Universitatea Politehnica Bucuresti Facultatea de Inginerie Electrica
Sistemul expert pentru diagnoza transformatoarelor trifazate si monofazate Profesor:Razvan Popovici
Studenti 141SE:
Tataru-Pricopie George Craciun Andrei
Popescu Iulian Paraschivescu Cristian
Sistemul expert pentru diagnoza transformatoarelor trifazate si monofazate
1.Sisteme Expert. Diagnoza .
Un sistem expert (SE) poate fi definit ca un program inteligent care imită comportamentul unui expert uman,scris, în general, într-un limbaj special destinat procesării simbolice, cum ar fi PROLOG. SE este capabil să ofere,pentru un subiect precis, un sfat calitativ egal cu cel care ar fi fost dat de un expert uman, desigur, împreună cu raţionamentul folosit în găsirea soluţiei. Performanţa sistemului expert, depinde în mod decisiv de calitatea bazei de cunoştinţe pe care le posedă. Părţile componente ale unui SE sunt: a) Baza de cunoştinţe - o structură care cuprinde ansamblul cunoştinţelor specializate furnizate de expertul uman;aceste date sunt organizate, codificate şi introduse de către inginerul de cunoştinţe, folosind în acest scop modulul de achiziţie a cunoştinţelor. b) Maşina de inferenţă - componenta pr incipală, activă, a SE care realizează procesul de raţionament artificial prin deducerea unei noi cunoştinţe din cele existente la un moment dat şi generează răspunsurile la întrebările puse de utilizator. Maşina de inferenţă accede la baza de cunoştinţe şi face asociaţiile şi legăturile necesare pentru a oferi o concluzie la problema pusă de utilizator. c) Interfaţa de comunicare – componenta care asigură dialogul SE cu utilizatorul şi inginerul de cunoştinţe, transferând întrebările şi răspunsurile în dublu sens. Maşina de inferenţă împreună cu interfaţa de comunicare formează scheletul sau nucleul SE. Este interesant de menţionat, că SE destinate pentru domenii de activitate diferite pot avea acelaşi nucleu, ele diferind doar prin baza de cunoştinţe pe care o exploatează. Partea de achiziţie de cunoştinţe pentru dezvoltarea unui SE poate fi partea cea mai dificilă din întregul proces de realizare a lui. În plus, verificarea informaţiei în ce priveşte corectitudinea, concizia şi minuţiozitatea, cu alte cuvinte dificilă în funcţie de sursa de cunoştinţe. De exemplu, sursa de cunoştinţe poate fi o mulţime de manuale de specialitate în domeniu, un singur expert uman sau mai mulţi experţi umani. Verificarea cunoştinţelor euristice, în aceste trei cazuri, sunt procese cu totul diferite. Metodele obişnuite de reprezentare a cunoştinţelor sunt cadrele, reţele semantice, regulile etc., care se bazează pe elemente de logică matematică .
Evaluarea – optimizarea legăturii dintre domeniul de aplicaţie al SE şi metoda de reprezentare a cunoştinţelor este o problemă complexă. Alegerea metodei de reprezentare a cunoştinţelor poate avea un efect însemnat asupra timpului de realizare a SE, costului acestuia, performanţe şi proiectarea SE.
Sistemele expert constituie o clasa particulara de sisteme informatice bazate pe inteligenta artificiala, avand ca scop reproducerea cu ajutorul calculatorului a cunostintelor si rationamentului expertilor umani. Sistemele Expert reprezinta o subclasa a sistemelor bazate pe cunostiinte. Un sistem expert este un program care urmareste cunostintele, rationeaza pentru obtinerea rezultatelor într-o activitate dificila întreprinsa uzual doar de experti umani. Daca un expert uman are cunostinte într-un domeniu specific, un sistem expert utilizeaza cunostintele ce sunt stocate într-o baza de cunostinte, baza formata din cunostintele asociate domeniului respectiv. Expertii umani rationeaza si ajung la concluzii pe baza cunostintelor ce le poseda, sistemele expert rationeaza utilizând cunostintele stocate în baza de date împreună cu un algoritm de căutare specific metodei de raţionare.
