本發(fā)明涉及電力變壓器故障診斷
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種基于粗糙集理論的變壓器故障診斷方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：維護(hù)變壓器正常運(yùn)行是保證整個(gè)電力系統(tǒng)可靠供電的基礎(chǔ)。但隨著城市化的發(fā)展，用電量不斷增大，變壓器出現(xiàn)故障的可能性也隨之增大，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理這些故障，將會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全可靠性造成很大的威脅，因此如何快速準(zhǔn)確的診斷變壓器故障是當(dāng)前學(xué)術(shù)界研究的一個(gè)重點(diǎn)。目前，診斷電力變壓器故障的方法主要有兩大類，電氣試驗(yàn)法和油中溶解氣體分析法(disssolvedgasanalysis，簡(jiǎn)稱dga)。其中，dga方法中的三比值法是綜合判斷變壓器故障的重要手段之一，在變壓器故障診斷中應(yīng)用最廣。相對(duì)于傳統(tǒng)的電氣試驗(yàn)方法，三比值法在變壓器故障診斷中更加有效，尤其是對(duì)某些局部故障和發(fā)熱缺陷。但經(jīng)長(zhǎng)期的實(shí)踐和大量的故障診斷數(shù)據(jù)顯示，三比值法也存在一定的不足，如缺少編碼、編碼區(qū)間過(guò)于絕對(duì)化，以及在一些情況下會(huì)出現(xiàn)無(wú)法判斷或判斷失誤的可能，有較大的局限性。為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在dga的基礎(chǔ)上充分結(jié)合各種人工智能技術(shù)判斷變壓器故障類型，主要方法有三類：基于集合論的方法，基于智能程序系統(tǒng)的方法以及基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法。1)基于集合論的方法，如模糊集理論、粗糙集理論等。模糊集理論無(wú)需建立精確的數(shù)學(xué)模型，且診斷速度快，但是模糊理論對(duì)變壓器故障診斷的設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性，無(wú)法定義控制目標(biāo)；粗糙集理論可以處理各種缺省信息，較大程度的提高了原有變壓器故障診斷的準(zhǔn)確率，但該方法離散化以后約簡(jiǎn)程度不高。2)基于智能程序系統(tǒng)的方法，如專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)可以使各領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)很好地結(jié)合在一起，解決復(fù)雜問(wèn)題，但如果知識(shí)庫(kù)獲取不完備，則會(huì)導(dǎo)致推理的不嚴(yán)謹(jǐn)甚至得出錯(cuò)誤的結(jié)論。3)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等。該方法有很強(qiáng)的自學(xué)能力，但需要獲取大量歷史數(shù)據(jù)且運(yùn)算速度較慢，限制了該方法的實(shí)用性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有變壓器故障診斷方法所存在的問(wèn)題，提供一種基于粗糙集理論的變壓器故障診斷方法和系統(tǒng)。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：基于粗糙集理論的變壓器故障診斷方法，包括如下步驟：步驟1、將變壓器故障時(shí)所產(chǎn)生的特征氣體從變壓器油中分離出來(lái)；步驟2、對(duì)分離出的特征氣體進(jìn)行檢測(cè)，獲得特征氣體的組分類型和各組分的含量；步驟3、將特征氣體中各組分含量進(jìn)行比值，通過(guò)粗糙集理論將比值的大小進(jìn)行編碼并分類，從而生成相對(duì)應(yīng)的謂詞，最后構(gòu)成asp知識(shí)庫(kù)中的事實(shí)集；步驟4、將電力專家的知識(shí)轉(zhuǎn)換成規(guī)則集：步驟5、由步驟4的規(guī)則集構(gòu)成推理機(jī)，并對(duì)故障3的事實(shí)集進(jìn)行推理，由此獲得故障診斷結(jié)果；步驟6、對(duì)故障診斷結(jié)果進(jìn)行顯示。