電力電氣設(shè)備故障診斷研究

雷建華

摘要文章主要論述電力、電氣設(shè)備故障診斷的各種研究方法，并分析這些研究方法中需要改進(jìn)的地方，與此同時(shí)說(shuō)明電力、電氣設(shè)備故障診斷中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞電力；電氣設(shè)備；故障診斷；研究

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）12-0145-01

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)的電力、電氣設(shè)備故障診斷工作也越來(lái)越被人們所重視。電力、電氣設(shè)備故障診斷工作主要包括元件故障診斷和系統(tǒng)故障兩個(gè)方向，其中的系統(tǒng)故障診斷主要是指通過(guò)分析電網(wǎng)中的各級(jí)報(bào)警裝置所提供的信息以及斷路器的狀態(tài)變位信息以及電流電壓等電氣量的測(cè)量的特征，然后根據(jù)斷路器、保護(hù)器的動(dòng)作邏輯和運(yùn)行人員的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)推斷可能出現(xiàn)的故障類型和故障元件的過(guò)程。

1國(guó)內(nèi)外關(guān)于電力、電氣設(shè)備故障診斷現(xiàn)狀

1.1 以專家系統(tǒng)為依據(jù)的診斷方法

專家系統(tǒng)是利用一種由專家推理方法支撐的一種計(jì)算機(jī)模型來(lái)解決電力、電氣設(shè)備故障的診斷方法，目前這種方法已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外廣泛的使用。目前專家系統(tǒng)診斷電力、電氣設(shè)備故障這種方式的效率較高。有故障診斷所用推理方法以及診斷知識(shí)的表示方法不同，專家系統(tǒng)主要分為以下兩類。

1）結(jié)合正、反推理的系統(tǒng)。結(jié)合正、反推理的系統(tǒng)是結(jié)合了正反兩向的一種混合推理方法，可以根據(jù)繼電保護(hù)和路由器與被保護(hù)設(shè)備之間的邏輯關(guān)系來(lái)建立電力、電氣設(shè)備故障的推理規(guī)則，同時(shí)這種推理系統(tǒng)也結(jié)合了反向的推理方法，可以有效的縮短故障出現(xiàn)的范圍，通過(guò)故障假設(shè)與動(dòng)作繼電保護(hù)的符合程度來(lái)計(jì)算推理所得結(jié)果的可信程度。

2）以啟發(fā)式規(guī)則為基礎(chǔ)的推理系統(tǒng)。以啟發(fā)式規(guī)則為基礎(chǔ)的推力系統(tǒng)主要是把斷路器和保護(hù)的動(dòng)作邏輯和運(yùn)行人員對(duì)于故障診斷所有的經(jīng)驗(yàn)使用規(guī)則來(lái)表示出來(lái)，最終形成一個(gè)有診斷專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)，在電力、電氣設(shè)備中存在故障時(shí)，就采用正向推理的方式將故障出現(xiàn)后所觀察到的情況與知識(shí)庫(kù)中所設(shè)置的規(guī)則相結(jié)合，進(jìn)而推斷出電力、電氣設(shè)備故障的一個(gè)結(jié)論。目前使用的專家系統(tǒng)主要是采用啟發(fā)式規(guī)則為基礎(chǔ)的推理系統(tǒng)[1]。

以專家系統(tǒng)為基礎(chǔ)的診斷方法的主要特點(diǎn)就是可以系統(tǒng)的、細(xì)致的將保護(hù)以及斷路器的動(dòng)作邏輯和運(yùn)行人員多年的工作經(jīng)驗(yàn)采用規(guī)則的方法表示出來(lái)，同時(shí)建立一個(gè)知識(shí)庫(kù)，知識(shí)庫(kù)在使用的過(guò)程中可以根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶砑雍蛣h減，這樣可以保證知識(shí)庫(kù)在使用的過(guò)程中可以滿足電力、電氣設(shè)備故障診斷工作的需求。但是目前以專家為基礎(chǔ)的這種診斷方法還存在一些缺點(diǎn)和不足：①建立知識(shí)庫(kù)的過(guò)程較為困難，無(wú)法驗(yàn)證知識(shí)庫(kù)的完備性；②無(wú)法分析知識(shí)庫(kù)中信息的正確性；③對(duì)于大型的專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)的維護(hù)工作困難；④復(fù)雜的故障診斷過(guò)程中專家系統(tǒng)推理速度慢。正是專家系統(tǒng)中存在的這些問(wèn)題，使得專家系統(tǒng)無(wú)法滿足大規(guī)模電力、電氣設(shè)備的故障診斷工作，目前專家系統(tǒng)主要使用在離線的故障分析上。