Folosirea sistemelor expert in diagnoza Expert in domeniu Baza de date
Memorie de lucru Motor de inferenta
Inginer de cunostiinte
Mediu de dezvoltare
e d e i t i e z t i n h i i c t a s e o d n l u u c d o M
Fapte dinamice
Utilizator
Baza de cunostiinte
Reguli Fapte
Selectare de reguli si fapte
Structura unui Sistem Expert
Baza de cunoştinţe a unui sistem expert constă în mod obişnuit dintr -o mulţime de aşanumite reguli de producţie (sau reguli simple). În mod similar unei clauze, acestea sunt formate dintr-o mulţime de premize şi concluzii. Aceste reguli de producţie respectă urmatorul principiu: atunci când premizele sunt adevarate şi concluzia va fi adevarată. Baza de cunostiinte poate fi realizata sub diverse forme: - Regulile de productie . La baza sistemului de productie sta conceptul de regula de productie a carei structura este:
care poate fi interpretata de maniera ca: „DACA este indeplinita ATUNCI se poate executa ” Principalele avantaje ale reprezentarii cunostiintelor sub forma de reguli de productie sunt urmatoarele: - Modularitatea proprie fiecarei reguli. - Modularitate in realizarea formalismului de rezolvare a problemei. Regulile pot fi asimilate cu un ansamblu de constituenti elementari, care se combina pentru a forma un raspuns la problema studiata. Ordinea in care sunt introduse in baza de cunostiinte nu este importanta. - Caracterul natural de exprimare, expertii formuland in general cunostiintele in acesta maniera.
-Accesibilitatea bazei de reguli care este data de facilitatea si uniformitatea structurii utilizate. O clasificare generală a tipurilor de defecte pe baza unor criterii, de asemenea generale, este prezentată în cele ce urmeaza. Pentru o bună aplicabilitate, următoarele aspecte trebuie luate în considerare: Criteriul de
Tipul defectului
clasificare Mod de
Total sau critic
manifestare
De derivă
Perioada de
apariţie
Precoce (infantile) De maturitate
De uzură Viteza de
apariţie
Brusc Progresiv, degradare (treptat)
Caracteristici
Încetarea funcţionării produsului industrial Funcţionarea în afara limitelor admisibile prescrise Defecte ascunse care apar în prima perioadă de punere în funcţiune Defect aleator produs în timpul unei exploatări normale Defect care însoţeşte uzura (poate fi total sau de derivă) Modificare bruscă a caracteristicilor Degradare lentă a caracteristicilor
Reducerea
Total
Pierderea totală a capacităţii de funcţionare
capacităţii de funcţionare
Parţial
La produse complexe defectul de derivă a unor componente
Temporar
Minore
Poate să dispară fără intervenţia exterioară şi fără să revină Dispare fără intervenţie exterioară şi reapare O dată apărut rămâne definitiv Consecinţe grave. Produce reclamaţii. Consecinţe sesizabile. Poate produce reclamaţii. Uneori sesizabile. Nu produce reclamaţii.
Secundare
Nu sunt sesizabile. Un specialist le-ar putea detecta.
Legatura
Primare
cauzală Legătura probabilistică cu
Secundare
Apare fără a fi provocat de alt defect. Este consecinţa altui defect. Probabilitatea nu este influenţată de apariţia altui defect. Probabilitatea este influenţată de apariţia sau neapariţia
Durata
defectării
Intermitent Permanent Critice
Consecinţele defectării
alte defecte
Majore
Independente. Dependente Utilizare
Cauzele producerii defectelor
necorespunzătoare Manevrare incorectă Concepţie necorespunzătoare Sistematic
altui defect.
Durata de viaţă scurtă. Se produce în timpul unor manevre, comenzi.
Defectare prematură Poate fi eliminată numai prin modificarea concepţiei.
