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电气专业英文文献

通过分析变压器中溶解气体而进行故障诊断的专家分析

1、导言

电力变压器是电力系统中一个主要的仪器，其正确的运行对系统至关重要。

为了尽力减少系统的中断时间，许多设备已变得可以监察电力变压器的可用性。

这些设备，例如，巴克霍尔兹继电器或差动继电器，是为了对付一个严重的需要立即拆除变压器的电力故障，在这种情况下，中断是不可避免的。

因此，预防技术，及早发现故障，以避免中断是非常值得的。

在这方面的方式，分析电力变压器绝缘油中溶解气体已得到世界各地一致承认的作为一种有效的检测故障方法。

许多研究人员和电力部门汇报了他们关于溶解气体分析的经验。

然而，标准往往不用的，从一种方法到另一种方法。

每种方法都有其局限性，并没有具有准确的数学描述。

因此，变压器的诊断仍然是在启发式阶段。

基于这个原因，以此知识为基础的编程是一个合格的方式去落实这样的诊断问题。

以说明绝缘油中溶解气体为基础，专家建议原型研制一用以监视变压器故障的诊断专家系统的原型。

在这方面的设计基础的主要来源是气体比值的方法。

这种方法的局限性通过纳入诊断程序和综合专业知识而被克服。

此外，以采用TPC变压器气体分析方法为基础的数据资料库被纳入专家系统，以加强实际的表现。

不确定性管理的诊断是用模糊集概念。

这个专家系统是以基于规则而建造的，因为它可以被系统所表达出来。

专家系统的工程工具，知识工程系统（KES），是用来在发展的知识体系，因为它具有良好的人机界面。

此外，它的推理方法是类似MYCIN的。

一个著名的以规则为基础的专家系统用于医疗诊断。

人类定性诊断的专业知识的不确定性，例如，关键气体分析，以及定量的不精确性，例如，精确度数值和天然气的比例界限等，被模糊模型变得合适了。

由于执行情况等的结果，不用的确定性的因素将被分配到相应的专业知识的变量。

这两个事件驱动（向前链结）和目标驱动（反向链）的推论是用在推理机制上，以改善推理效率。

证明的可行建议的专家系统，大约有数以百计的气体的TPC的历史记录，已经经过测试。

更合适的故障类型及维修的建议，可以支持维护人员以提高变压器的诊断的表现。

2、诊断的发展和说明

像许多的诊断问题一样，诊断油浸式电力变压器是一个技术性的工作。

变压器可能通过外部显示器的观察能很好的工作，而一些早期的恶化，可能会在内部出现一些致命的问题。

据日本的经验，近八成的故障的结果，都是由于初期恶化导致的。

因此，故障应查明并避免在尽可能出现在早的阶段，一些预测维修技术。

溶解油分析是其中一个关于此问题的最热门的技术。

故障变压器中的气体，一般是由石油和其他绝缘材料的分解所产生的，例如，纤维素和纸张。

理论上讲，如果变压器中出现故障，那么个别的溶解气体的浓度，产气率，总可燃气体量和纤维素降解率，都是显着增加。

分析变压器的绝缘油中的溶解气体，它成为可行的判断早期故障类型的方法。

这项研究是用以下代表可燃气体：

氢（H2），甲烷（CH）乙烷（乙烷），乙烯（乙烯），乙炔（乙炔）和一氧化碳（CO）。

许多以DGA为基础的用以诊断初期恶化的方法已经被发表出来。

即使在正常的变压器的条件下，这些气体中的一些可能会在内部形成。

因此，这要规范地建立一个足够大的取样浓度，以评估统计。

TPC从电力变压器调查的气体数据用以建立其自己的准则。

发达国家在这方面的知识库文件，是部分根据这些数据建成的。

这另一方面，Dornerburg制定了一个方法对浓度的气体分析来判断不同的故障，例如甲烷/小时，甲烷/乙烯，与溶解的化合物等。

罗杰斯母马全面比率代码以理论热力学评估的观点解释热量缺点类型。

因为它消除了油容量的作用并且简化了单位，选择这个气体比率法是可行的。

而且，它以表格形式系统地对诊断技术金星了分类。

表1显示比例的方法，是由罗杰斯提出的。

被溶化的气体会因为不同的木质而有所变化。

通过分析能量密度的故障，很可能区分三个基本故障的过程，过热（裂解），电晕（局部放电）和电弧放电。

电晕和电弧引起的电气故障，而过热是一个热故障。

这两种类型的故障导致我的恶化，而损害过热通常小于从电应力。

事实上，不同的气体的变化趋势，导致不同的故障类型，而通过判断关键气体变化趋势而确定故障类型的方法是确定的。