1.2 以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的診斷方法

這種診斷方法與專家系統(tǒng)相比較，其診斷方法具有學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、容錯(cuò)能力的特點(diǎn)。目前使用在電力、電氣設(shè)備故障診斷工作中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有：基于BP算法的基于徑向基函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。但是因?yàn)槿斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練完備的樣本集獲取也是較為困難，所以目前人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的診斷方法還主要是應(yīng)用在中小型的電力、電氣設(shè)備的故障診斷工作中。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的診斷方法目前存在的問(wèn)題是：①性能與受到樣本完備性很大的影響，且大型的電力、電氣設(shè)備樣本獲取極度困難；②不擅長(zhǎng)處理啟發(fā)性的知識(shí)；③和符號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交互能力差；④缺乏解釋自己行為以及最終輸出結(jié)果的能力。上述的這些人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的這種診斷方法的缺點(diǎn)使得其無(wú)法被應(yīng)用與大型的電力、電氣設(shè)備故障診斷工作中去。

1.3 以粗糙集理論為基礎(chǔ)的診斷方法

1982年波蘭的Z.Pawlak教授提出了一種處理不確定性以及不完整性問(wèn)題的新型的數(shù)學(xué)工具—粗糙集理論。粗糙集理論的主要思想在于保證分類能力不變的前提下，通過(guò)簡(jiǎn)化知識(shí)，導(dǎo)出分類規(guī)則或者是問(wèn)題的決策[2]。這種診斷方法不需要提供處理數(shù)據(jù)之外的任何有關(guān)的信息，同時(shí)還能夠有效的處理和分析出不一致、不精確以及不完整的各種不夠完備的數(shù)據(jù)，以及從中挖掘出隱含的知識(shí)，揭露出其中存在的一些潛在的規(guī)則。鑒于粗糙集理論相比其余兩種診斷方法的優(yōu)越性，目前已經(jīng)有越來(lái)越多的研究人員開始使用粗糙集理論進(jìn)行電力、電氣設(shè)備的故障診斷。

2電力、電氣設(shè)備故障診斷發(fā)展趨勢(shì)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，從對(duì)電力、電氣設(shè)備故障診斷的方法研究與理論以及應(yīng)用的廣度、深度中可以看出，電力、電氣設(shè)備故障診斷工作還停留在探索階段，目前還沒有成功的成型實(shí)用系統(tǒng)。由于過(guò)去的設(shè)施以及技術(shù)上的問(wèn)題，導(dǎo)致信息的資源有限。從相關(guān)文獻(xiàn)中來(lái)看電力、電氣設(shè)備的故障診斷大都依靠變電站內(nèi)或者是調(diào)度端，分別利用調(diào)度SCADA系統(tǒng)的站內(nèi)綜合百動(dòng)化系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)信息收集來(lái)的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)著計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)的發(fā)展和故障錄波專用網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)使用，后來(lái)又出現(xiàn)了以故障錄波為基礎(chǔ)的故障診斷系統(tǒng)。例如：錄波器信息、保護(hù)裝置信息、監(jiān)控裝置信息以及雷電定位信息等，進(jìn)行了數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)，最后進(jìn)行了數(shù)據(jù)的處理，這些都為電網(wǎng)故障的處理工作提供了大量的信息支持。同時(shí)這些信息的提供也為電力、電氣設(shè)備故障診斷方法的使用提供了基礎(chǔ)，也拓寬了電力、電氣設(shè)備故障診斷方法的研究方向。因此在進(jìn)行電力、電氣設(shè)備故障診斷工作時(shí)，要重視信息的采集與整理的工作，同時(shí)也包括數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)建以及故障綜合信息的提取等。

電力、電氣設(shè)備的故障診斷是保證電力、電氣設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)工作，雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)電力、電氣設(shè)備故障診斷做了大量的研究，同時(shí)也提出了很多的診斷手段，但是實(shí)際系統(tǒng)中存在的問(wèn)題還是沒有得到很好的解決。本文論述了電力、電氣設(shè)備故障的智能診斷的研究方法，也提出了這些診斷方法需要改進(jìn)的地方，指明了電力、電氣設(shè)備故障診斷的發(fā)展趨勢(shì)。希望可以為電力、電氣設(shè)備故障診斷工作的研究提供一定的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]杜一，張沛超，郁惟墉.基于事例和規(guī)則棍合推理的變電站故障診斷系統(tǒng)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2004，28（l）.

[2]張琦，韓禎祥，文福拴.一種基于粗糙集理論的電力、電氣設(shè)備故障診斷和警報(bào)處理新方法[J].中國(guó)電力，1998，31（4）.

[3]冬梅，韓月，高曙.電網(wǎng)故障診斷的決策表約簡(jiǎn)新算法[J].電力、電氣設(shè)備自動(dòng)化，2004，28（4）.

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