Criterii de clasificare defecte Sistemul expert supervizează şi supraveghează comenzile şi efectele acestora asupra echipamentelor de forţă şi auxiliare ale vehiculelor electrice iar prin intermediul unui display inteligent comunică operatorului printr -un limbaj cu termeni simpli, pe inţelesul oricui, care este situaţia regimurilor de lucru, normale sau de defect dând sugestii asupra acţiunilor corective ce trebuiesc luate. Dezvoltarea sistemelor expert, facand abstractie de complexitatea problemei de rezolvat, confera numeroase avantaje fata de un expert uman. Principalul argument fiind performanta continuta intr-un Sistem Expert: expertiza nu este influentata de starea fizica sau de psihologia expertului uman (expertul uman poate lua decizii diferite, spre exemplu in conditii de stres) si rationamentele unui astfel de sistem sunt mai consistente si reproductibile decat ale expertului uman. Expertiza Artificiala
e j a t n a v A
Expertiza umana
- Permanenta (cunostiintele pot fi mentinute
- Creativitate (reorganizarea informatiei si
timp nelimitat)
producerea unei noi cunoasteri)
- Disponibilitate crescuta (se transfera cu
- Adaptabilitate (la situatii noi sau
usurinta pe orice calculator)
evenimente imprevizibile)
- Facilitati de explicare (poate urmari sirul
- Utilizarea capacitatii senzoriale (vizuala,
rationamentelor ce conduc la o concluzie)
auditiva, tactila)
- Consistenta (cuprinde cunostiintele mai multor experti) - Rapiditate in raspuns
e j a t n a v a z e D
- Lipsa de imaginatie
- Trecatoare
- Dificultati de adaptare
- Greu de transmis
- Foloseste date simbolice
- Dificultati in documentare - Imprevizibila - Scumpa
Nu există încă o strategie general valabilă; fiecare sistem expert care se dezvoltă fiind actualmente orientat pe specificul domeniului respectiv. Sistemele expert reprezinta o realitate a societatii informationale si pot fi implementate oriunde exista un sistem programabil cu microprocesor. In diagnoza produselor complexe utilizarea unor sisteme expert este naturala, intrucit sistemele avansate de comanda si control bazate pe microprocesoare impun si tehnici de autocontrol. Consecinţă a cerinţei justificate de continuitate şi siguranţă în functionare a echipamentelor electrice, apare necesitatea tot mai mare de îmbunătăţire a fiabilităţii şi siguranţei în funcţionare a echipamentelor. Una din soluţiile cu potenţial ridicat în rezolvarea cerinţei de
mai sus este implementarea sistemelor de monitorizare şi utilizare a tehnicilor de diagnoză automată a echipamentelor. In cazul unor avarii sau deranjamente sau alte evenimente aparute, sistemul de reglare si comanda de tip Sistem Expert actioneaza in consecinta si afiseza tipul evenimentului, avariei sau a deranjamentului. Sistemul este capabil de a lua decizii, in functie de problema aparuta, cum ar fi: blocarea puntii, oprirea echipamentului, etc. Scopul lucrarii
Realizarea unui sistem expert de diagnoza, predictie inteligenta si activa dedicat echipamentului electric studiat care permite anticiparea si/sau detectia corecta a starilor de defect. Prezentare generala
(a echipamentului electric studiat)
este un aparat static cu doua sau mai multe infasurari cuplate magnetic, cu ajutorul caruia se schimba valorile marimilor electrice ale puterilor in curent alternativ (tensiune si curentul ) frecventa ramanand constanta. Functionarea transformatorului are la baza fenomenul de inductie electromanetica. Pentru realizarea unui cuplaj magnetic cat mai strans, infasurarile sunt asezate pe miez feromagnetic . La frecvente mai mari de 10 kHz transformatorul se realizeaza fara miez magnetic. Tr ansfor matoru l tri fazat se realizeaza ca o unitate separata, avand miezul feromagnetic de o constructie proprie . La puteri foarte mari, transformatorul trifazat este construit din trei transformatoare monofazat, ale caror infasurari primare sunt legate in stea (Y) sau in triunghi (D). Cele mai importante elemnte constructive ale transformatoarelor sunt : Definitie: Tr ansfor matoru l
-
electric
miezul feromagnetic ; infasurarile ; schela ; constructia metalica ; accesoriile. Miezul feromagnetic denumit in unele lucrari prescurtat miezul magnetic, reprezina calea
de inchidere a fluxului magnetic principal al transformatorului, flux produs de solenatia de magnetizare a infasuraii primare care se alimenteaza de la o tensiune alternativa. Miezul feromagnetic se construieste din 0.35 mm grosime taiate din tabla silicioasa puternic aliata, laminata la cald sau texturata, tolele sunt izolate intre ele cu hartie, lac sau oxizi ceramici (carlit). Miezul feromagnetic este format din coloane si juguri, pe coloane se aseaza infasurarile. Deoarece infasurarile se executa in afara miezului si ulterior se monteaza pe coloanele transformatorului ; miezul feromagnetic se construieste dindoua parti separbile, sau se executa din tole cu jug separabil - la transformatoarele de puteri (mai mici 1kVA) sectiunea miezului este patrata sau dreptunghiulara ; - la transformatoarele de puteri mari (mai mari sau egale 1kVA), miezul feromagnetic are sectiunea realizata cu doua sau mai multe trepte pentru a sporii factorul de umplere al sectiunii transversale a bobinei. Jugul este realizat de asemenea in trepte, de sectiune corespunzatoare, pentru a asigura inchiderea fluxului in directia axiala de la o treapta a coloanei la treapta corespunzatoare a jugului evitandu-se astfel inchiderea campului transversala pe pachetul de tole, ceea ce ar avea ca urmare aparitia unor pierderi suplimentare in zona de bobinare a jugului cu coloane.
