Диагностика энергетического оборудования реферат

Обновлено: 02.07.2024

TOC \o "1-3" \h \z \u Введение PAGEREF _Toc471462933 \h 2ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ PAGEREF _Toc471462934 \h 41.1. СИСТЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИОНИОГО КОНТРОЛЯ PAGEREF _Toc471462935 \h 41.2.ДОСТОВЕРНОСТЬ КОНТРОЛЯ PAGEREF _Toc471462936 \h 111.3. ДЕФЕКТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ PAGEREF _Toc471462937 \h 18СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ PAGEREF _Toc471462938 \h 27

ВведениеНадежность современных системпроизводства и распределения электроэнергии в значительной мере определяется надежностью электрооборудования. Аварийные повреждения, часто сопровождающиеся разрушением оборудования, приводят к нарушениям электроснабжения и большому экономическому ущербу в энергосистеме и у потребителей. Особенно значительны потери от отказов оборудования высших классов напряжения, имеющего большую единичную мощность.Поддержание необходимой степени надежности оборудования в процессе его эксплуатации обеспечивается системой технического обслуживания и ремонтов.
Традиционно эта система базируется на периодическом проведении плановых профилактических работ и является системой обслуживания по времени наработки.
Применительно к устройствам высокого напряжения такая система не является оптимальной, ибо приводитк неоправданным отключениям работоспособного оборудования.
Напряженные графики работы электрических сетей и отсутствие достаточных резервов приводят к необходимости увеличения межремонтных периодов, что при существующей системе технического обслуживания ведет к снижению уровня надежности основного оборудования.
Большие резервы повышения эффективности эксплуатации оборудования высокого напряжениязаключены в переходе на техническое обслуживание по реальной потребности.
При этом необходимость в обслуживании и ремонте определяется исходя из действительного состояния оборудования.
Переход к обслуживанию оборудования по потребности невозможен без использования надежных методов выявления и оценки его текущего технического состояния. Это и определяет необходимость развития системы техническойдиагностики.
Необходимость совершенствования системы и методов эксплуатационного контроля электрооборудования определяется также их недостаточной эффективностью.
Традиционные методы испытаний разработаны давно и направлены на выявление дефектов, которые, правило, уже не определяют надежность современного оборудования высокого напряжения. Периодичность испытаний не согласована со скоростью развитиядефектов. Все это существенно снижает вероятность своевременного выявления развивающихся повреждений и возможность прогнозирования отказов.
последние годы были предложены новые методы диагностирования, появилась возможность дистанционного контроля и испытаний без вывода оборудования из работы. Развиты методы контроля. основанные на индикации излучений, связанных с наличием дефектов. К нимотносятся методы обнаружения акустических, тепловых и световых эффектов, а также излучений и токов в области радиочастот. Значительное распространение получают методы выявления продуктов старения и разрушения изоляционных материалов.
Все это позволяет создать современную систему эксплуатационного контроля электрооборудования и, что особенно важно , реализовать возможность сигнализации о недопустимом(предаварийном) его состоянии.
Значительный объем работ по диагностированию, включающий не только проведение измерений, но и оценку их результатов, может быть автоматизирован. Применение при этом современной вычислитель техники обеспечивает повышение достоверности контролям, снижение влияния субъективных факторов на его результаты.
ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ1.1. СИСТЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИОНИОГО КОНТРОЛЯОсновные понятия.Надежность оборудования определяется его конструкцией и качеством изготовления. Однако в ходе эксплуатации из-за процессов старения материалов
внешних воздействий надежность оборудования снижается. Создание электрооборудования, показатели надежности которого за весь период эксплуатации не станут ниже допустимых, - задача достаточно трудная и в значительном числе.

Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.

Связанные рефераты

Электрооборудование

. Электроника Приборы освещения и сигнализации Безопасная работа на автотранспорте, будь это трактор.

