電力設備應用中智能信息融合技術的應用分析

付國華

[摘 要]大型變電站的數量隨著電力系統規模的不斷擴大而增加，隨之而來的就是對電力設備可靠性要求的提高，電力設備狀態的監測和故障診斷是變電站的重要工作內容。智能信息融合技術在變電站電力設備的監測和故障診斷等環節中的應用，必將推動變電站綜合自動化的向前發展。本文主要探討智能信息融合技術在電力設備中的應用。

[關鍵詞]電力設備 智能信息融合 故障診斷 應用

中圖分類號：TM73；TP202 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0395-01

電力信息化是指信息技術在電力工業應用中全過程的總稱，也是電力行業在信息技術的推動下由傳統行業向高度知識化、高度技術化和高度集約化的轉變過程。六十年代到八十年代初期是我國電力信息化建設的起步階段，八十年代到九十年代初電力信息化的應用逐漸深入到專項業務中去，計算機系統在電力行業的多個領域得到應用；九十年代初到二十一世紀，信息技術的蓬勃發展大大推動了電力信息化的發展，電力信息化網絡系統逐步形成，在電網管理中，由于信息技術參與，電力行業已經突破了傳統電網管理以及企業管理的桎梏。雖然目前我國的電力信息化建設已經取得了很大的成就，但是在其發展過程中仍然存在著許多問題，需要去一一解決。智能信息融合技術在電力設備中的應用，在很大程度上為很好地解決這些問題提供了良好的條件和基礎。信息融合又稱多傳感器融合或數據融合，最早應用于軍事領域，它是對多源信息進行處理的過程，通過對不同時間和空間的數據進行綜合處理，得到對現實環境的更精確、更可靠的描述。

一、智能信息融合

智能信息融合包括以下三個層層遞進而又相互依賴的含義：一是信息的全空間，即融合空間的性質，指的是融合系統所要處理的各種信息是全空間信息；二是信息的綜合，即融合的動態細信息流，也就是對信息的加工和處理；三是信息的互補過程，也就是實現結構、功能、信息表達方式等上的互補，實現系統功能上的互補是信息融合的目標之一。智能信息融合的基本原理類似于人對信息的綜合處理，即充分利用多源信息并將這些信息實現空間和時間上的互補（即多級別、多層次、多方位的組合處理）以期提高整個系統的可靠性和準確性。

智能信息融合分為數據層融合、特征層融合和決策層融合三個層次。數據層融合就是直接對所采集到的原始測量數據進行數據分析和綜合融合，它是最低層次的融合，但是卻能給使用者提供更為細致的信息，這是其它融合層次所不能提供的。與此同時，其處理數據時間長、處理代價高、處理數據量大、抗干擾能力差等這些局限性就顯現出來。特征層融合屬于中間層次的融合，要實現這一層次的融合，首先就需要提取原始信息的特征，然后再對所提取出來的特征信息進行綜合分析和處理。決策層融合是高層次融合，通過信息源對目標屬性的獨立處理，再將結果進行融合，最終得到的就是求解問題的最終決策。智能融合系統有集中型融合、混合式融合、分布式融合、反饋式融合四種類型。

智能信息融合技術不同于其他單一的診斷技術，它在電力設備中的應用，就是以電力設備電氣試驗數據、常規檢查項目和運行檢修記錄等作為分析的數據源，并在此基礎上，判斷設備是否正常運行，從而為設備的狀態監測提供依據和基礎。

三、智能信息融合技術在電力設備中的應用

隨著電力行業的迅猛發展，信息系統的規模和復雜性也隨之增加，電力行業為了提高對自身工作狀態和工作環境的感知力，就必須提高對信息加工和處理手段的要求，智能信息融合技術的出現無疑給電力行業的信息加工和處理搭建了一個很好的發展平臺。智能信息融合技術在電力設備中的應用主要趨向于利用多傳感器的各種信息綜合處理設備故障，對大型、復雜在線運行的電氣設備進行實時監測、捕捉電力設備的突變信號，進而有效提高對電力設備故障診斷的精確度。