步驟1中，利用聚四氟乙烯高分子膜使變壓器油氣分離。步驟2的具體過(guò)程為：步驟2.1、將分離出的特征氣體，由載氣帶入色譜柱；步驟2.2、通過(guò)對(duì)特征氣體中不同組分有不同保留性能的色譜柱，使特征氣體中的各組分分離；步驟2.3、將分離后的各組分依次導(dǎo)入檢測(cè)器，以得到各組分的檢測(cè)信號(hào)；步驟2.4、按照導(dǎo)入檢測(cè)器的先后次序，區(qū)別出各組分的具體類型，并根據(jù)峰高度或峰面積計(jì)算出各組分含量；步驟2.5、將各組分進(jìn)行非電量轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)記錄下來(lái)，并傳送給事實(shí)轉(zhuǎn)換器。步驟3中的事實(shí)集為：步驟5中的規(guī)則集為：原子含義nor_old正常老化par_discharge局部放電low_temp(0,150)低溫過(guò)熱(≤150℃)low_temp(150,300)低溫過(guò)熱(＞150℃，≤300℃)mid_temp(300,700)中溫過(guò)熱(＞300℃，≤700℃)high_temp(higher700)高溫過(guò)熱(＞700℃)elec_arc_discharge電弧放電elec_arc_discharge_overhot電弧放電兼過(guò)熱low_power_discharge低能放電low_power_discharge_overhot低能放電兼過(guò)熱cha(x)c2h2/c2h4chb(y)ch4/h2chc(z)c2h4/c2h6hydrogen(h)氫氣(h2)含量methane(m)甲烷(ch4)含量ethane(t)乙烷(c2h6)含量ethylene(e)乙烯(c2h4)含量acetylene(a)乙炔(c2h2)含量sum(q,h,m)氫氣和甲烷的總量該規(guī)則集的規(guī)則具體如下：①nor_old：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝0，y＝0，z＝0；表示當(dāng)x＝0，y＝0，z＝0時(shí)故障類型為正常老化；②par_discharge：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝0，y＝1，z＝0；表示當(dāng)x＝0，y＝1，z＝0時(shí)故障類型為局部放電；③low_temp(0，150)：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝0，y＝0，z＝1；表示當(dāng)x＝0，y＝0，z＝1時(shí)故障類型為0～150℃的低溫過(guò)熱；④low_temp(150，300)：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝0，y＝2，z＝0；表示當(dāng)x＝0，y＝2，z＝0時(shí)故障類型為150～300℃的低溫過(guò)熱；⑤mid_temp(300，700)：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝0，y＝2，z＝1；表示當(dāng)x＝0，y＝2，z＝1時(shí)故障類型為300～700℃的中溫過(guò)熱；⑥high_temp(higher700)：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝0，y>＝0，y<＝2，z＝2；表示當(dāng)x＝0，y>＝0且y<＝2，z＝2時(shí)故障類型為700℃以上的高溫過(guò)熱；⑦elec_arc_discharge：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝1，y＝0，z>＝1，z<＝2；表示當(dāng)x＝1，y＝0，z＝1，2時(shí)故障類型為電弧放電；⑧elec_arc_discharge：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝1，y＝1，z>＝0，z<＝2；表示當(dāng)x＝1,y＝1,z＝0,1,2時(shí)故