智能診斷方法在電力變壓器故障識別中的應(yīng)用研究

朱德虎

西門子變壓器（武漢）有限公司 湖北武漢 430415

電力系統(tǒng)是我國能源輸出的重要系統(tǒng)，直接關(guān)系我國的居民生活和工業(yè)生產(chǎn)。電力變壓器是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，其故障就會導(dǎo)致電力傳輸出現(xiàn)問題。因此為確保其正常運轉(zhuǎn)，對其的故障診斷變的尤為重要。

1 電力變壓器的常見故障

電力變壓器主要由鐵芯、繞阻、變壓器油、調(diào)壓分接開關(guān)等四部分組成，也就是說電力變壓器的主要故障就來源于這四部分的故障。①鐵芯故障，鐵芯即硅鋼片跌積而成的鐵芯柱，鐵芯柱需要有夾緊措施，一般通過穿心螺桿實現(xiàn)，一旦螺桿的絕緣體發(fā)生損壞會引起變壓器內(nèi)部過熱，過熱會引起變壓器油的分解，可能造成嚴(yán)重的事故。②繞阻故障，繞阻故障的主要原因是絕緣出現(xiàn)問題。當(dāng)繞阻的絕緣損壞時，繞阻就會出現(xiàn)相間短路、匝間短路或斷線等現(xiàn)象。另外，繞阻故障的發(fā)生原因還可能是繞阻受潮或者絕緣油內(nèi)摻進了雜質(zhì)等。③變壓器油故障，變壓器油出現(xiàn)故障是最為危險的故障，變壓器油的油溫超標(biāo)時，加速油的分解，可能造成變壓器內(nèi)部擊穿，從而可能造成變壓器著火，嚴(yán)重情況下可能會導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)的癱瘓。④調(diào)壓分接開關(guān)故障，故障一般發(fā)生在分接開關(guān)的觸頭部位，與一般家用的電力接頭故障成因基本一致，即由接觸不良引起[1]。

2 智能診斷方法在電力變壓器故障識別中的應(yīng)用

2.1 智能診斷方法在電力變壓器故障識別中的實例分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計算等技術(shù)的發(fā)展，智能診斷方法越來越完善。結(jié)合多年的工作實踐，目前電力系統(tǒng)中的智能診斷方法主要包括以下幾種：①基于專家系統(tǒng)的方法。基于專家系統(tǒng)的診斷方法是電力故障診斷常會用到的方法，其主要是通過利用交互性的知識庫實現(xiàn)對不確切信息的推理，以此解決復(fù)雜的故障問題；②基于模糊推理方法?；谀：评砭褪抢霉收系奶卣鲗ζ溥M行診斷；③基于智能計算的方法。智能計算是診斷前沿技術(shù)，最典型的是遺傳算法；④貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)就是擁有扎實的理論基礎(chǔ)，通過選用圖形簡單易懂地描述概率分布。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)故障診斷流程：第一步，采集樣本數(shù)據(jù)，選擇好訓(xùn)練樣本數(shù)和測試樣本數(shù)。第二步，使用weka中的各種離散方法對數(shù)據(jù)樣本進行離散化。第三步，利用離散后的樣本數(shù)據(jù)進行貝葉斯網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，建好貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型。第四步，對測試樣本集進行分類預(yù)測。為了準(zhǔn)確剖析智能診斷方法在變壓器故障識別中的應(yīng)用價值，本文以貝葉斯網(wǎng)絡(luò)為例進行分析。

2.2 二次回路物理鏈路建立

智能變電站內(nèi)典型間隔的過程層二次回路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示（圖中A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、U、V為光纖網(wǎng)絡(luò)端口；圖中K、L、M、N、P、Q、R、S、T、W、X、Y為物理光纖）。通過分析，智能站內(nèi)與過程層通信相關(guān)的主要有這幾類設(shè)備：智能二次設(shè)備：主要包括智能終端、合并單元、數(shù)字式保護裝置、數(shù)字式測控裝置等；交換機：本系統(tǒng)主要涉及的是過程層交換機；光配設(shè)備：包括光纖配線架和光纜終端盒等，建立的物理模型中將主要包含這幾類設(shè)備[2]。

二次回路的智能診斷需要將二次回路物理鏈路的數(shù)據(jù)化，將物理鏈路信息轉(zhuǎn)換成可以分析的數(shù)據(jù)信息。為獲得物理鏈路信息，系統(tǒng)首先需要導(dǎo)入物理鏈路配置文件，從文件中提取相應(yīng)的信息，形成智能變電站內(nèi)二次設(shè)備端到端的物理拓?fù)鋱D；對于通過交換機形成的回路，還需通過利用站內(nèi)VLAN劃分及SCD文件中物理端口的信息，獲取跨交換機的物理鏈路信息；以上訴步驟為基礎(chǔ)，形成包含智能變電站二次設(shè)備直聯(lián)及網(wǎng)絡(luò)間接連接的完整的物理鏈路拓?fù)鋱D。

圖1 智能變電站內(nèi)典型間隔物理鏈路拓?fù)鋱D

2.3 物理回路與虛回路融合

智能變電站內(nèi)二次設(shè)備建立了完整的模型及數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，根據(jù)IEC61850規(guī)約，SCD文件完整描述了智能二次設(shè)備對外輸出及其自身需要輸入的信息，每個裝置都配置了自身的輸入量及其來源。

基于SCD文件，虛回路的建立相對比較容易，通過導(dǎo)入SCD文件中虛端子的信息即可形成站內(nèi)二次設(shè)備虛回路信息流圖。根據(jù)SCD文件中每個裝置各數(shù)據(jù)集輸出的光口信息及輸入信息光口信息，結(jié)合端口所連接光纖標(biāo)識以及二次回路物理鏈路拓?fù)淇傻玫教摶芈放c物理鏈路的對應(yīng)關(guān)系，以構(gòu)建站內(nèi)虛實結(jié)合的完整的二次回路架構(gòu)信息[3]。

3 結(jié)語

智能變電站標(biāo)準(zhǔn)化的信息傳輸、信息共享的理念，為站內(nèi)各類高級應(yīng)用提供了基石。所述方法充分利用了站內(nèi)各設(shè)備給出的狀態(tài)信息及網(wǎng)絡(luò)上所流動的各種數(shù)據(jù)，并依賴各個虛回路中存在的相關(guān)性及耦合特點來自動、智能的分析判斷出二次回路中存在的故障點。據(jù)文中方法所開發(fā)的系統(tǒng)在工程應(yīng)用中，取得了良好效果。