基于模型診斷的牽引變壓器故障診斷方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)為基于模型診斷的牽引變壓器故障診斷方法。該方法應(yīng)用牽引變壓器結(jié)構(gòu)模型知識(shí)建立牽引變壓器兩層結(jié)構(gòu)模型，利用電壓互感器電流互感器測(cè)得實(shí)際牽引變壓器運(yùn)行參數(shù)，將參數(shù)輸入診斷系統(tǒng)進(jìn)行診斷。本發(fā)明專利技術(shù)同時(shí)把診斷分為了離線和在線診斷兩部分，提高了診斷速度，通過一致性診斷和溯因診斷最終診斷出了故障元件以及故障類型。通過仿真結(jié)果表明，該方法能快速準(zhǔn)確地診斷出牽引變壓器繞組短路、斷路、匝間接地等故障，是一種新的牽引變壓器故障診斷方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于牽引供電系統(tǒng)故障診斷
，尤其涉及一種。
技術(shù)介紹
牽引供電系統(tǒng)是鐵路的供電系統(tǒng)，一旦其某個(gè)部分發(fā)生故障造成供電中斷，不僅影響所供電線路的列車的正常運(yùn)行，在當(dāng)前大密度大流量的鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中，甚至可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，造成多條鐵路線路的運(yùn)行不暢，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。作為牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，牽引變壓器的安全運(yùn)行直接關(guān)系到牽引供電系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定工作，進(jìn)而關(guān)系到鉄路的正常有序運(yùn)行。因此，牽引變壓器的正常運(yùn)行是對(duì)牽引供電系統(tǒng)，鉄路系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保證。為了保證鐵路運(yùn)行的暢通，要求牽引變壓器具有極高的運(yùn)行可用性可靠性和安全性。然而，因?yàn)樵O(shè)備制造問題和運(yùn)行環(huán)境及運(yùn)行時(shí)間的問題，牽引變壓器不可避免的會(huì)發(fā)生ー些故障。所以，為保障牽引變壓器的正常運(yùn)行，就需要實(shí)時(shí)掌握牽引變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)其發(fā)生微小故障運(yùn)行于不正常狀態(tài)時(shí)，要能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理，避免故障進(jìn)ー步發(fā)展損壞設(shè)備造成供電中斷；同時(shí)，當(dāng)其發(fā)生嚴(yán)重故障造成供電中斷時(shí)，需要盡快的查找到故障原因并盡可能的采取有效措施恢復(fù)供電，以縮短停電時(shí)間減少因停電帶來的經(jīng)濟(jì)損失。目前牽引變壓器診斷方法主要有兩個(gè)方面第一種是先觀測(cè)單一的參數(shù)如溫度、超聲波、絕緣紙含水量等，通過分析參數(shù)變化對(duì)變壓器進(jìn)行診斷，但這種方法只能診斷某一方面的故障，無法進(jìn)行綜合診斷；第二種是人工智能的方法，如專家系統(tǒng)的應(yīng)用，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，但專家系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)獲取困難，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要大量的樣本數(shù)據(jù)，診斷系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間均較長。