障類型為電弧放電⑨elec_arc_discharge_overhot：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝1，y＝2，z＝0；表示x＝1,y＝2,z＝0時(shí)故障類型為電弧放電兼過(guò)熱；⑩elec_arc_discharge_overhot：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝1，y＝2，z＝2；表示x＝1,y＝2,z＝2時(shí)故障類型為電弧放電兼過(guò)熱；low_power_discharge：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝2，y<＝1，y>＝0，z<＝2，z>＝0；表示當(dāng)x＝2，y＝0，1，z＝0，1，2時(shí)故障類型低能放電；low_power_discharge_overhot：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝2，y＝2，z<＝1，z>＝0；表示當(dāng)x＝2，y＝2，z＝0，1時(shí)故障類型為低能放電兼過(guò)熱；low_power_discharge_overhotvelec_arc_discharge_overhot：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝2，y＝2，z＝2；表示當(dāng)x＝2，y＝2，z＝2時(shí)故障類型為低能放電兼過(guò)熱或電弧放電兼過(guò)熱；elec_arc_dischargevpar_dischargevnor_old：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝1，y＝0，z＝0；表示當(dāng)x＝1，y＝0，z＝0時(shí)故障類型為電弧放電或局部放電或正常老化；elec_arc_dischargevelec_arc_discharge_overhot：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝1，y＝2，z＝1；表示當(dāng)x＝1，y＝2，z＝1時(shí)故障類型為電弧放電或電弧放電兼過(guò)熱。針對(duì)規(guī)則對(duì)應(yīng)的故障類型，還需要進(jìn)一步通過(guò)周期波形的變化來(lái)判斷具體是低能放電故障類型，還是過(guò)熱故障類型。一種基于粗糙集理論的變壓器故障診斷系統(tǒng)，包括變壓器油脫氣處理裝置、事實(shí)發(fā)生器、事實(shí)轉(zhuǎn)換器、規(guī)則集、推理機(jī)和電腦終端；變壓器油脫氣處理裝置，用于使變壓器發(fā)生故障時(shí)所產(chǎn)生的特征氣體和變壓器油分離；事實(shí)發(fā)生器，用于采集特征氣體的含量；事實(shí)轉(zhuǎn)換器，用于將采集到的特征氣體生成用于判斷故障類型的事實(shí)；規(guī)則集，用于將回答集程序結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)生成的用來(lái)預(yù)測(cè)變壓器故障類型的集合；推理機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)的推理，是基于規(guī)則集的推理在計(jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)；電腦終端，用于顯示變壓器的故障類型。上述基于粗糙集理論的變壓器故障診斷系統(tǒng)，還進(jìn)一步包括gis手持終端；該gis手持終端，用于采集變壓器的地理坐標(biāo)，并將該地理坐標(biāo)送入電腦終端進(jìn)行變壓器的地理位置的顯示。上述方案中，事實(shí)發(fā)生器為氣相色譜儀。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將粗糙集理論與asp程序相結(jié)合，構(gòu)建了基于粗糙集理論與asp的變壓器故障診斷專家系統(tǒng)--rs-asp，該方法對(duì)三比值法的臨界值進(jìn)行處理，使原三比值法更加完整，準(zhǔn)確率更高。rs-asp具有以下特點(diǎn)：1)并行性。