史家燕    赵肖敏    史源素    胡山昂

北京伏安基业电气技术有限公司

一、概述

电力行业是关系国计民生的基础产业，电力系统运作的好坏，直接影响到国民经济的发展和人民生活。

随着当代发电设备向高参数、大容量、超高压远距离输电的发展，其对安全性的要求越来越高。同时，随着电力体制改革的进行，发电厂将实行竞价上网。在发电厂的运营上，如何保证安全并降低发电成本，对设备实行更先进、更科学的管理、运行和检修体制，无论从发电厂的自身利益还是从社会的要求出发，都势在必行。

为提高设备的安全可靠性，降低检修成本，解决以往计划检修模式下存在的欠修、过修、缺乏成本核算的问题，状态检修/优化检修作为一种先进的检修模式，正逐步得到电力企业的认可和推广。

一般来说，设备状态检修/优化检修由设备状态监测系统、对监测数据进行分析、诊断的专家系统和决策系统三大部分组成，目前绝大多数的发电厂都具有一套比较完整的监测系统，但能够根据监测数据对设备状况做出诊断的专家系统，相对而言，则比较难于实现。因此对电力设备故障诊断专家系统的研究工作已引起国内、外诸多专家的关注。

发电机是发电厂的重要设备之一，对电力系统的安全生产起着至关重要的作用。多年来的事故统计结果表明，发电机事故的发生往往是由于对故障的早期先兆缺乏认识或没有给予足够的重视，未能及时处理，消灭故障于萌芽阶段；有时甚至会因故障的发展而导致恶性事故的发生，给电力生产乃至国民经济带来巨大的损失。因此，提高发电机的安全运行水平、实现发电机的状态检修/优化检修具有十分重要的意义。但由于发电机故障特有的复杂性，给发电机故障诊断专家系统的研究工作带来较大的困难，目前国内尚多属理论研究及论证的阶段。

基于这样一个背景，鉴于生产的迫切需要，北京伏安基业电气技术有限公司研究、开发了以“发电机故障诊断专家系统”为技术核心的系列软件,其中包括水氢氢冷却方式、双水内冷冷却方式、全氢冷冷却方式及空冷冷却方式的汽轮发电机故障诊断专家系统和定子水内冷和其它冷却方式的水轮发电机故障诊断专家系统。

本专家系统根据国内通用的监测手段和技术条件，可对汽轮发电机可能发生的100多种故障、水轮发电机的60余种故障进行诊断，并针对故障的诊断方法、发展趋势、处理方法及预防措施给出相关的专家建议。本专家系统是集在线实时、在线非实时和离线数据的采集与分析、状态监测、故障诊断、故障处理于一体的多任务、多客户端、多信息处理的故障诊断专家系统。

二、用计算机实现发电机故障诊断专家系统的作用和优点

㈠ 专家系统的主要作用

发电机故障诊断专家系统的主要作用是：实现“把专家请到你身边来！”的目的。根据对发电机的各种监测数据和其它试验、检查等诊断信息，来识别发电机的状态，早期发现故障并及时采取有效的技术、组织预防和处理措施，做到防患于未然，在保证发电机可靠运行的基础上实现合理检修。

对发电机故障诊断功能的主要要求就是要做到

◆不漏判。

◆不错判。

㈡ 基于计算机技术的专家系统的优势

与人工方式相比，基于计算机技术的发电机故障诊断专家系统具有如下优势：

⒈可诊断故障的种类多，范围广。

⒉可以做到博采众长，集中多名一流专家的经验，避免局限性，考虑问题更周密、准确。

⒊分析问题客观、全面、逻辑清楚，能迅速提出故障处理和预防措施的专家建议。

⒋实时监视发电机状态和参数的变化，能抓住运行中每一个异常现象和故障先兆，用一流发电机专家群体的知识、经验和智慧进行分析诊断，及时提出处理意见和预防措施建议，快速形成故障诊断意见和处理方案。

