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1、3.2 电力变压器常规试验项目 8引言最近十多年来，我国的国民经济一直以10%左右的速度稳定发展，为满足国民经济对电能需求的迅速增长，我国电网的规模日益扩大。在电力系统向超高压，大容量，大电网，自动化方向发展的同时,提高电力设备的运行可靠性尤为重要.根据国内外运行经验,电压等级越高、容量越大，电气设备的故障率一般也越高,修复时间也越长.大型变压器是电力系统中最昂贵和最重要的设备之一。它的正常运行对于整个电力系统的可靠运行起着非常关键的作用.监视运行当中的异常状态并判断发生原因是判断故障的首要内容。因而研究电力变压器的故障模式和故障诊断具有非常重要的现实意义。故障诊断涉及到设备的运行机理、故障发

2、生发展的的机制、装置维护的现状、运行条件等诸方面因素，因而是一项复杂的技术性工作。为了高效地解决诊断问题，将表征异常现象、故障性质、原因和措施及其相互间的关系用知识描述并形成推理，即构成了基于知识的诊断专家系统.变压器故障诊断基本上经历了感官诊断,实验测试，人工智能三个发展阶段。早期,电力工作者缺乏理论的支持，基本上凭借一定的工作经验的积累,根据变压器的外部检查情况来判断其内部和外部故障。但仅仅这样单靠人工经验来判断故障难免会有很大的失误和纰漏.后来，随着油中气体分析法的发展，变压器故障诊断技术得到了很大的提高，进入实验测试诊断阶段.电力工作者首先用气体色谱分析测得变压器油中溶解的各气体含量,

3、然后根据各种判断方法对产生这些气体的故障原因作出解释。常用的判断方法有特征气体法和比值法。比值法中尤以罗杰斯法和三比值法最为常用。特征气体判断法反应了故障点发热使绝缘材料分解时的事物本质。故障点产生气体的特征是随着故障点的故障类型以及故障能量级别以及所设计的绝缘材料的不同而不同的.特征气体法根据测得的某种气体的含量以基准值的比较来粗略判断变压器的故障.而比值法则根据实验测得的各种气体的比值组合来进一步比较具体地判断变压器地故障。虽然对油中溶解气体分析可以有效地探测变压器潜伏性故障,但是，在电力设备地故障原因，故障现象和故障机理间同时存在随机性和模糊性地不确定现象。仅仅依靠实验测试地诊断方式难于

4、满足现有地工程应用的要求.实际上随机性地产生是由于实验测试数据的分散性和本来故障地因果关系不确定性等造成的,它主要反应了客观上的不确定性，模糊性的产生是由于测试数据在主观判断边界上的亦此亦彼性，它主要反应了人为主观理解上的不确定性。许多现有的诊断规则都太绝对化，无法有效的解决不精确性，不完全性,和不确定性信息。同时，传统的比值法也存在编码范围不够完善的问题，很大程度上制约了变压器故障诊断技术的发展。近期，随着人工智能的发展，其广泛地应用于电力系统各个领域。人工智能在变压器故障诊断方面地应用极大地促进了诊断技术的提高。人工智能的应用可以分为专家系统和人工神经网这两个方向。专家系统方面：专家系统由

5、专家知识库，推理机以及用户接口和解释机制等主要部分组成。知识是专家系统地核心和关键,是解决问题的出发点。专家系统利用只是实现从故障表象到故障本质的推理过程.它具有概念明确,长于分析,推理路径清晰，易于用户参与,便于解释等显著优点。实际上，是对人类逻辑思维模式的计算机模拟.但专家系统也具有缺陷：1知识获取困难。首先专家系统的规则表述缺乏深度，缺乏对专家思维过程的描述.而且专家系统的学习能力低下，人工方式获取知识的效率又很低下使得专家系统的只是难于完备，从而制约了专家系统的发展.2知识维护困难。3基于知识的推理,存在“匹配冲突和“组合爆炸”的问题。推理的速度慢，效率差,难以适应检测控制适时性的要求

6、。实际应用:以关系数据库为核心构造的电气设备故障诊断专家系统,引入对象和规则知识的模糊表示处理故障及其现象存在着的模糊性,基于数据库的优化查询实现推理。用关系数据库的元素表示一个对象或一条规则,借助隶属函数及语义距离的概念进行不确定前提下的对象处理和对象匹配,能够由不完全的对象信息得出有一定隶属度要求的关于故障性质、原因的诊断结论,并有针对性的得出应相应采取的应急和跟踪措施，为设备维护提供依据。用数据关系的思想，完全由数据库管理诊断知识，从而独立于推理机理及用户，知识数据库维护简便、规则可以保持完整性和一致性、且在数据库中加入领域知识即可对系统的诊断范围进行扩充。 由于在电力系统的故障诊断中同