是一種邏輯程序，具有較強(qiáng)的聲明性和模型表達(dá)能力，通過(guò)邏輯規(guī)則構(gòu)建系統(tǒng)模型，可以同時(shí)診斷兩個(gè)及兩個(gè)以上故障類型，有強(qiáng)大的并行處理能力，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)算效率；2)準(zhǔn)確性。有效地分析不精確、不完整、不一致等各種不完備信息，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，彌補(bǔ)了缺失的編碼，使三比值法更加完善，提高了診斷的準(zhǔn)確率；3)方便易用。只需在知識(shí)庫(kù)中規(guī)定目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的現(xiàn)有條件，即只需要告訴系統(tǒng)做什么，至于如何執(zhí)行則由系統(tǒng)的控制部分來(lái)處理解決，運(yùn)算速度快；4)可擴(kuò)展性。如有新的約束條件加入，無(wú)需改變系統(tǒng)模型，只需要往系統(tǒng)中加入新的規(guī)則即可，有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性。附圖說(shuō)明圖1為基于粗糙集與asp的變壓器故障診斷專家系統(tǒng)的原理圖。圖2為聚四氟乙烯高分子膜滲透機(jī)制圖。圖3為氣相色譜儀檢測(cè)流程圖。圖4為推理機(jī)推理流程圖。具體實(shí)施方式基于粗糙集與asp的變壓器故障診斷專家系統(tǒng)，如圖1所示，主要由變壓器油脫氣處理裝置、gis(地理信息系統(tǒng))手持終端、事實(shí)發(fā)生器、事實(shí)轉(zhuǎn)換器、規(guī)則集、推理機(jī)和電腦終端組成。變壓器油脫氣處理裝置，當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的特征氣體，這些氣體溶解在變壓器油當(dāng)中，通過(guò)聚四氟乙烯高分子膜可以使特征氣體和變壓器油分離。gis手持終端，是坐標(biāo)采集器，用于采集變壓器的地理坐標(biāo)，當(dāng)小區(qū)變壓器發(fā)生故障時(shí)，可以迅速?gòu)碾娔X中斷獲取發(fā)生故障的變壓器的地理坐標(biāo)。事實(shí)發(fā)生器，當(dāng)特征氣體從油中分離出來(lái)，事實(shí)發(fā)生器(即氣相色譜儀)就可以采集特征氣體的含量。事實(shí)轉(zhuǎn)換器，采集到的特征氣體通過(guò)事實(shí)轉(zhuǎn)換器生成用于判斷故障類型的事實(shí)。規(guī)則集，是用回答集程序(asp)結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)生成的用來(lái)預(yù)測(cè)變壓器故障類型的集合。推理機(jī)，是本系統(tǒng)中的主要部件，用于實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)的推理，是基于規(guī)則集的推理在計(jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)。電腦終端，用于顯示變壓器的故障類型和變壓器的地理位置。本發(fā)明將基于粗糙集與asp的專家系統(tǒng)，與變壓器油脫氣處理裝置、相應(yīng)的采集器、事實(shí)轉(zhuǎn)換器、gis手持終端等設(shè)備相結(jié)合。首先將油中溶解氣體從油中脫離出來(lái)作為氣樣；然后通過(guò)氣體采集器對(duì)氣樣中各氣體的含量進(jìn)行分析，把分析的氣樣送入到事實(shí)轉(zhuǎn)換器作為asp知識(shí)庫(kù)的事實(shí)集；最后和asp知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則集進(jìn)行匹配并把結(jié)果顯示在電腦終端?；诖植诩腶sp專家系統(tǒng)通過(guò)推理機(jī)來(lái)匹配規(guī)則集和事實(shí)集，并將匹配成功的結(jié)果送入客戶端，并在客戶端上顯示預(yù)測(cè)結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器故障的診斷。此外，本發(fā)明還對(duì)每一個(gè)變壓器都貼上二維碼，二維碼主要是記錄該變壓器的地理坐標(biāo)，用gis手持終端對(duì)二維碼進(jìn)行掃描，并把掃描到的信息輸入到電腦終端，以便維修人員更快捷的找到變壓器所在位置。