基于故障樹的電力變壓器故障分析

引言

電力變壓器是供配電系統(tǒng)的重要設(shè)備,電力變壓器故障是供配電系統(tǒng)故障的重要原因。電力變壓器故障主要來源有油溫高、油位異常、異響、接地、過電壓等。故障的發(fā)生充滿了不確定性,常發(fā)生多種故障綜合出現(xiàn)的情況,這給電力變壓器的故障診斷增添了難度。專家系統(tǒng)可以將電力變壓器故障演變機(jī)理的相關(guān)理論知識(shí)及現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)集成起來,用于電力變壓器的故障分析。本文引入故障樹分析法,結(jié)合模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法及專家系統(tǒng),構(gòu)建了基于故障樹的電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)。

1電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖1所示,電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng),通過HM1接收現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員輸入故障現(xiàn)象及故障處理記錄,工程技術(shù)人員將從文獻(xiàn)中整理的電力變壓器故障及處理方法以及請(qǐng)教運(yùn)維專家及專業(yè)制造廠家得到的專家經(jīng)驗(yàn)及故障處理方法錄入。錄入信息通過推理機(jī)運(yùn)算、自學(xué)習(xí)機(jī)制學(xué)習(xí),將得到的知識(shí)結(jié)果存儲(chǔ)于知識(shí)庫中,同時(shí)將形成的新規(guī)則表達(dá)為故障樹所對(duì)應(yīng)的樹干。推理機(jī)利用規(guī)則庫中的規(guī)則及錄入的實(shí)際信息推出電力變壓器可能的故障,并通過解釋器解釋后,輸出故障信息及報(bào)警信號(hào)。

2電力變壓器的故障樹

故障樹模型是一種定性描述電力變壓器故障關(guān)系的因果模型,它描述了故障傳播的層次之間的因果關(guān)系,通過尋找最小割集的方式尋找可能的故障源,每一個(gè)最小割集就是一個(gè)底事件。通過對(duì)電力變壓器的故障原因及故障現(xiàn)象的分析構(gòu)建其故障樹如圖2所示,故障樹對(duì)應(yīng)的事件如表1所示。

3知識(shí)的推理

知識(shí)獲取是構(gòu)建電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)必須要解決的重要問題之一,在故障診斷模型的基礎(chǔ)上,盡量將所有故障都寫進(jìn)系統(tǒng),基于電力變壓器故障樹,構(gòu)建專家系統(tǒng)的知識(shí)庫,使計(jì)算機(jī)能夠最大程度仿照專家進(jìn)行診斷。首先,針對(duì)所建立的故障樹,提取電力變壓器的可能故障征兆,建立可能性征兆集:其次,電力變壓器由正常狀態(tài)過渡到故障狀態(tài)的過程中會(huì)表現(xiàn)出一定的征兆,這一過程可以用隸屬度函數(shù)來表示:通過分析故障樹,得出導(dǎo)致故障征兆出現(xiàn)的原因,并建立原因集?？梢酝ㄟ^相關(guān)文獻(xiàn)分析及現(xiàn)場(chǎng)工程師處理故障的方法得到故障原因的來源,同時(shí)方便推理結(jié)果出來后賦予人解釋機(jī)制。

4知識(shí)庫

在電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)的知識(shí)庫中主要存放規(guī)則知識(shí)供推理機(jī)調(diào)用,主要是構(gòu)建專家系統(tǒng)的知識(shí)工程師對(duì)專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行歸納總結(jié),并以規(guī)則的形式存儲(chǔ)在知識(shí)數(shù)據(jù)庫中。知識(shí)庫中的知識(shí)表達(dá)水平的高低對(duì)推理機(jī)影響較大,可以采用規(guī)則表示及模糊表示相結(jié)合的方法來進(jìn)行知識(shí)表示。知識(shí)庫的規(guī)則表示過程就是將故障樹以規(guī)則的形式表達(dá)的過程。電力變壓器故障樹所表達(dá)的知識(shí)轉(zhuǎn)換為規(guī)則的過程中,還需要添加故障現(xiàn)象描述、故障原因及處理策略等。

有些知識(shí)采用模糊表示法表示,在模糊表示法中以模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表示最為常用也最為有效。所謂的"模糊知識(shí)"就是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的連接權(quán)值矩陣,該矩陣可通過自學(xué)習(xí)方式來獲取。在首次學(xué)習(xí)時(shí)連接權(quán)值可隨意賦值,利用自學(xué)習(xí)機(jī)制及存儲(chǔ)的諸多樣本可以自動(dòng)逼近故障征兆及故障原因之間的映射關(guān)系。

5結(jié)語

本文通過分析變壓器的故障構(gòu)建了電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng),在構(gòu)建過程中實(shí)現(xiàn)了故障樹與專家系統(tǒng)以及模糊推理相結(jié)合,完成了專家系統(tǒng)最核心的知識(shí)庫及推理機(jī)的構(gòu)建。本文所設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng)通過現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員知識(shí)增加接口及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)來保證知識(shí)庫的有效性,提高了電力變壓器故障診斷的有效性。