5 Стр. 39 Просмотры

Электрооборудование

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ НА ВВОДЕ Если график работы электрооборудования отсутствует, то.

Электрооборудование

. Техническое обслуживание и ремонт приборов электрооборудования автомобилей. Ι. Введение.

44 Стр. 169 Просмотры

Электрооборудование

. насосными станциями требует дополнительного электрооборудования для предварительного залива.

14 Стр. 11 Просмотры

электрооборудование

. на расстоянии не менее 0,5 м от края пола. 9. Электрооборудование парников и теплиц, системы.

Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.

Связанные рефераты

Электрооборудование

. Электроника Приборы освещения и сигнализации Безопасная работа на автотранспорте, будь это трактор.

5 Стр. 39 Просмотры

Электрооборудование

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ НА ВВОДЕ Если график работы электрооборудования отсутствует, то.

Электрооборудование

. Техническое обслуживание и ремонт приборов электрооборудования автомобилей. Ι. Введение.

44 Стр. 169 Просмотры

Электрооборудование

. насосными станциями требует дополнительного электрооборудования для предварительного залива.

14 Стр. 11 Просмотры

электрооборудование

. на расстоянии не менее 0,5 м от края пола. 9. Электрооборудование парников и теплиц, системы.

Особенности, методические и информационные основы методов диагностирования электрооборудования достаточно разнообразны и подробно описаны в специальной литературе. Поэтому ниже дается лишь общий обзор наиболее распространенных методов контроля, разрабатываемых в России. Некоторые применяемые и наиболее перспективные разрабатываемые направления диагностирования электрооборудования приведены в табл. 5.2.

Метод инфракраснойтермографии. Изменение температуры узлов и элементов электрооборудования в процессе эксплуатации является важным информативным признаком их технического состояния. Дистанционный контроль температуры нагрева токоведущих частей, контактных соединений, корпусов электрооборудования, подвесной и опорно-стержневой изоляции реализуется средствами тепловизионного контроля. Этот метод диагностики основан на регистрации инфракрасного излучения.

Разрешающая способность тепловизионного контроля 0,2 о С. В электроэнергетике России наиболее широко распространены отечественные тепловизоры ТВ-03 и тепловизоры шведской фирмыAGEMA, напримерAGEMA-782.

Оценка технического состояния контактных соединений производится сравнением температуры однотипных контактов, находящихся в одинаковых условиях по нагрузке и охлаждению, а также температуры контактного соединения и сплошных участков токопроводов. Оценка технического состояния изоляторов основана на анализе разницы температур дефектного и непробитого изолятора. Эта разница определяется напряжением на изоляторе и величиной диэлектрических потерь фарфора изолятора.

Температура пробитого изолятора равна температуре окружающей среды, так как напряжение на нем нуль. Температура непробитого изолятора определяется по средним параметрам емкости, размеров и напряжения и превышает температуру окружающей среды на 0,4–0,5 о С.

Направления диагностирования электрооборудования

Тепловизионный метод контроля получил наибольшее применение в открытых и закрытых распредустройствах напряжением 35 кВ и выше, а также на ЛЭП.

Метод хроматографического контроля маслонаполненного оборудования. Это наиболее проработанный и распространенный в электроэнергетике метод диагностики. Он применим для раннего обнаружения развивающихся дефектов внутри маслонаполненных силовых трансформаторов, автотрансформаторов, шунтирующих реакторов, крупных электрических машин с водомасляной системой охлаждения, измерительных трансформаторов, высоковольтных вводов и высоковольтных кабелей. Хроматография есть разделение смесей. Идея метода основана на предположении, что повреждение в маслонаполненном оборудовании сопровождается выделением различных газов, отсутствующих в масле при нормальной работе. Эти газы растворены в масле. Выделив их из масла и проведя хроматографический анализ, можно обнаружить дефекты на ранней стадии возникновения. В настоящее время изучен состав газов, содержащихся в масле недефектного нормально работающего оборудования, выявлены газы, характерные для различных повреждений, и граничные их концентрации. При этом определяют концентрации водорода, метана, этилена, этана, ацетилена, оксида и диоксида углерода,и других газов.

