Повышение надежности работы оборудования электросетевого комплекса с применением нейросетевого моделирования

Page 1
background image

Page 2
background image

23

УПРАВЛЕНИЕ

 

ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ

 

АКТИВАМИ

Повышение

 

надежности

 

работы

 

оборудования

 

электросетевого

 

комплекса

 

с

 

применением

 

нейросетевого

 

моделирования

Луковенко

 

А

.

С

.,

 

к

.

т

.

н

., 

филиал

 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

» —

Красноярское

 

предприятие

 

МЭС

 

Сибири

Аннотация

Основным

 

элементом

 

системы

 

электроснабжения

выполняющим

 

функцию

 

преобра

-

зования

 

напряжения

 

для

 

последующей

 

передачи

 

и

 

распределения

 

электроэнергии

 

в

 

узлах

 

нагрузки

 

является

 

силовой

 

трансформатор

выход

 

из

 

строя

 

которого

 

приводит

 

к

 

тяжелым

 

последствиям

 

для

 

энергосистемы

В

 

статье

 

приводится

 

расчет

 

показателей

 

надеж

 

ности

 

силовых

 

трансформаторов

Используя

 

квантили

 

распределения

 

хи

-

ква

-

драт

определены

 

верхняя

 

и

 

нижняя

 

граница

 

наработки

 

на

 

отказ

 

силовых

 

трансфор

-

маторов

 

для

 

различного

 

периода

 

эксплуатации

определены

 

доверительные

 

границы

 

с

 

вероятностью

 

α

 = 0,9; 0,95; 0,99. 

Представлено

 

сравнение

 

расчетных

 

и

 

реальных

 

значе

-

ний

 

сопротивления

 

изоляции

 

обмотки

 

силового

 

трансформатора

В

 

условиях

 

предель

-

ной

 

нагрузки

 

трансформаторов

выработавших

 

нормативный

 

срок

 

службы

предложе

-

но

 

применение

 

искусственного

 

интеллекта

 

для

 

выработки

 

рекомендаций

 

эксплуатации

 

и

 

режимов

 

работы

 

силовых

 

трансформаторов

Для

 

решения

 

задачи

 

прогнозирования

 

надежности

 

оборудования

 

используется

 

многослойный

  

персептрон

Из

 

приведенных

 

данных

 

получаем

 

наиболее

 

точную

 

картину

 

перспективных

 

параметров

 

трансформато

-

ра

 

при

 

использовании

 

его

 

предыстории

Из

 

результатов

 

прогноза

 

получена

 

минималь

-

ная

 

и

 

максимальная

 

величина

 

погрешности

.

Ключевые

 

слова

:

надежность

показатели

 

надежности

силовой

 

трансформатор

квантили

 

распределения

искусственная

 

нейронная

 

сеть

метод

 

градиентного

 

спуска

В

 

связи

 

со

 

сложившейся

 

не

 

простой

 

экономической

 

ситуацией

 

в

 

Российской

 

Федерации

 

проблема

 

морально

 

устарелого

 

и

 

выработавшего

 

нормативный

 

срок

 

службы

 

оборудова

-

ния

 

продолжает

 

стоять

 

на

 

первом

 

месте

.

Надежность

 

работы

 

силовых

 

электротехнических

 

комплексов

 

во

 

многом

 

определяется

 

ра

-

ботой

 

элементов

составляющих

 

их

и

в

 

первую

 

очередь

силовых

 

трансформаторов

обеспе

-


Page 3
background image

24

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

чивающих

 

согласование

 

комплекса

 

с

 

системой

 

и

 

преобразование

 

ряда

 

параметров

 

электроэнергии

 

в

 

требу

-

емые

 

величины

 

для

 

дальнейшего

 

ее

 

использования

причем

 

до

 70% 

парка

 

высоковольтных

 

трансформаторов

 

являются

 

маслонаполненными

Высо

-

кая

 

степень

 

износа

 

трансформаторов

 

имеет

 

потенциальную

 

опасность

как

 

для

 

обслуживающего

 

персонала

так

 

и

 

для

 

потребителей

 [1, 10]. 

Основываясь

 

на

 

статистических

 

данных

 [2] 

приводится

 

статистика

 

от

-

казов

 

наиболее

 

повреждаемых

 

час

 

тей

 

силовых

 

трансформаторов

 (

таблица

 1).

