CN106802599A - 一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电力安全运行技术领域的一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统，包括依次连接的无线传感器子网、数据预处理和数据显示模块，所述无线传感器子网通过监测变压器上布置的带有传感器的节点，可以实现对变压器油中溶解气体的实时采集，所述数据显示模块用于以数据表格和动态曲线的方式显示电力变压器参数的实时趋势，所述数据显示模块分别与故障告警模块和人机交互界面相连，本发明通过安装在电力变压器节点上的传感器实时监测变压器的运行情况，利用专家系统给出的推理机制合理的推论出变压器的运行参数，当出现故障时能够给出可能的故障类型，实现故障的自动诊断，实现电力变压器的安全稳定运行。

Description

一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统
技术领域
本发明涉及电力安全运行技术领域，具体为一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统。
背景技术
电力变压器是电力行业的重要设备之一，能否安全运行关系到与之相连的电力系统的安全，其工作效率代表电力部门的财政收益，为保障电力变压器的稳定安全运行，传统的方法是对其进行定期的预防性试验，例如进行绝缘特性试验，耐压试验等。这样的维修方案通常可能产生以下情况：在不需要维修时进行维修，加快了设备老化和损坏的进程；在需要维修时由于固定维修周期未到不予维修而使故障加剧，造成设备损坏乃至发生严重的事故。此外电力变压器的故障诊断也是实现智能变电站的重要组成部分。电压器的结构复杂、故障种类繁多，根据常见的故障可分为短路故障、放电故障、绝缘故障、铁芯故障、分接开关故障和油流带电故障，其中许多故障难以用数学方法表示其模型，其次各运行变压器的运行环境、负荷性质和网络结构等不同，出现故障的几率和故障特点也就不同，使其诊断过程中不确定因素增加；另外故障的产生、发展往往有一个渐变的过程，增加了其故障诊断的复杂度，使其很多时候需要依靠专家的经验进行解决，为此，我们提出了一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统投入使用，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统，包括依次连接的无线传感器子网、数据预处理和数据显示模块，所述无线传感器子网通过监测变压器上布置的带有传感器的节点，可以实现对变压器油中溶解气体的实时采集，所述数据预处理对采集的数据进行误差剔除，消除电力变压器个参数测量的不确定性，使数据更加准确可靠，所述数据显示模块用于以数据表格和动态曲线的方式显示电力变压器参数的实时趋势，并显示所述故障告警模块发出的故障告警信息，所述数据显示模块分别与故障告警模块和人机交互界面相连，所述故障告警模块经过自动分析经过所述专家系统对比后的数据，诊断出电力变压器的故障类型，同时发出告警信息，所述人机交互界面与所述故障诊断模块连接，所述故障诊断模块与所述综合查询模块连接，所述综合查询模块根据查询的内容分为节点信息查询、历史故障查询和变压器运行状态历史信息查询，所述故障诊断模块模拟在线监测和人机交互数据，给系统提供检验和调试诊断的正确方法，所述故障诊断模块包含专家系统和数据源，所述专家系统包括知识库、推理机制、知识获取模块和解释机制，所述知识库用于储存领域专家提供的领域知识，包括书本知识、常识知识和由经验得到的启发性知识，所述推理机制包括知识库管理系统和推理机，所述知识库管理系统按要求自动地控制、扩展、更新知识库中的知识，按照推理过程中的需求去搜索适用的知识，并对所述知识库中的知识做出正确的解释，所述推理机选取所述知识库中对当前问题可用的知识，在问题求解过程中生成并控制推理的进程，所述解释机制用于解释系统每一步推理的含义，所述人机交互界面提供用户与计算机交互的接口，将专家和用户输入的信息翻译成系统可接受的内部形式，同时把系统向专家或用户的输出信息转换为人易于理解的形式。
优选的，所述无线传感器子网由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块组成。
优选的，所述传感器模块布置在需要监测的电力变压器的各个节点上，所述处理器模块为8位低功耗的CMOS微处理器，所述能量供应模块采用太阳能电池供应。
优选的，所述数据预处理对数据进行误差剔除时采用格罗贝斯判据准则或莱特准则或分布图法。
优选的，所述知识库包括知识的收集和知识的表示两方面，通过知识工程师与同专家的对话和从专家以往处理问题的实例中抽取专家知识，并选择合理的数据结构把获取的专家知识形式化的存储在知识库中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过安装在电力变压器节点上的传感器实时监测变压器的运行情况，利用专家系统给出的推理机制合理的推论出变压器的运行参数，当出现故障时能够给出可能的故障类型，实现故障的自动诊断，实现电力变压器的安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明原理框图；
