摘要：阐述了一种铁磁谐振故障诊断专家系统方案。通过常用的电网状态参数准确诊断出铁磁谐振故障的发生及其原因，并通过对谐振样本的统计分类实现一定的预警功能。
关键词：铁磁谐振专家系统故障诊断预警
1引言
电感式电压互感器(pt)是铁芯电感元件，如果有某种大的扰动或操作，其非线性铁芯就可能饱和，从而与线路和设备的对地电容形成特殊的单相或三相共振回路，激发起持续的较高幅值的铁磁谐振过电压，威胁电网的安全运行。南于对铁磁谐振故障的诊断需要一定的硬件设备投人，所以企业大多没有进行深入的谐振原因的分析，而直接采用试验性方法变更设备以改变系统参数来避免铁磁谐振。这种方法具有一定的盲目性，极易造成设备的浪费。为r使用户对电感式pt铁磁谐振故障的处理具有一定的针对性，同时减少其设备投人，本文使用一种较简单的方法对铁磁谐振故障进行诊断，并通过统计实现预警功能。
2铁磁谐振的机理及其诱因
2.1铁磁谐振的机理
以最简单的非线性RLC串联谐振回路引起的基频谐振为例，说明铁磁谐振的特点。谐振回路和元件的工频伏安特性如图1所示。
当回路工作点在a1时，回路中的ul>uc，整个回路是电感性的，这时作用在电感和电容上的电压都不高,电流也不大，回路处于正常的非谐振状态；随着外加电势E的逐渐增加，当电路工作点落在pd上时，ue>ul，回路变为电容性的，回路电流急剧增大，已越过，而使电容和电感上都出现较高的过电压。
此时，非线性电感回路已处于谐振状态。
一般的情况下，稳定的谐振需要激发。只有电路内事先经受到足够强烈的冲击扰动，以使电流的幅值在此扰动过程(过渡过程)中达到谐振所需的数量级，才有可能激发起持续性的铁磁谐振过电压。
2.2铁磁谐振的诱因
从本质上讲，电网上的各种内部过电压就是铁磁谐振产生的外界原因。这些内部过电压大致可以分为以下几类。
(1)操作过电压
切除空载线路过电压(一般有最高运行相电压3-5倍)
切除空载变压器过电压(一般不超过最高运行相电压4倍)
PT合闸过电压
(2)故障过电压
弧光接地过电压(可达最高运行相电压的35倍)
断线过电压
3故障诊断与预警系统的研制
3.1技术方案
通过检测电网三相电压和零序电压判断铁磁谐振故障及其接地、断线故障的发生，检测断路器和刀闸的状态判断操作过电压的产生。当判断铁磁谐振故障时，检测谐振故障发生前一段时间内有无可能引起该谐振故障发生的其他非谐振故障或操作过电压发生，如果有，将其认定为这次谐振故障发生的原因。将诊断结果存入历史库，并统计其发生的次数和概率。当下次再次发生类似的非谐振故障或操作过电压时，提示用户该故障或操作过电压曾引发铁磁谐振，并提示用户发生的概率和预防措施。
3.2方案实施方法
本系统采用专家系统方法，它由数据库、知识库、推理机组成。
数据库由组态王工业通用组态软件、数据库软件组成。通过通讯网络，组态王接受各检测装置传来的电气数据，并将故障诊断所需的电气数据上传至上层数据库系统。
知识库采用基于产生式的知识表示法。知识库中规则的建立基于6种故障和3种操作信息的判断。6种故障为高频谐振、基频谐振、分频谐振、单相接地、单相断线、两相断线；3种操作为切空载线路、切空载变压器、带PT合闸。
推理机采用正向推理的控制策略，推理过程如图2所示，说明如下：
①检测是否发生谐振故障，如果是，则执行下一步；执行第⑦步；
②读取这次故障前规定时间内的系统自检结果；
③这段时间内是否有同一设备重复故障或动作，如果有，则选择最后一次故障或动作信息；
④找出匹配规则的故障和动作信息，作为该次谐振发生的原因；
⑤保存这次分析结果作为样本，并计算该样本在已有样本中出现的概率；
⑥提出操作员谐振故障信息及样本概率，并提示相应的消措施，诊断分析结束；
⑦读取系统自检结果，并将该结果与已有样本比对；
⑧这次故障或动作信息是否符合已有样本，如果符合，则提示操作员该次故障或动作能引起谐振故障，并给出样本概率和相应的消措施，诊断分析结束；如果不符合，在规定时间内保存这次结果，执行下一步；如果这次系统自检中发生非谐振故障，则将故障保存在事故日志中。