基于模型診斷(Model-based Diagnosis, MBD)的方法是二十世紀(jì)七十年代提出來的，MBD使用的是診斷對(duì)象原理結(jié)構(gòu)及知識(shí)，沒有知識(shí)的積累過程，同時(shí)系統(tǒng)的建模和系統(tǒng)的診斷推理是完全分開的兩部分，具有很好的獨(dú)立性和移植性。文獻(xiàn)“劉志剛，鐘煒，鄧云川，曲昌軍.牽引變電站故障的基于模型診斷方法.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010，30 (34)36-41”將MBD用于牽引變電站故障的診斷，但在牽引變壓器本身設(shè)備診斷方面采用簡(jiǎn)單了等效元件方式，不能對(duì)牽引變壓器的具體故障進(jìn)行診斷，僅能診斷牽引變壓器兩側(cè)電路的故障；另外，在診斷方式上僅是單層建模和直接推理的方式，并不能對(duì)牽引變壓器的故障進(jìn)行有效和全面診斷。為了改變牽引變壓器故障診斷方面遇到的困難和彌補(bǔ)專家系統(tǒng)存在的不足，將MBD方法用于牽引變壓器建模并進(jìn)行變壓器故障診斷具有十分重要的實(shí)際意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種，用以解決牽引變壓器常規(guī)診斷方法的不足。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是ー種，對(duì)牽引供電系統(tǒng)是鐵路的供電系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備牽引變壓器提供實(shí)時(shí)的故障診斷。所述方法包括以下手段步驟1:根據(jù)牽引變壓器結(jié)構(gòu)，建立牽引變壓器結(jié)構(gòu)抽象模型，構(gòu)建診斷系統(tǒng)，具體方法為將變壓器的相電壓和相電流作為系統(tǒng)模型變量，描述各繞組的連接關(guān)系；采用分層結(jié)構(gòu)抽象模型第一層建立小元件模型，描述小元件的正常行為；第二層建立大元件模型，描述小元件的故障行為及小元件之間的故障行為；分層模型將小元件間的拓?fù)涔收限D(zhuǎn)化為大元件的內(nèi)部故障，有利于故障的分析。步驟2 :離線搜索牽引變壓器抽象模型，獲得診斷系統(tǒng)所有的解析冗余關(guān)系以及它們所關(guān)聯(lián)的最小候選沖突集；步驟3 :通過電壓互感器和電流互感器測(cè)得牽引變壓器實(shí)際的故障電壓電流數(shù)據(jù)；步驟4 :由最小候選沖突集得到最小沖突集將電流電壓互感器測(cè)得的牽引變壓器故障狀態(tài)信息帶入解析冗余關(guān)系，檢驗(yàn)解析冗余關(guān)系是否滿足；若不滿足，則系統(tǒng)預(yù)測(cè)和實(shí)際觀測(cè)值之間產(chǎn)生偏差，則此解析冗余關(guān)系的支撐環(huán)境即為一個(gè)最小沖突集；步驟5 :由所得的最小沖突集，利用人工智能領(lǐng)域的碰集計(jì)算方法求最小沖突集的最小碰集，得到所有最小候選診斷；步驟6 :對(duì)最小候選診斷中的元件進(jìn)行故障匹配，最終得到具體的故障元件及其故障類型。由于建模的精度問題，對(duì)于正常運(yùn)行觀測(cè)下已有部分解析冗余關(guān)系不成立，通過設(shè)定一個(gè)允許誤差值來排除精度問題造成的誤判。在于故障匹配的過程中，利用元件故障概率大小，將候選元件的故障進(jìn)行排序，優(yōu)先對(duì)故障概率最大的故障模式進(jìn)行故障匹配，若匹配不成功再考慮故障概率小的故障。本專利技術(shù)的有益效果在于1、本專利技術(shù)用基于模型的方法，直接對(duì)牽引變壓器故障進(jìn)行在線診斷，滿足實(shí)時(shí)性要求，得到的診斷結(jié)果客觀準(zhǔn)確。2、本專利技術(shù)應(yīng)用的是牽引變壓器的模型結(jié)構(gòu)知識(shí)，克服了傳統(tǒng)專家系統(tǒng)診斷方法經(jīng)驗(yàn)知識(shí)收集困難等不足。附圖說明圖1實(shí)際診斷流程圖2基于模型診斷的牽引變壓器故障診斷流程3牽引變壓器等效電路圖具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式，對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1是對(duì)于實(shí)際牽引變壓器故障診斷的流程，其具體流程如圖2所示。