当前电力系统中，大型变压器运行中出现异常现象的情况时有发生，甚至引发成事故，对电网的安全运行造成了重威胁。国内许多单位正积极地开展变压器的在线监测和故障诊断，故障诊断与专家系统结合，是当今设备故障诊断的热门话题。

    2知识库的设计

    2．1 知识表示

    知识库：存储完成任务所需要的各种知识，是专家知识和经验的集合。

    如何将大量的专家经验表示成知识，并建立知识库，是专家系统研究的重点。本文选用的知识表示方法，是采用基于规则的产生式表示法。规则是表示知识的基本单位，用产生式规则表示的知识所构成的系统称为产生式系统。

    产生式系统的主要优点：

    (1)模块性强，易于增加、修改信息；

    (2)能有效表达启发式知识。可根据人的经验程度、数据可靠程度，给出可信度因子，便于实现不精确推理。     

    这些优点很适于故障诊断的特性要求。

    产生式规则的一般形式为：

IF……             THEN……

其中，左半部分确定了该规则可应用的先决条件，右半部分描述了应用这条规则所采取的行动或得出的结论。即满足条件后，就可以对数据库进行操作，数据转换等等。例如，利用糠醛C4H30CHO含量来判断变压器油纸老化，糠醛是纤维绝缘纸一类材料的低温老化特征产物，以液态的形式溶在变压器油中，对其含量分析，可判断纸绝缘老化程度，其规则表为：

    IF糠醛含量高于‘注意值’THEN纸绝缘老化

    再如，利用5种特征气体的三对比值，来判断变压器故障性质的方法，简称三比值法。

表l 三比值法的编码规则

    其规则表示为：

    IF三比值为0，2，0 THEN 低温过热

    IF三比值为l，l，0 THEN 高能量密度的局部放电整个知识库是由若干类似上述的规则序列构成

    2．2 知识库的构成

    为便于知识库的管理、维护方便，知识库以外部数据库的形式存在，而不作为主程序的部分，用户可视具体情况根据需要进行调用，这样可使搜索的目的性增强，尽量避免盲无谓的搜索。

    整个知识库是由4大模块组成：(1)专门存储专家诊断经验知识的模块；(2)存储设备历史档案，原始数据的模块；(3)存储设备性能指标，健康状态的参照标准的模块；(4)故障集模块：故障集模块是将变压器较常见的典型的故障组成知识模块或规则集合。变压器常见的典型故障如：围屏爬电故障、铁芯多点接地故障、匝间短路、相间短路、进水受潮、引线故障以及漏磁导致过热性故障等。由于某些知识较为复杂，单一规则难以表述，故而在规则表述上有时需加入“与”、“或”逻辑。另外，按照变压器的结构组成：本体及组件 (套管，分接开关，冷却系统)，与此相对应，在故障知识库的建立上也有各自的规则库。

    以上这些模拟，在程序运行中均通过询问，根据选择进调用。

    3 推理机制选择

    3．1 变压器故障特点分析

    运行中的变压器始终处在电与热的双重效应作用下，在不同部位可形成不同性质的故障，而在故障的发展过程中又可能发生部位的转移。在实际中，变压器内部产生的故障往往并非单一的、而是多重的、错综复杂的，且故障信息有时也会呈现不确定性。

    例如，变压器的某些放电性故障，初始阶段的发展较为缓慢，在某些特定条件下，如过电压，有可能形成一种间断性的放电现象，当条件改变时，这种放电有可能熄灭，当条件适合时又会重复放电，进而形成较大或连续的放电现象；又如，一般来说，变压器无论是过热性故障，还是放电性故障，当涉及固体绝缘时就会有CO、CO2产生。但实践表明，用CO和CO2含量来确定固体绝缘材料分解状况时，有其不确定性。由于油中溶有一定量的O2，即使是裸金属故障，也会产生CO，在放电情况下，尤为明显。CO2也有可能在游离状态下生成CO。

    3．2 推理方式

    考虑到变压器故障的特点，采用的是正反向混合推理。

    这种推理方式，通常是先根据原始信息，通过正向推理帮助提出不太肯定的结论，然后，再用反向推理寻找支持这个结论的证据，反复这个过程，直到得出结果。

    为了提高诊断的科学性和可靠性，在搜索推理之前，设置了数据检验环节，根据故障信息的连续跟踪记录，检查这些数据的合理性，剔除坏数据，因为正确数据将会导致错误的结论。同时，在推理过程中，必要时需对中间结果进行判断。例如，在处理气相色谱分析时，只有当各组分含量达到了注意值或产气率限值，已有理由判断变压器内部存在故障时，才能进一步用三比值法判断其故障性质。

    4 变压器故障诊断专家系统的基本结构

    专家系统的总体框架，如图1示。

    (1)动态库

    用来存放初始数据，推理过程的中间结果等。其中初始数据主要是来自现场的信息，如DGA(油中气体分析)测试结果，局部放电量，油温、线温、糠醛含量等。

    (2)支撑库

    用来存放某些必要的运算方法。

    整个系统的一般工作过程是，根据初始数据，当前动态数据库内容，在知识库中去搜索可匹配的产生式，不断地以新的中间结果修改替代数据库内容。在此期间，若必要时，还可以询问用户，以求获得其他补充信息，这些从用户得到的信息，也被记录在数据库中，并将参与到后读的推理过程中，专家系统就是如此，搜索、匹配、推理，循环不断地改变着数据库的内容，直至求得最终结果。

    5 存在的问题

    对于变压器，尽管我们已有多年的运行实践，诊断处理变压器设备故障的经验亦较为丰富，但是按照专家系统的要求，完整的记录却较少，因此，在今后的实践中，还需不断地改进、扩充和反复修改，还需提高规则的有效组织方式；同时，在实际应用中，还应注意积累数据，最终使之成为可靠、成熟、完善的高性能的专家系统。