變壓器故障診斷專家系統(tǒng)

變壓器故障診斷專家系統(tǒng)二零一五年五月背景介紹智能電網(wǎng)、智能電站中必不可少的一環(huán)1變壓器狀態(tài)檢修、狀態(tài)評估工作的需要2綜合診斷，早期發(fā)現(xiàn)故障，適時、適當(dāng)處理3智能電網(wǎng)組成1發(fā)電環(huán)節(jié)4通信信息平臺2輸電環(huán)節(jié)3變電環(huán)節(jié)5調(diào)度環(huán)節(jié)6配電環(huán)節(jié)7用電環(huán)節(jié)智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)已成為未來電網(wǎng)發(fā)展的方向智能電網(wǎng)智能電站的要求

變電環(huán)節(jié)智能化主要包括：智能變電站自動化關(guān)鍵技術(shù)與裝備、設(shè)備在線監(jiān)測一體化和自診斷、變電一次設(shè)備智能化的關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備研制與應(yīng)用、智能變電站監(jiān)測裝置和自動化裝置的檢測定、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測、運(yùn)行管理集約化等。背景介紹智能電網(wǎng)、智能電站中必不可少的一環(huán)1變壓器狀態(tài)檢修、狀態(tài)評估工作的需要2綜合診斷，早期發(fā)現(xiàn)故障，適時、適當(dāng)處理3變壓器狀態(tài)檢修國家電網(wǎng)公司經(jīng)過試點(diǎn)、驗收和總結(jié)等工作，正式實(shí)施狀態(tài)檢修。而要推行“狀態(tài)檢修”，除了建立設(shè)備狀態(tài)檢修相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)之外，最重要的就是進(jìn)行設(shè)備的故障診斷和狀態(tài)評價。變壓器故障診斷和狀態(tài)評估實(shí)際工作中，診斷試驗有時穿插于檢修工作中，與檢修工作密不可分?！考顟B(tài)量評價標(biāo)準(zhǔn)中，有些狀態(tài)量的劣化程度分的較細(xì)，但大部分僅做了超標(biāo)或未超標(biāo)分類。主要考慮各狀態(tài)量相互之間存在聯(lián)系、且超標(biāo)原因及后果存在多種可能，需實(shí)際評價時有關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行綜合分析。背景介紹智能電網(wǎng)、智能電站中必不可少的一環(huán)1變壓器狀態(tài)檢修、狀態(tài)評估工作的需要2綜合診斷，早期發(fā)現(xiàn)故障，適時、適當(dāng)處理3早期故障綜合診斷

電力系統(tǒng)正朝著高電壓，高容量的方向發(fā)展。保證電力設(shè)備的安全運(yùn)行越來越重要。電力變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要設(shè)備之一，其故障會對供電可靠性和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響。

目前傳統(tǒng)的監(jiān)測手段僅對一些超標(biāo)量進(jìn)行越限報警。缺乏對多種數(shù)據(jù)源的多種數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合診斷的系統(tǒng)，對故障的早期、綜合診斷仍有欠缺。系統(tǒng)概述《變壓器故障診斷專家系統(tǒng)》是一個集在線實(shí)時、在線非實(shí)時和離線數(shù)據(jù)的采集、狀態(tài)監(jiān)測、趨勢分析、故障診斷、故障處理、故障統(tǒng)計于一體的多任務(wù)、多客戶端、多信息處理、B-S結(jié)構(gòu)的軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)原原理技術(shù)特點(diǎn)點(diǎn)nd2變壓器診斷模型的實(shí)現(xiàn)st1變壓器故障綜合診斷技術(shù)ur4采集多種狀態(tài)量，充分利用各種監(jiān)測、檢測手段rd3基于故障綜合診斷的狀態(tài)評估、輔助決策變壓器故障綜合診斷斷技術(shù)變壓器故故障綜合合診斷技技術(shù)是以以變壓器器的設(shè)計計、制造造、運(yùn)行行監(jiān)測、、檢修、、維護(hù)、、試驗等等全過程程的監(jiān)控控信息為為基礎(chǔ)，，以一個個異常狀狀態(tài)量對對應(yīng)的一一個或多多個故障障，一個個故障對對應(yīng)的一一個或多多個異常常狀態(tài)量量、多個個異常狀狀態(tài)量對對應(yīng)多個個故障的的多元關(guān)關(guān)系為知知識規(guī)則則，以產(chǎn)產(chǎn)生式規(guī)規(guī)則為主主的知識識表達(dá)方方法，用用正向和和反向混混合推理理和自適適應(yīng)解網(wǎng)網(wǎng)的方法法對變壓壓器的故故障進(jìn)行行綜合診診斷的技技術(shù)。