其目的在于更好的促進(jìn)“人工”和“智能”的融合，從而形成完整的變壓器故障診斷系統(tǒng)。上述系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的基于粗糙集理論的變壓器故障診斷方法，包括如下步驟：步驟1)變壓器油氣分離。為了檢測(cè)變壓器油中特征氣體含量的比值，首先要把特征氣體從變壓器油中分離出來(lái)，本發(fā)明使用聚四氟乙烯高分子膜使變壓器油氣分離。高分子膜使油氣分離的原理是溶解-滲透。將聚四氟乙烯高分子膜氣室安裝在變壓器下方的出油口，則油中氣體分子會(huì)撞擊膜表面并溶解到膜的分子骨架中，然后氣體溶解產(chǎn)生的氣體體積分?jǐn)?shù)梯度使氣體在膜內(nèi)向前擴(kuò)散，隨后到達(dá)膜的另一面，此過(guò)程一直處于非穩(wěn)定狀態(tài)，直至膜中氣體的體積分?jǐn)?shù)沿膜的厚度方向變成直線時(shí)，才達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。即正反兩個(gè)方向的擴(kuò)散速度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。圖2為聚四氟乙烯高分子膜滲透機(jī)制的4種狀態(tài)，其中a表示待溶解狀態(tài)，b表示初始溶解狀態(tài)，c表示非平衡溶解狀態(tài)，d表示平衡溶解狀態(tài)。步驟2)檢測(cè)特征氣體。事實(shí)發(fā)生器，即氣相色譜是一種分離技術(shù)，氣相色譜儀將分離出的特征氣體，由載氣帶入色譜柱，通過(guò)對(duì)欲檢測(cè)混合氣體中組分有不同保留性能的色譜柱，使各組分分離，依次導(dǎo)入檢測(cè)器，以得到各組分的檢測(cè)信號(hào)。按照導(dǎo)入檢測(cè)器的先后次序，經(jīng)過(guò)對(duì)比，可以區(qū)別出是什么組分，根據(jù)峰高度或峰面積可以計(jì)算出各組分含量，并將各組分進(jìn)行非電量轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)記錄下來(lái)，傳送給事實(shí)轉(zhuǎn)換器。圖3為氣相色譜儀檢測(cè)流程圖。步驟(3)將特征氣體送入事實(shí)轉(zhuǎn)換器事實(shí)轉(zhuǎn)換器是將相應(yīng)特征氣體的含量進(jìn)行比值，通過(guò)粗糙集理論將比值的大小進(jìn)行編碼并分類，從而生成相對(duì)應(yīng)的謂詞，最后構(gòu)成asp知識(shí)庫(kù)中的事實(shí)集。定義1：在一個(gè)有限的非空集合u(稱為論域)的分類過(guò)程中，相差不大的個(gè)體被歸于同一類，他們的關(guān)系就是不可區(qū)分關(guān)系。對(duì)于任何一個(gè)屬性集合p，不可分辨關(guān)系用ind表示，ind(p)＝{(x,y)∈u×u:f(y,a),a∈p}規(guī)則解釋：不可分辨關(guān)系就是u上的等價(jià)關(guān)系，集合x是集合u的一個(gè)子集即i是集合u的一組等價(jià)關(guān)系，一個(gè)對(duì)象a是否屬于集合x根據(jù)現(xiàn)有知識(shí)來(lái)判斷，可分為三種情況：1)a肯定屬于集合x；2)a可能屬于也可能不屬于集合x；3)a肯定不屬于集合x；其中，肯定屬于集合x的對(duì)象所組成的最大集合稱為x關(guān)于i的下近似i*(x)(正區(qū))，記作pos(x)，所有與x相交非空的等效類i(x)的并集，是那些可能屬于x的對(duì)象組成的最小集合，稱為x關(guān)于i的上近似i*(x)。上近似與下近似的差稱為邊界記為bng(x)，bng(x)＝i*(x)-i*(x)上近似以外的區(qū)域稱為負(fù)區(qū)域記為neg(x)，i*(x)+neg(x)＝u上近似、下近似以及邊界區(qū)等概念稱為可分辨區(qū)，刻畫了一個(gè)邊界含糊集合的逼近特性，其中粗糙程度按公式計(jì)算。顯然0≤α1(x)≤1，如果α1(x)＝1，則稱集合x相對(duì)于i是清晰的，否則稱集合x是粗糙的，α1(x)可認(rèn)為是在等效關(guān)i下逼近集合x的精度。定義2：l0or…orlk←lk+1，…，lm,notlm+1,…，notln。