本發(fā)明屬于電力設(shè)備故障檢測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種變壓器故障診斷方法。
背景技術(shù)：
：變壓器是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要部件，可靠運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)的安全性影響巨大，其故障診斷一直受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界與工程界人員的廣泛重視。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種變壓器故障診斷的方法，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)和支持向量機(jī)等。公茂法等提出了一種基于BP網(wǎng)絡(luò)算法優(yōu)化模糊Petri網(wǎng)的電力變壓器故障診斷方法，提高了故障診斷正確率。針對(duì)變壓器故障診斷中的信息具有隨機(jī)性和不確定性的特點(diǎn)，宋功益等提出了一種基于模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷方法。師瑞峰等提出了一種可擴(kuò)展的油中溶解氣體成分的電力變壓器故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較好的操作性和判別準(zhǔn)確率。鄭含博等針對(duì)變壓器油中溶解氣體，提出了一種多分類最小二乘支持向量機(jī)和改進(jìn)粒子群優(yōu)化相結(jié)合的電力變壓器故障診斷方法。但上述診斷方法和系統(tǒng)主要以數(shù)據(jù)分析為主，對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)量之間的關(guān)聯(lián)性和內(nèi)在聯(lián)系分析不足，變壓器故障診斷存在誤差。因此，我們迫切需要一種準(zhǔn)確判斷變壓器故障診斷的方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種變壓器故障診斷方法，該方法能準(zhǔn)確判斷變壓器的故障。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種變壓器故障診斷方法，包括如下步驟：1)、收集故障案例，并對(duì)案例進(jìn)行整理歸類收集各個(gè)電力公司變壓器的實(shí)際故障診斷案例，結(jié)合行業(yè)內(nèi)權(quán)威專家經(jīng)驗(yàn)，對(duì)案例進(jìn)行整理歸類；整理歸類是對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)驗(yàn)證，按故障類別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類；2)、建立故障診斷規(guī)則庫(kù)；所述規(guī)則庫(kù)包括N條故障規(guī)則；3)、根據(jù)變壓器狀態(tài)進(jìn)行故障診斷輸入變壓器相關(guān)的狀態(tài)量；對(duì)N條故障規(guī)則進(jìn)行遍歷；將N條故障診斷規(guī)則分成L個(gè)推理機(jī)，每個(gè)推理機(jī)實(shí)現(xiàn)的知識(shí)規(guī)則條數(shù)K如下：其中，為向上取整符號(hào)；每個(gè)推理機(jī)作為單獨(dú)的函數(shù)，輸入變壓器相關(guān)的狀態(tài)量，L個(gè)故障推理機(jī)由OpenMP并行執(zhí)行，將每個(gè)推理機(jī)診斷的結(jié)果進(jìn)行合并，以匹配最佳的規(guī)則為變壓器故障診斷結(jié)果；最佳匹配的依據(jù)是狀態(tài)量相似度最高；4)、輸出故障診斷結(jié)果。步驟2)中，建立故障診斷規(guī)則庫(kù)的步驟為：將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化，對(duì)狀態(tài)量與故障模式進(jìn)行編號(hào)，建立狀態(tài)量與故障模式之間的因果關(guān)系，從而形成故障診斷規(guī)則庫(kù)。原始數(shù)據(jù)離散化是將連續(xù)的狀態(tài)數(shù)據(jù)依據(jù)其特征進(jìn)行離散取值，例如對(duì)于巡檢中0代表正常，1代表異常；繞組頻率響應(yīng)按嚴(yán)重程度取0、1、2、3分別對(duì)應(yīng)繞組正常、輕微、明顯、嚴(yán)重變形等。步驟3)中，通過(guò)WebService接口調(diào)用服務(wù)，輸入變壓器的狀態(tài)量，得到故障診斷結(jié)果。步驟3)中，采用多核并行計(jì)算進(jìn)行變壓器故障診斷，其步驟為：將規(guī)則推理由多個(gè)推理機(jī)實(shí)現(xiàn)；多個(gè)推理機(jī)在多核上同時(shí)并行計(jì)算；并行推理算法由OpenMP實(shí)現(xiàn)，充分利用了硬件資源，提高了推理的速度。步驟3)采用故障診斷推理并行算法進(jìn)行運(yùn)算，該算法是指基于OpenMP多核并行實(shí)現(xiàn)的規(guī)則推理匹配算法。推理機(jī)的個(gè)數(shù)由計(jì)算機(jī)的核心數(shù)確定，即計(jì)算機(jī)有幾個(gè)核心，就有幾個(gè)推理機(jī)；步驟4)中，通過(guò)WebService接口輸出變壓器故障診斷結(jié)果。