Согласно

 [3, 4] 

проведен

 

расчет

 

средних

 

параметров

 

потока

 

отказов

 

силовых

 

трансфор

-

маторов

 (

СТ

с

 

использованием

 

квантилей

 

распределения

 

хи

-

квадрат

 

для

 

различных

 

довери

-

тельных

 

интервалов

 

с

 

вероятностью

: : 

 = 0,9; 0,95; 0,99.

Поскольку

 

число

 

отказов

 

не

 

более

 

чем

 

число

 

наработок

 (

n

 

 

m

), 

то

 

2

(1 – 



· 

n

) > 

2

(1 – 



· 

m

); 

[2

S

 > 

2

(1 – 



· 

m

)] = 

, (1)

где

 

S

 — 

суммарная

 

наработка

 

всех

 

объектов

2

(

k

) — 

квантили

 

распределения

 

хи

-

квадрат

 

с

 

соответствующими

 

степенями

 

свободы

 

k

m

 — 

число

 

отказов

 

всех

 

испытуемых

 

объектов

 — 

средний

 

параметр

 

потока

 

отказов

n

 — 

число

 

наблюдений

 

наработки

 

на

 

отказ

 — 

дове

-

рительный

 

интервал

.

 

H

 = 

2

(1 – 



· 

m

) / 2

S

, (2)

 

k

· 

m

, (3)

где

 

k

 — 

число

 

степеней

 

свободы

.

Используя

 

квантили

 

распределения

 

хи

-

квадрат

 

2

(

k

и

 

2

(1 – 

k

), 

определены

 

верхняя

 

в

 

и

 

нижняя

 

н

 

границы

 

наработки

 

на

 

отказ

 

для

 

основных

 

элементов

 

силового

 

трансформато

-

ра

обмоток

вводов

переключающих

 

устройств

магнитопровода

 (

рисунок

 1).

Из

 

полученных

 

результатов

 

следует

что

 

наиболее

 

частые

 

повреждения

 

элементов

 

транс

-

форматоров

 

приходятся

 

на

 

период

 

от

 20 

до

 40 

лет

Полученные

 

результаты

 

рас

-

чета

 

потока

 

отказов

 

СТ

 

хорошо

 

сопоставимы

 

с

 

периодом

 

работы

 

любого

 

электротехнического

 

из

-

делия

 (

рисунок

 2). 

Весь

 

интервал

 

времени

 

работы

 

можно

 

разбить

 

на

 

три

 

периода

На

 

первом

 

из

 

них

 

функция

 

(

t

имеет

 

повышен

-

ное

 

значение

Это

 

связано

 

с

 

тем

что

 

всегда

 

имеются

 

изделия

 

со

 

скрытыми

 

дефектами

которые

 

выходят

 

из

 

строя

 

после

 

начала

 

работы

По

 

этой

 

причине

 

первый

 

период

 

называют

 

периодом

 

при

-

Табл

. 1. 

Анализ

 

отказов

 

наиболее

 

повреждаемых

 

частей

 

силового

 

трансформатора

Отказы

 

главной

 

изоляции

 

обмоток

12

Отказы

 

витковых

 

и

 

межкатушечных

 

замыканий

28

Повреждения

 

обмоток

 

от

 

динамических

 

воздействий

11

Термические

 

повреждения

 

обмоток

 

от

 

токов

 

КЗ

1

Отказы

 

вводов

27

Отказы

 

РПН

 

и

 

ПБВ

9

Отказы

 

контактов

1

Отказы

 

магнитопровода

 

и

 

магнитных

 

шунтов

5

— 

Обмотки

— 

ПУ

— 

Ввод

— 

Магнитопровод

Наработка

лет

Ср

ед

ни

й

 

парам

етр

 

потока

 

отказов

 

о

.

е

Рис

. 1. 

Расчет

 

пото

-

ка

 

отказов

 

силовых

 

трансформаторов


Page 4
background image

25

УПРАВЛЕНИЕ

 

ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ

 

АКТИВАМИ

работки

Второй

 

период

 

называют

 

периодом

 

нормальной

 

работы

Он

 

характеризуется

 

по

-

стоянными

 

или

 

приблизительно

 

постоянными

 

значениями

 

интенсивности

 

отказов

Третий

 

пе

-

риод

 — 

период

 

старения

Необратимые

 

физи

-

ко

-

химические

 

явления

 

приводят

 

к

 

ухудшению

 

качества

 

материалов

 

и

 

деталей

В

 

этот

 

период

 

интенсивность

 

отказов

 

возрастает

.

