智能化供电设备状态检修决策支持系统设计

智能化供电设备状态检修决策支持系统设计摘要：随着电电力企业向市场化化迈进，供电电设备的检修修工作，由状状态检修代替替定期检修是是必然的。采采用人工智能能的思想设计计了供电设备备状态检修决决策支持系统统。该系统具具有供电设备备状态评估、故故障诊断、检检修决策、制制定检修计划划、自学习和企业网网站检修信息息发布功能。并并且重点介绍绍了故障诊断断的两个诊断断模块：基于于专家系统的的单一诊断模模块和基于人人工神经网络络的综合诊断断模块。关键词：[HTTSS]供电设备；；状态检修；；专家系统；；人工神经元元网络状态检修方方式以设备当当前的实际工工作状况为依依据，它通过过先进的状态态监测和诊断断手段、可靠靠性评价手段段以及寿命预预测手段，判判断设备的状状态，识别故故障的早期征征兆，对故障障部位其及严严重程度、故故障发展趋势做出出判断，并根根据分析诊断结果果，在设备性性能下降到一一定程度或故故障将要发生生之前主动实实施维修［1］。它为电电气设备安全全、稳定、长长周期、全性性能、优质运运行提供了可可靠的技术和和管理保障。作到状态检检修的关键是是对设备状态态的判断，不不仅要识别已已经发生的故故障，而且预预测未来可能能发生的故障障。解决这些些问题，一些常常规的计算程序和分分析程序无能能为力或不够够有效。因为为在这些问题题中，人类专专家的经验起起着主导作用用。因此，专专家系统技术术已经运用到到电力设备状状态检修中，特特别是发电设设备的状态检检修。而专家家系统技术用用于供电设备备的状态检修修还不多见。原原因在于供电电设备的状态态检修起步比比较晚，这与与早年实行“重发轻供不不管用”的政策有关关。当前电力力企业深化改改革，以利润润为中心，实实行内部模拟拟电力市场，促促使供电企业业努力提高供供电可靠率和和检修的经济济性。因此供供电设备的状状态检修势在在必行。状态检修能能够使检修和和管理效率提提高，设备大大修间隔延长长和小修频率率降低，杜绝绝不足维修和和过剩维修，减减少重大事故故的发生，提提高了设备的的可用系数，从从而降低了企企业经营成本本。1、配电设备备状态检修决决策支持系统统的总体结构构随着传感技技术、微电子子、数字信号号处理和计算算机网络技术术在状态监测测中的应用，使状态态检修成为可可能。而人工工神经网络、专专家系统、模模糊集理论等综合智智能技术在状状态识别和故故障诊断中的的应用，使状状态检修得以以实现［2，3］。本系统根据据在线和离线线监测诊断数数据、设备寿寿命预测数据据、可靠性评评价数据、设设计参数、检检修历史数据、同同类设备统计计数据等进行行综合分析，并并利用状态评评价准则体系系对设备状态态变化趋势进进行预测，运运用决策模型型给出检修什什么和何时检检修的建议，并并制定检修计计划，发布到到企业网站。总总体结构如图图1所示。1.1设备备综合管理模模块状态检修需需要大量描述述设备状态及及其演变过程程的准确数据据，即要有足足够的信息用用于分析与决决策，这就是是设备数据综综合管理。该该模块管理、存存储所有设备备资产清单，设设备台帐图纸纸、设备设计计数据、设备备安装状况及及系统图、维维修历史数据据、设备变更更与维修记录录、设备状态态监测与诊断断数据、事故故及异常记录录、测点设置置、设备可靠靠性状态统计计分析数据等等等。1.2智能能化诊断模块块该模块用专专家系统与人人工神经元网网络结合的方方法实现。既既能对单一试试验数据进行行故障诊断，也也能对多种试试验数据进行行综合诊断。单单一诊断用产产生式专家系系统，将规程程规定和专家家知识存储在在知识库，可可以随时更新新、修改。综综合诊断用人人工神经元BP网络。功能能模块之间用用状态驱动。每每一个层次的的数据可以维维护、查询，有有利于程序的的模块化设计计［4，5］。1.3检修修决策模块对单一设备备，根据不同同运行方式和和检修方式，运运用技术经济济分析方法，对对检修费用、效效益进行评估估，给出对该该设备来说最最佳检修时间间、检修措施施和检修项目目，并形成检检修决策报告告。1.4编制制检修计划模模块状态检修并并不排斥检修修计划的作用用，恰恰相反反，状态检修修体制还要利利用一些先进进的技术手段段来动态地制制订和优化供供电设备检修修计划，以充充分发挥检修修计划的指导导作用。在状状态检修体制制下，面对众众多需要检修修的设备，检检修计划的编编制根据检修修决策的结果果，负荷预测测、趋势分析析、动态规则则等手段考虑虑配网的运行行方式、供电电可靠性、经经济性等要求求，使检修计计划既具有可可行性，又具具有科学性和经济济性。1.5企业业网站检修信信息发布模块块将排定的检检修计划发布布在供电企业业网站上，供供生产单位执执行，也为用用户提供了检检修信息，大大用户据此安安排生产，减减少供电设备备检修带来的的损失。这能能提供服务质质量，增加供供电工作的透透明度。2、基于专家系系统的单一诊诊断模块2.1单一一诊断功能单一诊断是是指对一种检检测方法所取取得的数据进进行处理和判判断，得出故故障征兆或有有关设备状态态的初步结论论。这些检测测方法指：油油中气体色谱谱检测、绕组组直流电阻检检测、绝缘电电阻及吸收比比、极化指数数检测、绝缘缘介质损耗检检测、油质检检测和绝缘老老化的检测等等等。