上海電力學(xué)院學(xué)報文章編號6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，描述了所開發(fā)的8結(jié)構(gòu)推理機制實現(xiàn)方法，以及診斷管理的主要功能。現(xiàn)場測試明103結(jié)構(gòu)合理，推理正確，能有效診斷運行中變壓器內(nèi)部故障。

　　引巨安全優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟地供電，是對現(xiàn)代電力系統(tǒng)運疔的大要，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期遠廳過枵中，因受外界環(huán)境各種因素的影響，不可避免地會逐漸老化，以致喪失其木夂的設(shè)汁功能。如未能及時發(fā)現(xiàn)并采取適當?shù)男迯?fù)措施。則缺陷會不斷發(fā)展，從而引發(fā)運行事故。因此，必須運用定的管理，法和手段對運廳中的變壓器進行管理和監(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)記期的時間間，進行預(yù)防性維修，其周期按照國家制定的規(guī)程和制造廠推薦設(shè)備實際遠狀態(tài)沒有內(nèi)在聯(lián)系，因此能發(fā)生以下情況在不需要維修的時候進行了維修，從而加快了設(shè)浴損壞老化的進柯；在急，維修的時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)生嚴歌的嗔故。

　　述仟情況都將導(dǎo)致不必要的維修成木。

　　人1此。有必要對屯力變壓器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)進行深入研究，以利盡快提高運行人員的診斷管理水平。

　　基于以上原因，我們在上海市科技啟明星計劃資助下，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)上進行了應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)。

　　1電力變壓器故障分析機理簡述1.1油中氣體色譜分析法00抑認為，變玉器故障早期診斷的比較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)的絕緣油機的機絕緣材料。在熱電作用下會逐漸老化和分解，產(chǎn)生少比較的大部分濟于油中的各種低分子烴0，2和00等。

　　1變壓器內(nèi)部存在潛伏性過熱或放電故障時，就會加快產(chǎn)氣的速度。般說來，對于不同性質(zhì)的故障，絕緣物分解產(chǎn)生的氣體不同；而對于同性質(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亟程度有密切聯(lián)系。對氣體分祈數(shù)據(jù)的解釋，多種，前比較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比較為常用，我國采用類似的比值法大衛(wèi)角形法和動態(tài)產(chǎn)氣速率法包括絕對產(chǎn)氣速率法和相對產(chǎn)氣速率法，6特約稿收稿日期基金項目海市科技啟明星計劃資助，項目編號為滬科技，4，26 12絕緣預(yù)防試驗診斷法火型變壓器經(jīng)過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發(fā)生變化，與出廠數(shù)，很大差別1為此，可采用本次測試數(shù)據(jù)與試驗規(guī)程數(shù)據(jù)比較與上次測試數(shù)據(jù)比較，以及與不同相數(shù)據(jù)比較的方法來判斷變壓器內(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繞組變形試驗診斷變壓器在長途運輸中受到?jīng)_撞或者在運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；繞組機械性能的下降，有可能承受+住電動力作用而發(fā)生損壞事故。

　　目前，頻響法以是檢測變壓器繞組是否變形的主要方法。其方法為用平時實測的繞纟1頻率響應(yīng)曲線與變壓器在正常狀態(tài)出廠時預(yù)先氽制的頻率響應(yīng)曲線進行比較，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；進行吊罩檢查，議及扣頂防性1措施。

　　1.4老化鑒定試驗糠略是絕緣紙經(jīng)過熱降解城化降解及水降解等系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)后生成的比較終產(chǎn)物之。在運行溫度下，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在內(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絕緣油的糠醛含量來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。必要時再測量紙樣的聚合度和抗張拉力。其主要方法是通過分析糠醛含辯來估算絕緣紙的老化程度，通過計算醛的產(chǎn)氣速率來推斷絕緣的剩余壽命。

　　當然，電力變壓器的狀態(tài)檢測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前運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油流帶電試驗等方法。

　　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知識庫數(shù)據(jù)庫推理機知識伐取與維護數(shù)據(jù)矜理解釋機制人機接口等7個部分組成1其結(jié)構(gòu)1.

