关键词：专家系统；网络结构；故障诊断
Abstract：This paper introduces the overall design scheme of an expert system for diagnosing generator faults, including the realization of network structure design and function modules. Through the data acquisition from a variety of sources, this system is able to analyze more than 100 kinds of generator faults.
Keywords：expert system；network structure；fault diagnosis
Keywords：expert system；network structure；fault diagnosis
长期以来,我国电力系统主要实行电厂事后维修、预防性计划检修的检修体制，往往导致检修成本过高。发电机是电厂的重要设备之一，其检修费用往往很高。如果因为事故造成停机，那么机组启停、维修费用和被迫停机少发电量所造成的经济损失是很可观的。因此，研究发电机的故障特征，在运行中及早发现故障隐患，避免故障造成严重后果，并制定合理的检修策略是很有意义的。
马头发电总厂汽轮发电机故障诊断专家系统的研究开发就是基于这样的理念进行的，并首选应用于#7发电机组。
1系统的整体设计
1.1系统网络结构
#7发电机故障诊断专家系统直接利用马头发电总厂现有的数据共享式局域网和数据采集系统(DAS)，采用分布式网络结构，见图1。
系统的应用程序(即前处理及推理机)运行在数据库服务器上，客户端程序(即后处理)运行在局域网的各个工作站上，各终端根据用户的身份不同，在结构中具有不同的权限。
1.1系统网络结构
#7发电机故障诊断专家系统直接利用马头发电总厂现有的数据共享式局域网和数据采集系统(DAS)，采用分布式网络结构，见图1。
系统的应用程序(即前处理及推理机)运行在数据库服务器上，客户端程序(即后处理)运行在局域网的各个工作站上，各终端根据用户的身份不同，在结构中具有不同的权限。
数据库服务器安装Windows 2000 server操作系统，数据库环境为Oracle8i，客户端安装Windows系列。
1.2软件结构
发电机故障诊断专家系统是一个庞大、复杂的应用软件，包括多个功能模块，其结构见图2。
1.2软件结构
发电机故障诊断专家系统是一个庞大、复杂的应用软件，包括多个功能模块，其结构见图2。
1.2.1前处理
前处理包括数据采集和数据处理2个子模块，其主要功能是从厂局域网中采集数据，进行数据的识别、处理及先兆的自动获取。
1.2.2知识库
知识库是专家系统的核心部分，在对我国近20年来100 MW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，运用发电机运行、试验、检修、设计结构及制造工艺等学科的领域知识，尤其是领域专家的实践经验和理论功底，对汽轮发电机可能发生的各种故障机理、原因、发展及不良后果等进行了分析，并给出相关的专家建议。建立知识库的关键是准确有效地获取和表达专家的知识。该专家系统采用产生式规则的方法对专家知识进行处理。
1.2.3推理机
推理机是一组智能程序，它用来协调、控制整个系统，以决定如何使用知识库中的知识。该专家系统采用混合推理的方法。推理机包括推理机制和控制策略2部分。推理机和知识库构成了专家系统的“智能单元”，知识库反映了专家系统的性能水平，而推理机决定了专家系统的效率。
1.2.4后处理
发电机故障诊断专家系统面向用户，用户在使用时直接面对的界面是安装有后处理程序的终端，即客户端。客户端最主要的作用是“把专家请到用户身边来”，让用户直接与“专家”交流。因此，客户端应能让用户清楚地看到诊断过程、诊断结果和有关运行监测、故障诊断、故障处理和预防措施的专家建议。并能以最便捷的方式进行人机交互，亦即“与专家对话”。
