5 метода диагностики неисправностей для крупных силовых трансформаторов

Методы диагностики неисправностей трансформаторов

1. Метод отношения для анализа растворенных газов

Для большинства маслонаполненных силовых трансформаторов при тепловом и электрическом воздействии в баке трансформатора образуются определенные горючие газы. Горючие газы, растворенные в масле, могут использоваться для определения термических характеристик разложения системы изоляции трансформатора на основе их специфического содержания и соотношений. Эта технология впервые была применена для диагностики неисправностей в маслонаполненных трансформаторах. Позже Барраклоу и другие предложили метод диагностики неисправностей, использующий четыре соотношения газов: CH4/H2, C2H6/CH4, C2H4/C2H6 и C2H2/C2H4. В последующих стандартах МЭК соотношение C2H6/CH4 было исключено, и модифицированный трехсоотношений метод стал широко применяться. Роджерс дал подробный анализ и объяснение кодирования и использования соотношений компонентов газов в стандартах IEEE и МЭК. Долгосрочное применение МЭК 599 показало, что он в некоторых случаях не соответствует реальным условиям и не может диагностировать определенные сценарии неисправностей. В результате Китай и Японская ассоциация электротехники внесли улучшения в кодирование МЭК, в то время как другие методы анализа растворенных газов также получили широкое применение.

2. Диагностический метод логики нечеткости

Американский теоретик управления Л.А. Заде впервые предложил методы нечеткой диагностики, которые с тех пор нашли более широкое применение. Логика нечеткости обладает преимуществами для выражения качественных знаний и опыта с нечеткими границами. Используя концепцию функций принадлежности, она различает нечеткие множества, обрабатывает нечеткие отношения, моделирует человеческое правило-базированное рассуждение и решает различные проблемы неопределенности в практических применениях. На практике трансформаторы часто демонстрируют неисправности с неясными причинами и механизмами, включающими множество неопределенных и нечетких отношений, которые традиционные методы не могут хорошо объяснить или описать. Методы логики нечеткости могут эффективно решать эти неопределенные отношения в неисправностях трансформаторов, предоставляя новый подход к диагностике неисправностей силовых трансформаторов.

Для решения ограничения недостатка критериев важных соотношений в широко используемом методе соотношений Роджерса для диагностики неисправностей силовых трансформаторов был предложен метод, использующий теорию нечетких множеств. Этот подход вводит технологии логики нечеткости в традиционные методы соотношений путем нечеткого определения границ соотношений. Этот метод показал хорошие результаты при диагностике множественных неисправностей трансформаторов и развился в серию методов диагностики неисправностей, включая методы комбинированного кодирования, нечеткую кластеризацию, сети Петри и серые системы. Эти модели полностью учитывают внутреннюю нечеткость данных, эффективно улучшая производительность с комплексными наборами данных и повышая точность диагностики неисправностей трансформаторов.

3. Диагностический метод экспертной системы

Экспертные системы представляют собой важную ветвь искусственного интеллекта. Они являются программными системами, способными в некоторой степени имитировать опыт и процессы рассуждения человека-эксперта. На основе данных, предоставленных пользователями, они применяют сохраненные знания или опыт экспертов для выводов и суждений, в конечном итоге предоставляя заключения с уровнями уверенности для помощи в принятии решений пользователей. Диагностика неисправностей силовых трансформаторов является чрезвычайно сложной задачей, включающей множество факторов.

Сделать точные выводы на основе различных параметров требует прочных теоретических основ и богатого опыта операционного обслуживания. Кроме того, из-за вариаций мощности, уровней напряжения и условий работы трансформаторов, одна и та же неисправность может проявляться по-разному в разных трансформаторах. Экспертные системы обладают высокой устойчивостью к ошибкам и адаптивностью, позволяя им модифицировать свою базу знаний на основе приобретенных знаний диагностики, обеспечивая полноту. Поэтому они могут эффективно диагностировать различные типы силовых трансформаторов. Экспертные системы диагностики неисправностей силовых трансформаторов могут определять характеристики неисправностей, объединяя знания о причинах и типах неисправностей, включая знания о диагностике неисправностей, такие как анализ растворенных газов в масле. Они могут эффективно решать нечеткие проблемы в диагностике неисправностей, используя логику нечеткости, преодолевать бутылочное горлышко трудности получения полных знаний с помощью методов шероховатых множеств, и создавать структуры, подходящие для совместной диагностики нескольких экспертов, используя архитектуру модели черной доски.

4. Диагностический метод искусственной нейронной сети

Искусственные нейронные сети математически моделируют активность нейронов и представляют собой систему обработки информации, основанную на имитации структуры и функций нейронных сетей мозга. Нейронные сети обладают способностями самоорганизации, адаптации, самообучения, устойчивости к ошибкам и сильными возможностями нелинейной аппроксимации. Они могут реализовать функции прогнозирования, моделирования и нечеткого управления, делая их мощным инструментом для обработки нелинейных систем. Использование искусственных нейронных сетей для диагностики неисправностей трансформаторов на основе компонентов и концентраций растворенных газов в масле стало предметом исследований в последние годы. Это привело к развитию различных методов диагностики неисправностей на основе нейронных сетей, таких как двухшаговый метод нейронных сетей, обратные распространяющиеся искусственные нейронные сети, модели нейронных сетей на основе деревьев решений, комбинированные иерархические структуры нейронных сетей и радиально-базисные функциональные нейронные сети. Эти методы постоянно улучшают скорость сходимости, классификационные возможности и точность алгоритмов нейронных сетей.

5. Другие диагностические методы

Помимо четырех вышеупомянутых методов, существует несколько других подходов, используемых для диагностики неисправностей трансформаторов. Органическое сочетание нейронных сетей и теории доказательств позволяет использовать их взаимодополняющие преимущества, создавая комплексный метод диагностики неисправностей трансформаторов, интегрирующий несколько нейронных сетей с теорией доказательств. Вдохновляясь эффективными механизмами распознавания и памяти антител к антигенам в биологических иммунных системах, можно применять самоорганизующиеся антителовые сети и алгоритмы генерации антител для решения проблем диагностики неисправностей силовых трансформаторов. Кроме того, другие методы диагностики неисправностей трансформаторов включают методы, основанные на слиянии информации, теории шероховатых множеств, комбинированных деревьях решений, байесовских сетях, искусственных иммунных системах, новых радиально-базисных функциональных сетях и машинах опорных векторов.