例如大量的乙炔和氧气产生轻微的电弧故障。

大量的乙炔和乙烯产生一电弧故障的症状。

3、故障诊断专家系统

本研究的目的是发展一种类似人类专家以规则为基础的专家系统来进行变压器的诊断。

系统处理详情如下所述。

3.1诊断方法

诊断是一个需要经验的任务。

从只有极少数的调查中确定一种方法，hi不明智的。

因此，本研究采用合成方法的专业知识与的程序，以协助热门气比方法和完美的实际表现。

3.1.1经验丰富的诊断程序

变压器的例行维护程序在列表中。

这个程序的核心是基于DGA的技术。

气体比值法是重要的知识来源。

气体比值法存在一些限制。

比例是无法涵盖所有可能的个案。

最低含量的气体必须含有。

介入CO的和CO2的坚实绝缘材料分别被处理，并且气体比率代码主要从一台的变压器开发。

其他诊断的专业知识应该用来协助这个方法。

准则、综合性专门技术方法和数据库记录被合并完成这些局限第一步这个诊断过程通过请求DGA开始为一油样进行测试。

必须为进一步推断知道更重要的相关资讯，如电压水平，防腐剂类型，上线-变抽头（有载分接开关）状态，经营的期间和去除毒气的时间的更加重要的相关信息。

Noms（标准）由TPC典型数据设定然后用于判断变压器的情况的电源变压器的气体。

由于不正常的情况，气体比率法用于诊断变压器故障类型。

如果不同或未知的诊断结果从这些比率法被找到，将会采取一个进一步综合性专门技术。

在这些程序以后，不同的严重程度分别对应适当的维护建议。

3.1.2综合的专业知识

比例的趋势，规范的门槛，关键气体分析和一些专业知识，被视为不同的证据，以确认一些特殊的故障类型。

在其他的话，更重要的证据已收集了对一些特殊故障类型，更好地评估变压器的地位得到了。

换句话说，更加重大的证据为一些特别缺点类型收集了，对变压器状态的更好的评估获得。

比例的趋势，可以被看作是改造传统的气体的比例和关键气体的方法。

比例的CH，以乙烷是有关区分故障。

这些气体的趋势可以预测故障类型。

根据变压器历史数据库的其他专门技术也用于分析案件变压器的特征。

第3，4部分提供这些规则的细节。

3.2专家系统的结构

诊断专家系统组成的四个组成部分，工作记忆，一个知识库，推理机和人机界面。

工作记忆（全球数据基地）包含当前有关的数据，以解决目前的问题。

在这项研究中，大部分的诊断变量存储在数据基础目前的气体浓度，有些是从用户，其他人是来自变压器的历史资料库。

请注意，模糊集的概念，1S的纳入，以创造模糊变量上的要求，系统推理。

一个知识库，是收集域的专门知识。

它包含的事实和知识的关系，利用这些事实，并以此为基础的决策。

生产使用的规则在这个系统中是表示，如果-然后形式。

一个成功的专家系统依赖于高品质的知识库。

这个变压器故障诊断系统，知识库中包含了一些受欢迎的解释性方法碇泊区，合成专业知识，方法和启发式维修规则。

3.4节将描述这方面的知识基础。

另一个特殊的考虑，在专家系统是其推理引擎。

推理机控制策略，推理和寻找适合的知识。

推理策略，员工都提出链结（数据驱动）和反向链（目标驱动）。

模糊规则的，规范的规则，气比的规则，合成专业知识，规则和一些对维修规则实施的反向链。

其他规则，例如，程序，规则和一些维修规则，使用着链接。

前者可提高搜索效率，妥善安排的位置，显着的规则，推理程序。

后者的策略，只有搜索的关键条件语句在前期是负责确定是否整个统治是真或假。

以优势，这两种方法在建设和构建一个知识库，提高推理效率显着。

至于人机界面。

已有一套有效的界面，这是较典型的知识编程语言，例如，用Prolog或Lisp的。

借助这个界面，能力追查，解释和培训，在专家系统是大大简化。

4.专家系统的实施

一个专家系统的开发是根据整个系统的提出的解释的规则和诊断过程。

为了证明专家系统在诊断上这个举措的可行性，被MTL系统支持的气体数据已经被检测过。

在台湾，MTL系统实施DGA方法，并将结果向所有有关的电力变压器代理报告。

作为返回结果，这些代理要求，定期收集和供应他们的变压器油样本。

分析后的石油样本，收集的超过十年的有价值的气体记录，并分为三个电压等级，69kv，161kv和345kv。

因此，一个变压器的气体的记录是由几组数据组成的。

在DGA这一过程中，所有这些数据可能都会被考虑到，但只有最近的数据有重大影响的诊断详列于后。