⒌不受环境、时空条件的限制，不受人为因素影响，可长期保存并易于传播。

三、发电机故障诊断专家系统的物理模型及其实现

㈠ 发电机故障的特点

发电机故障具有如下特点：

⒈隐蔽性。

多年生产实践经验表明，发电机故障具有隐蔽性（渐进性）的特点。表面上看来，发电机的事故常常是突发的，但实际上，在一个突发事故的背后早有故障存在，甚至有一个比较长的发展过程。因此，发电机事故的发生往往是由于对故障的早期先兆缺乏认识或没有给予足够的重视，未能及时处理消灭故障于萌芽阶段；因故障的发展而导致恶性事故的发生，给电力生产乃至国民经济带来巨大的损失。

⒉诱发性。

发电机的某些故障与故障之间具有诱发性和依从性。也就是说，某种故障可能是由另一种故障所引起，而其本身又可能诱发出其它的故障。因此，对这些故障发生、发展规律的物理描述，只依赖于先兆、先兆组合或故障与先兆、先兆组合之间的关系是不够的。还必须涉及到故障与故障之间的关系。

⒊并发性。

发电机的故障有时会出现两种或两种以上同时并发的情况，亦即发电机故障具有并发性。

⒋故障发展规律的不确定性。

在实际生产中，发电机的运行工况千变万化，运行条件也各不相同，而且运行人员对发电机状态监视的注意集中点也有很大的随机性。因此，对同一种故障，首先出现的原发性先兆可能不同，过程性先兆出现的次序也各不相同。亦即，发电机故障的发生和发展的过程具有不确定性。

⒌故障与先兆或先兆组合之间关系的复杂性。

发电机故障与先兆或先兆组合之间不是一一对应的简单关系，而是多对多的复杂关系，一个先兆或一个先兆组合，可能预示着多个故障存在的可能，一个故障的存在，又可能出现多个先兆或多个先兆组合，这是发电机故障所具有的复杂性。

以上这些特点，都给发电机故障诊断专家系统的推理、诊断带来很大的困难，如果考虑不当将会造成错判或漏判。

㈡ 物理模型及其实现

发电机故障诊断的主要目的是，根据对发电机的各种监测数据和其它试验、检查等诊断信息，来识别发电机的状态，早期发现故障并及时采取有效的技术、组织措施，做到防患于未然，在保证发电机可靠运行的基础上实现合理检修。

本系统的物理模型是在对我国近20年来100MW及以上容量发电机事故统计、分析及预防对策的分析研究的基础上，参照国内外的相关资料，运用发电机运行、检修、试验、设计结构和制造工艺等诸多学科领域知识，尤其是领域专家几十年的实践经验和理论功底，参照国标、部标及发电机有关规程的规定，对各不同类型（汽轮发电机、水轮发电机）、不同型号（各种不同冷却方式）发电机故障的机理、发生的原因、发展规律、故障先兆、故障后果及预防对策进行了深入的分析研究，同时考虑了多因素、多类型故障的耦合，故障间的主从联系及可能并发的基础上制定的。是目前实现诊断内容最全面、诊断故障最多的发电机故障诊断专家系统。在实现的过程中针对发电机故障的特点和诊断过程中的难点，采取了如下有效措施，使物理模型的内容得以全部实现。

⒈采用多种数据源进行综合诊断，由于发电机故障具有隐蔽性（渐进性）的特点。发电机故障的早期诊断必须通过对在线实时监测、在线非实时监测、离线试验、检查等诊断信息所获得的故障先兆进行综合分析，方能得出正确的诊断结论。在本系统的推理机制中，除有在线实时先兆和在线非实时先兆作为原发性先兆的推理过程之外，同时还考虑了由离线先兆做为原发性先兆（而这些先兆往往都是故障的早早期先兆）的诊断方法。

⒉在线和离线两种诊断方式相结合。一方面，由于发电机的结构比较复杂，同时受到现有监测手段的限制，对某些故障，仅依靠在线实时和在线非实时先兆，只能得出阶段性诊断结果，只有结合停机后通过试验、检查所得到的离线先兆，才能得出诊断的最终结论。另一方面，通过离线试验、检查得到的先兆往往都有助于故障的早期发现，而这些早期故障通过安全、经济的全面考虑后，可能不必急于处理，而监视运行。据此，本系统采用了在线和离线两种诊断方式相互继承、相互启发的方法实现对故障的综合诊断。亦即，一方面根据在线先兆（包括在线实时和在线非实时先兆）得出当前发电机状态的阶段性诊断意见，并给出关于加强监视和防止故障进一步发展的运行措施的专家建议；同时还给出进一步确诊故障的试验、检查方案，并根据由此得出的先兆做出最终的诊断结果，反之亦然。