Анализ

 

методов

 

диагностики

 

силовых

 

трансформаторов

 

показывает

что

 

традицион

-

ные

 

испытания

 

необходимы

 

и

 

лежат

 

в

 

основе

 

определения

 

работоспособности

 

трансфор

-

маторов

 

и

 

автотрансформаторов

но

 

они

 

не

 

всегда

 

позволяют

 

обнаружить

 

дефекты

 

на

 

ранних

 

стадиях

 

и

 

своевременно

 

сигнализировать

 

о

 

развитии

 

процессов

приводящих

 

к

 

снижению

 

надежности

 

и

 

работоспособности

 

оборудования

При

 

этом

 

необходимо

 

совершенствовать

 

систему

 

нормативных

 

параметров

 

для

 

оценки

 

работо

-

способности

 

силовых

 

трансформаторов

.

В

 

условиях

 

ограничения

 

материальных

 

и

 

финансовых

 

средств

 

определить

 

фактическое

 

состо

-

яние

 

трансформаторов

 

позволяет

 

комплексное

 

диагностическое

 

обследование

 

трансформаторов

Это

 

дает

 

возможность

 

оценить

 

их

 

реальный

 

остаточный

 

ресурс

 

и

 

установить

 

необходимость

 

выде

-

ления

 

средств

 

на

 

профилактику

ремонт

 

и

 

замену

 

проблемного

 

оборудования

При

 

этом

 

на

 

первый

 

план

 

выходит

 

не

 

только

 

выявление

 

остаточного

 

ресурса

но

 

и

 

его

 

прогнозирование

.

В

 

последние

 

годы

 

наблюдается

 

положительная

 

динамика

 

использования

 

искусственных

 

ней

-

ронных

 

сетей

 (

ИНС

для

 

прогнозирования

 

режимов

 

работы

 

электрооборудования

ИНС

 

позволяет

 

применять

 

комплексный

 

подход

 

к

 

учету

 

входных

 

параметров

 

и

 

учитывает

 

влияние

 

состояния

 

одних

 

узлов

 

оборудования

 

на

 

другие

Для

 

учета

 

преды

-

стории

 

трансформатора

 

может

 

быть

 

предусмот

-

рена

 

база

 

данных

 

по

 

эксплуатации

ремонтам

 

и

 

техническому

 

обслужи

-

ванию

 [5, 6].

Модель

 

на

 

основе

 

ИНС

 

может

 

содержать

 

три

 

и

 

более

 

взаимосвя

-

занных

 

адаптивных

 

моду

-

лей

 [7].

На

 

рисунке

 3 

пред

-

ставлен

 

первый

 

модуль

позволяющий

 

системати

-

зировать

 

данные

 

состоя

-

ния

 

элементов

 

силового

 

трансформатора

 

и

 

опре

-

делить

 

наиболее

 

про

-

блемные

 

части

 

конструк

-

Период

 

эксплуатации

 

t

год

 

III

II

I

Интенсивнос

ть

 

отказов

 

(

t

), 

год

-1

 

Рис

. 2. 

Изменение

 

интенсивности

 

отказов

 

в

 

течение

 

эксплуатации

Рис

. 3. 

Модуль

 

диагности

-

рования

 

неисправностей

 

трансформатора

База

 

данных

 

по

трансформатору

:

• 

паспорт

• 

дефекты

• 

испытания

• 

измерения

Результаты

 

оценки

состояния

 

трансформатора

по

 

различным

 

методикам

:

• 

химический

 

анализ

 

масла

;

• 

электрические

 

изменения

;

• 

хроматографический

 

анализ

 

газов

растворенных

 

в

 

масле

;

• 

тепловизионный

 

контроль

;

• 

вибрационное

 

обследование

;

• 

анализ

 

газа

 

из

 

газового

 

реле

;

• 

определение

 

уровня

 

частич

-

ных

 

разрядов

 

в

 

изоляции

 

и

 

т

.

д

.

