基于智能技术的电力变压器故障诊断专家系统

乐恩典+林晓春+范晓春

摘 要：文章在变压器故障诊断系统中加入Access数据库进行研究，基于专家知识库进行对现场工程中变压器的实时状态则采用潜伏性故障诊断技术。通过这两种方法的使用，专家知识库系统可较为准确地判定变压器的绝缘水平，并为现场人员提供参考，具有一定实用价值。

关键词：电力变压器；专家系统；故障诊断；数据库

引言

变压器是电力系统中最重要的设备，正常运行对整个电力系统都有非常重要的作用，变压器故障诊断具有十分重要的作用和现实意义。传统上变压器的故障诊断涉及到设备的运行状态、故障发生机制、运行条件等因素，复杂而繁琐。为了有效地解决这些问题，形成基于知识诊断的专家系统，包括设备的运行条件、故障发生机制、运行状态等之间的描述形成推理。

1 电力变压器绝缘故障诊断模型

变压器正常运行情况下，充油型变压器内部在热和电的作用下，会产生可溶于油的气体，当变压器故障时，会加速气体的产生，并随着故障发展气体越来越多。变压器故障类型则与故障时放出的气体组成和含量有密切关系。故障气体数据分析方法在国内有很多研究，目前最常用的是特征气体法和比值法。

2 电力变压器绝缘故障诊断专家系统

2.1 专家系统的概念及结构

专家系统技术能否取得很大的成功，关键取决于能否获得高质量的知识，专家系统工具的性能（运行速度及数据程序的交互性能），知识库的充实更新是否方便以及人机界面是否友好，其在电力系统中的应用具有极为广阔的前景，包括知识库、数据库、推理机、人机接口。

2.2 专家系统各模块

整个知识库可分为气体色谱跟踪分析模块、潜伏性故障诊断模块和绝缘预防实验模块三大部分，在保证诊断结论准确的前提下可任意组合。

（1）气体色谱跟踪分析模块。变压器运行过程中，为了解变压器的运行状态，仅对油色谱试验数据进行采样，要求对变压器的运行状态做出初步判断。（2）潜伏性故障诊断模块。已经知道变压器内部可能有故障，但是对变压器是否需要立即停电检修没有把握，这时需要对：a.油色譜试验数据；b.运行和检修记录检查；c.外观检查；d.油特性试验；e.铁芯接地电流；f.局部放电超声波测试进行采样，通过对上述数据的综合分析，确定变压器是否有故障，给初步结论，并决定是否停运。（3）绝缘预防性诊断模块。绝缘预防试验主要检测变压器的绝缘性能及运行状态，包括直流电阻模块、绝缘电阻及吸收比极化指数模块、泄漏电流模块、绕组及套管的质损模块、套管末屏绝缘电阻模块及局部放电模块的检验，并给出具体建议。

3 专家系统的Delphi开发与实现

3.1 Delphi版本功能介绍

目前存在的开发软件有如下问题：（1）开发工具——Prolog与

Delphi，分别来自两个不同的公司，其接口协议在产品的实现上多多少少会存在一定的差异，产生隐患；（2）程序代码的冗长、升级困难；（3）诊断步骤不合理，结论生成有缺陷；（4）用户操作流程不太清晰，输入界面复杂；（5）诊断方法有谬误，诊断思路有问题；（6）程序的管理功能薄弱新版本中，程序由诊断系统、管理系统、查询系统、界面风格、系统说明五大部分组成，各部分主要功能如下：（1）诊断系统：主要用来完成变压器的诊断，包括诊断前的准备工作及故障的诊断。（2）管理系统：是用户进行各方面管理的中心，包括数据管理和文件管理：数据管理是用户统一对各种数据进行管理的平台；文件管理是用户对‘报告模板、‘试验结论、‘试验报告进行统一管理的平台。（3）查询系统：查询系统主要时为了方便用户对某次特定试验结论和试验报告的查询。（4）界面风格：为了满足用户个人的一些偏好，我们提供了五种界面风格供用户选择。（5）系统说明：系统说明主要是考虑用户的需要而设置的，包括：国标、帮助、关于。

3.2 诊断实例

油色谱分析（ppm）：

由上表可知，总烃超过两倍注意值，乙炔超过三倍注意值，产气速率超过注意值。按三比值法编码是122，属于高能量放电，特征气体法判断严重过热性。由于CO含量大于300ppm，按色谱分析法判断为“高能量放电兼有过热，且固体绝缘处有故障”。故障可能是：分接开关接触不良，铁芯短路，铁芯多点接地等。

建议采取停机检查，外观检查以及直流电阻，绝缘电阻和介质损耗实验必要时进行铁芯接地状况试验，综合判断结果是铁芯短路故障。

经吊芯检查，证明诊断是准确的。

4 结束语

本文将电力变压器的诊断模块与人机界面的编写程序统一成Delphi7，提高了效率并将各个诊断模块独立开来，新增试验报告系统，方便用户管理和打印试验数据，提高了程序实用性，具有深远的现实意义。

参考文献

[1]汪培庄.模糊集合论及其应用[M].上海科技出版社，2002.

[2]邹开其，徐杨.模糊数学与专家系统[M].科学出版社，2004.

[3][美]理查德·福西斯，等.专家系统原理和实例研究[M].中国铁道出版社，1989.

[4]焦李成.神经网络系统理论[M].西安电子科技大学出版社，2003.

[5]国家经贸公司.变压器油中溶解气体分析和判断导则[M].北京：中国标准出版社，2001.

[6]龙湘明，魏强，李凯，等.Delphi 7入门与提高[M].人民邮电出版社，2003.