變壓器綜合診斷斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)綜合分析析多種故故障先兆兆。綜合在線線實(shí)時監(jiān)監(jiān)測、在在線非實(shí)實(shí)時監(jiān)測測、離線線試驗、、檢查等等診斷信信息所獲獲得的故故障先兆兆進(jìn)行分分析。在線和離離線兩種種診斷方方式相結(jié)結(jié)合。采用了在在線和離離線兩種種診斷方方式相互互繼承、、相互啟啟發(fā)正反反向混合合推理實(shí)實(shí)現(xiàn)對故故障的綜綜合診斷斷。多入口、、多維的的網(wǎng)狀結(jié)結(jié)構(gòu)和推推理過程程中自適適應(yīng)解網(wǎng)網(wǎng)功能。。故障發(fā)生生和發(fā)展展具有不不確定性性和復(fù)雜性。。給專家家系統(tǒng)的的推理、、診斷帶帶來很大大的困難難。本系統(tǒng)采采用的這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)和推理理過程中中的自適應(yīng)解解網(wǎng)功能能，可以做到到不漏判或錯錯判，早期發(fā)發(fā)現(xiàn)故障障，科學(xué)學(xué)處理故故障。變壓器綜合診斷斷技術(shù)——實(shí)例繞組匝間間短路故故障的發(fā)生可可能導(dǎo)致致油中溶解解氣體分分析、頂頂層油溫溫、直流流電阻、、電壓比比試驗、、空載損損耗不合合格等多多種狀態(tài)態(tài)量異常常，出口口短路有有可能引引發(fā)匝間間短路（（征兆））。但由于各各狀態(tài)量量檢測手手段不同同，其靈靈敏度也也不同，，這些異異常狀態(tài)態(tài)量的出出現(xiàn)順序序也有很很大的隨隨機(jī)性，，即首先先出現(xiàn)的的原發(fā)性性征兆可可能不同同，過程程性征兆兆出現(xiàn)的的次序也也不相同同。本系系統(tǒng)中一一個故障障的多種種征兆均均可觸發(fā)發(fā)推理機(jī)機(jī)運(yùn)行，，不論先先發(fā)現(xiàn)哪哪個征兆兆，均可可抓住這這個苗頭頭實(shí)現(xiàn)故故障的早早期發(fā)現(xiàn)現(xiàn)。而隨隨后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)的其它它征兆將將與原發(fā)發(fā)性征兆兆聯(lián)合，，使診斷斷得以不不斷進(jìn)行行，直至至確診故故障。圖（1）圖（2）變壓器綜合診斷斷技術(shù)——實(shí)例變壓器綜合診斷斷技術(shù)——實(shí)例圖（1）、（2）、（3）對油中中溶解氣氣體的分分析，是是較為成成熟、可可靠、被被普遍應(yīng)應(yīng)用的檢檢測手段段，以其其為入口口征兆，，聯(lián)合其其它征兆兆逐步進(jìn)進(jìn)行診斷斷。圖（3）變壓器綜合診斷斷技術(shù)——實(shí)例圖（4）如果是在在線監(jiān)測測、運(yùn)行行巡檢發(fā)發(fā)現(xiàn)了油油中溶解解氣體含含量超過過注意值值、頂層層油溫異異常等非非直接征征兆，也也可以作作為診斷斷入口，，逐步判判斷出變變壓器存存在繞組組匝間短短路故障障。在線線監(jiān)測油油色譜，，也可以以較為及及時的發(fā)發(fā)現(xiàn)故障障。變壓器綜合診斷斷技術(shù)——實(shí)例頂層油溫溫異常也也是繞組組匝間短短路故障障的入口口征兆。。圖（5）空載試驗驗不合格格也作為為繞組匝匝間短路路故障的的入口征征兆之一一。圖（6）變壓器綜合診斷斷技術(shù)——實(shí)例繞組電壓壓比試驗驗不合格格導(dǎo)致繞繞組匝間間短路故故障。與基值比比較繞組組直流電電阻小并并超過規(guī)規(guī)定導(dǎo)致致繞組匝匝間短路路故障。變壓器出出口短路路也會誘誘發(fā)出繞繞組匝間間短路故故障。圖（7）圖（8）圖（9）變壓器綜合診斷斷技術(shù)——實(shí)例由以上可可知：不論從哪哪種征兆兆表現(xiàn)出出來，均均可作為為故障征征兆觸發(fā)發(fā)推理樹樹，通過過不同的的過程征征兆最終終都會診診斷出繞繞組匝間間短路故故障。