摘 要：隨著電力企業(yè)向市場化邁進，供電設備的檢修工作，由狀態(tài)檢修代替定期檢修是必然的。采用人工智能的思想設計了供電設備狀態(tài)檢修決策支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有供電設備狀態(tài)評估、故障診斷、檢修決策、制定檢修計劃、自學習和企業(yè)網站檢修信息發(fā)布功能。并且重點介紹了故障診斷的兩個診斷模塊：基于專家系統(tǒng)的單一診斷模塊和基于人工神經網絡的綜合診斷模塊。
關鍵詞：[HTSS]供電設備；狀態(tài)檢修；專家系統(tǒng)；人工神經元網絡
狀態(tài)檢修方式以設備當前的實際工作狀況為依據，它通過先進的狀態(tài)監(jiān)測和診斷手段、可靠性評價手段以及壽命預測手段，判斷設備的狀態(tài)，識別故障的早期征兆，對故障部位其及嚴重程度、故障發(fā)展趨勢做出判斷，并根據分析診斷結果，在設備性能下降到一定程度或故障將要發(fā)生之前主動實施維修［1］。它為電氣設備安全、穩(wěn)定、長周期、全性能、優(yōu)質運行提供了可靠的技術和管理保障。
作到狀態(tài)檢修的關鍵是對設備狀態(tài)的判斷，不僅要識別已經發(fā)生的故障，而且預測未來可能發(fā)生的故障。解決這些問題，一些常規(guī)的計算程序和分析程序無能為力或不夠有效。因為在這些問題中，人類專家的經驗起著主導作用。因此，專家系統(tǒng)技術已經運用到電力設備狀態(tài)檢修中，特別是發(fā)電設備的狀態(tài)檢修。而專家系統(tǒng)技術用于供電設備的狀態(tài)檢修還不多見。原因在于供電設備的狀態(tài)檢修起步比較晚，這與早年實行“重發(fā)輕供不管用”的政策有關。當前電力企業(yè)深化改革，以利潤為中心，實行內部模擬電力市場，促使供電企業(yè)努力提高供電可靠率和檢修的經濟性。因此供電設備的狀態(tài)檢修勢在必行。
狀態(tài)檢修能夠使檢修和管理效率提高，設備大修間隔延長和小修頻率降低，杜絕不足維修和過剩維修，減少重大事故的發(fā)生，提高了設備的可用系數，從而降低了企業(yè)經營成本。
1、配電設備狀態(tài)檢修決策支持系統(tǒng)的總體結構
隨著傳感技術、微電子、數字信號處理和計算機網絡技術在狀態(tài)監(jiān)測中的應用，使狀態(tài)檢修成為可能。而人工神經網絡、專家系統(tǒng)、模糊集理論等綜合智能技術在狀態(tài)識別和故障診斷中的應用，使狀態(tài)檢修得以實現［2，3］。
本系統(tǒng)根據在線和離線監(jiān)測診斷數據、設備壽命預測數據、可靠性評價數據、設計參數、檢修歷史數據、同類設備統(tǒng)計數據等進行綜合分析，并利用狀態(tài)評價準則體系對設備狀態(tài)變化趨勢進行預測，運用決策模型給出檢修什么和何時檢修的建議，并制定檢修計劃，發(fā)布到企業(yè)網站?？傮w結構如圖1所示。
1.1設備綜合管理模塊
狀態(tài)檢修需要大量描述設備狀態(tài)及其演變過程的準確數據，即要有足夠的信息用于分析與決策，這就是設備數據綜合管理。該模塊管理、存儲所有設備資產清單，設備臺帳圖紙、設備設計數據、設備安裝狀況及系統(tǒng)圖、維修歷史數據、設備變更與維修記錄、設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷數據、事故及異常記錄、測點設置、設備可靠性狀態(tài)統(tǒng)計分析數據等等。
1.2智能化診斷模塊
該模塊用專家系統(tǒng)與人工神經元網絡結合的方法實現。既能對單一試驗數據進行故障診斷，也能對多種試驗數據進行綜合診斷。單一診斷用產生式專家系統(tǒng)，將規(guī)程規(guī)定和專家知識存儲在知識庫，可以隨時更新、修改。綜合診斷用人工神經元BP網絡。功能模塊之間用狀態(tài)驅動。每一個層次的數據可以維護、查詢，有利于程序的模塊化設計［4，5］。
1.3檢修決策模塊
