电力变压器故障诊断管理系统的研制

上海电力学院学报文章编号6电力变压器故障诊断管理系统的研制符杨上海电力学院电力系，上海200090压器故障诊断的常用方法，描述了所开发的8结构推理机制实现方法，以及诊断管理的主要功能。现场测试明103结构合理，推理正确，能有效诊断运行中变压器内部故障。

引巨安全优质经济地供电，是对现代电力系统运疔的大要，其中以安全性，为勒供电系统的关糊设备人型电力变压器在长期远厅过枵中，因受外界环境各种因素的影响，不可避免地会逐渐老化，以致丧失其木夂的设汁功能。如未能及时发现并采取适当的修复措施。则缺陷会不断发展，从而引发运行事故。因此，必须运用定的管理，法和手段对运厅中的变压器进行管理和监控。这是电力行业安全生产的重要任务。

目前对电力变压器采取的检修策略是以定期检修为。般根据记期的时间间，进行预防性维修，其周期按照国家制定的规程和制造厂推荐设备实际远状态没有内在联系，因此能发生以下情况在不需要维修的时候进行了维修，从而加快了设浴损坏老化的进柯；在急，维修的时候又因固定不变的维修周期而延误了维修，造成设备的损坏乃至发生严歌的嗔故。

述仟情况都将导致不必要的维修成木。

人1此。有必要对屯力变压器状态监测和故障诊断技术进行深入研究，以利尽快提高运行人员的诊断管理水平。

基于以上原因，我们在上海市科技启明星计划资助下，研制出电力变压器故障诊断管理系统，并在丰富完善原有专家系统的基础上进行了应用技术的开发。

1电力变压器故障分析机理简述1.1油中气体色谱分析法00抑认为，变玉器故障早期诊断的佧方法是油中气体分析法。正常情况下充油电气设备内的绝缘油机的机绝缘材料。在热电作用下会逐渐老化和分解，产生少的大部分济于油中的各种低分子烃0，2和00等。

1变压器内部存在潜伏性过热或放电故障时，就会加快产气的速度。般说来，对于不同性质的故障，绝缘物分解产生的气体不同；而对于同性质的故障，由于程度不同，所产生的气体数量也不同。

故障气体的组成和含景与故障的类型严亟程度有密切联系。对气体分祈数据的解释，多种，前常用的柯断方法包括静态的特征气体法比值法比伉法尤以罗杰斯法为常用，我国采用类似的比值法大卫角形法和动态产气速率法包括产气速率法和相对产气速率法，6特约稿收稿日期基金项目海市科技启明星计划资助，项目编号为沪科技，4，2612绝缘预防试验诊断法火型变压器经过以月使十常老化持别是在发生故障后，其绕组的直流电阻绝缘电阻及吸收比介质损耗角正切值和直流泄露电流都会发生变化，与出厂数，很大差别1为此，可采用本次测试数据与试验规程数据比较与上次测试数据比较，以及与不同相数据比较的方法来判断变压器内部故障的性质程度部位等，从而为变压器的综合诊断提供依据。

1.3绕组变形试验诊断变压器在长途运输中受到冲撞或者在运行中遭受到短路电流的冲击，均有可能使绕组发生变形或位移。变压器绕组变形或荇位移其绝缘距离会发生改变，固体绝缘受到损伤，这些均有可能导致突发性绝缘事故；绕组机械性能的下降，有可能承受+住电动力作用而发生损坏事故。

目前，频响法以是检测变压器绕组是否变形的主要方法。其方法为用平时实测的绕纟1频率响应曲线与变压器在正常状态出厂时预先氽制的频率响应曲线进行比较，根据其是否发生变化，就可以刈断绕饥是否遭受冲击及绕饥的变形情况，牛初，给出；进行吊罩检查，议及扣顶防性1措施。

1.4老化鉴定试验糠略是绝缘纸经过热降解城化降解及水降解等系列复杂化学反应后生成的终产物之。在运行温度下，溶解于油中的糠醛含量与绝缘纸的1均泻夕amp；之间有较叫确的付应关系。因此，油中糠醛含量能反映包括深层绝缘纸在内的纸绝缘的总体劣化程度。应用高效的液相色谱法检测绝缘油的糠醛含量来判断绝缘纸的劣化程度是鉴定变压器老化状态的小耍手段。必要时再测量纸样的聚合度和抗张拉力。其主要方法是通过分析糠醛含辩来估算绝缘纸的老化程度，通过计算醛的产气速率来推断绝缘的剩余寿命。

当然，电力变压器的状态检测与故障诊断方法还包拈各种常规的外部特征检查汕温油位声音当前运行状况等绝缘油特性检查酸值电阻率含水量面张力介质损耗及击穿电压等局部放电试验油流带电试验等方法。

2电力变压器故障诊断管理系统2.1变压器故障诊断专家系统2.1.1专家系统结构变。卡器故障诊断专家系统13知识库数据库推理机知识伐取与维护数据矜理解释机制人机接口等7个部分组成1其结构1.