⒊多入口、多维的网状结构和推理过程中自适应解网功能。由于发电机故障发展的不确定性和发电机故障与先兆或先兆组合之间关系的复杂性，给专家系统的推理、诊断带来很大的困难，而且很容易造成漏判或错判。针对这一问题，本系统在故障的推理分析和判断上，采用了多入口、多维的网状结构和推理过程中自适应解网功能，从而使本系统具有人类专家面对不同情况时，解决实际问题的思维能力。

⒋提出多级故障与故障类先兆的概念，解决故障的诱发和依从性问题。发电机的某些故障与故障之间具有诱发性和依从性。对这些故障发生、发展规律的物理描述，只依赖于先兆、先兆组合或故障与先兆、先兆组合之间的关系是不够的，还必须研究故障与故障之间的关系。为解决这一问题，本系统特提出多级故障与故障类先兆的概念，并将其融入到推理、诊断的过程之中，使这个难题得到了解决。

⒌解决了故障的并发性问题。由于发电机故障具有并发性，很容易导致漏判。针对这一问题，本系统用知识规则、算法或通过专家建议来实现对并发性故障的正确诊断。

⒍提出事故类先兆的概念，解决外界原因导致发电机事故的诊断问题。发电机运行中有时会由外界原因导致事故，如发电机外部两相短路、三相短路或由开关故障引发的非全相运行等。虽然这些事故不是由发电机本身的缺陷或故障所引起的，但却可能给发电机留下隐患并引发出其它故障。为此，本系统提出事故类先兆的概念，并将其作为原发性先兆触发推理机运行，以便及早发现由事故带来的隐患、避免被诱发故障的发生，并对事故后发电机的状态做出诊断并提出处理意见和预防的措施。

⒎结合实际科学地确定故障先兆的门槛值。先兆是专家系统的诊断依据，因此先兆门槛值的确定是保证专家系统做出正确诊断的关键。本系统中先兆的门槛值是根据国标、部标、部颁规程、制造厂家关于产品的各种规定、发电厂发电机运行规程、氢油水运行规程、预防性试验规程、检修工艺规程及其它有关规程及国内近年来相关的经验总结、两部的有关文件等经过认真的考虑最终确定的，符合现场的实际需要。

尤其需要提到的是，采用定子绕组温度指纹计算和动态门槛值的方法，对定子绕组热故障进行判断，做到了不漏判、不错判和早期发现故障。

四、发电机故障诊断专家系统软件的功能 

本专家系统是一个“集在线实时、在线非实时和离线数据的采集与分析、状态监测、故障诊断、故障处理、信息管理于一体的多任务、多客户、多信息处理的故障诊断专家系统。

发电机故障诊断专家系统的主要功能分故障诊断、状态监测和信息管理三大部分。

㈠ 诊断功能。

⒈故障诊断功能。

本专家系统采用多种数据源、在线和离线两种运行方式相互继承、相互启发的综合诊断方法，实现对各种型号汽轮发电机100余种故障和水轮发电机60余种故障的诊断，并对故障的诊断方法、发展趋势、处理方法及预防措施给出相关的专家建议。

⒉故障分级处理功能。

本系统按照故障的严重程度将故障分为四级。

◆一级故障：应安排停机处理的故障。

◆二级故障：应立即降低发电机负荷的故障。

◆三级故障：应立即向领导汇报，考虑降低发电机负荷或采取其它必要措施的故障。

◆四级故障：运行中加强监视的一般故障。

当同时发生两个或两个以上不同等级的故障时，系统将提醒用户优先处理故障级别更高的那一个故障。

⒊故障预警功能。

当有故障发生时，系统以声、光的方式向用户发出警报。对发电机定子绕组热故障的定子绕组温度、定子鉄芯温度等一些发电机关键的监测量，不仅可以声光报警，而且这些监测量的位置上同时发生闪烁，改变颜色，提示故障发生的部位，使用户能直观地、一目了然地了解故障发生的具体位置和情况。

