变压器故障综合诊断专家系统的研究与实现

论文摘要

电力变压器是电力系统的重要电气设备,其运行状态直接影响着电力系统的安全性。因此,及早发现变压器潜伏性故障,是电力部门关注的一个重要问题。借助专家系统和模糊理论等技术可以有效地实现变压器故障诊断的智能化,促进变压器故障诊断技术研究成果的快速、有效转化。以油中溶解气体分析结果为特征量,利用三比值法对变压器进行故障诊断是一种十分广泛且有效的方法。本文在三比值法的基础上,利用人工智能相关技术构建了一个变压器故障综合诊断专家系统。该专家系统综合了基于产生式规则的诊断、模糊诊断和可视化诊断。当气体含量比值不在三比值法编码边界处时,采用基于产生式规则的方法进行快速诊断；当气体含量比值在编码边界处时,采用模糊诊断法以提高诊断准确率。进一步,为了使用户能更清晰、直观地观测到变压器当前运行故障在故障空间中的位置,该综合诊断专家系统同时给出了可视化立体图示法和杜威(Duval)三角形法。这两种方法降低了模糊诊断方法所需要的计算负载,且杜威(Duval)三角形法总能给出一种辅助诊断结果。实例证明,本文提出的变压器故障综合诊断专家系统,能够有效避免采用单一变压器故障诊断方法带来的诊断出错和得不出诊断结果等问题。并且,对于部分判断结果可以用该专家系统中的三种方法进行相互验证,从而提高诊断的准确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 电力变压器故障诊断的研究现状
• 1.3 研究工作概述及内容安排
• 第二章 基于产生式规则的变压器故障诊断
• 2.1 基于产生式规则的专家系统概述
• 2.1.1 专家系统的定义及基本组成要素
• 2.1.2 基于产生式规则的专家系统
• 2.2 知识库设计
• 2.2.1 变压器故障诊断三比值法
• 2.2.2 知识的获取
• 2.2.3 知识表示方式
• 2.2.4 "与或森林"知识表示方式
• 2.2.5 知识库概念结构设计
• 2.2.6 知识库逻辑结构设计
• 2.3 知识的管理
• 2.4 基于产生式规则的推理机设计
• 2.4.1 推理控制策略简介
• 2.4.2 正向推理机设计
• 2.5 小结
• 第三章 变压器故障模糊诊断
• 3.1 三比值法的不足
• 3.2 变压器模糊推理的数学基础及模型
• 3.2.1 变压器模糊推理数学基础
• 3.2.2 变压器模糊推理模型
• 3.3 传统变压器模糊诊断的不足
• 3.4 基于三比值的变压器模糊诊断
• 3.4.1 编码组合模糊向量的获取
• 3.4.2 确定编码—故障模糊关系矩阵R
• 3.4.3 确定模糊合成算子
• 3.4.4 解模糊获取诊断结果
• 3.5 模糊知识库设计
• 3.6 模糊推理机设计
• 3.7 小结
• 第四章 变压器故障可视化诊断
• 4.1 可视化技术简介及模型的建立
• 4.2 可视化技术的实现
• 4.2.1 立体图示三维可视化
• 4.2.2 Duval三角形二维可视化
• 4.3 小结
• 第五章 系统的总体设计和实现
• 5.1 系统的功能和总体结构
• 5.1.1 系统功能目标
• 5.1.2 系统结构设计
• 5.1.3 系统工作流程
• 5.2 系统推理机总体设计
• 5.3 综合数据库的设计
• 5.4 系统开发平台及类图
• 5.4.1 系统开发平台
• 5.4.2 系统主要类图
• 5.5 诊断实例
• 5.5.1 气体比值不在编码边界处诊断实例
• 5.5.2 气体比值在编码边界处的诊断实例
• 5.5.3 历史数据诊断结果和实际故障比较
• 5.6 小结
• 第六章 总结及展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与项目及论文发表