苑 毅 黄 珍（兰州文理学院，甘肃 兰州 730000）

1 引言

专家系统技术出现在20世纪60年代，目前国内外已经有很多专家学者对SF6断路器系统自动监测的过程中采用专家系统辅助分析进行了相应的研究，但就目前来说，可以在实际应用中准确就SF6断路器系统进行实时处理的专家系统不在多数。其具体问题是对于SF6断路器各种状态的决定因素不仅十分多样，而且处理模式相对复杂。这些内容知识不仅包括各种已知的常规性问题，而且在不同环境下亦有未知非常规性问题，显然一般性的专家系统，仅仅使用基于常规和单一对应的处理模式不能应用于这类复杂情况的处理。

从而，在常规基础上本文提出一种基于SF6断路器故障专家监测系统设计方案。根据SF6断路器工作状态中的各种情况进行监测分析，整体进行专家数据库的定义，对规则的情况进行确切的规定；对于其中突发的、不确定的情况采用模糊神经网络来处理。在系统工作的过程中，针对不同的数据库阶段采取对应的处理方法，同时也不断针对新的状态来完善专家系统。

2 专家系统设计方案

专家系统主要由六个模块构成：人机交互界面、编译模块、推理模块、神经网络规则模块、数据库处理模块、规则模块。整体系统结构框图如图1所示。

1）人机交互界面：用户和开发人员可以通过人机交互界面和系统进行通信。设计者通过它对系统的各处理模块进行数据库的更新以及处理规则的设定；用户则通过它得到相应的处理意见或直接的解决问题。

2）编译模块：是系统对于人机交互界面得到的信息内部处理模块。它负责对人机交互界面的输入和输出。将外部信息以及采样信息编译为系统处理模块能够识别的信息，并且要将系统最终的处理结果或分析结果编译成文字或图像输出。

3）推理模块：是推理引擎通过系统已有的知识与特定的信息监测过程中涉及的动态综合数据进行自我分析，得到故障的原因，并根据规则给出一个较为合适的处理方案。该系统包括模糊规则推理和标准规则推理两部分。对于故障现场的较复杂信息推理一般使用模糊规则推理，故障原因的解决方案一般使用专家库中的规则推理。

图1 系统总体结构框图

其中推理机模块结构如图2所示（图中虚线所围部分）。

图2 推理机模块结构图

4)神经网络规则模块：本文针对SF6断路器中微水含量的分析数据，通过模糊逻辑分析与神经网络分析的处理规则来实现模糊规则数据库，并采用了BP算法完成了对于SF6断路器微水含量的分析数据以及处理规则向常规规则库中的数据转化。

5)规则模块：通过查阅大量文献并进行相当长时间的SF6断路器故障诊断的实验室试验，得到的较为全面的在不同环境、不同情况下的规则处理模式的集合。在实验室试验过程中主要从三个方面进行分析总结：

（1）通过压力的变化来预估断路器的继续工作时间，例如：断路器内的SF6气体的压力小于等于特定值为不符合规定，SF6断路器中SF6气体的初始压力为一个值，开始经过72小时压力变为另外一个值，再经过72小时又有变化。根据这种变化规律作出变化曲线图，求出需要经过多长时间压力变为了特定值。从而对SF6开关的寿命进行预估。

（2）从传感器测到的相对湿度换算成规程给定的摄氏20度下的湿度含量标准，看是否符合标准要求，从而作出是否报警的判断。

（3）根据经验值进行判断，例如假定150ppm为标准值，则当湿度为160ppm时，根据经验还能动作20次，当湿度为一指定值后不能再动作，且需要从上一级关闭断路器，本级断路器再要动作就会发生事故。

针对不同的环境或情况，我们可以事先定义规则模块的处理参数或阈值，图3为专家系统经验参数设置图：

图3 专家系统经验参数设置图

6)数据库处理模块：主要对数据库进行操作，可以实现对数据库的更新、维护和管理。在这个系统中，数据库处理模块可以实现对模糊神经网络规则库和其他系统的数据库的自定义、查找、规则匹配等功能。

系统工作的过程可以分为两个部分：(1)由采样数据对当前状态进行判断，查找规则库，得出导致不符合设定阈值能的故障规则；(2)在所有导致故障的情况中，根据模糊神经网络的处理结果，对断路器中微水含量进行分析计算，转化为标准模式下的数据，从而判断处理方案。第一步主要是基于专家库规则的分析，第二步根据模糊神经网络的分析来找到处理方案。

图 4 SF6断路器状态诊断专家系统查询图

3 结 语

专家系统与模糊神经网络的结合相对于传统的专家系统，具有较强的分析能力和适应能力。本文对于专家系统与模糊神经网络的系统结合做了初步的研究，建立了SF6断路器监测的专家系统。对SF6断路器中微水含量、温度、压力进行规则性的设定，可以分析出该断路器是否还能再运行，以及剩余动作次数，压力泄漏等情况。今后更深层次的研究中可以考虑给出系统工作过程中存在的不确定性和模糊性问题，提高专家规则库的准确率，并提供给用户的诊断结果应包括故障名称、故障位置、设备状态、维护建议等，使得所开发的系统具有很好的实际应用价值。

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