⒋推理回溯功能。

为避免用户因一时疏忽，在处理故障与计算机进行人机交互时出现错误而导致错误的诊断结果，系统具有回溯功能，为用户提供修正错误的机会。

⒌监测量识别和屏蔽功能。

当某个监测元件发生故障或进行检查、修理时，用户可自行将其屏蔽，恢复正常后，用户可自行解除屏蔽，令其恢复正常运行。

㈡ 状态监测。

⒈监测发电机定子绕组热状态。

多年来，全国发电机事故统计、分析的结果表明；定子采用水内冷冷却方式的发电机（包括汽轮发电机和水轮发电机），因发电机定子绕组漏水、断水、堵塞而引发的热故障，在200MW及以上容量的发电机事故中所占比例较大，而且所造成的经济损失都比较严重。由于定子绕组温度是该类故障的关键性先兆，因此，无论是运行部门还是制造部门，都对定子绕组温度的监测手段给予了格外的关注。发电机出厂时，预埋的测温元件，为定子绕组热状态的监测提供了硬件基础。

本专家系统为使用户能够时时刻刻一目了然的了解发电机定子绕组当前的热状态，并协同用户对当前热状态进行分析，提供了强大的状态监视功能和趋势图功能。

⒉监测发电机运行工况。

为协同用户了解和掌握发电机运行工况及变化趋势，系统提供对发电机主要运行工况参数的状态监视功能和趋势图功能。

图1。 定子绕组热状态监测屏

⒊趋势图功能。

⑴在线实时显示与发电机运行工况有关的监测量的变化趋势的趋势图。

⑵协同用户对发电机状态进行比较、分析的趋势图。

⑶历史趋势图。

㈢ 信息管理。

本系统具有强大的查询、统计、分析功能。其中包括，故障追记、故障查询、故障统计、根据用户的需要自动生成报表等功能。

图2。故障查询窗体

⒈故障追记。

本系统对所发生的全部故障的发生、发展、诊断、处理的全过程进行详细的记录，以备用户随时进行查询。

⒉故障查询。

⑴故障的划分：

为适应诊断、查询、统计的需要，特将故障进行分类和分级。

①故障分类

从故障管理的角度出发，将故障分为待处理故障、遗留故障、已结束故障和被忽略故障等四类故障。

◆待处理故障：待处理故障是指故障已经发生但还没有完成最终诊断、或尚未进行处理、或还没有处理完的故障。

◆遗留故障：遗留故障是指故障已经由运行（检修）状态进行处理到转换节点，以下必须进行专家系统状态的转换，移交至检修（或运行）状态进行处理的故障。

◆已结束故障：已结束故障是指已作出最终诊断或已经处理完的故障。

◆被忽略故障：被忽略故障包括因各种原因被用户所忽略的故障。忽略的原因有‘表计指示错误’、‘原发性先兆消失’和其它用户认为可以忽略的故障。

◆全部故障：包括全部发生过的故障。（应为以上四种故障的总和）。

②故障分级。

如前所述，本专家系统按严重程度将故障分为四级。

⑵故障查询。故障查询窗体如图2

本系统提供以下几种查询功能。

①按故障类别查询。

②按故障级别查询。

③按故障发生的时间查询。

④按故障发生的部位查询。

⑤按故障关系查询。

⒊故障统计。

⑴按时间进行统计。

⑵按故障等级进行统计。

⑶按故障部位进行统计。

全部统计结果均可按照用户给定的格式生成月报、季报和年报。

⒋自动生成各种报表。

本系统可根据用户的需要及用户提供的格式生成运行报表、检修记录、预防性试验等各种报表。

五、软件结构

㈠ 体系结构

发电机故障诊断专家系统之软件结构完全遵从符合工业标准的N-Tier多层体系，彻底实现Browser/Server计算模式，完整实现标准/非标准数据及数据结构交换，并且实现多平台、跨平台的部署能力。