圖2是基于模型診斷的牽引變壓器故障診斷標(biāo)準(zhǔn)流程圖。圖2中，包括步驟1:根據(jù)牽引變壓器結(jié)構(gòu)，建立牽引變壓器結(jié)構(gòu)抽象模型，得到診斷系統(tǒng)；將變壓器的相電壓和相電流作為系統(tǒng)模型變量，描述各繞組的連接關(guān)系。采用分層結(jié)構(gòu)抽象模型第一層建立小元件模型，描述小元件的正常行為；第二層建立大元件模型，描述小元件的故障行為及小元件之間的故障行為。分層模型將小元件間的拓?fù)涔收限D(zhuǎn)化為大元件的內(nèi)部故障，有利于故障的分析。該牽引變壓器可以由抽象元件表示為COMPS= {T1_AB, T1-BC, Tl, T21_TRF1, T22TRF2, T21, T22}，各個(gè)抽象元件的符號(hào)所代表的含義如表I所示。表I兀件組成中各符號(hào)所代表的含義本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于模型診斷的牽引變壓器故障診斷方法，對(duì)牽引供電系統(tǒng)是鐵路的供電系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備牽引變壓器提供實(shí)時(shí)的故障診斷，其特征在于，所述方法包括以下手段：步驟1：根據(jù)牽引變壓器結(jié)構(gòu)，建立牽引變壓器結(jié)構(gòu)抽象模型，構(gòu)建診斷系統(tǒng)，具體方法為：將變壓器的相電壓和相電流作為系統(tǒng)模型變量，描述各繞組的連接關(guān)系；采用分層結(jié)構(gòu)抽象模型：第一層建立小元件模型，描述小元件的正常行為；第二層建立大元件模型，描述小元件的故障行為及小元件之間的故障行為；步驟2：離線搜索牽引變壓器抽象模型，獲得診斷系統(tǒng)所有的解析冗余關(guān)系以及它們所關(guān)聯(lián)的最小候選沖突集；步驟3：通過電壓互感器和電流互感器測(cè)得牽引變壓器實(shí)際的故障電壓電流數(shù)據(jù)；步驟4：由最小候選沖突集得到最小沖突集：將電流電壓互感器測(cè)得的牽引變壓器故障狀態(tài)信息帶入解析冗余關(guān)系，檢驗(yàn)解析冗余關(guān)系是否滿足；若不滿足，則系統(tǒng)預(yù)測(cè)和實(shí)際觀測(cè)值之間產(chǎn)生偏差，則此解析冗余關(guān)系的支撐環(huán)境即為一個(gè)最小沖突集；步驟5：由所得的最小沖突集，利用人工智能領(lǐng)域的碰集計(jì)算方法求最小沖突集的最小碰集，得到所有最小候選診斷；步驟6：對(duì)最小候選診斷中的元件進(jìn)行故障匹配，最終得到具體的故障元件及其故障類型。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于模型診斷的牽引變壓器故障診斷方法，對(duì)牽引供電系統(tǒng)是鐵路的供電系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備牽引變壓器提供實(shí)時(shí)的故障診斷，其特征在于，所述方法包括以下手段 步驟1:根據(jù)牽引變壓器結(jié)構(gòu)，建立牽引變壓器結(jié)構(gòu)抽象模型，構(gòu)建診斷系統(tǒng)，具體方法為將變壓器的相電壓和相電流作為系統(tǒng)模型變量，描述各繞組的連接關(guān)系；采用分層結(jié)構(gòu)抽象模型第一層建立小元件模型，描述小元件的正常行為；第二層建立大元件模型，描述小元件的故障行為及小元件之間的故障行為； 步驟2 :離線搜索牽引變壓器抽象模型，獲得診斷系統(tǒng)所有的解析冗余關(guān)系以及它們所關(guān)聯(lián)的最小候選沖突集； 步驟3 :通過電壓互感器和電流互感器測(cè)得牽引變壓器實(shí)際的故障電壓電流數(shù)據(jù)；步驟4 :由最小候選沖突集得到最小沖突集將電流電壓互感器測(cè)得的牽引變壓器故障狀態(tài)信息帶入解析冗...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉志剛，高松，劉歡，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西南交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：