Выборка

I

,

 P

Q

U

t

 

масла

,

 

t

 

наружного

 

воздуха

влажность

осадки

время

потери

 

мощности

Первый

 

модуль

 

ИНС

 (

обучение

)


Page 5
background image

26

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

ции

а

 

также

 

выявить

 

причины

влияющие

 

на

 

надежность

 

транс

-

форматора

 

(

модуль

 

анализа

 

данных

).

Второй

 

модуль

 

(

рисунок

 4) 

позволя

-

ет

 

проводить

 

анализ

 

перспективного

 

со

-

стояния

 

частей

 

транс

-

форматора

 

и

 

прогно

-

зировать

 

надежность

 

работы

 

его

 

составных

 

частей

например

на

 

перспективном

 

участ

-

ке

 

времени

 — 

с

 

упре

-

ждением

 

в

 

несколько

 

недель

месяцев

лет

 

(

модуль

 

анализа

 

пер

-

спективного

 

состоя

-

ния

).

Третий

 

модуль

 — 

модуль

 

синтеза

 

параметров

 

системы

 

электроснабжения

 

для

 

обеспече

-

ния

 

номинальных

 

параметров

 

трансформатора

 

при

 

допустимых

 

параметрах

 

системы

 

электро

-

снабжения

Это

 

особенно

 

важно

 

при

 

прохождении

 

пиковых

 

нагрузок

обусловленных

напри

-

мер

движением

 

тяжеловесных

 

поездов

 (

рисунок

 5). 

Входными

 

данными

 

являются

 

параметры

номинальные

 

параметры

 

трансформаторов

а

 

выходными

 

параметрами

 — 

требуемые

 

харак

-

теристики

 

системы

 

электроснабжения

 

и

 

параметры

 

на

 

обмотке

 

трансформатора

  (

ток

мощ

-

ность

напряжение

 

и

 

т

.

д

.).

Для

 

прогнозирования

 

параметров

 

используется

 

многослойный

 

персептрон

который

 

широ

-

ко

 

применяется

 

для

 

решения

 

различной

 

сложности

 

задач

 

прогнозирования

Обучение

 

с

 

учи

-

телем

 

выполняется

 

с

 

использованием

 

алгоритма

 

обратного

 

распространения

 

ошибки

 (error 

back–propagation). 

Этот

 

алгоритм

 

основывается

 

на

 

коррекции

 

ошибок

.

Согласно

 

приведенным

 

модулям

 

и

 

применив

 

полученные

 

данные

 

сопротивления

 

изоляции

 

силовых

 

трансформаторов

приведен

 

прогноз

 

отношения

 

сопротивления

 

изоляции

 

R

60

/

R

15

 (

коэф

-

фициент

 

абсорбции

на

 1 

год

 

с

 

применением

 

алгоритма

 

обратного

 

распространения

 

ошибки

Из

 

практического

 

опыта

 

принята

 

глубина

 

предыстории

 (

глубина

 

обучающей

 

выборки

) 5 

лет

Расчет

 

выполнен

 

с

 

применением

 

программного

 

комплекса

 MATLAB R2014a.

В

 

таблице

 2 

представлены

 

данные

 

испытуемого

 

трансформатора

который

 

эксплуатирует

-

ся

 

на

 

протяжении

 47 

лет

.

Параметры

 

текущего

 

состояния

 

оборудо

-

вания

 (

измеренные

 

значения

): 

I

,

 P

Q

U

t

 

масла

,

 t

 

наружного

 

воздуха

влажность

осадки

время

потери

 

мощности

Прогноз

 

состояния

 

трансформатора

(

например

изоляционной

 

системы

)

ПРОГРАММНЫЙ

КОМПЛЕКС

Рис

. 4. 

Модуль

 

прогнозирования

 

возможных

 

неисправностей

Нормальное

 

состояние

ПРОГРАММНЫЙ

КОМПЛЕКС

База

 

данных

 

по

трансформатору

:

• 

паспорт

• 

дефекты

• 

испытания

• 

измерения

Рис

. 5. 

Модуль

 

синтеза

рекомендуемые

 

динамические

 

параме

-

тры

 

на

 

выходе

 

СТ

 

при

 

требуемой

 

загрузке

Табл

. 2. 