在MTL系统中，所有气体的浓度是在体积浓度所表示的百万分之一。

100ppm平等于0.01毫升（气）/100毫升（石油）。

从专业方面讲，只有通过检查变压器的正常水平才可使系统的正常状态得以证实。

在实践中，大部分的变压器油样品是完全正常的，这可以从早期对这一专家系统的执行中成功地推断出来。

然而，问题是成功的专家系统主要是依赖于诊断变压器的能力。

在运行中，许多不正常状况下的气体记录被选择去测试这一诊断系统。

攻有101个变压器记录已经被处理，结果归纳在表5.。

在这些实施，三个被列出和证明了。

表5所示是测试结果，101个单位的变压器的三种补救措施类型：

正常，热故障和电弧故障。

经过实际状况和专家的判断比较，摘要结果获得。

如前所述，一个单位的变压器可能包括许多组的气体数据。

在评价中，因为有些变压器在不同的运作阶段可能不同的初始故障，所以我们描述故障是通过一组关键气体的含量。

一些故障的测试是由于在石油采样容器中的剩余油所造成的，不稳定的气体的特点，新拖气样品和一些模糊的气体类型。

如果想了解更多信息或新技术的支持及其他不认识的函数，他们可以加入知识bas扩大这个原型专家系统表现。

此外，说明的参数表2，第3和第4是适合的TPC电力变压器。

如果维修人员寻找更多合适的系统参数，有些地方可予修改。

5.结论

原型专家系统在个人计算机被开发使用KES。

他可以诊断被怀疑的变压器的缺点和建议适合的维护行动。

模糊集的概念是用来出路不明朗，规范的阈值，气体的比例选区分界及关键气体分析。

综合性方法的诊断过程用以协助由气体比值方法不能得到妥善处理的情况。

从专家系统的实施表现看，专家系统是协助人类专家和维护工程师的有用工具。

这个专家系统知识库被纳入DGA、综合性专门技术和启发式维护规则之内。

TPCMTL所支持的约十年收集的变压器的检测数据资料库，也是用来改善诊断。

通过发展所提出的专家系统，可以继续保留包含专业知识库的TPCMFT。

此外，这一工作可以加入任何新的经验，测量和分析技术用以继续扩大知识库。

AnExpertSystemforTransformerFaultDiagnosisUsingDissolvedGasAnalysis

1.INTRODUCTION

Thepowertransformerisamajorapparatusinapowersystem,anditscorrectfunctioningitsvitaltominimizesystemoutages,manydeviceshaveevolvedtomonitortheserviceabilityofpowertransformers.Thesedevices,suchas,Buchholzrelaysordifferentialrelays,respondonlytoaseverepowerfailurerequiringimmediateremovalofthetransformerfromservice,inwhichcase,outagesareinevitable.Thus,preventivetechniquesforearlydetectionfaultstoavoidoutageswouldbevaluable.Inthisway,analysisofthemixtureofthefaultygasesdissolvedininsulationoilofpowertransformerhasreceivedworldwiderecognitionasaneffectivemethodforthedetectionofoncipientfaults.ManyresearchersandelectricalutilitieshavereportedontheirexperienceanddevelopedinterpretativecriteriaonthebasisofDGA.However,criteriatendtovaryfromutilitytoutility.Therefore,transformerdiagnosisisstillintheheuristicstage.Forthisreason,knowledge-basedprogrammingisasuitableapproachtoimplementinsuchadiagnosticproblem.