1.3数据流程
该专家系统的数据流程见图3。
前处理包括数据采集和数据处理2个子模块，其主要功能是从厂局域网中采集数据，进行数据的识别、处理及先兆的自动获取。
1.2.2知识库
知识库是专家系统的核心部分，在对我国近20年来100 MW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，运用发电机运行、试验、检修、设计结构及制造工艺等学科的领域知识，尤其是领域专家的实践经验和理论功底，对汽轮发电机可能发生的各种故障机理、原因、发展及不良后果等进行了分析，并给出相关的专家建议。建立知识库的关键是准确有效地获取和表达专家的知识。该专家系统采用产生式规则的方法对专家知识进行处理。
1.2.3推理机
推理机是一组智能程序，它用来协调、控制整个系统，以决定如何使用知识库中的知识。该专家系统采用混合推理的方法。推理机包括推理机制和控制策略2部分。推理机和知识库构成了专家系统的“智能单元”，知识库反映了专家系统的性能水平，而推理机决定了专家系统的效率。
1.2.4后处理
发电机故障诊断专家系统面向用户，用户在使用时直接面对的界面是安装有后处理程序的终端，即客户端。客户端最主要的作用是“把专家请到用户身边来”，让用户直接与“专家”交流。因此，客户端应能让用户清楚地看到诊断过程、诊断结果和有关运行监测、故障诊断、故障处理和预防措施的专家建议。并能以最便捷的方式进行人机交互，亦即“与专家对话”。
1.3数据流程
该专家系统的数据流程见图3。
从图3可以看出，数据源进入前处理机后，如果某个(些)监测量超过门槛值，则生成先兆(或先兆组合)。原发性先兆触发推理机运行，经过推理得出结果并结合专家建议，经后处理显示在界面上。
2系统功能实现
2.1专家系统的数据来源
a. 在线实时数据发电机运行时可以从厂局域网实时获得相关数据，如发电机绕组出水温度、铁芯温度、机内氢压等实时监测量共93个。
b. 在线非实时数据发电机运行时，可以从就地表计读到或通过检查、试验、分析等手段获得数据，需由运行、检修或试验人员定期录入监测量，如漏氢量、冷却水水箱水位等。此次提供在线非实时量7个。
c. 离线数据发电机停机时，通过检查、试验、分析等手段获得的发电机数据和诊断信息，需由电气检修或试验人员录入，如发电机的轴电压值、槽部电位分布等。
2.2系统主要功能
2.2.1总体目标
通过对在线与离线2种数据的采集与分析，可完成状态监测、故障诊断、故障处理等任务，并实现故障分级处理功能。目前#7发电机故障诊断专家系统可实现对发电机及氢油水系统可能发生的100余种故障的诊断，并给出有关方法、运行措施、检修方案和预防措施的专家建议。
2.2.2系统基本功能
a. 趋势图功能可提供所有在线实时监测量随时间变化的趋势图。
b. 预警功能当在线实时监测量超过其相应级别的门槛值时，专家系统以声音和闪烁的灯光标志进行报警。
c. 故障追记功能实现可按时间、操作人员进行查询的追记功能。详细记录推理、诊断及用户处理故障的全过程，并对追记结果提供打印功能。
d. 查询功能为用户提供对过程数据、历史数据的查询功能，并可打印查询结果。
e. 解释功能该专家系统将在推理过程中每实现一个规则之后，对诊断意见、当前发电机的状态、如何进一步进行诊断(在尚未得出最终诊断结果的情况下)、运行中应采取的措施、对故障的处理方法(在已得出最终诊断结果的情况下)、预防措施等做出详细解释。
f. 在线帮助功能该专家系统可提供详细的、具有Windows风格的在线帮助功能。
2.1专家系统的数据来源
a. 在线实时数据发电机运行时可以从厂局域网实时获得相关数据，如发电机绕组出水温度、铁芯温度、机内氢压等实时监测量共93个。
b. 在线非实时数据发电机运行时，可以从就地表计读到或通过检查、试验、分析等手段获得数据，需由运行、检修或试验人员定期录入监测量，如漏氢量、冷却水水箱水位等。此次提供在线非实时量7个。
c. 离线数据发电机停机时，通过检查、试验、分析等手段获得的发电机数据和诊断信息，需由电气检修或试验人员录入，如发电机的轴电压值、槽部电位分布等。