Данные

 

испытуемого

 

трансформатора

Тип

Год

выпуска

Номинальное

 

напряжение

,

кВ

Фактическая

 

макси

-

мальная

 

потребляемая

 

мощность

МВА

загрузки

от

 

номинальной

 

мощности

ТДТНЖ

-40000/110-71

У

1

1978

110/35/27,5

23,52

58,8


Page 6
background image

27

УПРАВЛЕНИЕ

 

ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ

 

АКТИВАМИ

Для

 

прогнозирования

 

ра

-

боты

 

СТ

 

на

 

любой

 

промежу

-

ток

 

времени

 

используется

 

входной

 

вектор

состоящий

 

из

 

массива

 

данных

 

с

 

заданной

 

дискретностью

В

 

качестве

 

входных

 

данных

 

использу

-

ются

 

статистические

 

пере

-

менные

температура

 

масла

значения

 

сопротивления

 

изо

-

ляции

значение

 

напряжения

значения

 

тока

 

и

 

т

.

д

.

В

 

качестве

 

входных

 

дан

-

ных

 

для

 

прогнозирования

 

параметров

 

R

60

/

R

15

 

принима

-

ются

 

значения

полученные

 

в

 

ходе

 

планового

 

обслужива

-

ния

 

силовых

 

трансформато

-

ров

представленные

 

в

 

таб

-

лице

 3.

Для

 

обучения

 

нейронной

 

сети

 

задается

 

последова

-

тельность

 

значений

 

входов

 

(

P

и

 

целей

 (

T

), 

представлен

-

ных

 

в

 

следующем

 

виде

P

 = 

[6000 1600 1840 6200 5320; 
4500 1200 1400 4840 3900; 
1.33 1.33 1.31 1.28 1.36]; 

T

 = 

[1.33 1.33 1.31 1.28 1.36].

Введя

 

входные

 

величины

 

и

 

сформировав

 

последова

-

тельность

 

значений

 

входов

 

(Inputs) 

и

 

последовательность

 

значений

 

целей

 (Targets), 

можно

 

выбрать

 

структуру

 

ней

-

ронной

 

сети

 (

рисунок

 6). 

Качество

 

обучения

 

сети

 

можно

 

проследить

 

во

 

вклад

-

ке

представленной

 

на

 

рисун

-

ке

 7, 

из

 

которого

 

видно

что

 

нулевая

 

точность

 

достигается

 

за

 244 

цикла

 

обучения

Пре

-

дельное

 

значение

 

проверки

 

на

 

эффективность

 

не

 

превышает

 

113-

го

 

цикла

а

 

точность

 

об

-

учения

 

составила

 0,00074628.

Табл

. 3. 

Измеренные

 

значения

сопротивления

 

изоляции

 

обмоток

 

СТ

Год

Темпе

-

ратура

 

масла

Схема

испытания

Измеренное

 

значение

МОм

R

60

R

15

R

60

/

R

15

  

2009

22°

С

ВН

-

СН

+

НН

+

корпус

6000

4500

1,33

СН

-

ВН

+

НН

+

корпус

2800

2000

1,40

НН

-

ВН

+

СН

+

корпус

2800

2000

1,40

ВН

+

СН

-

НН

+

корпус

1800

1200

1,50

ВН

+

СН

+

НН

-

корпус

4000

3000

1,33

2010

40°

С

ВН

-

СН

+

НН

+

корпус

1600

1200

1,33

СН

-

ВН

+

НН

+

корпус

800

600

1,33

НН

-

ВН

+

СН

+

корпус

1300

1000

1,30

ВН

+

СН

-

НН

+

корпус

550

400

1,57

ВН

+

СН

+

НН

-

корпус

1200

900

1,33

2011

50°

С

ВН

-

СН

+

НН

+

корпус

1840

1400

1,31

СН

-

ВН

+

НН

+

корпус

1400

1050

1,33

НН

-

ВН

+

СН

+

корпус

1400

1050

1,33

ВН

+

СН

-

НН

+

корпус

780

590

1,32

ВН

+

СН

+

НН

-

корпус

1540

1170

1,31

2012

10°

С

ВН

-

СН

+

НН

+

корпус

6200

4840

1,28

СН

-

ВН

+

НН

+

корпус

5260

4040

1,30

НН

-

ВН

+

СН

+

корпус

5800

4500

1,29

ВН

+

СН

-

НН

+

корпус

3550

2700

1,31

ВН

+

СН

+

НН

-

корпус

550

4260

1,29

2013

30°

С

ВН

-

СН

+

НН

+

корпус

5320

3900

1,36

СН

-

ВН

+

НН

+

корпус

3210

2405

1,33

НН

-

ВН

+

СН

+

корпус

3530

2740

1,30

ВН

+

СН

-

НН

+

корпус

2170

1680

1,30

ВН

+

СН

+

НН

-

корпус

4820

3650

1,32

Входные

 