Imbinarea miezurilor
a) b) c) d)
jug suprapus ; jug intretesut cu coloana la unghi de 9000 ; 0 jug intretesut cu coloana la unghi de 30 /60 ; jug intretesut cu coloana la unghi de 950.
Tipuri de miez
Miezurile feromagnetice ale transformatoarelor se pot clasifica dupa mai multe criterii.
Dupa forma constructiva a coloanei se deosebesc : -
miezuri cu sectiunea dreptunghiulara sau patrata ; miezuri cu sectiunea in trepte urmarindu-se inscrierea sectiunii coloanei intr-un cerc, astfel incat coeficientul de umplere cu fier al cercului sa fie cat mai mare.
Dupa modul de racire al miezului exista : -
miezuri compacte - fara canale ; miezuri divizate - cu canale folosite la transformatoarele mari, prin canale circuland uleiul de racire.
Dupa forma tolei utilizate se intalnesc : -
miezuri impachetate din tole simple ; miezuri impachetate din tole profil ; miezuri magnetice spiralizate ;
Dupa numarul de coloane se deosebesc : - miezuri cu doua coloane ; - miezuri cu trei coloane ; - miezuri cu cinci coloane, intalnite, de regula, la transformatorul trifazat in manta ; - miezuri in manta. Dupa felul strangerii miezului se intalnesc : -
miezuri cu strangere mecanica (cu buloane, cu tije etc) ; miezuri lipite (cu lac de incleiere).
Infasurarile se clasifica in doua tipuri pincipale: -
-
infasurari concentrice - bobinele de inalta respectiv joasa tensiune cu inaltimi aproximativ egale, infasurarea de inalta tensiune avand in mod obisnuit, diametrul mai mare, deoarece este asezata pe cea de joasa tensiune, iar infasurarea de joasa tensiune, diametrul mai mic asezata in imediata apropiere a coloanei miezului feromagnetic ; infasurari alternante - diametrele bobinelor de inalta respectiv joasa tensiune sunt egale, in schimb pe inaltimea coloanei transformatorului, bobinele de inalta alterneaza cu cele de joasa.
Construirea schelei Prin schela se intelege ansamblul constructiei care indeplineste urmatoarele roluri : -
strangerea jugurilor miezului magnetic ;
-
consolidarea axiala a infasurarilor ; consolidarea conexiunilor dintre infasurari ; a celor ale comutatorul dereglaj si de la izolatoarele de trecere ; ridicarea intregii parti decuvabile a transformatorului.
Schela unui transformator cuprinde : - profiluri de otel (denumite console) pentru strangerea jugurilor ; - profiluri de otel cu sectiune mai mica, care servesc la sprijinirea partii decuvabile de fundul cuvei (in partea inferioara) si la adaptarea tirantilor de suspensie (in partea superioara) ; - tirantii fixati intre console, care servesc la strangerea axiala a infasurarilor ; - tirantii de suspensie care servesc la fixarea schelei de capac si la ridicarea partii decuvabile. Aceasta constructie a schelei este adapatata in general la transformatoarele cu putere pana la 5000 kVA. La puteri mai mari se foloseste un alt sistem constructiv, in care transformatorul se reazema pe fundul cuvei. Constructia metalica se executa numai pentru transformatoarele cu racire in ulei si se refera la cuva, capac si conservator.
Clasificarea transformatoarelor Dupa modelul de utilizare : a) b) c) d) e)
transformatoare de putere ; autotransformatoare ; transformatoare de masura ; transformatoare de putere cu caracteristici speciale ; transformatoare deputere mica .
