专利名称：一种基于多智能体系统和小波分析的故障诊断装置及方法
技术领域：
本发明属于输变电技术领域，特别涉及一种基于多智能体系统和小波分析的故障诊断装置及方法。
背景技术：
随着电网电压等级的提高，分布式电源的接入，配电网的故障信息越来越趋向复杂化；断路器的误动和拒动等电网的不确定故障增加了配电网故障诊断的难度。这就导致了传统的基于继电保护动作信息的诊断方法越来越不能达到满意的效果。目前被提出的诊断方法主要包括专家系统法、Petri网、人工神经网络、模糊集理论等。专家系统的故障诊断方法，利用计算机技术将相关领域的理论知识和专家的经验融合在一起，但是获取一个完备的知识库是形成故障诊断专家系统的瓶颈，不完备的知识可能导致专家系统推理的混乱，并得出错误的结论；基于Petri网的故障诊断方法，具有结构表达图形化、推理搜索快速化以及诊断过程数学化等优点，但是其容错能力较差，不易识别错误的报警信息，在多重故障情况下，Petri网的诊断性能不够理想；基于人工神经网络的故障诊断方法，从该领域专家所提供的大量和充分的故障实例中形成用于故障诊断神经网络模型的训练样本集，通过一定的学习、训练使神经网络获得对电网故障的诊断功能，但完备样本集的获取非常困难，并且当系统发生变化时需要增加新的样本重新学习，使得其现场维护性较差；基于模糊集理论的故障诊断方法，是具有完整的推理体系的智能技术，但是，大规模复杂电网的模糊模型的建立，以及当电网拓扑结构等发生变化时模糊模型的维护是应用的瓶颈。因此，一种智能化的，能够去除干扰等错误警告的，更为灵活的对电网一次侧进行故障诊断装置的提出，具有不可小觑的现实意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于多智能体系统和小波分析的故障诊断装置及方法。本发明技术方案一种基于多智能体系统和小波分析的故障诊断装置，包括互感器组、数据采集模块、控制及人机交互模块、多智能体系统模块和数据库模块。所述互感器组采用有源电子式电压和电流互感器；所述数据采集模块包括由放大器组成的跟随器电路、放大电路、偏置电路及A/D 转换器。所述控制及人机交互模块是整个系统运行的控制器，也是诊断系统与运行人员的交互接口，包括协议转换模块、485总线、以太网网线和上位机。所述多智能体系统(MAS)模块包括任务分解智能体、任务分配智能体、诊断智能体、协助智能体和决策智能体。各模块的电路连接方式
互感器组与电网一次侧相连接，电压互感器和电流互感器输出端连接数据采集模块的输入接口，数据采集模块的电压和电流输出端经A/D转换器与控制及人机交互模块相连；控制及人机交互模块给互感器组、数据采集模块、多智能体系统模块和数据库模块提供 RS485接口，使它们组成RS485通讯网络，并通过协议转换模块实现RS485通讯网络与上位机的串口通讯。互感器组中，三路有源电子式电流互感器负责采集电网线路中的三相电流信息； 三路有源电子式电压互感器负责采集电网线路中的三相电压信息。互感器所采集的六路电压和电流信号流入跟随器电路，互感器组输出端连接跟随器电路输入端，跟随器电路的输出端连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接偏置电路的输入端，偏执电路的输出端连接A/D转换器输入端，信号经过这种条理之后，从偏置电路的输出端流入A/D转换器，A/D转换器输出端与控制及人机交互模块相连。控制及人机交互模块由上位机内的控制程序通过总线通讯协议对整个装置的运行过程进行控制；其分别与多智能体系统模块、数据库模块、数据采集模块及互感器组相连接。多智能体系统模块任务分解智能体的输出端连接任务分配智能体的输入端；任务分配智能体的输出端分别连接每个诊断智能体和协助智能体的输入端；每个诊断智能体的输出端均与决策智能体的输入端相连；协助智能体的输出端连接决策智能体的输入端； 决策智能体的输出端连接诊断智能体的输入端。本发明的控制及人机交互模块主要完成两项任务控制和提供人机界面。由上位机内的控制程序通过总线通讯协议对整个装置的运行过程进行控制，将电网一次侧运行状态信息以比较直观的形式进行实时动态显示，并通过与数据库的连接调用历史数据；将采集到的信号通过总线协议连接传送给多智能体系统模块的任务分解智能体，并接收决策智能体传来的最终故障诊断结果；对发生的安全隐患和故障进行警报提醒，把信息以比较直观的形式显示在上位机界面上，以便辅助用户做出最终决策；执行故障诊断系统中运行人员的命令。本发明基于多智能体系统和小波分析的故障诊断方法，具体包括如下步骤步骤1 上位机向互感器组发送命令，互感器组实时采集电网的三相电流和三相电压，输出至数据采集模块，进行信号放大调理与A/D转换；步骤2 信号通过通讯网络传送至上位机，数据实时显示在上位机人机界面，并传送至数据库存储；步骤3 信号传送至多智能体系统模块，进行故障诊断；具体步骤如下步骤3. 1 任务分解智能体将复杂任务分解为简单的子任务，此处将整个诊断任务分为子任务1 信号噪，和子任务2 故障诊断；步骤3.2 由决策智能体询问每个诊断智能体组的忙闲情况，选择出此时最闲的智能体组；多智能体系统中包含多个诊断智能体，把用来处理同一个诊断任务的几个智能体称为诊断智能体组，可以把系统中所有的诊断智能体组统一编号(从1到η)。诊断智能体组的选择是利用决策智能体，选择此时最闲的一组诊断智能体来接受新的诊断任务。用忙闲权值的参数λ来表征多智能体组的忙闲程度