Отбор масла из работающего трансформатора производится специальнымимаслоотборниками поршневого типа. При этом исключается соприкосновение масла с окружающей воздушной средой, и предотвращаются потери растворенных в масле газов в процессе отбора. Масло помещается в замкнутый объем, и газ над поверхностью масла подвергается анализу. Для анализа состава, динамики изменения и концентрации газов в пробах масла применяют хроматографы. Кроме того, известны встроенные средства анализа газов, растворенных в масле, и выделившихся газов, а также устройства непрерывного контроля, основанные на определении СО₂и Н₂, растворенных в масле. Характер и примерное место повреждения определяют по количественному составу газов. Необходимость выявления дефекта на ранних стадиях его развития требует обработки данных хроматографического анализа. Оценка состояния маслонаполненного оборудования осуществляется, как правило, на базе четырех критериев: предельных концентраций, скорости нарастания концентрации газов, отношений концентраций газов, критерия равновесия.

Первый критерий позволяет судить по значению превышения предельных концентраций о характере внутренних дефектов. Так, сильные повреждения изоляции характеризуются высокой концентрацией водорода и ацетилена и обычно сопровождаются наличием углекислого газа. Относительно большая концентрация насыщенных и ненасыщенных углеводородов , в сочетании с небольшим процентом указывает на тепловое разложение масла вследствие перегрева металлических частей. Если присутствует заметное количество СО и, то это означает, что происходит разложение целлюлозы. Резкое увеличение и свидетельствует о сильном локальном перегреве, сопровождающемся обугливанием масла. Если содержание в 10–20 раз больше чем СОпри отсутствии других газообразных продуктов разложения, то причиной является термическое разложение целлюлозы. При высоких температурах обнаруживается небольшое количество , а содержание кислорода заметно снижено. Наличие водорода и небольшого содержания этилена и показательно для частичных разрядов. В случае слабого искрения обнаруживается небольшое количество. Присутствие говорит о развивающемся дефекте внутри трансформатора, который необходимо вывести из эксплуатации и осмотреть.

При втором критерии контролируется скорость нарастания концентраций газов. Если прирост содержания газов составляет более 10 % в месяц, трансформатор ставится на учащенный контроль. Достоверность оценки состояния с помощью этого критерия значительно выше по углеводородным газам и СО, чем по водороду и оксиду углерода, потери которых в пробе масла иногда соизмеримы с численными значениями этого критерия.

Третий критерий дает возможность использовать три отношения пар газов. Наиболее частыми причинами упомянутых отношений являются возникновение дефектов в изоляции трансформаторного железа, нагрев и выгорание контактов РПН, нарушение изоляции стяжных шпилек и ярмовых балок с образованием короткозамкнутого контура, нагрев контактов соединений отводов низкого напряжения.

Четвертый критерий основан на сопоставлении результатов анализа масла из газового реле и из пробы. Используется в случаях срабатывания газовой защиты. На базе этого критерия делается заключение о возможности включения трансформатора в работу и определяется дефект электрического характера, когда повторное включение трансформатора могло бы привести к увеличению очага повреждения.

Перспективным направлением применения указанных критериев является разработка алгоритмов для реализации автоматизированных систем оценки состояния маслонаполненного оборудования. Следует отметить универсальность метода и растущую с увеличением напряжения эффективность его использования.