Dupa modul de racire : a) uscate (cu racire in aer) ; b) cu racire in ulei ; Dupa numarul de faze : a) monofazate ; b) polifazate
Descrierea echipamentului. Sistemul de diagnoza on-line folosind sisteme expert Descrierea echipamentului (descriere constructive, descriere functional, schema electrica, elementele componente, caracteristici, etc). Se evidentiaza marimile monitorizate, precum si tipurile de senzori si traductoare folosite.
Schema electrica generala a echipamentului, iar detaliile partii de forta. In acesata parte este tratata descrierea functionala a echipamentului studiat.
Schema functionala a echipamentului este formata din: - Schema de forta - Surse de alimentare - Automatul programabil (AP, PLC) - Bloc de masura - Circuit de masura a curentului continuu - Circuit de masura tensiunii continue - Bloc de reglare si formare impulsuri de aprindere a tiristoarelor - Blocul de amplificare a impulsurilor de aprindere - Circuit de supraveghere a sigurantelor fuzibile - Circuit de commanda - Senzori si traductoare - Aparate de masura - Lampi de semnalizare pe echipament - Pupitru de operare local - Optional, Sistem SCADA (S upervisory C ontrol A nd D ata A cquisition - Supraveghere, Control si Achizitie de Date) 2.Descrierea simptomelor, defectelor si cauzelor la diagnoza transformatorului trifazat Defecte minore sau avarii apărute la transformator pot avea efecte devastatoare asupra întregului sistem energetic. Transformatoarele de putere in ulei sunt supuse unor solicitări mecanice si electrice pe întreaga perioada de functionare, solicitări care reduc rigiditatea dielectrică a izolatiei din interiorul transformatorului. Aceasta evoluează în defecte termice si electrice incipiente care, eventual, pot duce la avarii si distrugerea transformatoarele de putere in ulei. Încă din timpul defectelor incipiente, în ulei si in izolatia solida a transformatoarele de putere in ulei apar schimbări fizice si chimice, care pot fi analizate pentru a avea un semnal de alarma asupra tipului de defect care evoluează în transformator, astfel putându-se lua masuri înainte ca situatia sa se agraveze. La transformatoarele de putere in ulei, hârtia are rolul de a oferi rezistenta mecanica la strângea bobinajului si pentru a oferi rigiditate si spatiu dielectric. Formula chimica restrânsa a celulozei este de forma [C12H14O4(OH)6]n cu n având valori între 300 si 700.
Timpul de îmbătrânire a izolatiei depinde de temperatura de operare, de tipul hârtiei si de nivelul de umiditate si aciditate a uleiului. În general, exista trei moduri de degradare a hârtiei: ruperea legaturilor glucozice datorata supraîncălzirii, este hidroliza care presupune dezlipirea legaturilor glucozice datorate apei si acizilor, oxidarea care presupune oxidarea grupărilor hidroxil, formând grupări carbonil si carboxil care slă besc legătura glucozică urmând reactii secundare care duc la sciziuni în lant având ca rezultat degajare de bioxid de carbon, monoxid de carbon, apa, acizi organici si glucoza.Uleiul de transformator este folosit atât ca dielectric cât si pentru a asigura r ăcirea bobinajului pe perioada functionarii transformatoarele de putere in ulei. Este compus în principal din hidrocarburi saturate numite parafine, cu următoarea formula restrânsa CnH2n+2 cu n având valori între 20 si 40. Operarea îndelungata la temperaturi mai mari de 75oC cauzează oxidarea uleiului. Cresterea cu 6 grade a temperaturii va dubla rata de îmbătrânire a hârtiei impregnate cu ulei. Aceasta îmbătrânire va fi accelerata de un continut ridicat de umiditate. Supraîncălzirile si descărcările electrice deteriorează uleiul cauzând rupturi în moleculele uleiului parafinic care duc la aparitia hidrogenului si a hidrocarburilor ionice. Aceste se combina formând următoarele hidrocarburi gazoase: metan (CH4), etan (C2H6), etilena (C2H4) si acetilena (C2H2). Concentratiile lor depind de natura materialului izolant dar si de natura defectului. Prin urmare, hidrogenul este produs într-o mai mare sau mai mică măsur ă în toate cazurile de defect (în special la defectele de natur ă electrică – descărcări partiale sau arc electric), în cazul defectelor periculoase acesta apare brusc si în cantităti mari. De asemenea, solubilitatea scăzută în ulei si gradul de difuzie mare fac din hidrogen un indicator fidel al defectelor existente sau în stare incipientă din TPU si facilitează detectia lui la concentratii mici.O posibilitate