為此，我們引進(jìn)模糊處理技術(shù)1如在比值法中，將原來(lái)精確的劃分模糊化，當(dāng)14出1時(shí)，編碼為=0.經(jīng)模糊處理，的編碼依舊，只是增加個(gè)隸屬度這樣，每個(gè)編碼可用兩個(gè)元素編碼隸屬度來(lái)。每個(gè)編碼并不絕對(duì)等于，2，而是某種程度上等于0，2.系統(tǒng)推理時(shí)可能發(fā)生兒條規(guī)則同時(shí)滿足前提條件的怙況。此時(shí)以隸屬度最大的那條規(guī)則進(jìn)行觸發(fā)。

2.2電力變壓器信息管理系統(tǒng)丁，的信息管理系統(tǒng)是專家系統(tǒng)的重要組成部分，它使專家系統(tǒng)在基尸動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)痄的基礎(chǔ)上完成故障診斷，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了變壓器信息特性參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)診斷結(jié)論等的計(jì)算機(jī)管理，包括變卡器特征數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)各試驗(yàn)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)出廠測(cè)試數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)各試驗(yàn)歷史測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)變壓器歷史診斷結(jié)論管理系統(tǒng)。各管理系統(tǒng)都具有添加刪除修改查詢排序?yàn)g覽打印分析等功能和友好的人機(jī)界面。3.

2.3系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)作1圯5是在100898中文操作平臺(tái)坫礎(chǔ)上，利用最新智能型專家推理語(yǔ)言，出0和數(shù)據(jù)庫(kù)管理語(yǔ)言，哪15.0開(kāi)發(fā)出來(lái)的。由于1以；語(yǔ)3幾有很強(qiáng)的邏輯推理功能和獨(dú)特的演繹推理能力，專家知識(shí)易十達(dá)和維護(hù)，并具有良好的解釋機(jī)制和用戶界面，因而使其成為專家系統(tǒng)中最成功的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。本專家系統(tǒng)的核心部分開(kāi)發(fā)就是采用最新的基于慮到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行部門對(duì)電力變壓器各種歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)管理的要農(nóng)因此，在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中，我們選用，15.0完成了對(duì)各歷史數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)管理曲線描述打印等功能的開(kāi)發(fā)我們還采用則⑴訓(xùn)語(yǔ)言付以滇知識(shí)獲取的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并與專家系統(tǒng)進(jìn)行3診斷實(shí)例某廠7主變額定容量為63，人，額定電壓為03510.5砍。其測(cè)試數(shù)據(jù)如下1氣體色譜分析試驗(yàn)叩Ho=217.

阻畢1.5，食水量33.5叩，衣曲引力20擊穿電壓39.5砂，介質(zhì)損耗1.75；3夕，檢查聲音異常局部有沙沙聲，溫度計(jì)和油位計(jì)正常；4預(yù)防性電氣試驗(yàn)高壓側(cè)中壓側(cè)低壓絕緣電阻15560幻為20040，舊，2003.03020，枚，泄露電流為8以人，12以，6以，介質(zhì)損常值，變壓器內(nèi)部故障；比值編碼為102，變壓器故障性質(zhì)為高能量放電。

2外部檢作分析認(rèn)為居聲兄常判斷為變壓器內(nèi)部異常。

3絕緣汕特性試駘分祈！尺為，絕緣汕忱能良好，可繼續(xù)使用。

4潛伏性故障診斷綜合分析后建議，立即停機(jī)，進(jìn)行內(nèi)部檢查。

5預(yù)防性試驗(yàn)分析認(rèn)為，絕緣預(yù)防性試驗(yàn)異常直流電阻異常，變壓器內(nèi)部焊接不良，并給出直流電阻異常。同時(shí)提請(qǐng)操作人員注意以下5個(gè)方面1分接開(kāi)關(guān)不良，主要是分接開(kāi)關(guān)不清潔電鍍脫落彈簧壓力不夠等；2引線和線圈焊接處接觸不叱3角接線和斷線；4套矜的導(dǎo)桿和引線連接接觸不以5使用導(dǎo)線型4不致。

停機(jī)后現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)論為變壓器繞組故障，高能量觸。

4結(jié)論

與展望電力變壓器故障診斷管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)是個(gè)非常復(fù)雜的課，不僅要求對(duì)變壓器的運(yùn)行維護(hù)電氣試驗(yàn)檢修有充分的了解，而且要求掌握專家系統(tǒng)的關(guān)鍵部分知識(shí)的和知識(shí)庫(kù)的構(gòu)造，以及技術(shù)與專家系統(tǒng)融合在變壓器故障診斷的應(yīng)用，而對(duì)尸診斷過(guò)程的不確定性的分析處理又需要模糊數(shù)學(xué)的知識(shí)。可以肯定，在融進(jìn)以1的關(guān)鍵技術(shù)程屯力變樂(lè)器故，診斷專家系統(tǒng)的診斷結(jié)論是可靠準(zhǔn)確的，這將人大提高電力部門變壓器運(yùn)行維護(hù)的水平

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