知识库是专家系统的重要组成部分，存储从变压器专家那儿得到的领域知识包括经典的共性理论知识规程和现场领域专家经验个性知识等。个完善的专家系统必须尽可能多地充实必要的领域知此由于电力变卡器故障诊断管理系统丁03采用模块结构，因此，有利于知识库的扩充和维护。

数据库可分为3个部分，即模块数据作变压器特征参数数据济和变压器坫准数据跟模块数据库是上下文树，用以存放专家系统当前的己知工作，以及用户提供的事实和由推理得到的中间结论。在诊断过程中它是动态更新的，因而，利尸义现采集数据勾万史数，之间的纵向比较。梭块数据库主要碟舌汕中气体分析数据库绝缘油特忭实验数据，老化试验数据库绝缘预防性试验数，库和绕纟1.频浩试骑数据库。城主要途有以下叫种是付变压器的力山资料存找圮对变压器特性数据进行横比较及变化趋势分析，以提高运行人员的运行维护和诊断水平变压器特征参数数据库实现变压器信息的计算机管理51.变压器基准数据库实现绝缘预防实验新。

推理机是专家系统的核心部分。它能根据所获得的知识智能地推理出结论。了，5采用反向推理机制和深度优先搜索策略进行推理知识的获取与维护主要通过变压器诊断专家与知识工程师交流，利用模块化的结构来丰富完；春知叫库。作1以，除了尽町能丰富1办调诊断模块外，在油色谱分析知识库维护中，我们还建立基于特征气体法和比值法的人工神经网络以这就大大提高了专家系统的自学4能力。

数据矜理的仟务主要是对所建数据痄进行维护包括数据库的建立修改添加删除检索分类排序格式打印等各试验数据的纵横向比较与曲线模拟分析历史状态的分类存档等。

解释机制的功能是解释系统的推理过程终结果，以及给出建议回答用户的问，并为现场人员的培训和专家经验的传授提供方便。

人机接门负贵把用户输入的信息转换为系统内部的衣小形式。然；把这吗内，以言总衣形式交给相应的梭块处理。这次我们设计的1下05人机接口是用，编译的，因而建立了友好的人机界面，用户只需轻点鼠标，输入有关信息和基木数据即叫，大大方便用广操作。

2.1.2知识库的构成知识库是专家系统的核心。根据国家标准中对各个实骑的规定和现场的1作情况，我们把整个知识库分为潜伏性故障诊断模块和预防性试验诊断模块两个部分。潜伏性故障诊断模块又分为气体色谱分析模块产气速率分析模块外部检查1烟绝缘油特忭测试税±，分接汗关油特朴测试模块老化测试模块综合诊断模块。它主要用来判断变压器足否有潜伏性故降故障的性质与程度，以及是否有必要停运等。预防性试验诊断模块又分为直流电阻测试模块绝缘电阻测试模块泄漏电流测试模块绕组及套管介质损耗测试模块，部放电试验模块缴频谱此设模块综合分析模块。它主要用来判断故障的性质与程度故障的位置等。由厂3的知识痄采用了模块化结构，故各个模块之间具有很好的独立性，因而有利于程序的维护和扩充。下面仅以气体色谱分析模块为例介绍其知识诈的构成。

根据气色分祈领域知识的+同。气体色谱分析，块可分为33木部分4，即气体12，气体法知识比值法知识或大卫角形法知识。

考虑到比值法和大角形法更为准确，故本系统优先采出5比值法和人卫角形法诊断，1时采用特征气体法并行辅助分析。气体产气速率诊断包含静态分析和动态分析。对于相对气体产生速率分析，15保存了出厂基本数据和历次测试数据，因此可实现木次和次采集数据的比较当相对产气率每月大于时应引起注意，并实现动态数据的曲线描述，2.这样，可大大提高诊断的直观性有效性和正确性。