其中，lis是命題語(yǔ)言l下的一個(gè)文字，k≥0，m≥k，n≥m。規(guī)則解釋：令r為形如上述中的規(guī)則，head(r)＝l0表示規(guī)則r的頭部，并且body(r)＝{l1，…，lm，notlm+1，…，notln}表示規(guī)則r的體部，atoms(r)＝{li|0≤i≤n}表示規(guī)則r中的所有原子集合，pos(r)＝{li|k+1≤i≤m}表示r中的正體部原子集合，稱為規(guī)則體部的正文字，neg(r)＝{li|m+1≤i≤n}表示r中體部帶not的原子集合，稱為規(guī)則體部的負(fù)文字。于是我們就可以將規(guī)則寫成head←pos，notneg。如果：(1)那么規(guī)則r稱為正規(guī)則，也成為基本程序；(2)那么規(guī)則r稱為事實(shí)；(3)那么規(guī)則r稱為約束。表1故障類型編碼表表中，a表示正常老化，b表示局部放電，c表示低溫過(guò)熱<150℃，d表示低溫過(guò)熱150℃～300℃，e表示中溫過(guò)熱300℃～700℃，f表示高溫過(guò)熱>700℃，g表示電弧放電，h表示電弧放電兼過(guò)熱，i表示低能放電，j表示低能放電兼過(guò)熱。根據(jù)定義1與定義2并結(jié)合表1，我們對(duì)故障類型進(jìn)行分類，分類步驟如下：(1)尋找不可分辨關(guān)系c2h2/c2h4：{{x0，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7}，{x8，x9，x10，x11，x12，x13，x14，x15，x16，x26，x27，x28}，{x17，x18，x19，x20，x21，x22，x23，x24，x25，x29}}。ch4/h2：{{x0，x2，x5，x8，x9，x10，x17，x18，x19，x20，x21，x22，x26，x27}，{x1，x6，x11，x12，x13}，{x3，x4，x7，x14，x15，x16，x23，x24，x25，x28，x29}}。c2h4/c2h6：{{x0，x1，x3，x8，x11，x14，x17，x20，x23，x26，x27}，{x2，x4，x9，x12，x15，x18，x21，x24，x28}，{x5，x6，x7，x10，x13，x16，x19，x22，x25，x29}}。c2h2/c2h4+ch4/h2+c2h4/c2h6：{{x0}，{x1}，{x2}，{x3}，{x4}，{x5}，{x6}，{x7}，{x8，x26，x27}，{x9}，{x10}，{x11}，{x12}，{x13}，{x14}，{x15，28}，{x16}，{x17}，{x18}，{x19}，{x20}，{x21}，{x22}，{x23}，{x24}，{x25，x29}}。(2)尋找各故障類型的上近似和下近似有上面三比值編碼表可知“c2h2/c2h4+ch4/h2+c2h4/c2h6”的比值組合決定了變壓器的故障類型，設(shè)x為故障類型的集合，i為3個(gè)屬性構(gòu)成的一個(gè)等效關(guān)系，那么變壓器故障類型為“正常老化”的故障類型集合為如下，x＝{x0}，i＝{{x0}，{x1}，{x2}，{x3}，{x4}，{x5}，{x6}，{x7}，{x8，x26，x27}，{x9}，{x10}，{x11}，{x12}，{x13}，{x14}，{x15，x28}，{x16}，{x17}，{x18}，{x19}，{x20}，{x21}，{x22}，{x23}，{x24}，{x25，x29}}。集合x的下近似為i*(x)＝{x0}。集合x的上近似為i*(x)＝{x0}。集合x的負(fù)區(qū)為neg(x)＝{{x1}，{x2}，{x3}，{x4}，{x5}，{x6}，{x7}，{x8，x26，x27}，{x9}，{x10}，{x11}，{x12}，{x13}，{x14}，{x15，x28}，{x16}，{x17}，{x18}，{x19}，{x20}，{x21}，{x22}，{x23}，{x24}，{x25，x29}}。由上下近似可知集合x相對(duì)于i是清晰的，因此無(wú)邊界區(qū)。同理，變壓器的其余故障類型也可得出。(3)根據(jù)分析得出有關(guān)屬性的規(guī)則：規(guī)則1：c2h2/c2h4＝0，ch4/h2＝0，c2h4/c2h6＝0時(shí)故障類型為“正常老化”。規(guī)則2：c2h2/c2h4＝1，ch4/h2＝0，c2h4/c2h6＝0時(shí)故障類型為“電弧放電”或“局部放電”或“正常老化”，同理其余規(guī)則不一一列出。