對單一設備，根據不同運行方式和檢修方式，運用技術經濟分析方法，對檢修費用、效益進行評估，給出對該設備來說檢修時間、檢修措施和檢修項目，并形成檢修決策報告。
1.4編制檢修計劃模塊
狀態(tài)檢修并不排斥檢修計劃的作用，恰恰相反，狀態(tài)檢修體制還要利用一些先進的技術手段來動態(tài)地制訂和優(yōu)化供電設備檢修計劃，以充分發(fā)揮檢修計劃的指導作用。在狀態(tài)檢修體制下，面對眾多需要檢修的設備，檢修計劃的編制根據檢修決策的結果，負荷預測、趨勢分析、動態(tài)規(guī)則等手段考慮配網的運行方式、供電可靠性、經濟性等要求，使檢修計劃既具有可行性，又具有科學性和經濟性。
1.5企業(yè)網站檢修信息發(fā)布模塊
將排定的檢修計劃發(fā)布在供電企業(yè)網站上，供生產單位執(zhí)行，也為用戶提供了檢修信息，大用戶據此安排生產，減少供電設備檢修帶來的損失。這能提供服務質量，增加供電工作的透明度。
2、基于專家系統(tǒng)的單一診斷模塊
2.1單一診斷功能
單一診斷是指對一種檢測方法所取得的數據進行處理和判斷，得出故障征兆或有關設備狀態(tài)的初步結論。這些檢測方法指：油中氣體色譜檢測、繞組直流電阻檢測、絕緣電阻及吸收比、極化指數檢測、絕緣介質損耗檢測、油質檢測和絕緣老化的檢測等等。檢測的數據與規(guī)程比、與歷史比、與同類設備比，并考慮當前系統(tǒng)的運行狀況，將這些知識保存在專家系統(tǒng)的規(guī)則庫中。
通過各種方法檢測到的數據，或通過檢測數據計算出的數據，并不能說明當前設備的狀況，只有與標準值比較，才能得到設備可能故障的征兆。如在變壓器預防性試驗中，繞組直流電阻MVA以下的變壓器，相間差別是5%，與規(guī)程比較，規(guī)程規(guī)定一般不超過4%，所以得出繞組直流電阻相間差別過高的征兆。
單一診斷是對單項試驗數據進行診斷。該方法簡單、宜于實現，有時可直接定位故障。但更多時給的結論不夠清晰，或結論片面。因此，該過程可以看作綜合診斷的前期數據處理［6］。
單一診斷的結果可能有四種：
1）明確定位故障；
2）參數正常，不存在與此參數有關的故障；
3）不確定故障是否存在；
4）故障確實存在，但不能定位。后兩種情況給出的結果不明確，需要更多的信息進行明確判斷，由綜合診斷來完成。但單一診斷的所有診斷結果都送到綜合數據庫里。在綜合診斷中，對四種結論的處理各不相同。
關鍵詞：[HTSS]供電設備；狀態(tài)檢修；專家系統(tǒng)；人工神經元網絡
狀態(tài)檢修方式以設備當前的實際工作狀況為依據，它通過先進的狀態(tài)監(jiān)測和診斷手段、可靠性評價手段以及壽命預測手段，判斷設備的狀態(tài)，識別故障的早期征兆，對故障部位其及嚴重程度、故障發(fā)展趨勢做出判斷，并根據分析診斷結果，在設備性能下降到一定程度或故障將要發(fā)生之前主動實施維修［1］。它為電氣設備安全、穩(wěn)定、長周期、全性能、優(yōu)質運行提供了可靠的技術和管理保障。
作到狀態(tài)檢修的關鍵是對設備狀態(tài)的判斷，不僅要識別已經發(fā)生的故障，而且預測未來可能發(fā)生的故障。解決這些問題，一些常規(guī)的計算程序和分析程序無能為力或不夠有效。因為在這些問題中，人類專家的經驗起著主導作用。因此，專家系統(tǒng)技術已經運用到電力設備狀態(tài)檢修中，特別是發(fā)電設備的狀態(tài)檢修。而專家系統(tǒng)技術用于供電設備的狀態(tài)檢修還不多見。原因在于供電設備的狀態(tài)檢修起步比較晚，這與早年實行“重發(fā)輕供不管用”的政策有關。當前電力企業(yè)深化改革，以利潤為中心，實行內部模擬電力市場，促使供電企業(yè)努力提高供電可靠率和檢修的經濟性。因此供電設備的狀態(tài)檢修勢在必行。
狀態(tài)檢修能夠使檢修和管理效率提高，設備大修間隔延長和小修頻率降低，杜絕不足維修和過剩維修，減少重大事故的發(fā)生，提高了設備的可用系數，從而降低了企業(yè)經營成本。
1、配電設備狀態(tài)檢修決策支持系統(tǒng)的總體結構
