| |
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.
|
|