Метод контроля диэлектрических характеристик изоляции. Основан на измерении диэлектрических характеристик, к которым относятся токи утечки, величины емкости, тангенс угла диэлектрических потерь (tgd) и др. В основе контроля тока утечки лежит измерение тока, проходящего через твердую изоляцию при наличии напряжения. Известны два метода контроля. В первом, прямом методе измеряется модуль комплексной проводимости изоляции или ее емкость. Метод требует регистрации долей процента в изменении контролируемого параметра, применения различных схем повышения чувствительности и помехоустойчивости, что является его недостатком. Во втором методе сравниваются емкость и tgd однотипного электрооборудования с помощью схемы Шеринга. Метод требует наличия специальных измерительных выводов изолированной от земли конструкции. Он может использоваться для контроля за высоковольтными измерительными трансформаторами и конденсаторами связи.

Метод контроля разрядов. Все большее распространение в качестве показателя состояния изоляции электрооборудования получает использование разрядов. Известные методы измерения характеристик разрядов можно разделить на измерение частичных, пазовых и поверхностных разрядов и на электрические и неэлектрические методы. Методы применяются на напряжениях 110 кВ и выше в трансформаторах и электрических машинах.

Исследуются зависимости уровня интенсивности частичных разрядов в изоляции электрических машин от тепловых и механических воздействий. Анализируются данные для выявления связей между характеристиками частичных разрядов и сроками службы изоляции. Измерение частичных разрядов позволяет контролировать состояние изоляции во время испытаний и выявлять ее предаварийное состояние. Наличие частичных разрядов определяется по появляющимся импульсам напряжения и по изменениям электромагнитного поля во внешней цепи с помощью электромагнитного датчика. Известны устройства, контролирующие амплитуду и частоту следования импульсов в определенных диапазонах частот.

Основные трудности применения метода частичных разрядов связаны с наличием помех, обусловленных коммутациями и переходными процессами в первичных цепях установки, наличием коронных разрядов, радиопомех и т.д. Проблема измерения сигнала и его отделения от помех не всегда разрешима. Эффективность использования контроля частичных разрядов увеличивается с ростом рабочего напряжения, так как, с одной стороны, растут напряженность электрического поля и вероятность возникновения дефектов, с другой – появляется возможность отказаться от испытаний повышенным напряжением.

Выявлять пазовые разряды, искрения и образования дуг целесообразно и в обмотках крупных электрических машин под нагрузкой. Причины возникновения разрядов: ослабление пазовых клиньев, истирание и усадка подклиновых прокладок между стержнями обмоток статора, обрыв элементарных проводников, вибрация пластин гибких выводов и др. Выявить искровой, тлеющий и дуговой разряды можно с помощью, например, индуктивных датчиков. Выявить разряды можно также с помощью проводящих электродов, наложенных на изоляцию, емкостных датчиков, подключаемых к нейтрали и линейному выводу, или антенны, устанавливаемой на роторе машины, высокочастотного трансформатора, расположенного в цепи заземления нейтрали, и измерителя радиопомех.

Дефекты стержневых изоляторов, такие как трещины и локальные проводящие загрязнения, являются источниками поверхностных разрядов. Образование поверхностных разрядов сопровождается излучением в звуковом, оптическом и радиодиапазонах. Известен метод оптического контроля излучения поверхностных разрядов с помощью электронно-оптического дефектоскопа. Он основан на регистрации пространственно-временного распределения яркости свечения и определении по ее характеру дефектных изоляторов. Для этих же целей с разной эффективностью применяют радиотехнический и ультразвуковой методы, а также метод контроля ультрафиолетового излучения с помощью электронно-оптического дефектоскопа "Филин". Данный принцип можно применить и для выявления таких дефектов, как обрыв стержней ротора асинхронного электродвигателя, образование дуги в КРУ и т.п.

Описанные методы не дают однозначной связи уровня и характера контролируемых параметров с характером и местом повреждения. Они универсальны по принципу и требуют индивидуального подхода к каждому объекту и специальных экспериментальных исследований.

Метод вибродиагностики. Для контроля за техническим состоянием механических узлов большое значение имеет связь параметров объекта с таким интегральным признаком, как спектр частот вибрации. Всякое параметрическое возбуждение смещает спектр. Это и используется в качестве признака. Оценка состояния по смещению низкочастотных составляющих спектра менее эффективна.

