| |
Оценка состояния и диагностика любых объектов опирается на соответствующую классификацию
дефектов. Не исключением являются и силовые трансформаторы, для которых предложены
разные подходы к подобной классификации, подробно рассмотренные в [1]. Там же была
представлена достаточно логичная, но, как оказалось при практическом использовании,
весьма громоздкая схема классификации дефектов.
Анализ показал, что решение данного, одного из ключевых в диагностике, вопроса
возможно в рамках определенного компромисса, результатом которого оказалась классификация
дефектов в силовых масляных трансформаторах представленная на рис. 1. Эта схема
положена в основу новой версии автоматизированной оценки состояния силовых трансформаторов
"Диагностика+".
Рис. 1. Классификация дефектов в силовых трансформаторах
Несовершенство любой формализации подобного процесса объясняется следующими причинами:
- требованием наглядности, что способствует практическому применению предлагаемой
классификации;
- явлением синонимии, когда одно и то же явление называется по-разному;
- динамикой развития повреждения, в которой один исследователь выделяет одно
звено и по его названию присваивает имя всему дефекту, а другой – смежное звено,
но, естественно, имеющее другое название.
В любом объекте различают скорости аномальных процессов [2]:
- развитие повреждения во времени не происходит;
- дефект развивается медленно, т.е. имеет место "вялотекущий" характер процесса;
- имеет место первая или вторая ситуация, но при определенных режимах работы
оборудования;
- дефект развивается быстро, результатом чего является действие защиты или
авария.
К счастью, в силовых трансформаторах случаи стремительного развития аварийных
процессов встречаются относительно редко. Ниже такие ситуации не рассматриваются.
Рассмотрим, в качестве примера, цепочку развития дефекта от его зарождения до
завершения с таким названием как "пожар в стали":
- замыкание через заусенцы соседних листов электротехнической стали;
- появление вихревых токов, протекающих через смежные листы;
- дополнительный перегрев рассматриваемого пакета, постепенное разрушение
межлистовой изоляции (например, бумажной в горячекатанной стали);
- нарастание э.д.с.;
- увеличение величины вихревых токов, рост локального перегрева стали;
- деструкция межлистовой изоляции из-за высокой температуры, потенциала, воздействия
масла;
- образование короткозамкнутого контура, охватывающего определенную площадь
активной стали, которая постоянно увеличивается;
- значительный разогрев участка магнитопровода и прилегающих металлоконструкций;
- деструкция изоляции шпилек и полубандажей;
- "пожар в стали".
В приведенном сценарии можно выделить три-четыре звена, названия которых могли
бы дать имя и собственно дефекту. Из рис. 1 видно, что в предлагаемой классификации
рассмотренный процесс соответствует позиции 2.2.
Использование различными авторами собственных подходов к классификации дефектов
в силовых трансформаторах вызывает ряд трудностей в практической деятельности по
оценке их состояния. Так, в [3] приводится методика, позволяющая с высокой вероятностью
выявлять дефекты, перечень которых в этом же руководящем документе содержится. Допустим,
с коэффициентом доверия 0,8 здесь определен термический дефект в интервале температур
от 150 до 300 °С.
Современная экспертная диагностическая система, например, "Диагностика+"
[4], получив подобный результат будет его "рассматривать" как промежуточный и поставит
задачу по детализации вида дефекта, посредством перехода к приведенной выше схеме
(рис. 1). При этом, вероятен целый набор: 1.6, 2.2, 2.3, 3.1, 4.2 и т.д. с существенным
уменьшением коэффициентов доверия для каждого конкретного случая (аналогично вероятностному
закону о группе событий). Чтобы повысить достоверность результата, экспертная система
"должна" привлечь новые диагностические правила, которые играют следующую роль:
- перераспределяют коэффициенты доверия в группе событий на основе априорной
информации;
- повышают коэффициенты доверия отдельных событий из группы на базе апостериорной
информации.
- К информации первого вида относится, например, следующая:
- статистика повреждений трансформаторов соответствующего класса напряжения,
содержащаяся, например в [5];
- сведения о "слабых местах" в определенных партиях трансформаторов, типа
приведенных в табл. [6] и т.д.