图2为本发明专家系统组成框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统，包括依次连接的无线传感器子网、数据预处理和数据显示模块，所述无线传感器子网通过监测变压器上布置的带有传感器的节点，可以实现对变压器油中溶解气体的实时采集，所述数据预处理对采集的数据进行误差剔除，消除电力变压器个参数测量的不确定性，使数据更加准确可靠，所述数据显示模块用于以数据表格和动态曲线的方式显示电力变压器参数的实时趋势，并显示所述故障告警模块发出的故障告警信息，所述数据显示模块分别与故障告警模块和人机交互界面相连，所述故障告警模块经过自动分析经过所述专家系统对比后的数据，诊断出电力变压器的故障类型，同时发出告警信息，所述人机交互界面与所述故障诊断模块连接，所述故障诊断模块与所述综合查询模块连接，所述综合查询模块根据查询的内容分为节点信息查询、历史故障查询和变压器运行状态历史信息查询，所述故障诊断模块模拟在线监测和人机交互数据，给系统提供检验和调试诊断的正确方法，所述故障诊断模块包含专家系统和数据源，所述专家系统包括知识库、推理机制、知识获取模块和解释机制，所述知识库用于储存领域专家提供的领域知识，包括书本知识、常识知识和由经验得到的启发性知识，所述推理机制包括知识库管理系统和推理机，所述知识库管理系统按要求自动地控制、扩展、更新知识库中的知识，按照推理过程中的需求去搜索适用的知识，并对所述知识库中的知识做出正确的解释，所述推理机选取所述知识库中对当前问题可用的知识，在问题求解过程中生成并控制推理的进程，所述解释机制用于解释系统每一步推理的含义，所述人机交互界面提供用户与计算机交互的接口，将专家和用户输入的信息翻译成系统可接受的内部形式，同时把系统向专家或用户的输出信息转换为人易于理解的形式。
其中，所述无线传感器子网由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块组成，所述传感器模块布置在需要监测的电力变压器的各个节点上，所述处理器模块为8位低功耗的CMOS微处理器，所述能量供应模块采用太阳能电池供应，所述数据预处理对数据进行误差剔除时采用格罗贝斯判据准则或莱特准则或分布图法，所述知识库包括知识的收集和知识的表示两方面，通过知识工程师与同专家的对话和从专家以往处理问题的实例中抽取专家知识，并选择合理的数据结构把获取的专家知识形式化的存储在知识库中。本发明中采用分布图法对数据进行误差剔除，其具体步骤为：
S1：将N个测量结果由小到大进行排列，得到一个有序的测量序列X1,X2,X3…XN，并确定中位值：
N为偶数时；
N为奇数时；
S2：确定上四分位fH及下四分位fL，fH为区间[XM,XN]的中位数，fL为区间[X1,XM]的中位数；
S3：确定四分位离散度df，df＝fH-fL；
S4：确定有效数据的区间[ρ1，ρ2]：
ρ1＝fL-βdf/2；
ρ2＝fH+βdf/2，其中β为常数，其大小取决于测量系统的精度，通常取值为1、2；
S4：对于有序的测量数据，如Xi≤ρ1或Xi≥ρ2(i＝1,2,3…，N)，则剔除该数据，否则保留该数据。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统，其特征在于，包括依次连接的无线传感器子网、数据预处理和数据显示模块，所述无线传感器子网通过监测变压器上布置的带有传感器的节点，可以实现对变压器油中溶解气体的实时采集，所述数据预处理对采集的数据进行误差剔除，消除电力变压器个参数测量的不确定性，使数据更加准确可靠，所述数据显示模块用于以数据表格和动态曲线的方式显示电力变压器参数的实时趋势，并显示所述故障告警模块发出的故障告警信息，所述数据显示模块分别与故障告警模块和人机交互界面相连，所述故障告警模块经过自动分析经过所述专家系统对比后的数据，诊断出电力变压器的故障类型，同时发出告警信息，所述人机交互界面与所述故障诊断模块连接，所述故障诊断模块与所述综合查询模块连接，所述综合查询模块根据查询的内容分为节点信息查询、历史故障查询和变压器运行状态历史信息查询，所述故障诊断模块模拟在线监测和人机交互数据，给系统提供检验和调试诊断的正确方法，所述故障诊断模块包含专家系统和数据源，所述专家系统包括知识库、推理机制、知识获取模块和解释机制，所述知识库用于储存领域专家提供的领域知识，包括书本知识、常识知识和由经验得到的启发性知识，所述推理机制包括知识库管理系统和推理机，所述知识库管理系统按要求自动地控制、扩展、更新知识库中的知识，按照推理过程中的需求去搜索适用的知识，并对所述知识库中的知识做出正确的解释，所述推理机选取所述知识库中对当前问题可用的知识，在问题求解过程中生成并控制推理的进程，所述解释机制用于解释系统每一步推理的含义，所述人机交互界面提供用户与计算机交互的接口，将专家和用户输入的信息翻译成系统可接受的内部形式，同时把系统向专家或用户的输出信息转换为人易于理解的形式。
2.根据权利要求1所述的一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统，其特征在于：所述无线传感器子网由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块组成。
3.根据权利要求2所述的一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统，其特征在于：所述传感器模块布置在需要监测的电力变压器的各个节点上，所述处理器模块为8位低功耗的CMOS微处理器，所述能量供应模块采用太阳能电池供应。
4.根据权利要求1所述的一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统，其特征在于：所述数据预处理对数据进行误差剔除时采用格罗贝斯判据准则或莱特准则或分布图法。
5.根据权利要求1所述的一种基于专家数据库的电力变压器故障诊断系统，其特征在于：所述知识库包括知识的收集和知识的表示两方面，通过知识工程师与同专家的对话和从专家以往处理问题的实例中抽取专家知识，并选择合理的数据结构把获取的专家知识形式化的存储在知识库中。
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