Электрофизический метод контроля. Перспективным направлением диагностики электрооборудования является применение электрофизических методов контроля. Достоинство таких методов – быстрое получение первичной информации, удобство ее передачи и представление в виде сигнала отклика. Легко встраиваются датчики в объект, сравнительно проста аппаратурная реализация, хорошие возможности настройки на различные электрофизические эффекты, высока эффективность выявления дефектов. Легко поддаются автоматизации и реализации на ЭВМ.

Методическую основу использования электрофизических методов составляет принцип наблюдаемости, а носителями информации являются электрофизические эффекты, возникающие при активизации физических процессов. По способам проявления, вывода и обработки информации эффекты такого типа можно разделить на интегральные эффекты и связанные с ними переходные процессы, эффекты нелинейности, флуктуационные эффекты и шумы.

Использование электрофизических эффектов производится на основе определения способа проявления дефекта или дефектообразующего фактора в виде конкретного физического процесса и возможности наблюдения за этим процессом внешними средствами. Эта возможность обусловливается силой проявления эффекта и разрешающей способностью применяемых измерительных средств.

Из перечисленных во втором столбце таблицы задач в качестве важнейшей и в то же время целью диагностики, очевидно, является определение располагаемого (или остаточного) ресурса работоспособности агрегата. На основании этих данных можно решать задачи восстановления ресурса работоспособности и анализа путей и средств продления работоспособности. В связи с этим главной задачей диагностики является сбор максимально возможной и достоверной информации о имеющихся дефектах, причинах и механизмах их развития, располагаемом ресурсе агрегата. Это позволяет дать рекомендации по ресурсосберегающим режимам эксплуатации, периодичности проведения и объеме мероприятий по контролю технического состояния с выработкой стратегии ресурсосбережения оборудования.

Рис. 1. Структура главных задач диагностики

Имея полную информацию о выявленных дефектах и взаимовлиянии их на остаточный ресурс, можно решить задачу анализа путей и средств доведения ресурса до требуемого уровня. Располагая знанием о причинах возникновения каждого дефекта и факторах, влияющих на его развитие, можно путем влияния на причины приостановить или замедлить развитие наиболее критичных дефектов, сберегая, таким образом, ресурс работоспособности агрегата.

Следует заметить, что задачи технического диагностирования имеют непосредственную связь с задачами теории управления и с методами, используемыми для описания и анализа систем [20, 21], что определяет специфику исследований электрооборудования электроприводных газоперекачивающих агрегатов (ЭГПА) как объекта технического диагностирования, предполагая определение его характеристики с определенной точностью и адекватностью. При этом результатом процесса должно быть заключение о техническом состоянии устройства с указанием места, а при необходимости вида и причины дефекта.

Задачи диагностирования при их организации и последующей прикладной реализации непосредственно связаны с формированием процессов наблюдения за контролируемыми параметрами с выбором способа съема информации, ее обработки, режимов работы используемых датчиков, распределения во времени интервалов наблюдения, а также определения интервалов их длительности. При обеспечении оптимального закона управления всей системой необходимо оптимизировать процесс наблюдения, а также организовать процесс диагностирования для мониторинга качества функционирования системы.

История развития методологии и алгоритмического обеспечения диагностических процедур систем мониторинга сложных технических агрегатов, включая мощные электроприводы, генераторы, трансформаторы и другие ответственные электроустановки, насчитывает более ста лет. Она тесно связана с появлением и развитием новых электрических машин, совершенствованием датчиков, измерителей и преобразователей, а также вычислительных средств обработки и представления информации [22, 23].