de detectie a defectelor în stare incipienta este monitorizarea online a continutului unuia sau mai multor gaze de defect, dizolvate în uleiul de transformator. Cele mai întâlnite echipamente de monitorizare sunt monitoarele de hidrogen, datorita faptului ca acest gaz apare în cantităti mai mari sau mai mici la toate defectele transformatoarele de putere in ulei. Localizarea defectiunii poate oferi informatii importante pentru mentinerea transformatoarelor de putere, investigarea esecurilor si mentenantă. În acord cu zonele posibile de defectiune, un plan de investigare detaliat al defectiunii poate fi realizat cu mult înainte de oprirea programată. Ca urmare resursele materiale destinate mentenantei pot fi pregătite adecvat. Rezultatul ar putea fi, o cădere a transformatorului redusă în timp considerabil, care este esentială pentru un furnizor de energie electrică performant. Investigarea functională a defectiunii este o esentială pentru disponibilitatea transformatoarelor de putere. Având în vedere constructia si functionarea transformatoarelor de putere(TP), printr-un studiu de tip AMDE al acestora, se evidentiază modul de manifestare al defectelor posibile, punct de plecare al modelelor de DT. Subsistemul de izolare fiind cel mai vulnerabil din structura unui EPE, inclusiv a TP, metodele de diagnoză se axează, în bună parte, asupra acestuia, parametrii controlati fiind, în principal: curentul de fugă, descărcări partiale, concentratia de gaze în ulei. Pe lângă analiza – directă sau indirectă a stării izolatiei (inclusiv uleiul de transformator), metodele de DT vizează si alte componente ale TP care au valori semnificative ale intensitătii de defectare: comutatorul
de ploturi, zone de contact electric, circuitul magnetic, subsistemul de r ăcire si rezervorul (în spetă garniturile, filtrele si robinetii). Pentru monitorizarea comutatorului de ploturi se utilizează: măsurarea temperaturii diferentiale dintre rezervor si comutator, măsurarea consumului propriu, date care - comparate cu amprenta (valorile normale, în acelasi conditiide solicitare) – pot evidentia starea comutatorului. Măsurarea descărcărilor partiale on-line, cu ajutorul unor senzori bazati pe efectul piezoelectric [(50 ÷ 350) kHz] nu se aplică, actualmente, pe scar ă largă întrucât sensibilitatea obtinută este relativ redusă si numărul senzorilor este mare. Analiza electrică a descărcărilor partiale pe bandă largă (~10 MHz), combinată cu utilizarea unor filter pentru suprimarea zgomotelor, este indicată pentru a localiza sursa descărcărilor. Există sapte gaze cheie care sunt folosite pentru a determina tipul avariilor ce au avut loc într-un transformator: -Hidrogen (H2) -Metan (CH4) -Monoxid de carbon (CO) -Bioxid de carbon (CO2) -Etilenă (C2H4) -Etan (C2H6) -Acetilenă (C2H2) Str ă pungerea uleiului mineral este cauzată de trei conditii majore: Arcul electric – produce cantităti mari de hidrogen si acetilenă, si cantităti minore de metan si acetilenă. Descărcări par tiale – Aceste descărcări produc în principal hidrogen si metan, si mici cantităti de etan si etilenă. Cantităti comparabile de monoxid de de carbon si bioxid de carbon pot rezulta în urma descărcărilor în hârtie. Uleiul supraîncălzit – duce prin descompunere la următoarele produse ce includ etilenă si metan, împreună cu cantităti mici de hidrogen si etan. Se mai pot întâlni urme de acetilenă dacă avaria a implicat si contact electric. Hârtia supraîncălzit ă – degajă mari cantităti de bioxid de carbon, monoxid de carbon, precum si hidrogen. Hidrocarburile, cum ar fi metanul si etilena se vor forma dacă avaria implică o structur ă impregnată cu ulei. Trebuie observat că toate avariile comune ale tranformatorului de putere in ulei implică prezenta hidrogenului. Acesta este primul si cel mai important gaz de defect. Prezenta hidrogenului în gazul dizolvat în ulei, va furniza primul avertisment despre o avarie incipientă a transformatorului. În conditiile unui transformator obisnuit, totdeauna există o evolutie a gazelor de defect si de aceea un singur test va furniza relativ putine informatii despre un anumit transformator. Ideea de bază este să se refacă analizele ori de câte ori este necesar pentru a determina rata de modificare a concentratiilor acestor gaze. Detectarea unei concentratii mărite de gaz într-o perioadă scurtă de timp poate constitui o avarie iminentă si impune luarea de măsuri, diagnoză si evaluare.