2.2系统主要功能
2.2.1总体目标
通过对在线与离线2种数据的采集与分析，可完成状态监测、故障诊断、故障处理等任务，并实现故障分级处理功能。目前#7发电机故障诊断专家系统可实现对发电机及氢油水系统可能发生的100余种故障的诊断，并给出有关方法、运行措施、检修方案和预防措施的专家建议。
2.2.2系统基本功能
a. 趋势图功能可提供所有在线实时监测量随时间变化的趋势图。
b. 预警功能当在线实时监测量超过其相应级别的门槛值时，专家系统以声音和闪烁的灯光标志进行报警。
c. 故障追记功能实现可按时间、操作人员进行查询的追记功能。详细记录推理、诊断及用户处理故障的全过程，并对追记结果提供打印功能。
d. 查询功能为用户提供对过程数据、历史数据的查询功能，并可打印查询结果。
e. 解释功能该专家系统将在推理过程中每实现一个规则之后，对诊断意见、当前发电机的状态、如何进一步进行诊断(在尚未得出最终诊断结果的情况下)、运行中应采取的措施、对故障的处理方法(在已得出最终诊断结果的情况下)、预防措施等做出详细解释。
f. 在线帮助功能该专家系统可提供详细的、具有Windows风格的在线帮助功能。
3系统使用
系统设置完成后，在对发电机进行在线监视时，使用系统的操作权限分为4类：系统管理员、运行操作员、检修操作员和普通用户。
3.1故障查询
以不同身份登录系统后，可以使用本系统对发电机的故障进行监测，查询当前状态下的发电机故障，提交非在线故障。查询菜单包括8部分内容，故障分类说明见表1。
系统设置完成后，在对发电机进行在线监视时，使用系统的操作权限分为4类：系统管理员、运行操作员、检修操作员和普通用户。
3.1故障查询
以不同身份登录系统后，可以使用本系统对发电机的故障进行监测，查询当前状态下的发电机故障，提交非在线故障。查询菜单包括8部分内容，故障分类说明见表1。
3.2故障处理
针对某一故障，根据专家系统给出的专家建议采取相应措施，并回答人机对话，专家系统根据人机会话回答结果做出进一步诊断。该过程是在故障浏览过程中，由具有提交权限的用户进行操作。用户进行故障处理时主要进行以下操作：
a. 回答人机会话回答专家建议中人机会话的问题。
b. 转交故障当前工况下用户已无权处理该故障，用户需要将该故障转交给具有处理该故障权限的用户。
c. 忽略故障故障处理未完成，但用户已确认故障消失或因表计错误等原因而需要忽略。
d. 结束故障专家系统得出确切的诊断结果后，用户需要单击“结束”按钮对当前故障信息进行处理。
针对某一故障，根据专家系统给出的专家建议采取相应措施，并回答人机对话，专家系统根据人机会话回答结果做出进一步诊断。该过程是在故障浏览过程中，由具有提交权限的用户进行操作。用户进行故障处理时主要进行以下操作：
a. 回答人机会话回答专家建议中人机会话的问题。
b. 转交故障当前工况下用户已无权处理该故障，用户需要将该故障转交给具有处理该故障权限的用户。
c. 忽略故障故障处理未完成，但用户已确认故障消失或因表计错误等原因而需要忽略。
d. 结束故障专家系统得出确切的诊断结果后，用户需要单击“结束”按钮对当前故障信息进行处理。
4结束语
发电机故障诊断专家系统可以随时把专家请到用户的身边来，通过对发电机运行过程与状态参数趋势分析及检修、试验的结果、无损探伤试验结果、电气绝缘检查结果等的分析共同进行故障诊断。不仅根据发电机的实时状态给出有关故障及处理的情况，而且通过追记查询所提供的各种统计分析功能为检修管理和检修决策提供科学依据。随着计算机技术的不断更新和系统功能的日益完善，该专家系统必将逐步得到广泛应用。
发电机故障诊断专家系统可以随时把专家请到用户的身边来，通过对发电机运行过程与状态参数趋势分析及检修、试验的结果、无损探伤试验结果、电气绝缘检查结果等的分析共同进行故障诊断。不仅根据发电机的实时状态给出有关故障及处理的情况，而且通过追记查询所提供的各种统计分析功能为检修管理和检修决策提供科学依据。随着计算机技术的不断更新和系统功能的日益完善，该专家系统必将逐步得到广泛应用。