Однако только в последнее десятилетие проблемы достоверной оценки и продления ресурса безопасной эксплуатации электротехнических установок и машин приобрели исключительную актуальность во всех промышленно развитых странах. Для России сегодня важность их решения обусловлена снижением объемов производства для восполнения выводимых их эксплуатации машин топливно-энергетического комплекса. При этом принципиально важно, что остаточный ресурс должен определяться с более высокой научно-методической точностью, чем проектный (теоретический) и исходный (в начале эксплуатации).

В настоящее время сформировалось несколько концепций организации систем диагностирования на особо ответственных и сложных электроэнергетических объектах, к которым относятся ЭГПА:

полностью встроенная в объект система диагностирования, при которой все элементы мониторинга (датчики, коммутационные элементы и устройства представления информации) размещены непосредственно в оборудовании;
полностью автономная система диагностирования, для которой характерна полная автономность всех узлов аппаратуры диагностирования;
промежуточные, компромиссные варианты размещения аппаратуры диагностирования на объекте.

Используя широко известный принцип циклического опроса датчиков, для объекта исследования можно применить программный алгоритм наблюдения и диагностики, техническая реализация которого возможна с использованием микропроцессорной техники.

При этом особая роль отводится разработке оптимальной методики и процедурного математического аппарата формализации реальных процессов в объекте с целью достоверного и оперативного мониторинга его технического состояния. Подобная моделируемая система обычно представляется совокупностью дифференциальных, разностных, алгебраических и логических уравнений, которая с определенной точностью имитирует реальные процессы и может быть реализована на встроенных аппаратных средствах микропроцессорных систем управления (МПСУ).

Центральным элементом электроприводного ГПА как объекта диагностирования, безусловно, является электродвигатель в совокупности со вспомогательным оборудованием и системами электроснабжения, коммутации и преобразования электроэнергии. На рис. 2 представлена схема классификации основных методов диагностирования технического состояния электрических машин большой мощности, применяемых для ЭГПА. В данной структуре представлены как известные и широко используемые методы, так и перспективные, экспериментально внедряемые в современные системы мониторинга.

Рис. 2. Классификация методов диагностирования ЭГПА

Диагностирование электрических машин возможно только на основании априорных сведений, полученных:

при проведении его автономных испытанный (режим off-line) – способы диагностики состояния, требующие прерывания рабочих режимов двигателя и вывода его из технологического процесса с возможным демонтажем;
на основании информации об изменении параметров в процессе эксплуатации (режим on-line) – способы функциональной диагностики, осуществляемой непосредственно в процессе эксплуатации при работе в совокупности с другими агрегатами системы.

Для первой группы методов на ведущих моторостроительных и ремонтных предприятиях разработаны научно обоснованные и практически апробированные методы и программы испытаний различных электродвигателей с реализацией на стационарных автоматизированных испытательных стендах. Однако они могут быть применены только в рамках реализации стратегий технического обслуживания и ремонта (ТОиР) электродвигателей в соответствии с плановыми регламентными работами ЭГПА или при создании машин и совершенствовании их технических параметров, в первую очередь, качества изоляции статорных обмоток.

Для второй группы способов в настоящее время разработаны четыре основных метода диагностирования нарушений функционирования двигателей:

статистический – основан на известных вероятностных соотношениях между неисправностью (ее симптомами) и наблюдаемыми изменениями параметров с использованием оценки функций правдоподобия методами бейесовского анализа;
детерминированный – основан на анализе схемы технологического процесса (диагностируемого объекта) и выявлении тех точек, в которых необходимо проверить наличие симптомов нарушений;
распознавание последовательности симптомов со сравнением реальной последовательности признаков нарушения с эталонными, хранимыми в базе знаний;
создание полных объектно-ориентируемых математических моделей диагностируемых объектов – наблюдаемое состояние относится к наиболее близкой модели идентификации.

Рациональный выбор того или иного метода диагностирования зависит от множества конкретных требований к измерительной системе (оперативность и точность представления информации, возможность отказов каналов измерения и запаздывание при передаче) и режимов работы электрооборудования (наличие переходных процессов, параметров возмущений детерминированного и стохастического характера).