В качестве примера рассмотрим технологию использования информации из таблицы.
Сначала администратор на специальном языке Z, приближенном к естественному, записывает
ряд правил. Для исключения необходимости приведения здесь синтаксиса языка Z правило
ниже дается на естественном языке: "ЕСЛИ тип рассматриваемого трансформатора соответствует
ТДЦГ‑90000/220 И этот трансформатор изготовлен не позднее 1966 года И в этом трансформаторе
не было модернизации обмотки ВН, ТО возможна деструкция изоляции обмотки ВН".
Таблица
|
Тип трансформатора
|
Повышенный нагрев обмотки
|
Год
изготовления
|
|
ТДЦГ-90000/220
ТДГ-120000/220 (НН на 13,8 кВ)
ТДЦГ-125000/220
ТДЦГ-180000/220
АТДЦТГ-180000/220
АТДЦТГ-120000/220
АТДЦТГ-240000/220
ТДЦТГА-180000/220
АТДЦТН-125000/220
АОДТГ-90000/500
АОДТЦГ-90000/500
ОДЦТГА-135000/500
ОДЦГ-210000/500
ОДТГ-90000/400
|
ВН
––"––
––"––
ВН, НН
ВН
––"––
––"––
––"––
––"––
––"––
––"––
––"––
ВН, НН
ВН
|
до 1966 г. включительно
––"––
––"––
––"––
––"––
––"––
––"––
––"––
––"––
1957-1961
1958-1966
1957-1966
1963-1967
1955-1958
|
Затем это и подобные правила (всего 14) заносятся в базу знаний экспертной системы.
При оценке состояния очередного трансформатора в случае подозрения на дефект в обмоточной
системе (типы дефектов 1.2 и 1.5) данное правило будет автоматически привлечено
для анализа. В случае его истинности (для этого система должна ответить три раза
"да") существенно повышается вероятность дефектов указанных типов в обмотке высокого
напряжения. Если у экспертной системы имеются другие подходящие к ситуации правила,
то она их будет автоматически использовать. В этом случае коэффициент доверия оценки
состояния объекта и последующих рекомендаций будет повышаться.
Понятно, что априорная информация должна заноситься в базы данных экспертной
системы не по принципу актуальности, а в случае ее доступности. Иными словами, при
появлении подобных сведений в "поле зрения" администратора системы, они должны после
соответствующей обработки оказаться в экспертной системе и "ждать своего часа".
Очевидно, что пока, такой, казалось бы не относящейся к конкретной ситуации, информации
немного, она существенного влияния на результат оценки состояния конкретного объекта
оказывать не будет. Однако, при достижении некоторой "критической массы" занесенные,
как бы "про запас", в экспертную систему сведения начинают активно повышать достоверность
оценок и рекомендаций.
К этому же виду относится информация, содержащаяся в специальной базе дефектов,
которая организована в последней версии "Диагностики+". Она представлена данными
из результатов вскрытия трансформаторов, выведенных в ремонт. Обычно, эти сведения,
собираемые из разных источников, содержат описания дефектного процесса в трансформаторе
и некоторые результаты его испытаний до момента вывода в ремонт. Все это, а так
же тип трансформатора, год изготовления, продолжительность эксплуатации и т.п. заносится
в базу дефектов. Наиболее ответственным этапом формализации этой информации является
идентификация вида дефекта по предлагаемой классификации на основе имеющегося в
распоряжении администратора (эксперта) вербального описания. В дальнейшем предполагается
также заносить в базу и изображение дефекта посредством сканирования обычных или
непосредственного ввода цифровых фотографий. Определенный опыт этого уже имеется.
Так, при вскрытии трансформатора ТДЦ-125000/110 Ивэнерго выявленный дефект (7.1.
Наличие КЗ контура вокруг рабочего потока) был зафиксирован и занесен в базу.