Diagnoza TP prin măsurarea descărcărilor partiale (DP)
Metoda cea mai folosită în prezent pentru determinarea stării izolatiei în regim on-line foloseste monitorizarea descărcărilor partiale, care se produc în interiorul echipamentelor si masinilor electrice. Teoria descărcărilor partiale implică analiza materialelor, câmpurilor electrice, caracteristicilor arcului electric, propagării si atenuării undelor, sensibilitătii senzorilor spatiali, r ăspunsului în frecventă si interpretării datelor în conditii de semnale perturbatoare (zgomote) puternice. Descărcarea partială poate fi descrisă ca un impuls electric, sau într-o alveolă umplută cu un gaz, sau pe suprafata unui sistem izolant solid sau lichid. Aceste impulsuri sau descărcări suntează partial golurile din izolatia dintre fază si pământ sau dintre faze. Aceste descărcări apar în alveolele care pot fi localizate între conductorul de cupru si suprafata izolatiei, în interiorul izolatiei însăsi, sau între suprafata izolatiei si masa metalică a echipamentului legată la pământ. Un sistem actual de detectare a DP permite, pe lângă determinarea sarcinii vizibile o localizare a originii DP. Principiul acestui sistem este destul de simplu. Mai multi senzori sunt montati pe suprafata înf ăsur ărilor TP pentru a detecta radiatia electromagnetică cauzată de DP. O localizare devine posibilă pentru că pe senzorii care sunt aproape de sursa de DP apare un semnal mai puternic care poate fi transmis senzorilor are sunt amplasati mai departe.
Automatul programabil (PLC) In cadrul acestui proiect s-a facut o simulare, in sensul ca s-a utilizat un PLC (Programabil Logic) de la Moeler, care prin rutina implenentata monitorizeaza functionarea unui transformator, iar in momentul cand acesta depisteaza o neregula, va afisa pe ecran o eroare. Semnalele de intrare sunt analog ceea ce determina ca dispozitivele de intrare ale PLCului sa fie tot de tip analog iar semnalele de iesire vor fi de tip digital urmand sa se conecteze la un display. Valorile tensiunii si a curentilor electrici ai elementului de executie nu trebuie sa le depaseasca pe cele ale iesirii PLC. Valorile si semnalizarile care se afiseaza pe display nu necesita alocarea de iesiri fizice ale PLC-ului. Diagnoza on-line folosind sisteme expert Cu ajutorul sistemului de diagnoza on-line a echipamentului poate testa prezenta avariilor interne, avariilor externe sau deranjamentelor. In functie de natura si implicatiile defectului, sistemul de tip expert poate decide oprirea functionarii, continuarea functionarii in stare de deranjament, oprirea echipamentului, etc.
Starile de defecte se impart in: Avaria externa sau interna ,
reprezinta o defectare a echipamentelor exterioare echipamentului electric monitorizat, respectiv a echipamentului electric monitorizat, care duce la imposibilitatea pornirii echipamentului, daca acesta se afla in faza de pornire sau initiaza procedurile de oprire, in cazul in care acesta este in functionare. Deranjamentul reprezinta
defectarea echipamentului electric, acesta fiind capabil sa funcţioneze în continuare. Functionarea in regim de deranjament este semnalizata operatorului. In cazul aparitiei oricarui deranjament este imperios necesara eliminarea acestuia in cel mai scurt timp. Detectia defectelor, analiza acestora, luarea deciziilor de continuare a functionarii echipamentului sau de oprire, atentionarea explicita sub forma de cod, text si grafica sunt actiuni ale sistemului de diagnoza on-line detinut de echipamentul electric.
Nr.