7、时存在具有随机性和模糊性的不定因素,因此单纯用概率统计或模糊数学的方法都不利于准确的映射故障的特性.现在提出一种将两者结合起来的方法，并在此基础上重新定义了诊断问题。不仅有助于解决三比值法因编码不全而难以作出结论的不足，而且比仅基于概率统计的诊断模型具有更高的正判率。这种方法利用色谱数据和电气数据进行综合诊断,得出更为具体的诊断. 近期，为了解决专家系统较难获取完备知识的瓶颈问题.提出了一种变压器故障诊断专家系统知识库的粗糙集方法。将粗糙集理论和专家系统相结合，在变压器历史故障数据所形成决策表的简约基础上,通过计算规则的粗糙隶属度,建立了具有不同简化层次上符合置信度要求的节点网络规划集的知识库

8、。 人工神经网方面：人工神经网将已有的数据和已知的故障诊断模式作为样本，通过学习得出数据量和故障模式间的映射关系。在神经网络系统中，信息的存储和处理是合为一体的,能从不完全的，不精确的信息联想出完整的信息，因而神经网络具有很强的学习能力,信息处理能力和学习过程中的完善性能。但是，它也有以下缺陷:1对奇异故障模式的诊断能力差2神经网络对结论和过程无法给出解释3神经网络只是单纯对数据进行分析，缺乏全局观，无法对诊断对象的所有层面进行整体分析.决策树神经网络模型采用分级别的方法，是对故障的诊断逐步得到细化，最终得出引发故障的具体原因。这种决策树分类网络具有较高的诊断准确率和实用价值。根据故障的特点，

9、提出了一种基于决策树的变压器故障识别方法。在故障决策树的基础上，以小波分类网络为基本单元模块，构造组合神经网络模型在结构复杂性和学习难于收敛等方面的不足,大大提高了故障分析的准确度。在这种诊断模型中,初始的判断结论较粗略，但准确性较高；随后判断逐级细化，表现出对故障良好的辨识能力. 变压器故障表象与机理间的联系错综复杂,种种单一的诊断方法均存在一定的弊端.往往考虑将几种判断方法结合起来分析。以变压器油中溶解的气体的分析为基础，建立基于范例推理的变压器绝缘故障综合诊断模型。这样能够在一定程序上弥补各种范例检索算法的不足，在比较了待诊下个一级标题前插入分页符引言（或绪论）应说明本课题的提出，课题的

10、意义、目的、研究范围及要达到的技术要求；简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题；说明本课题的指导思想；阐述本课题应解决的主要问题。电力变压器绝缘故障诊断模型专家系统的知识库中的知识是从专家那里来的变压器领域专业知识,也就是他们对于变压器故障性质、种类、原因，及其诊断技术的专家经验。本章将从电力变压器结构、故障检测手段以及故障性质的分析入手，制定电力变压器故障诊断的模型，为以后的故障诊断打下坚实的基础。2.1电力变压器结构简介电力变压器由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管装置、冷却装置和保护装置等组成，可用图21表示。图2-1油浸式电力变压器结构图22 数据管理中心图的格式：插图、照片应尽量通过扫描粘

11、贴进正文中；图居中排列；图与上文应留一行空格；图中若有附注，一律用阿拉伯数字和右半圆括号按顺序编排，如注1），附注写在图的下方；“设置图片格式”的“版式”为“上下型”或“嵌入型”，不得“浮于文字之上”；图的大小尽量以一页的页面为限；图名居中并位于图下，须与图位于同一页中，编号应分章编号，如图2-1，图2-2；图名与下文留一空行；中文图名设置为宋体，五号，居中；英文名称设置为Times New Roman，五号，居中。2 电力变压器的故障及检测手段2.1 故障原因及其种类1）变压器故障的原因一般非常复杂,而且多数是不明确的。但弄清故障原因，对制定防止故障的对策是非常必要的。变压器的故障原因可分为

12、以下几类:1选用规格不当:变压器绝缘等级选择错误；所选电压等级,电压分接头不当；容量太小.2制造质量不良：材料不好,包括导电，磁性，绝缘材料；设计和制造工艺不好.标引居右上角，数字与参考文献对应相对产气速率：表示某一设备已含有一定的气体初始浓度，经过一定的时间间隔后，计算出每月每种气体的含量增值占该气体初始值的平均百分值。可按下式计算9：r= （11）式中:r相对产气速率（%/m或/d）Ci1,Ci2-分别为第一次，第二次取样测得的油气中气体浓度,-两次取样时间间隔中的实际运行时间，按月或日计算公式的格式：公式用公式编辑器编写，居中；公式序号应按章编号，编号用圆括号括起放在右边行末，如（2-1