步驟4)生成規(guī)則集。將電力專家的知識(shí)轉(zhuǎn)換成基于表2的規(guī)則集：原子含義nor_old正常老化par_discharge局部放電low_temp(0,150)低溫過(guò)熱(≤150℃)low_temp(150,300)低溫過(guò)熱(＞150℃，≤300℃)mid_temp(300,700)中溫過(guò)熱(＞300℃，≤700℃)high_temp(higher700)高溫過(guò)熱(＞700℃)elec_arc_discharge電弧放電elec_arc_discharge_overhot電弧放電兼過(guò)熱low_power_discharge低能放電low_power_discharge_overhot低能放電兼過(guò)熱cha(x)c2h2/c2h4chb(y)ch4/h2chc(z)c2h4/c2h6hydrogen(h)氫氣(h2)含量methane(m)甲烷(ch4)含量ethane(t)乙烷(c2h6)含量ethylene(e)乙烯(c2h4)含量acetylene(a)乙炔(c2h2)含量sum(q,h,m)氫氣和甲烷的總量表2原子對(duì)照表規(guī)則如下：①nor_old：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝0，y＝0，z＝0。表示當(dāng)x＝0，y＝0，z＝0時(shí)故障類型為正常老化。②par_discharge：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝0，y＝1，z＝0。表示當(dāng)x＝0，y＝1，z＝0時(shí)故障類型為局部放電。③low_temp(0，150)：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝0，y＝0，z＝1。表示當(dāng)x＝0，y＝0，z＝1時(shí)故障類型為0～150℃的低溫過(guò)熱。④low_temp(150，300)：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝0，y＝2，z＝0。表示當(dāng)x＝0，y＝2，z＝0時(shí)故障類型為150～300℃的低溫過(guò)熱。⑤mid_temp(300，700)：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝0，y＝2，z＝1。表示當(dāng)x＝0，y＝2，z＝1時(shí)故障類型為300～700℃的中溫過(guò)熱。⑥high_temp(higher700)：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝0，y>＝0，y<＝2，z＝2。表示當(dāng)x＝0，y>＝0且y<＝2，z＝2時(shí)故障類型為700℃以上的高溫過(guò)熱。⑦elec_arc_discharge：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝1，y＝0，z>＝1，z<＝2。表示當(dāng)x＝1，y＝0，z＝1，2時(shí)故障類型為電弧放電。⑧elec_arc_discharge：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝1，y＝1，z>＝0，z<＝2。表示當(dāng)x＝1,y＝1,z＝0,1,2時(shí)故障類型為電弧放電⑨elec_arc_discharge_overhot：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝1，y＝2，z＝0。表示x＝1,y＝2,z＝0時(shí)故障類型為電弧放電兼過(guò)熱。⑩elec_arc_discharge_overhot：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝1，y＝2，z＝2。表示x＝1,y＝2,z＝2時(shí)故障類型為電弧放電兼過(guò)熱。low_power_discharge：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝2，y<＝1，y>＝0，z<＝2，z>＝0。表示當(dāng)x＝2，y＝0，1，z＝0，1，2時(shí)故障類型低能放電。