电力设备故障诊断及状态检修的研究

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东南大学

硕士学位论文

电力设备故障诊断及状态检修的研究

姓名：柳纲

申请学位级别：硕士

专业：电力系统及其自动化

指导教师：唐国庆

20040401

摘要

电力设备一般在室外运行．其中大型电力变压器的工作环境都比较恶劣，日常都２４小时投入运行，因为在室外，运行人员对其监管力度相对室内的二次设备较小。目前，随着电力工业的迅速发展，变压器的数量和额定容量都逐渐增加。电力变压器在电力系统中的作用和地位变得越来越重要，因此加强变压器智能故障诊断和状态检修的研究是一件很有意义而且十分必要的工作。

本文在文【１１］和文［１２１的基础上进一步深入，应ｊ｛ｊ信息处理技术和人工智能技术对变压器的故障部位确定、变压器状态检修的决策支持系统进行了分析，其内容有如下几点：１，讨论了电力变压器运行中常见的异常情况及其类型，总结了几种工程上常见的故障识别和故障性质判断方法，在文【１１］提出的变压器故障诊断系统模型的基础上，进～步深化了该系统：

２．～方面由于变压器故障征兆项目繁多和故障部位的多样使得仅仅利用神经网络难以全面确定变压器存在故障的元件，另一方面在对变压器的长期检测、维修过程中，检修人员对变压器的故障检修积累了大量的经验，这些检修经验亟待转化为故障诊断规则。因此本文尝试运用决策树ＩＤ３算法确定变压器故障部位，该方法基于熵值理论，利用常规电气试验的结论，借鉴现场运行、诊断经验，结合变压器的外部信息，形成变压器故障部位诊断的规则：

３．初步诊断出变压器故障之后，专家一般就要对变压器检修方式提出若干意见和建议。变压器的检修工作是一个涉及经济利益、社会影响等的复杂的问题。由于牵涉的因素较多，决策者常常难以作出正确的选择，为此本文利用层次分析法建立一个狭策支持系统，它能够从多个预选方案中选择适当的检修方案，给决策人员有益的理论支持，实现电力设备的状态检修；

４．运用ＪＡＶＡ技术，实现了一个电力设备预防性试验管理系统，能够管理电气设备台帐、预防性电气试验记录，预测变压器油中气体的含量，并能根据在线检测和预防性电气试验记录对设备进行故障诊断。该软件包基于企业内部的ｌｎＩｒａｎｅｔ网络，采用Ｃ／Ｓ结构。具有可移植性强、维护方便、便于扩充等特点。

关键词：熵、故障诊断、决策树、状态检修、决策支持系统、层次分析法Ｉ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

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１、ｎｌｅａｂｎｏｒｍａｌｉｔｙａｎｄｉ乜ｔｙｐｅｔｈａｔｉｓａｖａｉｌａｂｌｅｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｉｔｉｓｎｏｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｅｘｊｓｔｓｅｖｅｒａｌｍｅｔｈｏｄｓｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｕｓｅｄｆｏｒｆａｕｌｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｆａｕｌｔｐｒｏｐｅｒｔｙｊｕｄｇｍｅｍ．Ｔｈｅｔｒａｒｔｓｆｏｒｍｅｒｓ

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３、Ａｆｔｅｒａｎｄｕｓｉｎｇｅ）（ｔｅｒｉｏｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｔｏａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｆｏｒｍｓｔｈｅｆａｕｌｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ，ｕｓｕａｌｌｙｅｘｐｅｒｔｓｎｅｅｄｂｒｉｎｇｆｏｒｗａｒｄｓｏｍｅｏｐｉｎｉｏｎ