本發(fā)明按在線監(jiān)測(cè)、帶電檢測(cè)、停電試驗(yàn)和巡檢建立變壓器的狀態(tài)量，對(duì)于同時(shí)存在在線監(jiān)測(cè)、帶電檢測(cè)、停電試驗(yàn)的狀態(tài)量值，按停電試驗(yàn)、帶電檢測(cè)、在線監(jiān)測(cè)的先后順序進(jìn)行賦值，這樣依據(jù)數(shù)據(jù)的可靠性取值，保證了狀態(tài)量值的準(zhǔn)確和有效。狀態(tài)量的取值根據(jù)狀態(tài)量的特征進(jìn)行取值，例如對(duì)于巡檢中0代表正常，1代表異常；油色譜按最常使用的改良三比值法進(jìn)行取值；繞組頻率響應(yīng)按嚴(yán)重程度取0、1、2、3分別對(duì)應(yīng)繞組正常、輕微、明顯、嚴(yán)重變形等。本發(fā)明通過(guò)WebService對(duì)故障診斷算法進(jìn)行封裝，以服務(wù)的形式對(duì)外發(fā)布。其他系統(tǒng)通過(guò)WebService接口調(diào)用服務(wù)，輸入變壓器的狀態(tài)量，得到變壓器故障診斷結(jié)果。根據(jù)故障診斷的結(jié)果，結(jié)合變壓器現(xiàn)場(chǎng)的情況，制定具體的處理措施，排除變壓器故障。本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明能準(zhǔn)確的對(duì)變壓器進(jìn)行故障診斷，診斷結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可以為實(shí)時(shí)管控、運(yùn)維檢修、應(yīng)急搶修和低電壓治理等日常運(yùn)維提供輔助決策意見(jiàn)，在整個(gè)計(jì)劃(Plan)、執(zhí)行(Do)、檢查(Check)和處置(Action)的閉環(huán)管控流程中，為制定合理計(jì)劃提供參考；該方法也可供生產(chǎn)管理、營(yíng)銷、調(diào)度等系統(tǒng)調(diào)用；本發(fā)明能直接指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行、狀態(tài)檢修和故障診斷工作，極大的提高生產(chǎn)成本和管理水平，推進(jìn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)檢修以及智能運(yùn)維等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；本發(fā)明采用多核并行計(jì)算對(duì)變壓器故障診斷算法進(jìn)行加速，診斷算法以WebService服務(wù)的方式對(duì)外發(fā)布，實(shí)現(xiàn)了算法跨平臺(tái)跨語(yǔ)言的調(diào)用，供其他程序進(jìn)行調(diào)用，非常簡(jiǎn)單、方便。附圖說(shuō)明下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：圖1是基于規(guī)則推理的并行故障診斷過(guò)程圖。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參見(jiàn)圖1，一種變壓器故障診斷方法，包括如下步驟：1)、收集280個(gè)變壓器現(xiàn)場(chǎng)故障診斷的案例，并對(duì)案例進(jìn)行整理歸類；整理歸類是對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)驗(yàn)證，按故障類別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類；2)、建立故障診斷規(guī)則庫(kù)將280個(gè)變壓器現(xiàn)場(chǎng)故障診斷的案例進(jìn)行離散化，對(duì)狀態(tài)量與故障模式進(jìn)行編號(hào)，建立狀態(tài)量與故障模式之間的因果關(guān)系，從而形成故障診斷規(guī)則庫(kù)；其步驟為：將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化，按在線監(jiān)測(cè)、帶電檢測(cè)、停電試驗(yàn)和巡檢建立變壓器的狀態(tài)量，對(duì)于同時(shí)存在在線監(jiān)測(cè)、帶電檢測(cè)、停電試驗(yàn)的狀態(tài)量值，按停電試驗(yàn)、帶電檢測(cè)、在線監(jiān)測(cè)的先后順序進(jìn)行賦值，這種依據(jù)數(shù)據(jù)的可靠性取值，保證了狀態(tài)量值的準(zhǔn)確和有效；狀態(tài)量的取值根據(jù)狀態(tài)量的特征進(jìn)行取值，例如對(duì)于巡檢中0代表正常，1代表異常；油色譜按最常使用的改良三比值法進(jìn)行取值；繞組頻率響應(yīng)按嚴(yán)重程度取0、1、2、3分別對(duì)應(yīng)繞組正常、輕微、明顯、嚴(yán)重變形等；280個(gè)變壓器現(xiàn)場(chǎng)故障診斷的案例中變壓器故障診斷狀態(tài)量有104個(gè)，故障模式有32個(gè)，編碼表如表1所示；表1狀態(tài)量編碼編號(hào)狀態(tài)量狀態(tài)值M1油色譜改良三比值M2繞組直流電組0：正常；1：異常M3繞組頻率響應(yīng)0：正常；1