電力設備故障診斷系統是指利用診斷系統的各種狀態信息和已有的各種知識，并對其進行綜合處理，最終獲得有關系統運行狀態和故障狀況的綜合評價。故障搶修模塊氛圍三個子模塊，分別是：故障定位模塊、故障診斷模塊和最優搶修路徑分析模塊，智能信息融合技術在電力設備故障診斷中會大大提高故障診斷的無論速率和效率。下面主要從以下三個方面著手講述：

首先就是多層次故障診斷模型。故障診斷在整個故障搶修模塊中是處于重要地位的。只有通過基于智能信息融合技術的故障診斷正確定位故障設備，并對其故障部位、類型和性質做出正確的判別，提供處理意見，才能及時、準確地解決問題。需要注意的是，在采用智能診斷的時候，診斷模型的設計是非常關鍵的，因為它直接關系到診斷結果的準確信和可靠性。由于設備故障具有層次性，故診斷模型需要適應設備故障的這一特點，實行分層次的綜合診斷，這種診斷模型分為三個階段，第一階段是在多傳感器部分采用時間和空間相結合的融合模型。，進行特征層的融合；第二階段是第一階段的決策融合，目的在于確定故障子集；第三階段是第二階段的決策融合，目的在于綜合其他信心，診斷設備具體的故障信息。如此一步一步接近設備故障的最真實情況。

其次是特征層傳感器時空加權融合。傳統的多傳感器在進行數據融合的時候，割裂了數據融合的時間性和空間性，基本上只考慮到了同一時間下不同空間位置上的傳感器的數據融合，忽視了不同時間數據信息之間的聯系這一對故障診斷而言非常重要的地方。基于智能信息融合技術下的電力設備故障診斷能夠將同一時間和不同時間下不同空間位置上的傳感器的數據進行融合，即實現了特征層傳感器時空加權融合，有效彌補了傳統多傳感器在數據融合時的不足之處。但是在進行數據融合的時候，由于不同位置傳感器自身特性和傳感器各時刻的特征信息對故障診斷的影響，要考慮到各個時刻和各個傳感器的權值，并利用最小二乘法求得最優權值，以最大限度地降低融合誤差。以變壓器故障診斷為例，變壓球故障可分為圍屏故障、磁路故障和電路故障三種，這三種類型之下還有更細的故障類型。其中圍屏故障又分為油中氣泡引發的局部放電、圍屏及撐條防電、懸浮電位體感應三種故障類型，磁路故障分為鐵心局部短路、鐵心多點接地和露磁或磁屏蔽過熱三種故障類型，電路故障分為套管及引線接觸不良、線圈層匝間短路、分接開關接觸不良、過負荷或冷卻不良引起的繞組過熱四種故障類型。面對這一問題，首先就需要利用多傳感器采集油中溶解氣體，同時結合SCADA系統中的信息，進行特征層新系統和處理，得出初步的診斷結論；然后再結合搜集的變壓器其他相關證據進行決策層融合，進一步修正診斷結果，確定故障子集，對故障子集中的每一個具體故障進行識別和證據推理，最后得出故障診斷結果。

除此之外，智能信息融合技術還能有效應用與電力負荷預測和電網繼電保護中去。電力負荷預測是通過對電力需求量或用電量的估計和推測，來決定發電設備的容量等，智能信息融合技術在其中的應用推動了預測技術的發展，進而能夠有效降低企業成本，提高電力供電的可靠性，節省電力資源。電網繼電保護是電力系統安全防御的重要部分，主要用于當電器元件發生故障時，及時切除故障與案件，保證電力系統的穩定運行，智能信息融合技術在電網繼電保護中的應用能夠有效綜合處理各種故障信息的神經網絡信息融合，實現多種故障檢測方法的模糊信息融合，進而提高電網繼電保護的準確性和即時性。

四、結束語

信息化水平直接影響到一個企業乃至整個國家的綜合競爭力，電力行業是國民經濟建設的支柱性工業，更是一個技術密集型、資金密集型行業，它在保障社會經濟快速發展中起到很重要的作用。智能信息融合技術在電力設備中的高效應用，能夠讓我國的電力行業更上一層樓。

參考文獻

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