检测的的数据与规程程比、与历史史比、与同类类设备比，并并考虑当前系系统的运行状状况，将这些些知识保存在在专家系统的的规则库中。通过各种方法检检测到的数据据，或通过检检测数据计算算出的数据，并并不能说明当当前设备的状状况，只有与与标准值比较较，才能得到到设备可能故故障的征兆。如如在变压器预预防性试验中中，绕组直流流电阻MVA以下的变压压器，相间差差别是5%，与规程比比较，规程规规定一般不超超过4%，所以得出出绕组直流电电阻相间差别别过高的征兆兆。单一诊断是是对单项试验验数据进行诊诊断。该方法法简单、宜于于实现，有时时可直接定位位故障。但更更多时给的结结论不够清晰晰，或结论片片面。因此，该该过程可以看看作综合诊断断的前期数据据处理［6］。单一诊断的的结果可能有有四种：1）明确定定位故障；2）参数正正常，不存在在与此参数有有关的故障；；3）不确定定故障是否存存在；4）故障确确实存在，但但不能定位。后后两种情况给给出的结果不不明确，需要要更多的信息息进行明确判判断，由综合合诊断来完成成。但单一诊诊断的所有诊诊断结果都送送到综合数据据库里。在综综合诊断中，对对四种结论的的处理各不相相同。单一诊断的过过程是：（1）数据据采集：采集集定期或不定定期的试验数数据；（2）参数数计算：有些些参数据不能能直接测得，需需要用试验数数据计算得到到。（3）参数数换算：有时时要把试验数数据或参数换换算成某一环环境下的数据据；（4）数据据比较：试验验数据或换算算后的数据与与规程规定的的标准试验数数据比较，与与设备原始数数据比较；（5）得出出结论：单一一诊断的结论论是上述的四四种结论。如如果不需综合合诊断，则可可以直接生成成诊断报告。2.2专家家系统各模块块的功能单一诊断功功能由专家系系统实现，该该专家系统的的模块如下：：（1）数据据库：数据来来源于设备综综合管理模块块。该库需要要的数据有：：设备工况数数据，设备设设计参数，设设备缺陷与检检修历史数据，事事故记录，同同类设备统计计数据；（2）知识识库：该库包包括故障诊断断知识和设备备状态预测知知识。包含有有设备的有关关标准、规程程、导则和有有关设备性能能指标的资料料，以及收集集的国内外诸诸多专家分析析判断设备故故障的权威经经验，用产生生式知识表示示法表示知识识；（3）推理理机：能进行行故障诊断和和设备状态预预测，并设置置监控预警功功能，发现设设备缺陷，向向运行值班和和检修负责人人发出警报。考考虑到供电设设备故障的特特点：有时是是一种故障引引起多个征兆兆；有时是一一种征兆是由由多个故障引引起的，因此此推理方式采采用混合推理理；（4）学习习机：随着标标准、规程及及导则中有关关内容的变化，经经验不断积累累和增加。诊诊断知识库要要随时扩充、修修改、更新，增增强专家系统统的诊断、决决策能力。因因此，要求学学习机有很强强的自学习功功能。自学习习包括三个方方面的内容：：①就诊断对象的的功能状态去去识别系统未未曾掌握的征征兆，并形成成新的知识；；②有新的设备时时，能够学习习新设备的故故障征兆和判判断设备状态态的规则；③对知识的自行行校正，如一一致性检验、冗冗余检验等。3、基于神经元元网络的综合诊诊断模块神经网络是是对人脑神经经系统的数学学模拟，其目目的是学习和和模仿人脑的的信息处理方方式。神经网网络把知识变变成网络的权权值和阀值，并并分布存储在在整个神经网网络之中。在在确定了神经经网络的结构构参数、神经经元特性和学学习算法之后后，神经网络络的知识表达达是与它的知知识获取过程程同时进行、同同时完成的。当当训练结束时时，神经网络络系统所获取取的知识就表表达为网络权权值矩阵和阀阀值矩阵。神神经网络具有有知识容量大大，处理的问问题范围广，推推理速度快等等优势。所以以综合诊断是是运用人工神神经元网络在在故障征兆与与故障位置之之间建立起数数学模型，将将综合诊断知知识存储在网网络的权值和和阀值里。采采用BP网络进行模模型。故障征征兆是输入层层的X1，X2，X3，XL；输出层的Y1，Y2，Y3，YN是具体的故故障。这里的的故障征兆就就是单一诊断断的结论。4、结束语供电设备状状态检修决策策支持系统中中设备状态诊诊断是关键，不不仅能对已经经发生的故障障做出诊断，还还能对将要发发生的故障进进行预测，这这样才能根据据状态进行检检修。自学习习功能，增加加了该系统的的灵活性，随随着经验的积积累，知识库库的日益丰富富，状态诊断断的可靠性将将日益提高。状态检修离离不开状态检检测技术，供供电设备的状状态监测已经经有许多的方方法，如直流流电阻测量，油油色谱分析，绝绝缘性能测试试，远红外测测温，有载调调压开关特性性测试等。随随着这些监测测手段的日益益完善，监测测点逐渐增多多，监测设备备的功能强大大，通过先进进的通讯手段段和计算机网网络化管理，状状态检修系统统就更为健全全。从电力行业业发展看，供电电设备状态检检修代替定期期检修是必然然的，但要有有一段很长的的过渡过程，在在这期间，可可能两种检修修方式并存。做做到真正的状状态检修，仅仅有技术支持持系统是不够够的，还需要要管理工作的的配合、加强强检修人员的的培训等。参考文献［1］杨叔叔子，郑晓军军。人工职能能与诊断专家家系统［M］。西安交通通大学出版社社，1990.［2］许婧婧，王晶，高高峰，束洪春春。电力设备备状态检修技技术研究综述［J