13、）、（2-2），公式与编号间不加连接虚线；公式位置：公式之间及上下文间设置半行间距或者6磅，作者可根据情况适当调整，以保证格式协调和美观。2）变压器故障的种类变压器故障的种类是多种多样的,可按故障按发生部位和发生过程加以分类，如表1-1和表1-2所列表2-1 按故障发生的部位分类内部故障外部故障1。绕组：绝缘击穿，断线，变形油箱：焊接质量不好,密封垫圈不好铁心:铁心层叠之间绝缘不好，接地不好，铁心穿心螺栓绝缘击穿内部的装配金具电压分接开关传动装置：机械饱和部分，控制设备续表213. 电压分接开关，引接线3。冷却装置：风扇，输油泵，控制设备4。 绝缘油老化附件：绝缘套管,温度计,继电器表换页：加

14、表头，及续表说明，如续表1-1表的格式：1表格与下文应留一行空格；2表中若有附注,一律用阿拉伯数字和右半圆括号按顺序编排,如注1），附注写在表的下方；3表的大小应以一页的页面为限，不要超限，跨页要加续表；4表名应当在表的上方并且居中。编号应分章编号，如表2-1、表2-2；5表名与上文留一空行；6中文表题、表头及表中文字均为五号宋体，表头加粗，表头与表题居中，英文字体为Times New Roman。5 总结5。1 结论电力变压器故障诊断专家系统的设计与开发是一个非常复杂的课题.该课题科技含量高,同时跨越多门学科，不仅要对变压器的运行，维护,电气试验的每一个细节有充分的了解，而且要掌握专家系统的

15、关键部分-知识的表示和知识库的构造，同时对机器学习也要有一定程度的了解。而对于诊断过程中的不确定性的分析处理又需要模糊数学的知识。可以肯定，在融进了以上的关键技术后，电力变压器故障诊断专家系统的诊断结论将是可靠的和准确的，这将大大提高电力部门的变压器维护水平。本次设计的一个重大突破是将电力变压器的诊断模块与人机界面的编写程序统一成Delphi7，使程序的执行效率大大提高;将各个诊断模块独立开来，在保证诊断结果准确的前提下使得用户可以有选择的做一些电气试验；新增试验报告系统，方便用户管理和打印试验数据，提高了程序实用性。5.2 电力变压器故障诊断专家系统的展望电力变压器的故障诊断专家系统是很有发

16、展前景和意义的一个研究领域.生产经济的发展离不开电力系统的稳定运行。电力系统的高效稳定运行要求在变压器不停机的情况下可以实现对它故障诊断与监测.在本次设计中,我们不仅改善了TFDES各个诊断模块，加强了各个模块在故障诊断时的有效结合，同时也开发了包括绝缘预防性试验基准数据库在内的三个数据库管理系统,从而实现了专家系统基于动态数据库的故障诊断，大大提高了诊断的可信度和专家系统对现场的实用性。根据电力系统的发展要求，我觉得专家系统应在以下四个方面继续发展。第一方面：专家系统的知识库需要根据最新的国家标准和最新的诊断方法不断地充实，完善。知识学习能力需要提高,知识表达的方法可以更新，同时应开发便于用

17、户维护更新的知识库管理系统.推理机的机制必须完善，应加入人工神经网，这将使得故障诊断的准确性更加提高，同时更能适用于各种情况.结论是对整个研究工作进行归纳和综合而得出的总结，对所得结果与已有结果的比较和课题尚存在的问题，以及进一步开展研究的见解与建议。结论必须完整、准确、鲜明、并突出与前人不同的新见解。可以不写展望，则不分二级标题。致谢老师是我这次毕业设计的导师。自大三暑假我参与专家系统课题以来,他便经常讲解设计思路,宏观上帮助我把握好设计方向；微观上提供各种专业知识方面的咨询,并协助我查找了大量的资料，而且给我提供了先进的仪器设备及舒适的工作环境,解决了大量的技术难题，同时为我的软件测试提供

18、了很好的平台,我所有成绩的取得和符老师悉心指导是分不开的。也感谢合肥电厂、马鞍山电厂现场工作人员的配合，是他们的中肯建议使得程序不仅仅是实验室的理论产品，而成为实用性较强的专家系统。整个设计工程中我感到受益匪浅,不但加深了对绝缘方面的专业知识,而且还学到了专家系统的精髓以及程序开发的技巧，同时掌握了一些提出问题和解决问题的方法，这些为我以后的研究生学习做了很好的铺垫。与此同时,还要感谢电力系教研室,在整个设计中认真安排统筹,为我们提供了许多实用的课题、有经验的老师以及舒适的工作环境.最后，再次感谢*老师，感谢他在学术上和为人上对我人生产生的巨大影响，我相信,我们设计的最后成果将是对他的最好的回