BasedontheinterpretationofDGA,aprototypeofanexpertsystemfordiagnosisofsuspectedtransformerfaultsandtheirmaintenanceproceduresisproposed.Thesignificantsourceinthisknowledgebaseisthegasratiomethod.Somelimitationsofthisapproachareovercomebyincorporatingthediagnosticprocedureandthesyntheticexpertisemethod.Furthermore,databasesadoptedfromTPC'Sgasrecordsoftransformersareincorporatedintotheexpertsystemtoincreasethepracticalperformance.Uncertaintyofdiagnosisismanagedbyusingfuzzysetconcepts.Thisexpertsystemisconstructedwithrulebasedknowledgerepresentation,sinceitcanbeexpressedbyexperts.Theexpertsystembuildingtool,knowledgeEngineeringSystem（KES）,isusedinthedevelopmentoftheknowledgesystembecause,ithasexcellentman-machineinterfacethatprovidessuggestions.Moreover,itsinferencestrategyissimilartotheMYCIN.Afamousrule-basedexpertsystemusedformedicaldiagnosis.Theuncertaintyofhumanqualitativediagnosticexpertise,e.g.,keygasanalysis,andanotherquantitativeimprecision,suchas,normsthresholdandgasratioboundariesetc.,aresmoothedbyappropriatefuzzymodels.Withtheresultsofsuchimplementation,differentcertaintyfactorswillbeassignedtothecorrespondingexpertisevariables.Bothevent-driven（forwardchaining）andgoal-driven（backwardchaining）inferencesareusedintheinferenceenginetoimprovetheinferenceefficiency.Todemonstratethefeasibilityoftheproposedexpertsystem,aroundhundredsofTPChistoricalgasrecordshavebeentested.Itisfoundthatmoreappropriatefaultytypesandmaintenancesuggestionscansupportthemaintenancepersonalstoincreasetheperformanceoftransformerdiagnosis.

2.DEVELOPMENTOFDIAGNOSISANDINTERPRETATION

Likemanydiagnosticproblems,diagnosisofoil-immersedpowertransformerisaskilledtask.Atransformermayfunctionwellexternallywithmonitors,whilesomeincipientdeteriorationmayoccurinternallytocauseafatalprobleminthelatterdevelopment.AccordingtoaJapaneseexperience,nearly80%ofallfaultsresultfromincipientdeteriorations.Therefore,faultsshouldbeidentifiedandavoidedattheearliestpossiblestagebysomepredictivemaintenancetechnique.DGAisoneofthemostpopulartechniquesforthisproblem.Faultgasesintransformersaregenerallyproducedbyoildegradationandotherinsulatingmaterial,e.g.,celluloseandpaper.Theoretically,ifanincipientoractivefaultispresent,theindividualdissolvedgasconcentration,gassingrate,totalcombustiblegas（TCG）andcellulosedegradationareallsignificantlyincreased.Byusinggaschromatographytoanalysethegasdissolvedinatransformer'sinsulatingoil,itbecomesfeasibletojudgetheincipientfaulttypes.Thisstudyisconcernedwiththefollowingrepresentativecombustiblegases;hydrogen（H2）,methane（C2H2）,ethane（C2H6）,ethylene（C2H2）andcarbonmonoxide（C0）.

ManyinterpretativemethodsbasedonDGAtothenatureofincipientdeteriorationhavebeenreported.Evenundernormaltransformeroperationalconditions,someofthesegasesmaybeformedinside.Thus,itisnecessarytobuildconcentrationnormsfromasufficientlylargesamplingtoassessthestatistics.TPCinvestigatedgasdatafrompowertransformerstoconstructitscriteria.Thedevelopedknowledgebaseinthispaperispartiallybasedonthesedata.Onthehand,Dornerburgdevelopedamethodtojudgedifferentfaultsbyratingpairsofconcentrationsofgases,e.g.,CH/H,GH/C3H4,withapproximatelyequalsolubilityandfusioncoefficients.Rogersestablishedmarecomprehensiveratiocodestointerpretthethermalfaulttypeswiththeoreticalthermodynamicassessments.Thisgasratiomethodwaspromisingbecauseiteliminatedtheeffectofoilvolumeandsimplifiedthechoiceofunits.Moreover,itsystematicallyclassifiedthediagnosisexpertiseinatableform.Table1displaystheratiomethodasproposedbyRogers.Thedissolvedgasmayvarywiththenatureandseverityofdifferentfaults.Byanalyzingtheenergydensityoffaults,it'spossibletodistinguishthreebasicfaultprocesses:

overheating（pyrolysis）,corona（partialdischatge）andarcingdischarge.Coronaandarcingarisefromelectricalfaults,whileoverheatingisathermalfault.Bothtypesoffaultsmyleadto