㈡ 技术优点：

将业务规则集中到易于创建、使用和重用的组件中，从而方便了开发和维护。 

提供了高级语言以开发业务规则，代替使用存储过程和有限的 SQL 语言来检查业务规则。

将数据访问集中到组件中，从而减少了应用程序中的重复代码，每个需要访问特定表的窗体都使用相同的组件。 

如果使用类型化数据集，则可以使用智能感知功能来查询列名称，而不必记住它们。 

集中式数据访问例程有助于维护工作，因为对任何数据访问例程的更改都只需进行一次即可。

可以随时将组件分离到不同的物理计算机上。这种灵活性使代码具有更好的可缩放性和集中性。

图3。技术框架体系结构图

图4。业务框架体系结构图

㈢ 基本特征：

彻底的开放式工业标准体系。

遵循开放的标准与协议，如TCP/IP、XML、SOAP、HTML等。遵循开放的标准使得N-Tier多层体系的计算方式可以跨平台进行，突破原来不同的操作系统、不同的数据库/数据仓库系统、不同的硬件平台对应用系统的限制；而应用系统的开发，也可以专注于算法的优化和集成度的提高。

低廉的应用运行、开发和管理成本。

客户机只需要运行浏览器软件和一些简单的系统级基础组件，无需太高的配置和不断的升级；所有应用一旦部署完成，就可以适应不同用户各种多样化的运行环境，无论安装和升级均只需要在少量的主干节点上进行。

简单而一致的访问方法。

无论访问共享信息或运行应用程序，用户所面对的都是统一的浏览器界面，用户所有操作就一如日常的业务执行方式，这将可以大大降低用户的培训费用和维护费用。 

高度的安全性与可靠性。

所有应用和数据均放置在单一而可靠的主干节点之上，良好的架构级安全特性以及完善的软件结构，将可以保证系统在软硬件故障等诸方面具备得天独厚的可靠保障，从而保证了发电机故障诊断专家系统运行的安全可靠性。

六、北京伏安基业电气技术有限公司在发电机故障诊断方面的独有技术：

㈠ 定子绕组温度指纹计算及动态门槛值。

如前所述，采用定子绕组水内冷冷却方式的发电机（包括汽轮发电机和水论发电机，因各种原因引发的定子热故障，不仅在发电机事故中所占比例较大而且带来的经济损失十分巨大，因此对定子绕组温度的监测和报警阈值的确定方法是一个重要的研究课题。北京伏安基业电气技术有限公司基于生产的需要研究、开发了‘定子绕组温度指纹计算及动态门槛值’的新方法，现就此做一简要介绍。

⒈目前通用的温度阈值的确定方法及其不足之处。

⑴目前通用的温度阈值的确定方法。目前确定温度阈值的主要依据是：

①根据发电机定子线圈所能承受的允许温度并按照发电机处于额定工况下所能达到的温度，再考虑留有一定的裕度确定温度阈值。

②为弥补以定子线圈所能承受的允许温度确定温度阈值的不足，用横向比较的方法确定温度阈值。即以定子线棒定冷水出口温度最高与平均值之差、定子线棒定冷水出口温度最高与最低之差、定子线棒检温计指示温度最高与平均值之差、定子线棒检温计指示温度最高与最低之差确定门槛值。

⑵目前通用确定温度阈值方法的不足之处。

现有方法对提醒运行人员紧急处理故障、避免更为严重的事故发生，起到了关键的作用，但存在以下几点不尽合理之处。

①无助于早期发现故障。由于温度阈值是根据定子线圈所能承受的温度和在额定工况下所能达到的温度而确定的，因此不能起到早期发现故障、防患于未然的作用。

②当发电机处于非额定工况下运行时，现有阈值不足为故障诊断的判椐。由于报警阈值是根据发电机定子线圈所能承受的最高温度而确定的，因此它只是说明发电机不允许在超过规定阈值的情况下运行，否则将可能发生严重事故。但当发电机处于非额定工况下运行时，由于没有对应于各不同运行工况下发电机定子绕组温度的正常值这个判椐，尽管定子绕组温度没有超过阈值也不能充分说明发电机不存在故障。尤其是在有故障发生、采取了降负荷措施、将故障线棒的温度降低到规定的阈值或阈值以下时，表面上看来，温度已经降低到允许值以下，但实际上故障是否已经消除却无法进行判断。

