付國(guó)華

[摘 要]大型變電站的數(shù)量隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大而增加，隨之而來(lái)的就是對(duì)電力設(shè)備可靠性要求的提高，電力設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和故障診斷是變電站的重要工作內(nèi)容。智能信息融合技術(shù)在變電站電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)和故障診斷等環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，必將推動(dòng)變電站綜合自動(dòng)化的向前發(fā)展。本文主要探討智能信息融合技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]電力設(shè)備 智能信息融合 故障診斷 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM73；TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）21-0395-01

電力信息化是指信息技術(shù)在電力工業(yè)應(yīng)用中全過(guò)程的總稱，也是電力行業(yè)在信息技術(shù)的推動(dòng)下由傳統(tǒng)行業(yè)向高度知識(shí)化、高度技術(shù)化和高度集約化的轉(zhuǎn)變過(guò)程。六十年代到八十年代初期是我國(guó)電力信息化建設(shè)的起步階段，八十年代到九十年代初電力信息化的應(yīng)用逐漸深入到專項(xiàng)業(yè)務(wù)中去，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在電力行業(yè)的多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用；九十年代初到二十一世紀(jì)，信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展大大推動(dòng)了電力信息化的發(fā)展，電力信息化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)逐步形成，在電網(wǎng)管理中，由于信息技術(shù)參與，電力行業(yè)已經(jīng)突破了傳統(tǒng)電網(wǎng)管理以及企業(yè)管理的桎梏。雖然目前我國(guó)的電力信息化建設(shè)已經(jīng)取得了很大的成就，但是在其發(fā)展過(guò)程中仍然存在著許多問(wèn)題，需要去一一解決。智能信息融合技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用，在很大程度上為很好地解決這些問(wèn)題提供了良好的條件和基礎(chǔ)。信息融合又稱多傳感器融合或數(shù)據(jù)融合，最早應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，它是對(duì)多源信息進(jìn)行處理的過(guò)程，通過(guò)對(duì)不同時(shí)間和空間的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，得到對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的更精確、更可靠的描述。

一、智能信息融合

智能信息融合包括以下三個(gè)層層遞進(jìn)而又相互依賴的含義：一是信息的全空間，即融合空間的性質(zhì)，指的是融合系統(tǒng)所要處理的各種信息是全空間信息；二是信息的綜合，即融合的動(dòng)態(tài)細(xì)信息流，也就是對(duì)信息的加工和處理；三是信息的互補(bǔ)過(guò)程，也就是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、功能、信息表達(dá)方式等上的互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能上的互補(bǔ)是信息融合的目標(biāo)之一。智能信息融合的基本原理類似于人對(duì)信息的綜合處理，即充分利用多源信息并將這些信息實(shí)現(xiàn)空間和時(shí)間上的互補(bǔ)（即多級(jí)別、多層次、多方位的組合處理）以期提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。

智能信息融合分為數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合三個(gè)層次。數(shù)據(jù)層融合就是直接對(duì)所采集到的原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和綜合融合，它是最低層次的融合，但是卻能給使用者提供更為細(xì)致的信息，這是其它融合層次所不能提供的。與此同時(shí)，其處理數(shù)據(jù)時(shí)間長(zhǎng)、處理代價(jià)高、處理數(shù)據(jù)量大、抗干擾能力差等這些局限性就顯現(xiàn)出來(lái)。特征層融合屬于中間層次的融合，要實(shí)現(xiàn)這一層次的融合，首先就需要提取原始信息的特征，然后再對(duì)所提取出來(lái)的特征信息進(jìn)行綜合分析和處理。決策層融合是高層次融合，通過(guò)信息源對(duì)目標(biāo)屬性的獨(dú)立處理，再將結(jié)果進(jìn)行融合，最終得到的就是求解問(wèn)題的最終決策。智能融合系統(tǒng)有集中型融合、混合式融合、分布式融合、反饋式融合四種類型。

智能信息融合技術(shù)不同于其他單一的診斷技術(shù)，它在電力設(shè)備中的應(yīng)用，就是以電力設(shè)備電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)、常規(guī)檢查項(xiàng)目和運(yùn)行檢修記錄等作為分析的數(shù)據(jù)源，并在此基礎(chǔ)上，判斷設(shè)備是否正常運(yùn)行，從而為設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供依據(jù)和基礎(chǔ)。

三、智能信息融合技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用

隨著電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，信息系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性也隨之增加，電力行業(yè)為了提高對(duì)自身工作狀態(tài)和工作環(huán)境的感知力，就必須提高對(duì)信息加工和處理手段的要求，智能信息融合技術(shù)的出現(xiàn)無(wú)疑給電力行業(yè)的信息加工和處理搭建了一個(gè)很好的發(fā)展平臺(tái)。智能信息融合技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用主要趨向于利用多傳感器的各種信息綜合處理設(shè)備故障，對(duì)大型、復(fù)雜在線運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、捕捉電力設(shè)備的突變信號(hào)，進(jìn)而有效提高對(duì)電力設(shè)備故障診斷的精確度。

