專利名稱：一種基于自適應(yīng)遺傳算法的油浸式變壓器故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓器故障診斷方法，屬于電力技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，電力變壓器擔(dān)負著電網(wǎng)間電壓變化、電能轉(zhuǎn)化的功能，是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一。變壓器在運行過程中的故障一方面會對設(shè)備本身造成損傷或損壞， 對所帶用戶造成停電；另一方面也可能引發(fā)系統(tǒng)事故，其危害更大。隨著計算機技術(shù)、智能技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，各種智能故障診斷技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于電力變壓器的故障診斷中，成為變壓器故障診斷的一種方便、有效的重要手段。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)技術(shù)監(jiān)督系統(tǒng)、通過對電力變壓器等電氣設(shè)備進行故障檢測和分析診斷，從而準確、可靠地發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備中潛在的故障，能有效地防止由此引起的重大電力事故，實現(xiàn)從現(xiàn)行的預(yù)防性檢修方式向狀態(tài)檢修方式轉(zhuǎn)變，對電力系統(tǒng)運行的安全可靠性和經(jīng)濟性都具有十分重要的意義。如何及時發(fā)現(xiàn)和診斷變壓器故障是電力部門所重視的課題，變壓器油中溶解氣體 (DGA dissolved Gas Analysis)含量是發(fā)現(xiàn)變壓器缺陷和潛伏性故障的有效手段，在故障發(fā)生前，各種氣體的濃度隨時間的變化是漸進的、有規(guī)律的，因此在對各氣體濃度進行預(yù)測的基礎(chǔ)上實現(xiàn)故障預(yù)測、診斷是可能的。目前對于大型的電力變壓器，幾乎都是用油來絕緣和散熱，其中的油與油中的固體有機絕緣材料在變壓器運行時，會因為電、熱、氧氣以及局部電弧等多種因素的作用逐漸老化、裂解，據(jù)實驗表明，隨著熱解溫度升高，熱解氣體中各組分出現(xiàn)的順序為烷烴一烯烴 —炔烴。受熱時間越長，氣體的相對量愈大，主要包括CH4、C2H2, C2H4和C2H6等低分子烴類， 以及C0、0)2和吐這七種氣體，這些氣體多數(shù)溶解在油中。當電力變壓器內(nèi)部存在潛伏性的局部過熱或局部放電時，就會加快氣體產(chǎn)生的速度。隨著故障的進一步發(fā)展，裂解出來的氣體形成氣泡在油中經(jīng)過對流和擴散作用，就會不斷地溶解、增加。一般來說，對于不同性質(zhì)的故障，絕緣物分解產(chǎn)生的氣體組分不同；而對于同一性質(zhì)的故障，由于程度不同，所產(chǎn)生的氣體數(shù)量也不同。油中溶解氣體的組分和含量在一定程度上反映出電力變壓器絕緣老化或故障的程度，可以作為反映電力設(shè)備異常的特征量。關(guān)于變壓器中油、紙絕緣體和電場熱分解的關(guān)系可以見下表1所示表1變壓器油、紙絕緣材料與電場熱分解氣體的關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種基于自適應(yīng)遺傳算法的油浸式變壓器故障診斷方法，其特征是，包含執(zhí)行子系統(tǒng)執(zhí)行步驟步驟1 檢測器把環(huán)境的輸出即采集到的油中溶解氣體的含量編碼成外部消息存入消息隊列之中；步驟2:將消息隊列中的所有消息與故障規(guī)則集中的所有規(guī)則進行匹配，并把匹配成功的規(guī)則存入到匹配規(guī)則集之中，并且進行沖突檢測；步驟3 對匹配規(guī)則集中的規(guī)則進行沖突檢測，最后激活沖突檢測中存活的規(guī)則，這條規(guī)則可以將其動作部分即故障類別作為新消息發(fā)送出去，發(fā)送的消息為外部消息或內(nèi)部消息；未被激活的規(guī)則繼續(xù)放入消息隊列之中；步驟4 清空消息隊列若步驟3中產(chǎn)生的是外部消息，則將消息通過作用器作用于環(huán)境；若步驟3中產(chǎn)生的是內(nèi)部消息，則將該消息再放入消息隊列之中，并重復(fù)步驟2-步驟 4，直至在步驟3中產(chǎn)生的是外部消息為止；還包含評價子系統(tǒng)評價步驟步驟5 評價子系統(tǒng)應(yīng)用組桶式算法對規(guī)則進行信用分配，若當前的激活消息是外部消息，則該消息直接從環(huán)境中得到回報；若當前激活的消息是內(nèi)部消息，則它需要在放入 “消息隊列”之后的下一輪匹配之后，獲得由被匹配規(guī)則所發(fā)出的回報；還包含規(guī)則發(fā)現(xiàn)優(yōu)化的步驟步驟6 在執(zhí)行子系統(tǒng)和信用分配子系統(tǒng)運行一段時間Tga之后，啟動自適應(yīng)遺傳算法， 對分類規(guī)則集進行優(yōu)化，每隔Tga時間遺傳算法運行一次；步驟7 對自適應(yīng)遺傳算法生成的規(guī)則進行專家指導(dǎo)，將確定的不正確、無代表性的規(guī)則舍棄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自適應(yīng)遺傳算法的油浸式變壓器故障診斷方法，其特征是，規(guī)則集中的規(guī)則是“if<條件>then<動作 >”的產(chǎn)生式規(guī)則，具體形式為if (T1) and (T2) and. . . (Ti). . . and (Tn) then class = Ci其中，(T1) and CT2) and. . . (Ti). . . and (Tn)是條件部分，class = Ci 是動作部分 Ji 是一個包含有屬性Attribute、運算符Operator禾口值Value的三元組(Attribute, Operator, Value)，表示的是某個Attribute與Value之間的關(guān)系是由Operator連接的；(；表示的是故障的類別。