19、报.谢辞应以简短的文字对在课题研究和设计说明书（论文）撰写过程中曾直接给予帮助的人员（例如指导教师、答疑教师及其他人员）表示自己的谢意，这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。参考文献1 蓝之达。电气绝缘试验M。北京:中国电力出版社，1997。4 黄可鸣。专家系统.南京:东南大学出版社，2002。5 邹开其，徐杨。模糊数学与专家系统. 北京:科学出版社,2004。6 美理查德福西斯等。专家系统原理和实例研究. 北京：中国铁道出版社，1989.7 焦李成。神经网络系统理论. 西安：西安电子科技大学出版社，2003.8 王大忠,徐文，周泽存等。模糊数学、专家系统及人工神经网

20、络在电力变压器故障诊断中的应用J。中国电机工程学报，1996，16（5）：345353。9 国家经贸公司.变压器油中溶解气体分析和判断导则M。北京：中国标准出版社，2001。10 龙湘明,魏强,李凯等.Delphi 7 入门与提高. 北京：人民邮电出版社。1不少于10篇，其中5篇与任务书中的不同，至少2篇为英文2参考文献按照在正文中引用的顺序进行编码。3作者一律姓前名后（外文作者名应缩写），作者间用“,”间隔。作者少于3人应全部写出，3人以上只列出前3人，后加“等”或“etal”。4按照引用的文献类型不同使用不同的表示方法。 学术著作（注意应标明出版地及所参阅内容在原文献中的位置），表示方法为

21、：序号 作者.专著名. 版次（首版免注）.翻译者.出版地:出版社,出版年. 起页-止页. 学术期刊中析出的文献（注明应标明年、卷、期，尤其注意区分卷和期） ，表示方法为：序号 作者.题（篇）名.刊名，出版年,卷号（期号）: 起页-止页. 会议论文，表示方法为：序号 作者.篇名.会议名,会址,开会年: 有ISBN号的论文集中析出的文献，表示方法为：序号 作者.题名.见:（In:）主编.（,eds.） 论文集名.出版地:出版社,出版年.起页-止页. 学位论文，表示方法为：序号 作者.题（篇）名:博（硕）士学位论文.授学位地:授学位单位,授学位年. 专利文献，表示方法为：序号 专利申请者.专利题名.

22、专利国别,专利文献种类,专利号.出版日期.技术标准，表示方法为：序号 起草责任者.标准代号.标准顺序号发布年.标准名称.出版地:出版社,出版年.报纸文献，表示方法为:序号 作者. 文献题名. 报纸名, 出版日期（版面次序）.电子文献，表示方法为:序号 作者. 文献题名.电子文献类型标示/载体类型标示.文献网址或出处,更新/引用日期.根据GB3469 规定，对参考文献类型在文献题名后应该用方括号加以标引，以单字母方式标志以下各种参考文献类型：类型期刊文章专著论文集学位论文专利标准报纸报告资料汇编其他文献类型标志JMCDPSNRGZ附录附录1：潜伏性故障诊断结论-潜伏性故障诊断-试验设备：杨厂主变

23、1 试验日期:2001614一、气体色谱分析：气体H2CH4C2H6C2H4C2H2COCO2含量77.5189.681。2329415118991 1.初步判断：变压器内部有故障，需要用三比值法判断故障类型 2。平衡判据法：轻瓦斯保护动作，根据所取气样分析认为变压器无故障 3。辅助判断:“外部检查”中声音极为异常，“油中糠醛含量”不满足要求，“铁芯（有外接引线接地的）接地电流”不满足要求，认为：变压器内部有故障，需用三比值法判断故障类型. 4.三比值法判断：三比值编码为:0 2 2,属于高温过热性故障（700）;内容：中文字体宋体五号，1.25倍行距，段前段后均为0行，英文字体Times New Roman。 5。是否涉及固体绝缘:不涉及固体绝缘; 6.热点温度估计：热点温度为720。660037724233气体色谱综合分析结论：一般附录内容不宜过大，以下内容可放在附录之内:1正文内过于冗长的公式推导；2方便他人阅读所需的辅助性数学工具或表格；3重复性数据和图表；4论文使用的主要符号的意义和单位；5程序说明和程序全文。这部分内容可省略。如果省略，删掉此页。