данные

Скрытый

 

слой

Выходной

 

слой

Выходные

 

данные

Рис

. 6. 

Структура

 

нейронной

 

сети


Page 7
background image

28

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

После

 

обучения

 

ней

-

ронной

 

сети

 

она

 

может

 

ис

-

пользоваться

 

для

 

прогноза

например

сопротивления

 

изоляции

 

обмоток

 

силового

 

трансформатора

 

на

 

следую

-

щий

 

год

Результаты

 

расче

-

тов

 

приведены

 

в

 

таблице

 4.

Результаты

представ

-

ленные

 

на

 

рисунке

 8 (

без

 

учета

 

температуры

 

масла

 

в

 

баке

 

трансформатора

), 

свидетельствуют

 

об

 

эффективной

 

реализации

 

алгоритма

 

прогнозирования

а

 

также

 

о

 

прогнозной

 

работоспособности

 

силового

 

трансформатора

 

на

 

обозримом

 

участке

 

времени

 

с

 

упреждением

 

в

 1 

год

Максимальная

 

погрешность

 

расчетов

 

не

 

превышает

 4,4%, 

что

 

является

 

приемлемой

 

величиной

 

для

 

прогноза

 

с

 

годовым

 

упреждением

.

Следует

 

учесть

что

 

дальнейшая

 

эксплуатация

 

трансформатора

 

допустима

 

в

 

режиме

кото

-

рый

 

является

 

адекватным

 

его

 

эксплуатации

 

в

 

предыдущие

 

годы

.

Для

 

получения

 

более

 

тоичных

 

результа

-

тов

 

прогноза

 

с

 

применением

 

нейронной

 

сети

 

произведен

 

замер

 

температуры

 

верхних

 

слоев

 

масла

 

в

 

баке

 

силового

 

трансформатора

 

при

 

отсутствии

 

какой

-

либо

 

нагрузки

 

на

 

трансфор

-

маторе

а

 

также

 

при

 

появлении

 

нагрузки

 

на

 

одном

 

из

 

плеч

 

подстанции

Полученные

 

тем

-

пературные

 

значения

 

вводятся

 

в

 

алгоритм

 

обучения

 

нейронной

 

сети

 

и

 

позволяют

 

реали

-

зовать

 

прогноз

 

с

 

учетом

 

этих

 

показателей

.

При

 

измерении

 

температуры

 

на

 

поверх

-

ности

 

бака

 

трансформатора

 

на

 

холостом

 

ходу

 (

без

 

нагрузки

средняя

 

температура

 

со

-

ставила

 

порядка

 

= 40º

С

 (

таблица

  5).

Рис

. 7. 

Качество

 

обучения

 

нейронной

 

сети

Табл

. 4. 

Результаты

 

прогноза

 

нейронной

 

сети

 

отношения

 

сопротивления

 

изоляции

 

R

60

/

R

15

 

для

 

обмоток

 

СТ

 

на

 

один

 

год

Схема

испытания

Сопротивление

 

изоляции

МОм

По

-

греш

-

но

 

сть

,

%

R

60

/

R

15

(

факт

)

R

60

/

R

15

(

прогноз

)

ВН

-

СН

+

НН

+

корпус

1,32

1,34

1,5

СН

-

ВН

+

НН

+

корпус

1,39

1,35

2,9

НН

-

ВН

+

СН

+

корпус

1,37

1,32

3,6

ВН

+

СН

-

НН

+

корпус

1,30

1,33

2,3

ВН

+

СН

+

НН

-

корпус

1,34

1,32

1,5

Табл

. 5. 