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４、Ａｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｅｒｈｅｌｐｆｕｌｔｈｅｏｒｙｓｕｐｐｏｒｔ．ｓｙｓｔｅｍｆｏｒｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｗｉｔｈＪＡＶＡｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃａｎｍａｎａｇｅｔｈｅｎａｍｅｐｌａｔｅｄａｔａ，ｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｄｉｓｓｏｌｖｅｄｇａｓｅｓｉｎｏｉｌｃｏｎｔｅｎｔ，ｄｉａｇｎｏｓｅｆａｕｌｔｏｆｔｈｅｄｅｖｉｃｅｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｏｎ－ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｉｃｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ｔｔｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｏｎｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅＩｎｔｒａｎｅｔａｎｄｉｓｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｂｌｅ，ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅａｎｄｅａｓｙｆｏｒｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｎｔｒｏｐｙ、ＦａｕｌｔＤｉａｇｎｏｓｉｓ、ＤｅｃｉｓｉｏｎＴｒｅｅ、ＤｅｃｉｓｉｏｎＳｕｐｐｏｒｔＳｙＳｔｅｍ

ＣｏｎｄｉｔｉｏｎＢａｓｅｄＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅ、ＡｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ１ｌ

学位论文独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签名：堑Ｚ塑日期：丝；习，

关于学位论文使用授权的说明

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签名：堑２１鱼导师签名：２兰：！兰日期：。坚里

第一章绪论

§１．１课题研究的背景、意义及研究方向

随着科学技术的发展，电力系统及其设备日益朝着高电压、大容量、系统化和自动化的方向发展，系统的组成和结构越来越复杂，单个设备的重要性不言而喻。对电力系统运行的基本要求中首要的就是保证安全可靠地持续供电。由于设备的故障而带来供电的中断将使生产停顿、生活混乱，甚至危及人身和设备安全。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失…。因此设备安全可靠的运行显得尤为重要。

电力系统运行的要求推动了电力设备的状态监测和故障诊断技术的发展。电力设备故障诊断技术是了解和掌握设备运行状态，，区分、识别设备的异常表现，早期发现设备潜在故障的技术。它对保障设备安全运行，预防事故有着重要意义。

设备的运行是一个动态过程。从投入运行到寿命中止，大多数重要的电力设备都要进行维护。上个世纪初，由于状态监测和故障诊断技术的限制，加上电力设备本身的技术水平和复杂程度比较低，业界都采用事后维修体制对设备进行维护，也就是我们常说的“坏了才修”。随着社会化大生产的发展，设备故障对生产和生活的影响越来越大，事后维修体制已经不能适应社会生产和人们生活的需要，这时就出现了定期预防性检修，即事先安排好设备的检修周期，到期就停掉设各进行检修。定期预防性检修体制对设备的可靠性的提高起到了很大作用，在很长时间里有着积极作用．目前我国大多还是采用这种检修体制。但是，毋庸置疑，这种检修体制还是存在着缺陷。它无法考虑到设备的具体情况，而且由于电力系统的供电可靠性要求，制定的检修周期往往比较保守，以至于出现不必要的停机与过度维修，造成人力物力的浪费，此外由于没有状态监测和故障诊断技术的指导，这种检修往往带有很大的盲目性，有时会造成“该修的没修好．不该修的修出毛病”。因此，在状态检测与故障诊断技术日益成熟之际，预防性检修也开始逐步向～种新的检修体制——状态检修过渡。§１．２电力设备状态监测与故障诊断技术

§１．２．１故障机理研究

故障机理研究的目的是为了了解故障形成和发展过程的原理，掌握故障的内在本质及特征，只有充分了解了被诊断对象的工作原理和易损件的失效机理是搞好故障诊断的必要条件，其研究方法依赖于相关的基础学科。故障机理分析一般需要做大量的实验，通过宏观观察，微观分析、化学分析和归纳综台。本文将比较全面的从故障机理的角度介绍电力设各的故障原因以及常用的检测方法，为后面的故障诊断及状态检修作了必要的准备。§１．２．２离线预防－陛试验

电力设备预防性试验始于上世纪初，即对设备采用规定检修周期、定期停电检修的方法。离线预防性试验中的试验项目很多，主要分为两类：一类是电气量的测试，包括检测绝缘电阻、介质损耗角正切值、泄漏电流等等，另一类是非电量的测试，如油中气体含量。目前，第１页

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