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于自適應(yīng)遺傳算法的油浸式變壓器故障診斷方法，其特征是，所述屬性 Attribute 指 H2, CH4, C2H2, C2H4、C2H6, CO、CO2 這七種氣體和由 CH4, C2H2, C2H4、C2H6這四種烴含量之和組成的總烴含量；運算符Operator包括大于( > )、小于(< ) 和等于(=)；Value就是氣體的含量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于自適應(yīng)遺傳算法的油浸式變壓器故障診斷方法，其特征是，所述故障的類別包括正常Ctl、一般過熱C1、嚴重過熱C2、局部放電C3、火花放電C4、電弧放電C5和進水受潮C6。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于自適應(yīng)遺傳算法的油浸式變壓器故障診斷方法，其特征是，將氣體及總烴含量進行歸一化，轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)取值范圍全部在W，l]之間，并將
分成N個檔位，所述三元組轉(zhuǎn)換為二元組(Attribute，Value)，其中，Attribute仍然是七種氣體與總烴含量，Value是氣體以及總烴含量經(jīng)過歸一化、離散化之后的值，取值為i，·0 ^ i < N-I0
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于自適應(yīng)遺傳算法的油浸式變壓器故障診斷方法，其特征是，自適應(yīng)遺傳算法采用Michigan編碼方式，一條染色體代表一條規(guī)則，一條規(guī)則是一個分類器，通過選擇、交叉、變異得到新一代群體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于自適應(yīng)遺傳算法的油浸式變壓器故障診斷方法，其特征是，自適應(yīng)遺傳算法每次選擇出具有最大強度的故障規(guī)則加入到所述故障規(guī)則集中， 故障規(guī)則的強度參數(shù)S(t)計算的方法為如果后代從交叉中產(chǎn)生，則將兩個父代的強度值各減去1/3，同時將被減值之和作為后代的強度值；如果后代從變異中產(chǎn)生，則將父代的強度值減半，并將被減值作為后代強度值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于自適應(yīng)遺傳算法的油浸式變壓器故障診斷方法，其特征是，分類器的條件獲得匹配時，并不馬上發(fā)送消息，而是與其它幾個同樣獲得匹配的分類器競爭，強度參數(shù)S(t)越大的分類器越有競爭性，分類器之間的競爭采用競價體系，每個獲得匹配的分類器根據(jù)其強度S(t)按某種比例出個價B，一旦該分類器被激活，其強度將被減去B，同時將所出價B付給提供消息的上家；若該分類器能進一步激活其它分類器， 它也同樣能從中得到補償；如果分類器發(fā)出的是外部消息，則該分類器可以直接從環(huán)境中獲得回報。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于自適應(yīng)遺傳算法的油浸式變壓器故障診斷方法，其特征是，內(nèi)部消息是經(jīng)過至少一次與規(guī)則集中規(guī)則匹配之后所發(fā)出的動作部分，還可以作為規(guī)則的前提與規(guī)則集中的規(guī)則進行匹配的規(guī)則。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于自適應(yīng)遺傳算法的油浸式變壓器故障診斷方法，包含執(zhí)行子系統(tǒng)執(zhí)行步驟，還包含評價子系統(tǒng)評價步驟和規(guī)則發(fā)現(xiàn)優(yōu)化的步驟。分析建立了模型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可產(chǎn)生比現(xiàn)有分類器更優(yōu)良的分類器，提高系統(tǒng)整體性能；在信用分配的基礎(chǔ)上，搜索優(yōu)良的分類器規(guī)則，防止算法早熟并避免陷入局部最優(yōu)。而且由于遺傳算法的全局搜索特性，會使系統(tǒng)最后搜索出的故障規(guī)則最優(yōu)，因此將這種變壓器故障診斷方法應(yīng)用到實際中會取得很高的準確率，而且這種方法規(guī)則簡明、故障機理判斷明確，可以為變壓器設(shè)備的檢修帶來極大的方便。
文檔編號G01R31/00GK102435893SQ20111034716
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者包德梅, 曹黎明, 李佑文, 羅存, 黃立均 申請人:國電南京自動化股份有限公司