③通过横向比较确定阈值的方法缺乏严格的科学依据，因此，有可能导致漏判或错判。由于线棒结构的不同（如有的线棒带有引线部分）、材质及加工工艺的不尽完全相同、测温元件安装工艺的差异等各种因素的影响，使得在正常运行情况下，各个线棒（或各个分支）的温度就各不相同，其差值还随运行工况的不同而不同（这一点，已通过对多台发电机定子绕组温度试验和实际运行数据的采集、分析得到了充分的证明）。因此，实际上存在着对不同线棒（或不同分支）温度阈值标准的不一致性。这样很容易导致漏判或错判，即对原有温度低的线棒（或分支）造成漏判，对温度高的造成错判。

⒉发电机定子线圈温度指纹计算和动态阈值。

⑴发电机定子线圈温度指纹计算。

发电机定子线圈温度指纹计算方法是计算在各种运行工况下每个水支路（或每个定子线棒）的定子冷却水出口温度和定子槽内检温计温度的正常值（即指纹）。用实测值与其进行比较，判定定子线圈热状态。

实现的方法是，通过对发电机结构设计、制造工艺等理论的深入研究，结合对发电机大量的实际运行数据的分析，以热平衡理论为基础，构建指纹计算数学模型。模型中几个相关系数的数值，随发电机及其线棒位置（或分支位置）的不同而不同。可采用成熟的神经网络或最小二乘曲线拟合的方法确定之。从而得到发电机定子线棒（或分支）定冷水出口温度和槽内检温计温度的计算公式。在线实时计算定子线圈（或分支）定冷水出口温度和槽内检温计温度的正常值。

⑵动态阈值。

用以上方法可以在线实时计算出在该工况下发电机定子线圈（或分支）定冷水出口温度和槽内检温计温度的正常值。通过与实测值的比较便可看出当前发电机的热状态。我们称温度实测值与计算值之比为温升比，显然温升比的大小将直接反映该线圈（或分支）的热状态是否正常、和故障的严重程度。因此，可以温升比为限制条件确定温度阈值，并将其称之为动态阈值。

显然，采用动态阈值作为诊断依据可以避免上述不足之处。不仅可以作到即不漏判也不错判，尤其有利于在低负荷的情况下早期发现故障。

⒊应用情况：

北京伏安基业电气技术有限公司于2001年初，在国内、外率先提出汽轮发电机定子温度指纹计算数学模型及其参数的确定方法。并先后在上海外高桥发电厂、河北马头发电厂及天津军粮城发电厂得到了应用。并达到了较高的计算精度（计算定冷水出口温度的最大误差不高于1℃、计算检温计温度时最大误差不高于2℃）。在实际应用过程中，曾早期发现定子线棒部分堵塞故障，为发电厂创造了巨大的经济效益。

㈡ 发电机变参数数学模型及其在转子电流指纹计算和进相运行静稳储备计算中的应用。

⒈发电机变参数数学模型。

⑴发电机稳态运行行为计算的通用数学模型。

通用计算方法采用的数学模型为：

式中：

E：发电机定子感应电势(kV)，

I：发电机定子电流（kA），

U：发电机定子电压(kV)，

COSφ：发电机力率，

φ：发电机力率角（度）

φ= COS-1φ

Xd：发电机同步电抗（为一常数）。

Xd ＝Xad+ Xs

Xs：发电机定子漏抗，

式中：

If：转子电流。

K：系数（为一常数）。

通用算法中的发电机同步电抗XD和定子感应电势与转子电流之比K，均采用制造厂给定的数值或常规试验测得的结果进行计算。但它们都是不饱和值。而实际运行中发电机内的电磁场均处于饱和状态。并且，运行工况不同时，饱和程度也不相同。因此这种算法将带来很大的误差。例如，对某台TQN-100-2型发电机的实测结果表明，在多个不同运行工况下实测到的Xad和K的值，其变化范围分别是1.12 ∽1.42和892 ∽ 789，并且各个工况互不相同。这恰恰表明：由于饱和的非线性影响，发电机参数应是工况的函数，为此，当采用恒定参数的数学模型分析计算发电机各种不同的运行行为时，将不可避免的带来较大误差。