Эффективность подобной деятельности, как отмечалось выше, будет определяться
объемом базы дефектов. Очевидно, что в числе заинтересованных пользователей этой
базы должно находиться хотя бы несколько энергосистем. Среди последних в настоящее
время имеются отдельные предприятия, в которых энтузиасты уже в настоящее время
располагают значительными объемами информации о разнообразных дефектах в трансформаторах,
маслонаполненных вводах и другом оборудовании. Наличие отработанных технологий формализации,
хранения и использования подобной информации предполагает ее интеграцию в локальной
или, возможно, глобальной сети.
В "Диагностике+" на базе дефектов функционирует запросная система, которая для
конкретного аномального случая, подлежащего распознаванию, организует поиск и анализ
информации, помогающей прояснить ситуацию.
Привлечение апостериорной информации в "Диагностике+" строится в соответствии
со схемой, приведенной на рис. 2. На данной схеме все действия персонала (затемненные
блоки) и работа экспертной системы связаны с анализом трех множеств: испытаний –
И, дефектов – Д и признаков – П.
Рис. 2. Активная схема оценки состояния объекта
База знаний, основу которой составляют правила и алгоритмы, написанные на языке
Z с учетом рекомендаций руководящих документов типа [4, 7], на рис. 2 укрупненно
представлена в виде двух матриц: испытание-дефект (И-Д) и признак-дефект (П-Д).
Матрица содержит более 40 видов испытаний силовых трансформаторов и вводов. Дополнительная
информация по матрице И-Д размещена в Интернете на специализированном сайте www.transform.ru.
Формировать матрицу П-Д в явном виде обычно не требуется. Под ней понимается
свод правил из базы знаний.
Процесс оценки состояния объекта предполагает:
- выявление выхода одного или нескольких контролируемых
параметров за нормируемые значения; в случае двухсторонних ограничений ("сверху"
и "снизу") имеет место "коридор", в котором должен находиться контролируемый
параметр;
- подтверждение результатов с помощью того же или
другого испытания для исключения ошибок измерений;
- учет "истории жизни" объекта, т.е. сопоставление
его состояния со всеми воздействиями, которым он подвергался; здесь также необходимо
учитывать степень значимости как воздействия, так и получаемого при оценке объекта
результата по мере прохождения определенного времени, т.е. "период актуальности"
анализируемой информации.
Рассмотренная укрупненная схема оценки состояния силовых трансформаторов и вводов
реализована в экспертной системе "Диагностика+", которая подробно представлена на
сайте www.bjd.ispu.ru.
Список литературы
- Классификация дефектов в силовых масляных трансформаторах / Л.В. Виноградова,
Е.Б, Игнатьев, Т. Лхамсурэнгийн, Г.В. Попов // Высоковольтная техника и электротехнология
/ ИГЭУ. – Иваново, 1999. – С.36-41.
- Беркович Я.Д. О диагностике энергетического оборудования // Электрич. станции,
1989. – № 6. – С.16-20.
- РД 34.46.302-89. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов
по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле силовых
трансформаторов (временные): / Утв. Главтехупр. Минэнерго СССР 12.12.88; Разраб.
ВНИИЭ. Срок действ. установлен с 01.06.89: – М.: СПО Союзтехэнерго, 1989. –
28 с.
-
Попов Г.В., Игнатьев Е.Б. О совершенствовании технологий диагностирования
маслонаполненного электротехнического оборудования // НРЭ. – 2001. – № 7. –
С. 28-32.
- О повреждениях силовых трансформаторов напряжением 110-500 кВ в эксплуатации
/ Б.В. Ванин, Ю.Н. Львов, М.Ю. Львов и др. // Электрич. станции, 2001. – № 9.
– С. 53-58.
- РД 34.46.501. Инструкция по эксплуатации трансформаторов. Изд. 2-е перераб.
и доп.: / Утв. Главтехупр. Минэнерго СССР 08.12.76; Разраб. ВНИИЭ. – М.: Энергия,
1978. – 80 с.
- РД 34.45-51.300-97. Объем и нормы испытаний электрооборудования: Издание
шестое. – М.: ЭНАС, 1998. – 252 с.
|
|
