摘 要：船舶电力系统的供电一定要保证其连续性，以此可以有效尖端船舶停电所持续的时间。分析现在船舶电力系统通常出现故障的原因，在故障分析的基础之上解释船舶故障诊断专家系统研究的设计原理。可以根据两个诊断模块，即其他设备诊断和输电线路诊断将整个诊断系统有效分别。采用产生式和框架相结合的手段很好地体现船舶电力系统的知识表示，而为了有效解决故障识别中存在的不确定性问题，提出了模糊规则来解决其不确定性。该研究系统能够实现快速、准确得到诊断结果的功能，依靠的主要装置是船舶电力系统仿真装置。正是有了该优点，因此，可以广泛的推广这种船舶电力系统的故障诊断方法，以期为行业的发展有所帮助。
关键词：船舶 专家系统 故障诊断 电力系统 继电保护
中图分类号：TP182 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-138-02
随着我国经济的高速发展，当前我国船舶制造业及其自动化的发展都处于不断提高之中，而配电装置以及发电装置都日趋复杂，一旦这些构造复杂的现代发、配电装置出现故障，仅仅依靠专业工程师的经验来判断是很难有所保证的，一旦出现问题的错误判断则会使得船舶系统维护和维修的成本大大提高。与此同时，由于当前船舶的控制系统技术以及电力系统设备复杂化以及不断跟新，而船舶工程师以及船员所具备的知识框架和储备却跟不上时代进步，对于现在最新的机械设备不能够很好的应对。所以，必须尽快构造一整套能够有效集成所有专家知识的故障诊断系统，以此实现节省人力和船舶空间，并且最终能够有效对船舶维修人员的技术要求。
1 概述
当前相比于现在的故障诊断研究，特别是对于路上设备的故障研究，主要研究重点就是对发电厂以及电网的故障诊断研究。可是对于船舶电力系统而言，其自身提点比较明显，最大的受限就是在船舶空间内部其空间十分有限，很难容纳大体积的船舶电力系统，因此必须布置发电设备、用电设备、配电设备十分密集，因此对于船舶电力系统的诊断不能只局限于对发电设备的故障诊断以及对电网的故障诊断，这点必须要和陆上电力系统的诊断有所区别。另外船舶电力系统中发电机和系统会受到很大的影响，如果一旦出现船舶电网短路现象，船舶电站与用电设备之间的距离较短；船舶电站容量小，与此相反的却是船舶中的单机容量负荷却很大；船舶的电气设备由于其工作环境相比陆上而言更加负荷、恶劣，因此出现故障的几率也就更大。对此，需要针对船舶电力系统自身的特征和特点来进行故障诊断专家系统的研究和构建。
船舶电力系统的供电一定要保证其连续性，以此可以有效尖端船舶停电所持续的时间，首先笔者分析了现在船舶电力系统通常出现故障的原因，而后在故障分析的基础之上解释了船舶故障诊断专家系统研究的设计原理。可以根据两个诊断模块，即其他设备诊断和输电线路诊断将整个诊断系统有效分别。采用产生式和框架相结合的手段很好的体现了船舶电力系统的知识表示，而为了有效解决故障识别中存在的不确定性问题，提出了模糊规则来解决其不确定性。本次系统可以快速并且正确的得到诊断的结论，主要依靠的就是船舶电力系统仿真装置。正是有了这个优点，因此，可以广泛的推广这种船舶电力系统的故障诊断方法，以期为行业的发展有所帮助。
2 船舶电力系统的故障特点及本专家系统的总体结构
对于传统的船舶电力系统而言，往往其电路构成极为复杂，特别是其拓扑图，船舶电力系统各个电力组件包含很多部分，主要有保护装置、断路装置、线路、发电装置、变压器、开关（刀闸）设备、母线、用电设备。通常输电线路的故障发生次数根据相关统计调查表明最为频繁，而输电线路故障往往主要包含两种类型：一般线路故障和母线故障，这样的输电线路故障也会导致其他连锁故障的发生，最终实现整个电力系统的瘫痪。相对于输电线路的故障，发电装置故障、用电设备故障和输电线路的故障，所引发的二次事故发生的次数则很少，正是由于这种原因，船舶电力系统故障诊断必须将输电线路的故障诊断列入重点关注对象之中。输电线路具备其特殊性，因此针对其诊断过程应当要设置一个单独的模块来进行其故障诊断，而设置另外一个模块来应对其它的故障诊断。
3 诊断机理及诊断过程
本文所设计的系统可以综合来诊断当前发生的故障，主要依据对继电保护的动作信息与各监测仪表的信息。继电保护为了保证电力系统以及非故障组件等组件可以正常的自动运行，必须要能够可靠、快速的将故障部分从整个系统隔离出来，当电力系统中的某一组件发生故障时。针对每一个独立的继电保护装置，都有其各自独立设置的保护范围以及保护对象。继电保护动作主要是指在其工作范围之内的组件发生故障而产生的应对措施；而依据电力组件所对应配置的检测仪表可以实现对电力系统的实时故障检测，结合检测仪器对电力系统的实时监测以及继电保护装置的动作信息可以有效的实现对当前发生故障的应急诊断。
