5　建立准确可信的专家系统
　　水电厂水轮发电机组运行状态监测与分析在功能上设置了四个递进层次，即状态监测——分析诊断——预测判断——决策处理。其中，建立一个准确可信的诊断专家系统是整个系统的核心功能部分，也是实施监测诊断、维护与管理的高效模式的基础。
5．1　专家系统建设的基本原理
　　机组运行设备专家系统建设原则除了考虑一般专家系统的建设规模以外，还应结合本系统诊断对象、内容和范围的特殊性以及机组设备的固有特性，具体地注意以下几点：
　　（1）　专家领域知识应与知识工程师密切合作。这是成功建立专家系统的前提和保障，可以选择适宜的专家系统框架和科学地规划知识体系。
　　（2）　为了便于实现解释功能和知识获取功能，建立诊断知识库与推理分离的结构。
　　（3）　由于机组运行设备故障的特殊性，诊断事实依据，既要考虑实时数据库特征信号的提取，又要考虑实时数据库机组在各个工况下的运行状态，分析评价和结果。
　　（4）　由于机组运行设备监测诊断的数据、信息(如故障特征、征兆等)和领域知识的不确定性力度较大，在知识表达和推理上应有强的处理能力。
　　（5）　随着标准、规程和导则中有关内容的变化，经验不断地积累和增加，便于诊断知识的扩充、修改、更新、增强专家系统的诊断决策能力，应考虑系统的自学功能。
5．2　专家系统的结构
　　专家系统一般由数据库、知识库、推理机、上下文、征兆提取、解释系统、学习系统、编辑编译等组成。采取什么样的专家系统结构，不但与监测诊断系统实施目的、作用和内容有关，而且与监测诊断的设备对象、性能、特点有关。对于水轮发电机组运行设备监测与诊断系统来说，根据其专家系统建设的基本原则，拟建立的诊断专家系统结构如图4所示。

图4　诊断专家系统结构图

5．2．1　实时数据库
　　数据库通常是由动态数据库和静态数据库两方面组成一个完整的软件，数据库中的各类数据是系统推理过程中不可少的诊断依据。该库包括设备状态监测时域数据信号、设备状态参数、设备结构参数、设备安装、运行、试验数据以及数据管理。数据的完备性、有效性、可用性以及数据管理的灵活性是实时数据库的必备条件。
5．2．2　知识库
　　诊断知识库是诊断专家系统的核心部份，主要用于存放领域专家的专门知识，它的完善与否，决定了专家系统的诊断能力和效率。诊断知识库是根据专家经验建立的知识库、规则库和有关信息资料库组成，并以一定的知识形式来表示。包括设备的标准、规程、导则及有关设备性能资料的规定，机组运行的历史数据及事故教训，处理方法以及收集的国内外专家分析判断事故的权威经验。随着科学技术的发展，知识库会不断扩充、修改、更新，因此，知识表示法应有利于知识的增加和获取。
5．2．3　推理机
　　推理机是实现专家系统诊断的关键部分。推理机的准确性直接影响到决策判断的正确性。推理机一般有三种方式，即正向推理机、反向推理机及正反向混合式推理机。正向推理机负责进行机组状态的评价，而反向推理机负责故障原因的查找、故障部位的确定。考虑到大型水轮发电机组运行设备结构特点和故障的特殊性，即一个故障可以混合成多层次并相互交错等复杂原因所致，所以，在实用可靠的故障诊断模型上，采用正反向混合式推理机为好。
5．2．4　解释系统
　　跟踪解释系统是通过人机接口向用户解释系统的行为，为用户服务。对系统用到的知识和运行情况作出解释和对诊断结论的说明。推理规则的解释可以是框图式，也可是数据表格和文字的形式，在具体实施中根据用户的要求而定。具有清晰直观的解释系统，对专家系统的应用和推广有着重大的作用。
　　除了上述的主要结构模块外，还应考虑建立知识库编辑、编译系统和征兆提取器。通过编辑器形成形式化知识库，经过编译器将有价值的规律性的知识由诊断知识库获取。通过征兆提取器将监测的实时的、经过分析与处理的信号，获得特征信号，提取故障的征兆，由推理机获取。
　　这样，水轮发电机组运行设备经过状态监测与诊断，专家系统的准确的预测判断，便可形成正确的结论。通过系统的决策报告软件将决策的意见由系统的接口送到决策部门或网、省调度指挥中心。决定机组运行设备的维护与管理，从而形成监测诊断、维护与管理的集成化的高效模式。

6　结语
　　（1）　水轮发电机组运行设备诊断与维护管理模式适应了我国当前大电网的运行特点和发展，体现了大电网高效能量的管理特点。
　　（2）　在信号分析与处理的前提下，机组设备特征信号获取，故障征兆提取，是故障诊断的基础；准确确定故障类型，有利于故障诊断模型的建立，是专家系统领域知识的重要内容，是故障诊断的依据。
　　（3）　专家系统的设计和建立必须紧密结合电厂的实际，考虑设备运行性能和结构特点，确定建设的基本原则，在适用可靠、准确可信的基础上设置专家系统的核心部分和关键部分，即专家系统的知识库和推理机。
　　（4）　大型水轮发电机组运行设备状态监测与诊断系统总体布置，是机组运行设备监测诊断、维护与管理集成化的主体结构，规范了当前大中型水电厂具有MIS系统、监控系统、生产调度系统以及机组运行设备状态监测与诊断系统的模式。

参考文献
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