Результаты

 

прогноза

 

нейронной

 

сети

 

не

 

нагруженного

 

трансформатора

 

со

 

средней

 

температурой

 

верхних

 

слоев

 

масла

 40º

С

Схема

испытания

Сопротивление

 

изоляции

МОм

По

-

греш

-

но

 

сть

,

%

R

60

/

R

15

(

факт

)

R

60

/

R

15

(

прогноз

)

ВН

-

СН

+

НН

+

корпус

1,32

1,30

1,5

СН

-

ВН

+

НН

+

корпус

1,39

1,40

0,7

НН

-

ВН

+

СН

+

корпус

1,37

1,38

0,7

ВН

+

СН

-

НН

+

корпус

1,30

1,33

2,3

ВН

+

СН

+

НН

-

корпус

1,34

1,33

0,7

Схема

 

испытания

 

обмоток

Со

пр

от

ив

ле

ни

е

из

оляции

 

R

60

/

R

15

МОм

— 

Факт

— 

Прогноз

Рис

. 8. 

Прогноз

 

относительного

 

сопротивления

 

изоляции

 

обмоток

 

силового

 

трансформатора


Page 8
background image

29

УПРАВЛЕНИЕ

 

ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ

 

АКТИВАМИ

Рис

. 9. 

Прогноз

 

отношения

 

сопротивления

 

изоляции

 

обмоток

 

силового

 

трансформатора

 

с

 

учетом

 

температуры

 

обмоток

 40º

С

 

и

 50º

С

Рис

. 10. 

Прогноз

 

отношения

 

сопротивления

 

изоляции

 

обмоток

 

силового

 

трансформатора

 

с

 

учетом

 

температуры

 70º

С

 

и

 90º

С

При

 

замере

 

трансформатора

 

при

 

нали

-

чии

 

мощной

 

однофазной

 

нагрузки

 

темпе

-

ратура

 

нагрева

 

увеличивается

 

до

 

значения

 

t

 = 50º

С

 (

таблица

 6).

Из

 

представленных

 

результатов

 

на

 

ри

-

сунке

 9 

видно

что

 

при

 

увеличении

 

темпе

-

ратуры

 

в

 

верхних

 

слоях

 

масла

 

бака

 

транс

-

форматора

а

 

следовательно

 

и

 

в

 

обмотках

 

трансформатора

снижается

 

отношение

 

со

-

противления

 

изоляции

 

R

60

/

R

15

На

 

основании

 

этого

 

можно

 

судить

 

об

 

ухудшении

 

состояния

 

самих

 

обмоток

 

при

 

дальнейшем

 

повыше

-

нии

 

нагрузки

 

трансформатора

в

 

том

 

числе

выше

 

номинальных

 

значений

 [8, 9].

В

 

таблицах

 7 

и

 8 

приведен

 

прогноз

 

отноше

-

ния

 

сопротивления

 

изоляции

 

R

60

/

R

15

 

с

 

исполь

-

зованием

 

нейронной

 

сети

 

для

 

средней

 

темпе

-

ратуры

 

верхних

 

слоев

 

масла

 70º

С

 

и

 90º

С

На

 

рисунке

 10 

представлен

 

график

 

зависимости

 

Табл

. 6. 

Результаты

 

прогноза

 

нейронной

 

сети

 

нагруженного

 

трансформатора

 

со

 

средней

 

температурой

 

верхних

 

слоев

 

масла

 50º

С

Схема

испытания

Сопротивление

 

изоляции

МОм

По

-

греш

-

но

 

сть

,

%

R

60

/

R

15

(

факт

)

R

60

/

R

15

(

прогноз

)

ВН

-

СН

+

НН

+

корпус

1,32

1,35

2,2

СН

-

ВН

+

НН

+

корпус

1,39

1,36

2,2

НН

-

ВН

+

СН

+

корпус

1,37

1,39

1,4

ВН

+

СН

-

НН

+

корпус

1,30

1,28

1,5

ВН

+

СН

+

НН

-

корпус

1,34

1,29

3,7

Табл

. 7. 