Модель, изображенная на рис. 3, имеет статическую ошибку

и устанавливает нелинейное преобразование между предыдущими значениями входов-выходов объекта и будущим, предсказываемым значением:

Полученные NARX-модели исправного технического состояния электроустановок являются одним из возможных решений задачи диагностирования технического состояния на основе создания экспертной системы и системы поддержки принятия технических решений в рамках АСУ ТП.

Вместо обработки огромного массива данных, связанных с реализацией предыдущего метода, предлагается использовать аппарат кластерного анализа, представляющего собой совокупность методов для формирования однородных классов в произвольной области больших объемов данных, которые применяются для неформализуемых или плохо формализуемых задач различной природы. При этом не используются априорные предположения о вероятностной природе исходной информации, а применяются эвристические соображения о свойствах процессов объекта.

После разделения исходных данных на группы с подобными свойствами (кластеры) xji определяются их соответствующие целевые функции. Алгоритмы субтрактивной нечеткой кластеризации образуются в результате оптимизации матрицы наблюдений X:

Значения получаемых в результате кластерного анализа векторов параметров объекта позволяют измерить динамику развития процессов в каждой фазе электрической машины для оперативной оценки состояния изоляции.

При большом объеме анализируемых исходных данных в пакете приложений Fuzzy Logic Toolbox системы MATLAB предусмотрено использование графического интерфейса кластеризации, вызываемого с помощью команды findcluster. Однако для реализации данной методики необходима регистрирующая аппаратура, позволяющая адекватно измерять параметры импульсов, а также разработанное на ее основе ПО.

В продолжении этих исследований могут быть применены методы диагностирования регулируемых асинхронных электроприводов на основе применения нейронных сетей, объединенных в систему принятия решений по идентификации различных дефектов и определению последовательности их диагностирования. Однако задачи синтеза, оптимизации числа фиксируемых переменных и выделения дефектов справедливы только для низковольтных асинхронных машин.

Предложен также комплекс методов диагностики высоковольтного трансформаторного оборудования под нагрузкой по данным измерений напряжений и токов обмоток для периодических (синусоидальных, несинусоидальных, с разными частотами) и переходных режимов. Математическая обработка диагностических моделей выполнена для режимов тестовой и функциональной диагностики. Для адекватной оценки текущего состояния трансформаторов организован сбор и рациональное использование информации о параметрах, интегрально характеризующих его техническое состояние.

При этом учет точности и оперативности оценок параметров, тенденций изменения их отдельных составляющих и их корреляции позволяют не только повысить достоверность оценок текущего состояния трансформатора, но и спрогнозировать характер его изменения, идентифицировать и спрогнозировать развитие различных дефектов. Это особенно важно для быстро развивающихся дефектов (типа замыканий в обмотках), когда мера ответственности и скорости принятия решений резко повышаются. Формально техника оценки и использования подобных сценариев достаточно хорошо разработана в теории искусственного интеллекта, однако достоинством их является содержательное (конкретное) прикладное их наполнение с учетом особенностей функционирования трансформаторов, специфики их конкретного исполнения и статистики (базы данных) по неисправностям, дефектам и нештатным режимам.

Результаты экспериментальных исследований с контролем намагничивающего тока, активной мощности, cos j, активных потерь в стержнях и вторичного напряжения позволили сделать вывод, что для оценки состояния стержней машины целесообразно контролировать активные потери в обмотке. Однако это является лишь единичным фактором оценки состояния двигателей.

Возможность применения достижений общетехнической диагностики контроля технического состояния объектов для получения и анализа диагностической информации электрических машин основана на использовании приложений аналитической геометрии (диагностической меры расстояния, тополого-метрического разделения в пространстве признаков, отыскания площадей состояний и пр.). При этом в качестве диагностирующей информации используются данные натурно-экспериментальных исследований неисправностей в электрических машинах, проведенных по специальной методике.