low_power_discharge_overhot：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝2，y＝2，z<＝1，z>＝0。表示當(dāng)x＝2，y＝2，z＝0，1時(shí)故障類型為低能放電兼過(guò)熱。low_power_discharge_overhotvelec_arc_discharge_overhot：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝2，y＝2，z＝2。表示當(dāng)x＝2，y＝2，z＝2時(shí)故障類型為低能放電兼過(guò)熱或電弧放電兼過(guò)熱。elec_arc_dischargevpar_dischargevnor_old：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝1，y＝0，z＝0。表示當(dāng)x＝1，y＝0，z＝0時(shí)故障類型為電弧放電或局部放電或正常老化。elec_arc_dischargevelec_arc_discharge_overhot：-cha(x)，chb(y)，chc(z)，x＝1，y＝2，z＝1。表示當(dāng)x＝1，y＝2，z＝1時(shí)故障類型為電弧放電或電弧放電兼過(guò)熱。針對(duì)規(guī)則對(duì)應(yīng)的故障類型，可以通過(guò)周期波形的變化來(lái)進(jìn)行具體判斷，具體判斷方式如下，通過(guò)matlab對(duì)電流進(jìn)行采樣分析，設(shè)一個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)為n，然后檢測(cè)相鄰的兩個(gè)周波內(nèi)采集到點(diǎn)的值。對(duì)這兩個(gè)相鄰采樣周期做差，即后一個(gè)周期的采樣序列中每個(gè)采樣點(diǎn)值減去前一個(gè)周期采樣序列相對(duì)采樣點(diǎn)值。設(shè)相鄰兩個(gè)周波的對(duì)應(yīng)采樣序列分別是ak，ak+1，其中k是任意選取的一個(gè)測(cè)量周期。則對(duì)應(yīng)采樣序列的差值bk：bki＝aki+1-akii＝1，2，……，nk＝1，2，……，n周波分析法首先對(duì)上式得到電流采樣周波bki的每個(gè)采樣點(diǎn)分別平方，然后把得到的值依次累加，當(dāng)累加完一個(gè)周期時(shí)，最后除以n后開(kāi)方，從而得到這個(gè)采用序列的均方差h代表的是采樣周波穩(wěn)定程度和波動(dòng)大小，理論上h應(yīng)該為零，但是在實(shí)際故障電弧檢測(cè)的過(guò)程中，考慮到工作情況下的隨機(jī)性干擾，h值雖然不為零，但也非常接近零。但如果直接采用h作為診斷依據(jù)，將很難確定發(fā)生故障時(shí)的判斷閥值，因此也可以使用周波分析法對(duì)h進(jìn)行歸一化，計(jì)算第k個(gè)周期采樣序列每個(gè)采樣點(diǎn)平方的平均值。由于負(fù)載的種類存在差異，發(fā)生故障電弧時(shí)電流的大小也不相同，所以周波分析法加入去量綱化的ak和h判斷后消除電流大小可能對(duì)波形造成的影響，達(dá)到簡(jiǎn)化判斷條件的效果。步驟5)推理機(jī)診斷故障類型。由上述規(guī)則集構(gòu)成推理機(jī)并對(duì)故障進(jìn)行診斷，推理機(jī)推理流程圖如圖4所示。步驟6)推理結(jié)果顯示。本發(fā)明是一種理論和建模語(yǔ)言的結(jié)合對(duì)變壓器故障編碼轉(zhuǎn)換的技術(shù)，通過(guò)故障編碼對(duì)應(yīng)相應(yīng)的故障類型，從而構(gòu)成故障診斷知識(shí)庫(kù)，通過(guò)氣體采樣器(gassampler，gs)采集特征氣體含量與知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)匹配，最終自動(dòng)產(chǎn)生診斷結(jié)果。本發(fā)明是以知識(shí)表示為基礎(chǔ)，以實(shí)用化為目的，可以輕松的處理龐大的未加整理的知識(shí)，能夠與知識(shí)的追加、修正和清除進(jìn)行簡(jiǎn)單地對(duì)應(yīng)，適用于規(guī)則和數(shù)據(jù)具有模糊度的場(chǎng)合。當(dāng)前第1頁(yè)12