　　知識庫是專家系統(tǒng)的重要組成部分，存儲從變壓器專家那兒得到的領(lǐng)域知識包括經(jīng)典的共性理論知識規(guī)程和現(xiàn)場領(lǐng)域?qū)＜医?jīng)驗個性知識等。個完善的專家系統(tǒng)必須盡可能多地充實必要的領(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，有利于知識庫的擴充和維護。

　　數(shù)據(jù)庫可分為3個部分，即模塊數(shù)據(jù)作變壓器特征參數(shù)數(shù)據(jù)濟和變壓器坫準數(shù)據(jù)跟模塊數(shù)據(jù)庫是上下文樹，用以存放專家系統(tǒng)當前的己知工作，以及用戶提供的事實和由推理得到的中間結(jié)論。在診斷過程中它是動態(tài)更新的，因而，利尸義現(xiàn)采集數(shù)據(jù)勾萬史數(shù)，之間的縱向比較。梭塊數(shù)據(jù)庫主要碟舌汕中氣體分析數(shù)據(jù)庫絕緣油特忭實驗數(shù)據(jù)，老化試驗數(shù)據(jù)庫絕緣預(yù)防性試驗數(shù)，庫和繞纟1.頻浩試騎數(shù)據(jù)庫。城主要途有以下叫種是付變壓器的力山資料存找圮對變壓器特性數(shù)據(jù)進行橫比較及變化趨勢分析，以提高運行人員的運行維護和診斷水平變壓器特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)變壓器信息的計算機管理51.變壓器基準數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)絕緣預(yù)防實驗新。

　　推理機是專家系統(tǒng)的核心部分。它能根據(jù)所獲得的知識智能地推理出結(jié)論。了，5采用反向推理機制和深度優(yōu)先搜索策略進行推理知識的獲取與維護主要通過變壓器診斷專家與知識工程師交流，利用模塊化的結(jié)構(gòu)來豐富完；春知叫庫。作1以，除了盡町能豐富1辦調(diào)診斷模塊外，在油色譜分析知識庫維護中，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)矜理的仟務(wù)主要是對所建數(shù)據(jù)痄進行維護包括數(shù)據(jù)庫的建立修改添加刪除檢索分類排序格式打印等各試驗數(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。

　　解釋機制的功能是解釋系統(tǒng)的推理過程比較終結(jié)果，以及給出建議回答用戶的問，并為現(xiàn)場人員的培訓(xùn)和專家經(jīng)驗的傳授提供方便。

　　人機接門負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。這次我們設(shè)計的1下05人機接口是用，編譯的，因而建立了友好的人機界面，用戶只需輕點鼠標，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知識庫的構(gòu)成知識庫是專家系統(tǒng)的核心。根據(jù)國家標準中對各個實騎的規(guī)定和現(xiàn)場的1作情況，我們把整個知識庫分為潛伏性故障診斷模塊和預(yù)防性試驗診斷模塊兩個部分。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煙絕緣油特忭測試稅±，分接汗關(guān)油特樸測試模塊老化測試模塊綜合診斷模塊。它主要用來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等。預(yù)防性試驗診斷模塊又分為直流電阻測試模塊絕緣電阻測試模塊泄漏電流測試模塊繞組及套管介質(zhì)損耗測試模塊，部放電試驗?zāi)K繳頻譜此設(shè)模塊綜合分析模塊。它主要用來判斷故障的性質(zhì)與程度故障的位置等。由廠3的知識痄采用了模塊化結(jié)構(gòu)，故各個模塊之間具有很好的獨立性，因而有利于程序的維護和擴充。下面僅以氣體色譜分析模塊為例介紹其知識詐的構(gòu)成。