本系統(tǒng)的的目標(biāo)不不僅是確確診故障障，也是是為了消消除故障障或避免免故障的的進(jìn)一步步發(fā)展。。根據(jù)獲獲得的征征兆組合合、嚴(yán)重重程度評評價等，，給出診診斷意見見、進(jìn)一一步獲取取相關(guān)征征兆的方方法、運(yùn)運(yùn)行中應(yīng)應(yīng)采取的的措施及及故障處處理的檢檢修方案案等。技術(shù)特點(diǎn)點(diǎn)nd2變壓器診斷模型的實(shí)現(xiàn)st1變壓器故障綜合診斷技術(shù)ur4采集多種狀態(tài)量，充分利用各種監(jiān)測、檢測手段rd3基于故障綜合診斷的狀態(tài)評估、輔助決策變壓器診斷模型型的實(shí)現(xiàn)以變壓器器設(shè)計、、制造、、運(yùn)行、、檢修、、試驗等等多學(xué)科科理論為為基礎(chǔ)，，結(jié)合多多年來大大型變壓壓器事故故統(tǒng)計、、分析、、家族病病史、預(yù)預(yù)防對策策研究分分析的結(jié)結(jié)果，對對變壓器器繞組、、鐵芯、、套管、、調(diào)壓開開關(guān)、冷冷卻系統(tǒng)統(tǒng)等各類類故障的的機(jī)理、、發(fā)生的的原因、、發(fā)展規(guī)規(guī)律、故故障征兆兆、故障障后果及及預(yù)防對對策進(jìn)行行深入的的分析研研究，建立了73個變壓器器故障模模式的綜綜合診斷斷模型。技術(shù)特點(diǎn)點(diǎn)nd2變壓器診斷模型的實(shí)現(xiàn)st1變壓器故障綜合診斷技術(shù)ur4采集多種狀態(tài)量，充分利用各種監(jiān)測、檢測手段rd3基于故障綜合診斷的狀態(tài)評估、輔助決策基于故障障診斷的的狀態(tài)評估估、輔助決策策系統(tǒng)基于于狀態(tài)檢檢修技術(shù)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和和管理標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求求，提供供了變壓壓器故障障綜合診診斷新方方法。通過故障障綜合診診斷，對對故障的的部位、、嚴(yán)重程程度及發(fā)發(fā)展趨勢勢做出判判斷，按按照設(shè)備備故障的的不同級級別對設(shè)設(shè)備進(jìn)行行正確評評價，在在故障診診斷和狀狀態(tài)評價價的基礎(chǔ)礎(chǔ)上給出出檢修輔輔助決策策。技術(shù)特點(diǎn)點(diǎn)nd2變壓器診斷模型的實(shí)現(xiàn)st1變壓器故障綜合診斷技術(shù)ur4采集多種狀態(tài)量，充分利用各種監(jiān)測、檢測手段rd3基于故障綜合診斷的狀態(tài)評估、輔助決策采集多種種狀態(tài)量量，充分利用用各種監(jiān)監(jiān)測、檢測手段段實(shí)時參數(shù)數(shù)在線監(jiān)監(jiān)測運(yùn)行巡檢檢定期巡視視油樣分析析負(fù)荷、溫溫度中性點(diǎn)直直流油色譜局放鐵芯接地地套管介損損……頂層油溫溫繞組溫度度油位振動、噪噪聲紅外局放……油色譜油常規(guī)油全項1234停電試驗驗繞組直流流電阻繞組絕緣緣電阻繞組電容容、介質(zhì)質(zhì)損耗鐵芯絕緣緣電阻套管試驗驗……故障診斷主要功能能狀態(tài)評估維修管理數(shù)值設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)維護(hù)趨勢分析系統(tǒng)幫助狀態(tài)監(jiān)測測—狀態(tài)展示示狀態(tài)展示示：顯示變壓壓器結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖圖，形象象、逼真真的反映映變壓器器主要結(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)，同同時也可可表現(xiàn)出出變壓器器的健康康狀態(tài)。。狀態(tài)監(jiān)測測—三維結(jié)構(gòu)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)構(gòu)：以動畫的的形式生生動的演演示變壓壓器及其其附件的的結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)，可可以以從前前、后、、左、右右多角度度展示，，并可以以拆除、、安裝部部件。右右圖為拆拆裝后的的變壓器器結(jié)構(gòu)圖圖。