权利要求
1.一种基于多智能体系统和小波分析的故障诊断装置，其特征在于包括互感器组、 数据采集模块、控制及人机交互模块、多智能体系统模块和数据库模块；所述互感器组采用有源电子式电压和电流互感器；所述数据采集模块包括由放大器组成的跟随器电路、放大电路和偏置电路及A/D转换器；所述控制及人机交互模块包括协议转换模块、485总线、以太网网线和上位机；所述多智能体系统模块包括任务分解智能体、任务分配智能体、诊断智能体、协助智能体和决策智能体；互感器组与电网一次侧相连接，电压互感器和电流互感器输出端连接数据采集模块的输入接口，数据采集模块的电压和电流输出端经A/D转换器与控制及人机交互模块相连； 控制及人机交互模块通过RS485通讯网络分别与多智能体系统模块、数据库模块、数据采集模块及互感器组相连接。
2.如权利要求1所述的基于多智能体系统和小波分析的故障诊断装置，其特征在于 所述数据采集模块的跟随器电路输入端与互感器组输出端相连，跟随器电路的输出端连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接偏置电路的输入端，偏置电路的输出端连接A/D 转换器输入端，A/D转换器输出端与控制及人机交互模块相连。
3.如权利要求1所述的基于多智能体系统和小波分析的故障诊断装置，其特征在于 所述多智能体系统模块的任务分解智能体的输出端连接任务分配智能体的输入端；任务分配智能体的输出端分别连接每个诊断智能体和协助智能体的输入端；每个诊断智能体的输出端均与决策智能体的输入端相连；协助智能体的输出端连接决策智能体的输入端；决策智能体的输出端连接诊断智能体的输入端。
4.采用权利要求1所述的基于多智能体系统和小波分析的故障诊断装置进行故障诊断的方法，其特征在于具体包括如下步骤步骤1 上位机向互感器组发送命令，互感器组实时采集电网的三相电流和三相电压， 输出至数据采集模块，进行信号放大调理与A/D转换；步骤2 信号通过通讯网络传送至上位机，数据实时显示在上位机人机界面，并传送至数据库存储；步骤3 信号传送至多智能体系统模块，进行故障诊断；步骤4 将诊断结果传送至决策智能体进行综合决策；步骤5 决策智能体将最终诊断结果传送至上位机；步骤6 由用户判定是否需要对故障进行修复，若需要则进入步骤7，若不需要则返回步骤1 ；步骤7 修复故障，由操作人员进行故障修复或装设相应的故障修复装置或软件控制算法。
5.根据权利要求4所述的基于多智能体系统和小波分析的故障诊断方法，其特征在于步骤3所述的进行故障诊断具体步骤如下步骤3. 1 任务分解智能体将复杂任务分解为简单的子任务，此处将整个诊断任务分为子任务1 信号噪，和子任务2 故障诊断；步骤3.2 由决策智能体询问每个诊断智能体组的忙闲情况，选择出此时最闲的智能体组；诊断智能体组的选择是利用决策智能体，选择此时最闲的一组诊断智能体来接受新的诊断任务，用忙闲权值的参数λ来表征多智能体组的忙闲程度
6.根据权利要求5所述的基于多智能体系统和小波分析的故障诊断方法，其特征在于步骤3. 6所述的诊断智能体执行诊断，具体步骤如下步骤3. 6. 1 运用小波阈值去噪算法，在诊断前先对二次输出信号进行去噪处理，有效降低噪声信号对故障诊断结果的影响；具体地首先对信号进行预处理，选择一个正交小波和小波的分解层次N，然后对信号 Y进行N层小波分解，得到各个层次上的小波分解系数Wjk ；然后，为了保持原始信号，保留所有低频系数，为第一层到第N层的高频小波分解系数 Wjk选择一个阈值λ，用阈值函数对每一层阈值进行处理；最后，根据小波分解的第N层的低频小波分解系数和从第一层到第N层得经过阈值处理后的高频小波系数##进行一维信号的小波重构，得到原始信号的估计值i .？ 步骤3. 6. 2 运用小波分析的方法来判别互感器故障和电网一次侧故障，并判别出故障类型；步骤3. 6. 2. 1诊断智能体2利用多尺度模极大值综合处理的方法来提取多个信号通道的突变时刻，以减小故障定位误差；步骤3. 6. 2. 2诊断智能体3判别互感器故障与电网故障，其中电网故障分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。
全文摘要
一种基于多智能体系统和小波分析的故障诊断装置及方法，包括互感器组、数据采集模块、控制及人机交互模块、多智能体系统模块和数据库模块。互感器组采用有源电子式电压和电流互感器，数据采集模块包括跟随器电路、放大电路、偏置电路及A/D转换器。控制及人机交互模块包括协议转换模块、485总线、以太网网线和上位机。多智能体系统模块包括任务分解智能体、任务分配智能体、诊断智能体、协助智能体和决策智能体。由控制程序对装置运行控制，将电网一次侧运行状态实时显示，通过数据库调用历史数据；采集的信号送至任务分解智能体，接收决策智能体的故障诊断结果并进行警报提醒，辅助用户做出最终决策。
文档编号G01R31/00GK102508076SQ201110353430
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者刘振伟, 刘鑫蕊, 孙秋野, 张化光, 杨珺, 梁雪, 王旭, 王迎春, 马大中 申请人:东北大学