5 Tècniques de diagnòstic de faltes per a transformadors elèctrics grans

Mètodes de diagnòstic de falles en transformadors

1. Mètode de ràtios per l'anàlisi de gasos dissolts

Per a la majoria dels transformadors d'oli, són produïts certs gasos combustibles al dipòsit del transformador sota estress tèrmic i elèctric. Els gasos combustibles dissolts a l'oli es poden utilitzar per determinar les característiques de descomposició tèrmica del sistema d'aïllament oli-papí del transformador basant-se en el seu contingut específic de gasos i ràtios. Aquesta tecnologia va ser utilitzada per primera vegada per al diagnòstic de falles en transformadors d'oli. Posteriorment, Barraclough i altres van proposar un mètode de diagnòstic de falles utilitzant quatre ràtios de gasos: CH4/H2, C2H6/CH4, C2H4/C2H6, i C2H2/C2H4. En els estandards IEC posteriors, es va eliminar el ràtio C2H6/CH4, i el mètode de tres ràtios modificat es va adoptar ampliament. Rogers va proporcionar una anàlisi detallada i explicació del codi de ràtios de components de gas i mètodes d'ús en els estandards IEEE i IEC. L'aplicació a llarg termini de l'IEC 599 va revelar que no coincideix amb les condicions reals en alguns casos i no pot diagnosticar certes situacions de falla. Per tant, tant Xina com l'Associació Elèctrica Japonesa han fet millores al codi IEC, mentre que altres mètodes d'anàlisi de gasos dissolts també han trobat una àmplia aplicació.

2. Mètode de diagnòstic de lògica difusa

El teòric de control americà L.A. Zadeh va proposar primer els mètodes de diagnòstic difusos, que han trobat una aplicació més ampla. La lògica difusa és avantatjosa per expressar coneixements i experiències qualitatives amb fronteres incertes. Utilitzant el concepte de funcions de pertinença, distingeix conjunts difusos, processa relacions difuses, simula el raonament basat en regles humà i resol diversos problemes d'incertesa en aplicacions pràctiques. En la pràctica, els transformadors sovint presenten falles amb causes i mecanismes incerts que involucren nombroses relacions incertes i difuses que els mètodes tradicionals no poden explicar o descriure bé. Els mètodes de lògica difusa poden abordar eficientment aquestes relacions incertes en les falles dels transformadors, proporcionant un nou enfocament al diagnòstic de falles en transformadors de potència.

Per abordar la limitació de la deficiència de criteris de ràtios crítics en el mètode de ràtios de Rogers comunament utilitzat per al diagnòstic de falles en transformadors de potència, s'ha proposat un mètode utilitzant la teoria de conjunts difusos. Aquest enfocament introdueix la tecnologia de lògica difusa en els mètodes de ràtios tradicionals difuminant els límits de ràtios. Aquest mètode ha mostrat bons resultats en el diagnòstic de múltiples falles de transformadors i s'ha evolucionat en una sèrie de mètodes de diagnòstic de falles, inclosos mètodes de combinació de codificació, tècniques de clustratge difus, xarxes de Petri i sistemes gris. Aquests models consideren plenament la vaguetat inherent de les dades, millorant eficientment el rendiment amb conjunts de dades complexos i augmentant la precisió del diagnòstic de falles en transformadors.

3. Mètode de diagnòstic de sistemes experts

Els sistemes experts representen una branca important de la intel·ligència artificial. Són sistemes de programes informàtics capaços de simular fins a un cert punt l'experiència i els processos de raonament d'experts humans. Basant-se en les dades proporcionades pels usuaris, apliquen el coneixement o l'experiència d'experts emmagatzemats per fer inferències i judgments, proporcionant finalment conclusions amb nivells de confiança per ajudar a la presa de decisions dels usuaris. El diagnòstic de falles en transformadors de potència és un problema extremadament complex que implica múltiples factors.

Fer judgments precisos basant-se en diversos paràmetres requereix solides fonaments teòrics i rica experiència en manteniment operatiu. A més, degut a les variacions en la capacitat dels transformadors, nivells de tensió i entorns d'operació, la mateixa falla pot manifestar-se diferentment en diversos transformadors. Els sistemes experts tenen una forta tolerància a falles i adaptabilitat, permetent-los modificar la seva base de coneixements basant-se en el coneixement diagnòstic adquirit per assegurar-ne la completitud. Per tant, poden diagnosticar eficientment diferents tipus de transformadors de potència. Els sistemes experts de diagnòstic de falles en transformadors de potència poden determinar les característiques de la falla sintetitzant el coneixement de les causes i tipus de falles, incorporant el coneixement de detecció de falles, inclosa l'anàlisi de gasos dissolts a l'oli. Poden abordar eficientment problemes difusos en el diagnòstic de falles utilitzant la lògica difusa, atenir-se al coll d'ampolla de la dificultat d'obtenir coneixements complets mitjançant mètodes de conjunts aproximats, i establir estructures adequades per a la col·laboració diagnòstica entre múltiples experts utilitzant l'arquitectura del model de quadre de negre.

4. Mètode de diagnòstic de xarxes neuronals artificials

Les xarxes neuronals artificials modelitzen matemàticament l'activitat neuronal i representen un sistema de processament d'informació basat en la imitació de la estructura i funció de les xarxes neuronals cerebrals. Les ANNs posseeixen capacitats d'auto-organització, adaptació, aprenentatge automàtic, tolerància a falles i fortes capacitats d'aproximació no lineal. Poden implementar funcions de predicció, simulació i control difús, fent-les eines poderoses per al processament de sistemes no lineals. L'ús de xarxes neuronals artificials per al diagnòstic de falles en transformadors basant-se en els components i concentracions de gasos dissolts a l'oli ha estat un focus de recerca en els últims anys. Això ha portat al desenvolupament de diversos mètodes de diagnòstic de falles basats en ANNs, com el mètode de dues etapes de ANN, xarxes neuronals artificials de retropropagació, models de xarxes neuronals d'àrboles de decisió, models de estructura jeràrquica de xarxes neuronals combinades i xarxes neuronals de funció de base radial. Aquests mètodes milloren continuament la velocitat de convergència, el rendiment de classificació i la precisió dels algoritmes de xarxes neuronals.

5. Altres mètodes de diagnòstic

Més enllà dels quatre mètodes mencionats anteriorment, hi ha diversos altres enfocaments utilitzats per al diagnòstic de falles en transformadors. Combinant orgànicament les xarxes neuronals i la teoria de la evidència per aprofitar els seus avantatges complementaris, es pot desenvolupar un mètode de diagnòstic de falles en transformadors integral que integri diverses xarxes neuronals amb la teoria de la evidència. Inspirant-se en els mecanismes eficients de reconeixement i memòria d'anticossos contra antigens en els sistemes immunitaris biològics, es poden aplicar xarxes d'anticossos auto-organitzades i algoritmes de generació d'anticossos per resoldre problemes de diagnòstic de falles en transformadors de potència. A més, altres mètodes de diagnòstic de falles en transformadors inclouen aquells basats en fusió d'informació, teoria de conjunts aproximats, arbres de decisió combinats, xarxes bayesianes, sistemes immunitaris artificials, noves xarxes de funció de base radial i màquines de vectors de suport.