狀態(tài)監(jiān)測測—在線監(jiān)測測在線監(jiān)測測：將實(shí)時參參數(shù)、在在線監(jiān)測測系統(tǒng)、、運(yùn)行巡巡檢、定定期巡視視、檢修修試驗等等不同來來源、不不同性質(zhì)質(zhì)的數(shù)據(jù)據(jù)集成于于一個平平臺，根根據(jù)狀態(tài)態(tài)檢修試試驗規(guī)程程等監(jiān)控控狀態(tài)量量變化，，實(shí)現(xiàn)異異常狀態(tài)態(tài)量及時時預(yù)警。。狀態(tài)監(jiān)測測—色譜分析析色譜分析析：色譜分析析是油浸浸變壓器器的主要要監(jiān)測手手段，試試驗數(shù)據(jù)據(jù)錄入系系統(tǒng)，建建立數(shù)據(jù)據(jù)檔案，，便于分分析。狀態(tài)監(jiān)測測—特征氣體體故障診斷主要功能能狀態(tài)評估維修管理數(shù)值設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)維護(hù)趨勢分析系統(tǒng)幫助趨勢分析析趨勢分析析：可以進(jìn)行行單臺、、多臺變變壓器歷歷史不同同時期隨隨時間變變化趨勢勢的比較較分析。。具有設(shè)置、工工況標(biāo)注注、導(dǎo)出出、模版版等功能。。故障診斷主要功能能狀態(tài)評估維修管理數(shù)值設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)維護(hù)趨勢分析系統(tǒng)幫助故障診斷斷故障樹5故障模式2故障征兆3異常查詢4故障診斷1故障診斷斷故障診斷斷：對變壓器器故障做做出診斷斷，提出出運(yùn)行應(yīng)應(yīng)對措施施、檢修修策略。。用戶還還能查看看診斷進(jìn)進(jìn)程。故障診斷斷診斷進(jìn)程程：在確診故故障后，，提出處處理方案案，不僅僅要消除除當(dāng)前故故障，還還應(yīng)針對對性的檢檢查有無無誘發(fā)故故障和被被誘發(fā)故故障，避避免故障障的重復(fù)復(fù)發(fā)生。。故障診斷斷故障樹5故障模式2故障征兆3異常查詢4故障診斷1故障診斷斷—故障模式式故障模式式：將系統(tǒng)中中所能診診斷出的的故障全全部列出出，分為為導(dǎo)電回回路、導(dǎo)導(dǎo)磁回路路、絕絕緣介質(zhì)質(zhì)、冷卻卻系統(tǒng)、、保護(hù)類類設(shè)備系系統(tǒng)和密密封包容容系統(tǒng)七七部分。。故障診斷斷故障樹5故障模式2故障征兆3異常查詢4故障診斷1故障診斷斷—故障征兆兆故障征兆兆：對主變壓壓器進(jìn)行行故障診診斷的原原發(fā)性先先兆內(nèi)容容，系統(tǒng)統(tǒng)所有診診斷出的的故障都都是由這這些原發(fā)發(fā)性先兆兆引出的的。故障診斷斷故障樹5故障模式2故障征兆3異常查詢4故障診斷1故障診斷斷—異常查詢詢異常查詢詢：可以組合合不同的的查詢條條件、不不同時間間段進(jìn)行行查詢。。故障診斷斷故障樹5故障模式2故障征兆3異常查詢4故障診斷1故障診斷斷—故障樹故障樹：：反映故障障與故障障之間的的關(guān)系，，可以協(xié)協(xié)助故障障的診斷斷、分析析和預(yù)防防。故障診斷主要功能能狀態(tài)評估維修管理數(shù)值設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)維護(hù)趨勢分析系統(tǒng)幫助維修管理理“維修管管理”用用于試驗驗數(shù)據(jù)““查詢錄錄入”、、“部件件管理””。查詢錄入入用于錄入入、查詢詢各變壓壓器檢修修試驗數(shù)數(shù)據(jù)，如如直流電電阻、絕絕緣電阻阻、繞組組介損、、套管介介損等。。具有計計算數(shù)據(jù)據(jù)自動生生成、越越限報警警等功能能，還可可進(jìn)行變變化趨勢勢、縱橫橫比分析析等。部件管理理用于為運(yùn)運(yùn)行系統(tǒng)統(tǒng)配置變變壓器及及變壓器器各部件件的配置置，進(jìn)行行設(shè)備變變更，記記錄相關(guān)關(guān)銘牌信信息，，如套管管的電容容量、介介損，變變壓器油油重、油油比重重。為系系統(tǒng)自動動獲取數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)進(jìn)行相關(guān)關(guān)計算提提供支支持?！熬S修管管理”為為設(shè)備管管理、試試驗數(shù)據(jù)據(jù)管理提提供了極極大的方方便。維修管理—查詢、錄入入維修管理—數(shù)據(jù)錄入維修管理—縱橫比分析析故障診斷主要功能狀態(tài)評估維修管理數(shù)值設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)維護(hù)趨勢分析系統(tǒng)幫助狀態(tài)評估健康狀態(tài)將主變壓