Результаты

 

прогноза

 

отношения

 

сопротивления

 

изоляции

 

R

60

/

R

15

 

с

 

исполь

-

зованием

 

нейронной

 

сети

 

нагруженного

 

трансформатора

 

со

 

средней

 

температу

-

рой

 

верхних

 

слоев

 

масла

 70º

С

Схема

испытания

Сопротивление

 

изоляции

МОм

По

-

греш

-

но

 

сть

,

%

R

60

/

R

15

(

факт

)

R

60

/

R

15

(

прогноз

)

ВН

-

СН

+

НН

+

корпус

1,32

1,35

2,2

СН

-

ВН

+

НН

+

корпус

1,39

1,36

2,2

НН

-

ВН

+

СН

+

корпус

1,37

1,39

1,4

ВН

+

СН

-

НН

+

корпус

1,30

1,28

1,5

ВН

+

СН

+

НН

-

корпус

1,34

1,29

3,7

Табл

. 8. 

Результаты

 

прогноза

 

отношения

 

сопротивления

 

изоляции

 

R

60

/

R

15

 

с

 

исполь

-

зованием

 

нейронной

 

сети

 

нагруженного

 

трансформатора

 

со

 

средней

 

температу

-

рой

 

верхних

 

слоев

 

масла

 90º

С

Схема

испытания

Сопротивление

 

изоляции

МОм

По

-

греш

-

но

 

сть

,

%

R

60

/

R

15

(

факт

)

R

60

/

R

15

(

прогноз

)

ВН

-

СН

+

НН

+

корпус

1,32

1,35

2,2

СН

-

ВН

+

НН

+

корпус

1,39

1,36

2,2

НН

-

ВН

+

СН

+

корпус

1,37

1,39

1,4

ВН

+

СН

-

НН

+

корпус

1,30

1,28

1,5

ВН

+

СН

+

НН

-

корпус

1,34

1,29

3,7

Со

пр

от

ив

ле

ни

е

из

оляции

 

R

60

/

R

15

МОм

— 

Прогноз

 

при

 40°

С

— 

Прогноз

 

при

 50°

С

Схема

 

испытания

 

обмоток

— 

Факт

Со

пр

от

ив

ле

ни

е

из

оляции

 

R

60

/

R

15

МОм

Схема

 

испытания

 

обмоток

— 

Факт

— 

Прогноз

 

при

 70°

С

— 

Прогноз

 

при

 90°

С

— 

Прогноз

 

при

 40°

С

— 

Прогноз

 

при

 50°

С


Page 9
background image

30

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

изменения

 

температуры

 

масла

 

в

 

баке

 

трансформатора

 

на

 

возможном

 

диапазоне

 

нагрузок

в

 

том

 

числе

 

при

 

ее

 

превышении

 

выше

 

номинальной

.

Выводы

1. 

Определено

что

 

наиболее

 

подвержены

 

повреждениям

 

обмотки

 

силовых

 

трансформато

-

ров

 

в

 

период

 

с

 20 

до

 40 

лет

 

эксплуатации

Полученный

 

расчет

 

потока

 

отказов

 

силовых

 

трансформаторов

 

полностью

 

подтверждает

 

интенсивность

 

отказов

 

в

 

период

 

эксплуатации

 

силового

 

оборудования

 (

рисунки

 2, 3).

2. 

Применение

 

нейронных

 

сетей

 

для

 

прогнозирования

 

работы

 

электрооборудования

 

являет

-

ся

 

целесообразным

 

для

 

системы

 

мониторинга

 

оборудования

выработавшего

 

норматив

-

ный

 

срок

 

службы

.  

Применение

 

нейрогенезисных

 

технологий

 

при

 

глубине

 

предыстории

 

до

 

лет

 

позволяет

 

определить

 

перспективное

 

состояние

 

элементов

 

силовых

 

трансформато

-

ров

 

с

 

упреждением

 

до

 

года

 

и

 

с

 

погрешностью

не

 

превышающей

 3–4%.

3. 

Получены

 

результаты

 

изменения

 

отношения

 

сопротивления

 

изоляции

 R60/R15 

без

 

учета

 

и

 

с

 

учетом

 

температуры

 

масла

 

в

 

баке

 

трансформатора

При

 

увеличении

 

температуры

 

масла

 

выше

 60º

С

 

наблюдается

 

снижение

 

относительного

 

сопротивления

 

до

 

значений

 1,28–1,30,

что

 

требует

 

немедленной

 

сушки

 

изоляции

 

обмоток

.

ЛИТЕРАТУРА

 

1. 

Москаленко

 

Р

.

В

Перспективные

 

пути