電力設(shè)備故障診斷系統(tǒng)是指利用診斷系統(tǒng)的各種狀態(tài)信息和已有的各種知識(shí)，并對(duì)其進(jìn)行綜合處理，最終獲得有關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和故障狀況的綜合評(píng)價(jià)。故障搶修模塊氛圍三個(gè)子模塊，分別是：故障定位模塊、故障診斷模塊和最優(yōu)搶修路徑分析模塊，智能信息融合技術(shù)在電力設(shè)備故障診斷中會(huì)大大提高故障診斷的無(wú)論速率和效率。下面主要從以下三個(gè)方面著手講述：

首先就是多層次故障診斷模型。故障診斷在整個(gè)故障搶修模塊中是處于重要地位的。只有通過(guò)基于智能信息融合技術(shù)的故障診斷正確定位故障設(shè)備，并對(duì)其故障部位、類型和性質(zhì)做出正確的判別，提供處理意見(jiàn)，才能及時(shí)、準(zhǔn)確地解決問(wèn)題。需要注意的是，在采用智能診斷的時(shí)候，診斷模型的設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到診斷結(jié)果的準(zhǔn)確信和可靠性。由于設(shè)備故障具有層次性，故診斷模型需要適應(yīng)設(shè)備故障的這一特點(diǎn)，實(shí)行分層次的綜合診斷，這種診斷模型分為三個(gè)階段，第一階段是在多傳感器部分采用時(shí)間和空間相結(jié)合的融合模型。，進(jìn)行特征層的融合；第二階段是第一階段的決策融合，目的在于確定故障子集；第三階段是第二階段的決策融合，目的在于綜合其他信心，診斷設(shè)備具體的故障信息。如此一步一步接近設(shè)備故障的最真實(shí)情況。

其次是特征層傳感器時(shí)空加權(quán)融合。傳統(tǒng)的多傳感器在進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的時(shí)候，割裂了數(shù)據(jù)融合的時(shí)間性和空間性，基本上只考慮到了同一時(shí)間下不同空間位置上的傳感器的數(shù)據(jù)融合，忽視了不同時(shí)間數(shù)據(jù)信息之間的聯(lián)系這一對(duì)故障診斷而言非常重要的地方?；谥悄苄畔⑷诤霞夹g(shù)下的電力設(shè)備故障診斷能夠?qū)⑼粫r(shí)間和不同時(shí)間下不同空間位置上的傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，即實(shí)現(xiàn)了特征層傳感器時(shí)空加權(quán)融合，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)多傳感器在數(shù)據(jù)融合時(shí)的不足之處。但是在進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的時(shí)候，由于不同位置傳感器自身特性和傳感器各時(shí)刻的特征信息對(duì)故障診斷的影響，要考慮到各個(gè)時(shí)刻和各個(gè)傳感器的權(quán)值，并利用最小二乘法求得最優(yōu)權(quán)值，以最大限度地降低融合誤差。以變壓器故障診斷為例，變壓球故障可分為圍屏故障、磁路故障和電路故障三種，這三種類型之下還有更細(xì)的故障類型。其中圍屏故障又分為油中氣泡引發(fā)的局部放電、圍屏及撐條防電、懸浮電位體感應(yīng)三種故障類型，磁路故障分為鐵心局部短路、鐵心多點(diǎn)接地和露磁或磁屏蔽過(guò)熱三種故障類型，電路故障分為套管及引線接觸不良、線圈層匝間短路、分接開(kāi)關(guān)接觸不良、過(guò)負(fù)荷或冷卻不良引起的繞組過(guò)熱四種故障類型。面對(duì)這一問(wèn)題，首先就需要利用多傳感器采集油中溶解氣體，同時(shí)結(jié)合SCADA系統(tǒng)中的信息，進(jìn)行特征層新系統(tǒng)和處理，得出初步的診斷結(jié)論；然后再結(jié)合搜集的變壓器其他相關(guān)證據(jù)進(jìn)行決策層融合，進(jìn)一步修正診斷結(jié)果，確定故障子集，對(duì)故障子集中的每一個(gè)具體故障進(jìn)行識(shí)別和證據(jù)推理，最后得出故障診斷結(jié)果。

除此之外，智能信息融合技術(shù)還能有效應(yīng)用與電力負(fù)荷預(yù)測(cè)和電網(wǎng)繼電保護(hù)中去。電力負(fù)荷預(yù)測(cè)是通過(guò)對(duì)電力需求量或用電量的估計(jì)和推測(cè)，來(lái)決定發(fā)電設(shè)備的容量等，智能信息融合技術(shù)在其中的應(yīng)用推動(dòng)了預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而能夠有效降低企業(yè)成本，提高電力供電的可靠性，節(jié)省電力資源。電網(wǎng)繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全防御的重要部分，主要用于當(dāng)電器元件發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)切除故障與案件，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，智能信息融合技術(shù)在電網(wǎng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用能夠有效綜合處理各種故障信息的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息融合，實(shí)現(xiàn)多種故障檢測(cè)方法的模糊信息融合，進(jìn)而提高電網(wǎng)繼電保護(hù)的準(zhǔn)確性和即時(shí)性。

四、結(jié)束語(yǔ)

信息化水平直接影響到一個(gè)企業(yè)乃至整個(gè)國(guó)家的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，電力行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的支柱性工業(yè)，更是一個(gè)技術(shù)密集型、資金密集型行業(yè)，它在保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中起到很重要的作用。智能信息融合技術(shù)在電力設(shè)備中的高效應(yīng)用，能夠讓我國(guó)的電力行業(yè)更上一層樓。

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