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

　　考慮到比值法和大角形法更為準確，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)分析和動態(tài)分析。對于相對氣體產(chǎn)生速率分析，15保存了出廠基本數(shù)據(jù)和歷次測試數(shù)據(jù)，因此可實現(xiàn)木次和次采集數(shù)據(jù)的比較當相對產(chǎn)氣率每月大于時應(yīng)引起注意，并實現(xiàn)動態(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知識的與模糊處理合適的知識是專家系統(tǒng)準確高效工作的保證。了6采用目前使用廣泛的產(chǎn)生式規(guī)則承法來小變佧器故障診斷知識，它具方梭塊性強清晰性好易于理解便于修改擴充，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冷卻方式負荷特性1作時間及絕緣結(jié)構(gòu)等因索均可對診斷結(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)則來診斷各種臨界故障顯然是不科學(xué)的，為此，我們引進模糊處理技術(shù)1如在比值法中，將原來精確的劃分模糊化，當14出1時，編碼為=0.經(jīng)模糊處理，的編碼依舊，只是增加個隸屬度這樣，每個編碼可用兩個元素編碼隸屬度來。每個編碼并不絕對等于，2，而是某種程度上等于0，2.系統(tǒng)推理時可能發(fā)生兒條規(guī)則同時滿足前提條件的怙況。此時以隸屬度比較大的那條規(guī)則進行觸發(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)在基尸動態(tài)數(shù)據(jù)痄的基礎(chǔ)上完成故障診斷，同時也實現(xiàn)了變壓器信息特性參數(shù)測試數(shù)據(jù)診斷結(jié)論等的計算機管理，包括變卡器特征數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)各試驗基準數(shù)據(jù)出廠測試數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)各試驗歷史測試數(shù)據(jù)庫管理系統(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瀏覽打印分析等功能和友好的人機界面。3.

　　2.3系統(tǒng)的實現(xiàn)作1圯5是在100898中文操作平臺坫礎(chǔ)上，利用比較新智能型專家推理語言，出0和數(shù)據(jù)庫管理語言，哪15.0開發(fā)出來的。由于1以；語3幾有很強的邏輯推理功能和獨特的演繹推理能力，專家知識易十達和維護，并具有良好的解釋機制和用戶界面，因而使其成為專家系統(tǒng)中比較成功的計算機語言。本專家系統(tǒng)的核心部分開發(fā)就是采用比較新的基于慮到現(xiàn)場運行部門對電力變壓器各種歷史試驗數(shù)據(jù)進行計算機管理的要農(nóng)因此，在動態(tài)數(shù)據(jù)庫中，我們選用，15.0完成了對各歷史數(shù)據(jù)動態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計管理曲線描述打印等功能的開發(fā)我們還采用則⑴訓(xùn)語言付以滇知識獲取的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行開發(fā)，并與專家系統(tǒng)進行3診斷實例某廠7主變額定容量為63，人，額定電壓為03510.5砍。其測試數(shù)據(jù)如下1氣體色譜分析試驗叩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，溫度計和油位計正常；4預(yù)防性電氣試驗高壓側(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，進行內(nèi)部檢查。

　　5預(yù)防性試驗分析認為，絕緣預(yù)防性試驗異常直流電阻異常，變壓器內(nèi)部焊接不良，并給出直流電阻異常。同時提請操作人員注意以下5個方面1分接開關(guān)不良，主要是分接開關(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。

　　停機后現(xiàn)場檢查結(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)計與開發(fā)是個非常復(fù)雜的課，不僅要求對變壓器的運行維護電氣試驗檢修有充分的了解，而且要求掌握專家系統(tǒng)的關(guān)鍵部分知識的和知識庫的構(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，而對尸診斷過程的不確定性的分析處理又需要模糊數(shù)學(xué)的知識。可以肯定，在融進以1的關(guān)鍵技術(shù)程屯力變樂器故，診斷專家系統(tǒng)的診斷結(jié)論是可靠準確的，這將人大提高電力部門變壓器運行維護的水平。

　　電力變壓器的故障診斷與管理系統(tǒng)是個很有發(fā)展前景的研宄領(lǐng)域，隨硬件技術(shù)的不斷提專家系統(tǒng)應(yīng)逐漸向?qū)崳诰€冷斷的方向發(fā)展，并努力與30入和6系統(tǒng)融合，以完成變壓器1藍之達。電氣絕緣試驗4.化京中國電力出版社，1997.

　　2符楊，王嘯，白利軍。電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)研制及其應(yīng)用技術(shù)開發(fā)。上海電力學(xué)院學(xué)報，1996，1233符楊。電力變壓器故障診斷的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。上海4國家經(jīng)貿(mào)委電力司。變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則1.北京中國標準出版社，2001.

　　5王大忠，徐文，陳珩。模糊理論專家系統(tǒng)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力變壓器故障診斷中的應(yīng)用中國電機工程學(xué)m，1996，165