2.1.3知识的与模糊处理合适的知识是专家系统准确高效工作的保证。了6采用目前使用广泛的产生式规则承法来小变佧器故障诊断知识，它具方梭块性强清晰性好易于理解便于修改扩充，以及便于变压器故障诊断存在许多不确定因素，其容量电压绝缘等级冷却方式负荷特性1作时间及绝缘结构等因索均可对诊断结论产生影响，且这些因素的数学相关年性目前尚不清楚。因此，在气体色谱分析等模块中采用的边界划分规则来诊断各种临界故障显然是不科学的，为此，我们引进模糊处理技术1如在比值法中，将原来的划分模糊化，当14出1时，编码为=0.经模糊处理，的编码依旧，只是增加个隶属度这样，每个编码可用两个元素编码隶属度来。每个编码并不等于，2，而是某种程度上等于0，2.系统推理时可能发生儿条规则同时满足前提条件的怙况。此时以隶属度大的那条规则进行触发。

2.2电力变压器信息管理系统丁，的信息管理系统是专家系统的重要组成部分，它使专家系统在基尸动态数据痄的基础上完成故障诊断，同时也实现了变压器信息特性参数测试数据诊断结论等的计算机管理，包括变卡器特征数据管理系统各试验基准数据出厂测试数据管理系统各试验历史测试数据库管理系统变压器历史诊断结论管理系统。各管理系统都具有添加删除修改查询排序浏览打印分析等功能和友好的人机界面。3.

2.3系统的实现作1圯5是在100898中文操作平台坫础上，利用新智能型专家推理语言，出0和数据库管理语言，哪15.0开发出来的。由于1以；语3几有很强的逻辑推理功能和的演绎推理能力，专家知识易十达和维护，并具有良好的解释机制和用户界面，因而使其成为专家系统中成功的计算机语言。本专家系统的核心部分开发就是采用新的基于虑到现场运行部门对电力变压器各种历史试验数据进行计算机管理的要农因此，在动态数据库中，我们选用，15.0完成了对各历史数据动态数据的统计管理曲线描述打印等功能的开发我们还采用则⑴训语言付以滇知识获取的人工神经网络进行开发，并与专家系统进行3诊断实例某厂7主变额定容量为63，人，额定电压为03510.5砍。其测试数据如下1气体色谱分析试验叩Ho=217.

阻毕1.5，食水量33.5叩，衣曲引力20击穿电压39.5砂，介质损耗1.75；3夕，检查声音异常局部有沙沙声，温度计和油位计正常；4预防性电气试验高压侧中压侧低压绝缘电阻15560幻为20040，旧，2003.03020，枚，泄露电流为8以人，12以，6以，介质损常值，变压器内部故障；比值编码为102，变压器故障性质为高能量放电。

2外部检作分析认为居声兄常判断为变压器内部异常。

3绝缘汕特性试骀分祈！尺为，绝缘汕忱能良好，可继续使用。

4潜伏性故障诊断综合分析后建议，立即停机，进行内部检查。

5预防性试验分析认为，绝缘预防性试验异常直流电阻异常，变压器内部焊接不良，并给出直流电阻异常。同时提请操作人员注意以下5个方面1分接开关不良，主要是分接开关不清洁电镀脱落弹簧压力不够等；2引线和线圈焊接处接触不叱3角接线和断线；4套矜的导杆和引线连接接触不以5使用导线型4不致。

停机后现场检查结论为变压器绕组故障，高能量触。

4结论与展望电力变压器故障诊断管理系统的设计与开发是个非常复杂的课，不仅要求对变压器的运行维护电气试验检修有充分的了解，而且要求掌握专家系统的关键部分知识的和知识库的构造，以及技术与专家系统融合在变压器故障诊断的应用，而对尸诊断过程的不确定性的分析处理又需要模糊数学的知识。可以肯定，在融进以1的关键技术程屯力变乐器故，诊断专家系统的诊断结论是可靠准确的，这将人大提高电力部门变压器运行维护的水平。

电力变压器的故障诊断与管理系统是个很有发展前景的研宄领域，随硬件技术的不断提专家系统应逐渐向实，在线冷断的方向发展，并努力与30入和6系统融合，以完成变压器1蓝之达。电气绝缘试验4.化京中国电力出版社，1997.

2符杨，王啸，白利军。电力变压器故障诊断专家系统研制及其应用技术开发。上海电力学院学报，1996，1233符杨。电力变压器故障诊断的人工神经网络法。上海4国家经贸委电力司。变压器油中溶解气体分析和判断导则1.北京中国标准出版社，2001.

5王大忠，徐文，陈珩。模糊理论专家系统及人工神经网络在电力变压器故障诊断中的应用中国电机工程学m，1996，165