：輕度變形；2：中度變形；3：嚴(yán)重變形M4繞組變比0：正常；1：偏高異常；-1：偏低異常M5局部放電0：正常；1：異常M6鐵芯接地電流0：正常；1：異常M7瓦斯繼電器保護(hù)動(dòng)作0：正常；1：異常M8紅外測(cè)溫0：正常；1：異常M9頂層油溫0：正常；1：異常.........M104油箱滲漏油0：正常；1：異常表2故障模式編碼根據(jù)收集的280個(gè)變壓器現(xiàn)場(chǎng)故障診斷的案例，結(jié)合行業(yè)內(nèi)權(quán)威專家的經(jīng)驗(yàn)，形成80條知識(shí)規(guī)則，表3中*表示狀態(tài)量與故障模式不相關(guān)；表3故障診斷知識(shí)規(guī)則庫(kù)每條知識(shí)規(guī)則由變壓器故障案例抽象出來(lái)，每條規(guī)則庫(kù)包含了若干條實(shí)際的案例。這些案例包括詳細(xì)的故障處理措施、設(shè)備信息、氣象、圖片和視頻等信息，通過(guò)查看這些案例，能指導(dǎo)用戶進(jìn)行故障的處理和分析；本發(fā)明的知識(shí)規(guī)則庫(kù)隨著專家現(xiàn)場(chǎng)診斷經(jīng)驗(yàn)的積累而不斷的豐富，規(guī)則庫(kù)還具有自學(xué)習(xí)功能，能將確診的案例自動(dòng)抽象為故障診斷的知識(shí)規(guī)則，并添加到故障診斷規(guī)則庫(kù)中；3)、根據(jù)變壓器狀態(tài)進(jìn)行故障診斷輸入變壓器相關(guān)的狀態(tài)量；對(duì)N＝80條故障規(guī)則進(jìn)行遍歷；以16核的服務(wù)器為例,將N＝80條故障診斷規(guī)則分成L＝16個(gè)推理機(jī)，每個(gè)推理機(jī)實(shí)現(xiàn)的知識(shí)規(guī)則條數(shù)K＝5；每個(gè)推理機(jī)作為單獨(dú)的函數(shù)，輸入變壓器相關(guān)的狀態(tài)量，L＝16個(gè)故障推理機(jī)由OpenMP并行執(zhí)行，每個(gè)推理機(jī)找出與輸入的狀態(tài)量相匹配的故障診斷結(jié)果，將每個(gè)推理機(jī)診斷的結(jié)果進(jìn)行合并，以匹配最佳的規(guī)則為變壓器故障診斷結(jié)果；4)、通過(guò)WebService接口輸出變壓器故障診斷結(jié)果。參見(jiàn)圖1，程序開(kāi)始時(shí)只有一個(gè)主線程，輸入變壓器相關(guān)的狀態(tài)量,16個(gè)故障推理機(jī)由OpenMP并行執(zhí)行，每個(gè)推理機(jī)診斷的結(jié)果由主程序進(jìn)行合并，作為最終的診斷結(jié)果輸出。為了驗(yàn)證本發(fā)明方法的有效性和可行性，通過(guò)收集的案例庫(kù)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)環(huán)境如下：CPU：Intel(R)Xeon(R)E7-48302.13GHz2.93GHz，共16個(gè)核；內(nèi)存：64G；運(yùn)行環(huán)境：VisualStudio2013和MyEclipse2014。變壓器規(guī)則推理的服務(wù)在Windows環(huán)境下采用C++編寫(xiě)，服務(wù)調(diào)用在Linux環(huán)境下采用Java編寫(xiě)。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和本發(fā)明方法對(duì)收集的280個(gè)案例進(jìn)行故障診斷，診斷結(jié)果的比較如表4所示。表4三種方法的比較結(jié)果方法平均運(yùn)行時(shí)間(ms)準(zhǔn)確率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)732483.93％貝葉斯網(wǎng)絡(luò)524381.79％本發(fā)明方法126393.93％本發(fā)明方法進(jìn)行故障診斷的時(shí)間短，準(zhǔn)確率高，相比其他兩種方法更加有效，更加適合對(duì)變壓器故障進(jìn)行診斷。用本方法對(duì)某臺(tái)10kV變壓器進(jìn)行故障診斷，該變壓器異常的狀態(tài)數(shù)據(jù)如下：油溫偏高，紅外帶電檢測(cè)發(fā)現(xiàn)套管發(fā)熱，套管表面有裂紋現(xiàn)象。采用本發(fā)明方法進(jìn)行故障診斷的結(jié)果為：故障模式為套管絕緣受潮劣化。通過(guò)搖表檢查瓷套管與地間的絕緣電阻，確認(rèn)了系統(tǒng)自動(dòng)診斷的結(jié)果與實(shí)際情況一致，本方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)維人員有很好的指導(dǎo)意義。本發(fā)明提出了一種基于規(guī)則推理的變壓器并行故障診斷服務(wù)，通過(guò)OpenMP對(duì)基于規(guī)則推理的變壓器故障診斷算法進(jìn)行多核并行加速，采用WebService方式封裝該算法，并對(duì)外提供服務(wù)；實(shí)現(xiàn)了不同平臺(tái)不同語(yǔ)言間的算法調(diào)用，接口清晰靈活，故障診斷準(zhǔn)確率高，運(yùn)行時(shí)間短，非常適合對(duì)各個(gè)電壓等級(jí)的變壓器進(jìn)行故障診斷。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3