⑵发电机变参数数学模型。

与通用模型不同的是，式中Xd和K不再是常数，而是发电机运行工况的函数。

Xd和K的表达式如下：

式中：

、、  为待定系数。

、、  为待定系数。

用发电机变参数数学模型计算发电机各不同工况下的运行行为，由于充分考虑了发电机在不同运行工况下不同的饱和影响，计算结果可以达到较高的精度，根据以往对300MW、200MW、100MW、50MW、25MW、1.25MW多种容量、多种型号发电机的计算结果表明，其计算值与实测值相比，计算转子电流的最大误差不超过2%，平均误差在1%左右。计算功角的最大误差不超过2度平均误差小于1度。

⑶发电机变参数数学模型在发电机故障诊断专家系统中的应用。

①发电机转子电流指纹计算及其在转子匝间短路故障诊断中的应用。

发电机转子匝间短路故障是发电机转子频发性故障之一，测试、诊断发电机匝间短路故障的方法很多，在诊断有、无匝间短路故障中起到了很好的作用。但做为是否需要进行彻底大修决策的判据均尚显不足，据有关规程规定，决定对转子匝间短路是否需要进行彻底大修的判据有二，一是振动超过规定数值，一是在同一运行工况下转子电流超过正常值的5%～10%。这就需要对各运行工况的正常值作出准确的计算，方能实现。通过多种型号发电机的实测结果均表明，用通用的模型计算方法其精度不能满足这一需求，而变参数数学模型的计算精度完全可以满足工程的需要，因此，可采用变参数数学模型在线实时计算发电机转子电流的正常值（指纹），与实测值对比的方法，为检修决策提供判据。

②发电机P-Q容量图及静稳储备系数的计算。

用发电机变参数数学模型可以在线实时准确的计算发电机P-Q容量图，和静稳储备系数，在专家系统中协同用户对进相运行能力和静稳储备作出准确的判断。

七、发电机故障诊断专家系统在我国电力系统中的应用。

◆本专家系统于2000年12月率先在外高桥发电厂#2发电机上投入试运行（后升级为Ver2.0版）。三年多的实际运行结果表明，本系统运行情况良好、性能稳定、并在运行中发现了一些早期故障，且及时得到了处理，仅#10槽上层线棒空心铜线轻微堵塞和压差阀失灵/调整不当两项早期发现、早期得到处理的故障所避免的经济损失就高达780万元。因此，本系统受到电厂各级有关人员的一致好评。

◆本系统于2002年1月通过国家电力公司的成果鉴定，鉴定委员会全体委员一致认为“该系统填补了国内空白、达到国际先进水平。”并建议在我国电力系统中进一步推广应用。

◆本项目于2002年获上海电力局科技进步一等奖，2003年获上海市科技进步三等奖。 

◆2002年10月，发电机故障专断专家系统2.0版在河北马头发电厂投入运行，至今运行情况良好、性能稳定，在协同用户更好的了解发电机运行状态、为检修决策提供科学依据等方面起到了良好的作用。

◆2002年5月发电机定子温度预警系统在天津军粮城发电厂投入运行，2003年该系统通过天津电力局的成果鉴定。并获2003年天津电力局科技进步一等奖。

◆2003年继而开发了发电机故障诊断专家系统2003版，其中包括：

上海外高桥发电厂1、3、4号发电机的发电机故障诊断专家系统。

三峡水力发电厂＃1号水轮发电机水冷状态监测及故障诊断专家系统。

河北西柏坡电厂＃1、2、3、4号汽轮发电机故障诊断专家系统。

以上专家系统将分别于2004年4、6、8月份投入运行。

八、前景

本项研究工作源于生产的需要，开发出的产品 “发电机故障诊断专家系统”是一个应用于实际生产的智能系列软件，以发电厂的需求为依据，设计软件功能，结合发电厂现有的技术、监测条件，在不增加任何硬件设施的前提条件下实现了发电机可能发生的各种故障的诊断功能，内容全面且具有较大的实用价值，并具有较大的通用性。作为一个为实现发电机状态检修应运而生的“发电机故障诊断专家系统”必将随着状态检修工作的进一步深入、推广而得到广泛得应用。