隨著傳感技術、微電子、數字信號處理和計算機網絡技術在狀態(tài)監(jiān)測中的應用，使狀態(tài)檢修成為可能。而人工神經網絡、專家系統(tǒng)、模糊集理論等綜合智能技術在狀態(tài)識別和故障診斷中的應用，使狀態(tài)檢修得以實現［2，3］。
本系統(tǒng)根據在線和離線監(jiān)測診斷數據、設備壽命預測數據、可靠性評價數據、設計參數、檢修歷史數據、同類設備統(tǒng)計數據等進行綜合分析，并利用狀態(tài)評價準則體系對設備狀態(tài)變化趨勢進行預測，運用決策模型給出檢修什么和何時檢修的建議，并制定檢修計劃，發(fā)布到企業(yè)網站?？傮w結構如圖1所示。
1.1設備綜合管理模塊
狀態(tài)檢修需要大量描述設備狀態(tài)及其演變過程的準確數據，即要有足夠的信息用于分析與決策，這就是設備數據綜合管理。該模塊管理、存儲所有設備資產清單，設備臺帳圖紙、設備設計數據、設備安裝狀況及系統(tǒng)圖、維修歷史數據、設備變更與維修記錄、設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷數據、事故及異常記錄、測點設置、設備可靠性狀態(tài)統(tǒng)計分析數據等等。
1.2智能化診斷模塊
該模塊用專家系統(tǒng)與人工神經元網絡結合的方法實現。既能對單一試驗數據進行故障診斷，也能對多種試驗數據進行綜合診斷。單一診斷用產生式專家系統(tǒng)，將規(guī)程規(guī)定和專家知識存儲在知識庫，可以隨時更新、修改。綜合診斷用人工神經元BP網絡。功能模塊之間用狀態(tài)驅動。每一個層次的數據可以維護、查詢，有利于程序的模塊化設計［4，5］。
1.3檢修決策模塊
對單一設備，根據不同運行方式和檢修方式，運用技術經濟分析方法，對檢修費用、效益進行評估，給出對該設備來說檢修時間、檢修措施和檢修項目，并形成檢修決策報告。
1.4編制檢修計劃模塊
狀態(tài)檢修并不排斥檢修計劃的作用，恰恰相反，狀態(tài)檢修體制還要利用一些先進的技術手段來動態(tài)地制訂和優(yōu)化供電設備檢修計劃，以充分發(fā)揮檢修計劃的指導作用。在狀態(tài)檢修體制下，面對眾多需要檢修的設備，檢修計劃的編制根據檢修決策的結果，負荷預測、趨勢分析、動態(tài)規(guī)則等手段考慮配網的運行方式、供電可靠性、經濟性等要求，使檢修計劃既具有可行性，又具有科學性和經濟性。
1.5企業(yè)網站檢修信息發(fā)布模塊
將排定的檢修計劃發(fā)布在供電企業(yè)網站上，供生產單位執(zhí)行，也為用戶提供了檢修信息，大用戶據此安排生產，減少供電設備檢修帶來的損失。這能提供服務質量，增加供電工作的透明度。
2、基于專家系統(tǒng)的單一診斷模塊
2.1單一診斷功能
單一診斷是指對一種檢測方法所取得的數據進行處理和判斷，得出故障征兆或有關設備狀態(tài)的初步結論。這些檢測方法指：油中氣體色譜檢測、繞組直流電阻檢測、絕緣電阻及吸收比、極化指數檢測、絕緣介質損耗檢測、油質檢測和絕緣老化的檢測等等。檢測的數據與規(guī)程比、與歷史比、與同類設備比，并考慮當前系統(tǒng)的運行狀況，將這些知識保存在專家系統(tǒng)的規(guī)則庫中。
通過各種方法檢測到的數據，或通過檢測數據計算出的數據，并不能說明當前設備的狀況，只有與標準值比較，才能得到設備可能故障的征兆。如在變壓器預防性試驗中，繞組直流電阻MVA以下的變壓器，相間差別是5%，與規(guī)程比較，規(guī)程規(guī)定一般不超過4%，所以得出繞組直流電阻相間差別過高的征兆。
單一診斷是對單項試驗數據進行診斷。該方法簡單、宜于實現，有時可直接定位故障。但更多時給的結論不夠清晰，或結論片面。因此，該過程可以看作綜合診斷的前期數據處理［6］。
單一診斷的結果可能有四種：
1）明確定位故障；
2）參數正常，不存在與此參數有關的故障；
3）不確定故障是否存在；
4）故障確實存在，但不能定位。后兩種情況給出的結果不明確，需要更多的信息進行明確判斷，由綜合診斷來完成。但單一診斷的所有診斷結果都送到綜合數據庫里。在綜合診斷中，對四種結論的處理各不相同。