Tip
Defe def ct
Cauze Defect
Intrare/iesire
Mesaj alarma posibile
ect
Alarma S1: Lipsa tensiunii la intrarea transforma torului
Verificati cablul de
IN02 /D01
alimentare alimentare si cablul de alimentare nu sunt bine fixate sau sunt deteriorate;
.
conectat corespunzator; intreruperi;
t n e m a p i h c e e t n e m a j n a r e D
Alarma S2: Lipsa Lipsa tensiunii, pe una din faze, la iesirea transforma torului
IN03/D02; D03; D04
C121 – Una din infasurarile fazei fara tensiune s-a defectat;
tensiune pe faza R; S; T
Unul din condensatoarele fazei fara tensiune s-a defectat; Una dintre diondele fazei fara tensiune nu mai functioneaza; Una din legaturile ce unesc piesele transformatorului s-a deteriorat sau s-a distrus;
.
Una dintre lipiturile prin care au fost prinse elementele semiconductoare sau electronice s-a dezlipit. Unul elementele invertorului nua fost conectat corect sau nu face contact cu conductorul de legatura; Dispozitivul de comanda a tiristorului functioneaza eronat;
.
Lipsa tensiunii la iesirea transforma torului
I03/D05
Dispozitivul de comanda a tiristoarelor nu functioneaza;
Alarma S3: Lipsa
Tiristoarele invertorului s-au defectat;
tensiune iesire
O parte din circuit s-a distrus; Producerea unui scurtcircuit, care a condus
la arderea sigurantelor fuzibile ce asigura protectia transformatorului
I12; I7;I8/D6; Parametrii
D7;D8
eronati la
Suprasarcina la
Cablurile de legatura dintre sursa de alimentare si transformator nu sunt adecvate
iesire; Tensiune
Conexiunea dintre sursa de alimentare si transformator nu a fost realizata cum trebuie Trasformatorul nu este ecranat;
iesire transformat .
Alarma S4: Sursa de alimentare functioneaza defectuos
or
Exista o sursa perturbatoare in zona;
gresita la iesire; Frecventa eronata la iesire
Poluarea elecrtromagnetica din zona de lucru depaseste limitele specificate de producator; Ecranul de protectie (electromagnetica) al trasformatorului s-a deteriorat sau distrus local;
Supraincalzi re excesiva
I6/D9
Izolatia cablului de legatura s-a deteriorat;
Alarma S5:
Una din legaturile interioare alea
Dispozitivul s-a
transformatorului nu face bine contact cu mufa
incalzit excesiv
de conectare (legatura); Curentul care strabate circuitul respectiv este mai mare decat curentul nominal Sursa de racire s-a defectat; Aparitia unui curent marit datorat unui scurcircuit intre spire; Uleiul transformatorului s-a saponificat; Curentul cerut de consumator este mai mare
.
decat curentul nominal de functionare al transformatorului; Producerea unui scurtcircuit pe linia de alimentare a consunatorului, cau chiar in ca drul consumatorului montat la bornele transformatorului; Contactele sunt slabite. Contacte imperfecte; Contacte uzate (depilizate); Depnerea prafului.
Lista defecte
Organigrama pentru verificarea defectelor. Aceasta este intocmita in functie de baza de reguli realizata anterior.
RESET/PORNIRE
VERIFICARE EXISTENTA AVARII EXTERNE
OUTxy=z
DA
STOP
NU VERIFICARE EXISTENTA AVARII INTERNE
DA
STOP
NU VERIFICARE DERANJAMENTE
DA
FUNCT. CU DERANJAMENT
NU PERMISIE START/ FUNCTIONARE Organigrama verificare defecte
Concluzii:
Forma în care sunt scrise regulile ajută un operator să răspundă la întrebări ca: • care sunt modificările survenite în urma evenimentelor petrecute în staţie ? • care cauze au determinat comportarea observată a staţiei? Având în vedere că la crearea bazei de reguli s-a ţinut cont de faptul că la producerea unei avarii, fie pe barele staţiei fie pe un circuit racordat la acestea, dispare tensiunea, se poate considera că s-au luat în considerare toate defectele posibile. Acest lucru este confirmat şi de studiile de caz analizate în , unde: • Toate situaţiile de incidente şi avarii plauzibile furnizate sistemului expert au condus la stabilirea unei diagnoze corecte a situaţiei existente. • Toate situaţiile de incidente şi avarii neplauzibile furnizate sistemului expert DIASE au condus la un refuz de a stabilii o diagnoza