本文所设计的专家诊断系统正是基于此种考虑而配置的，当系统启动时，可以迅速对系统进行相应的自检工作通过在知识库中的网络拓扑知识，以对当前的系统网络状态进行及时的判断，为后续设备故障针对做好准备。在本系统中，假设自检判断开关打开，而G3开关没有打开，那么在仪器的虚线范围内就会显示为不带电的区域，而在进行电力设备的状态进行查询时就会提示保护装置本区域之内处于安全状态而不需要进行搜索，最终可以实现对设备故障诊断效率的有效提高。当设备有故障事故出现时，首先选择对输电线路的故障排查；判断得出故障是由输电线路引起时，立即停止故障诊断而进行故障修复程序；否则就对其他设备进行故障诊断通过设备诊断模块的参与，最终可以得到故障位置和故障应对方案。当设备仪器未出现故障时，为了保证故障的实时监测，必须要不断对仪器设备进行自检工作。
4 故障诊断专家系统知识库
本文的故障诊断专家系统主要是依靠事实库和规则库进行系统知识库的构件。系统的网络拓扑知识主要存放在事实库中；各种诊断规则主要存放于规则库中；为了发挥其录入简单、条目清晰的特点，知识库的建立和存储主要采用Microsoft Access 进行构建。将产生式表示和框架式表示想结合的方式进行知识表示。对于电力系统的故障诊断而言，系统的网络拓扑结构知识显得尤为重要，特别是对于输电线路的诊断，对网络拓扑结构知识一定要采取合适的方法和手段进行表示和组织。
本系统表示系统网络结构知识采用的方法是框架表示法，主要目的是为了有效发挥框架表示法适合事物属性的优势。其中某些设备，包括：后备保护个数、设备编号、设备名称、后备保护集合、主保护集合、主保护个数、设备类型在内的很多设备都具有相同的槽口，特别是对于发电机、母线、变压器、负载、线路，开关（刀闸）和断路器也配置了相同的槽，包括：设备类型、两端所连设备的编号、设备名称、设备编号。保护槽主要包含有：保护编号、保护名称、所触发的断路器个数、保护类型、所触发的断路器集合。
各电力组件间的相互作用关系可以通过各电力组件的槽值充分体现出来，通过对断路器以及开关以及断路器两端所连设备的编号值进行全网的搜索，可以判断出整个网络的拓扑结构。可以根据诊断故障的知识体系对其进行判断规则的设定，在根据故障现象进行故障部位的判断过程中。对于规则知识的表示，本系统采用的方法是产生式表示法。而依据诊断部位位置的不同可以细分为原动机诊断规则库、系统级规则库、发电机诊断规则库。知识库的管理和维护可以由于变压器诊断规则库和负载诊断规则库的参与而变得极为方便，并且可以成功的防止知识库过大而引起的“组合爆炸”问题。各规则的编号还有各元件的编号，以及采用按结构分层的编号制。用于存储推理过程中的已激活结论库、已激活前提库、各诊断规则的前提、结论，主要依靠事实库中的一块“黑板”，这块“黑板”采用奇偶编号制的知识编号方式。
5 故障诊断专家系统推理机制
5.1 其他电力设备级的故障诊断推理机制
在这个模块中主要采用的推理机制是正反相结合的方式。如果仍未得出结论，当输电线路故障诊断结束后，那就表明故障发生部位是在其他的设备上；而由于电力设备此时数量已经很少，对于故障的位置判断可以很容易的判断出来。所以，此时可以使用目标驱动的方式进行故障的位置判断。
5.2 输电线路故障诊断的推理机制
本文的故障诊断专家系统采用的是具备有启发信息的正向推理机制的模块。在船舶电力系统之中，电气设备的数量是极为庞杂的，特别是对于保护断路器，其数量尤为庞大，必须要依靠启发性的知识结构来减少保护装置和断路器搜索故障装置的时间。所以为了提高算法的效率，必须要部分的将算法“一般化、通用化”的概念舍弃掉，将需要予以解决的问题加入这方便的具体知识。对于输电线路的故障诊断，使用的是当前诊断级数和网络状态的启发性知识，通过这样的设置就可以在失电区域处于不正常状态时，只需要对其中的断路器和保护装置进行搜索。
6 结论
船舶电力系统的供电一定要保证其连续性，以此可以有效尖端船舶停电所持续的时间。首先笔者分析了现在船舶电力系统通常出现故障的原因，而后在故障分析的基础之上解释了船舶故障诊断专家系统研究的设计原理。可以根据两个诊断模块，即其他设备诊断和输电线路诊断将整个诊断系统有效分别。采用产生式和框架相结合的手段很好的体现了船舶电力系统的知识表示，而为了有效解决故障识别中存在的不确定性问题，提出了模糊规则来解决其不确定性。本次系统可以快速并且正确的得到诊断的结论，主要依靠的就是船舶电力系统仿真装置。正是有了这个优点，因此可以广泛的推广这种船舶电力系统的故障诊断方法，以期为行业的发展有所帮助。
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