Общая идея этой методики заключается в том, что, задавая отдельные неисправности искусственно в режимах холостого хода и наброса нагрузок, можно исследовать влияние их на параметры и характеристики электромагнитного, вибрационного и акустического процессов функционирования электрической машины.

В связи с тем, что МДС обмотки каждой фазы статора представляет собой сумму неподвижных в пространстве и пульсирующих во времени гармоник:

но в отличие от первой и ряда высших гармоник результирующая МДС от третьей гармоники и кратных ей в пространстве воздушного зазора отсутствует, то при замыканиях в обмотке статора образуется отдельный контур, в котором происходит частичная компенсация третьей гармоники. Это приводит к нарушениям вибрационных и акустических характеристик машины во всех ее узлах, которые авторами метода проанализированы на действующих машинах, работающих на электростанциях, так и типовых образцах с предварительной проверкой их исправности.

Однако все исследования были проведены лишь на маломощных асинхронных двигателях, физические процессы в которых значительно отличаются процессов в высоковольтных синхронных электродвигателях большой мощности, в которых для адекватного мониторинга, например, необходимо учитывать параметры частичных разрядов в статорных обмотках.

Кроме рассмотренных существуют также методы построения систем диагностики, основными задачами которых являются распознавание состояния машины, дефектов ее элементов и краткосрочное прогнозирование ресурса работоспособности в ходе оперативного управления. При этом в соответствии с методологией больших систем процесс управления представляется логической последовательностью событий вида

состоящей из управляющих или контролирующих действий персонала (УД, КД) и совокупности процедур принятия решений (ПР) на производство очередного действия. При этом процесс принятия решений описывается в той же форме:

Из выражения (1) видно, что принятие управленческого решения включает процедуры получения массива информации о состоянии объекта на момент принятия решения , распознавание состояния и формирования на этой основе мысленной модели (М) ситуации, формирования массива возможных решений , прогнозирования на модели М изменения ситуации после реализации управляющего воздействия. При оперативной диагностике состояния объектов при различных управляющих и возмущающих воздействиях используются кибернетические модели систем поддержки принятия решений с реализацией математического аппарата нечетких множеств. Однако отсутствие теоретического обоснования прикладных диагностических процедур с формализацией целей выбора УД, неприемлемой сложностью формализованного описания М и отсутствием экспертных представлений и пожеланий делают данную методику сегодня трудно реализуемой.

Обсуждается также комплекс исследований моделей и методов оптимизации процедур обработки диагностической информации на граф-моделях восстанавливаемых объектов с большим числом состояний при реализации допусковых методов контроля. Применение моделей классов эквивалентности диагностических пар позволяет генерировать эффективные алгоритмы построения процедур диагностирования на граф-моделях с большим числом возможных состояний – дефектов. Оптимизация объема обрабатываемой диагностической информации обеспечивает своевременность принятия управленческих решений с целью предотвращения аварийных ситуаций, автоматизация построения оптимальных процедур диагностирования дефектов позволяет существенно повысить эффективность проектирования контролепригодных систем. Однако данная методология является громоздкой и чересчур абстрактной и избыточной для электрических машин переменного тока.

Для оценки состояния изоляции электрических машин высокого напряжения в качестве основного признака технического состояния использован обобщенный индекс поляризации (TPI). Он применен в качестве интегральной характеристики процессов поляризации, развивающихся в объеме изоляционных промежутков силового оборудования, позволяя повысить достоверность информации о состоянии промежутков и обеспечить однозначность получаемых оценок.

Данный подход является перспективным, так как позволяют обеспечить инженерные службы надежным и эффективным инструментом при оценке состояния изоляции машин с помощью количественных оценок параметров индекса поляризации, коэффициентов диэлектрической абсорбции и разряда, времени релаксации и возвратного напряжения. Однако оценка эта делается с помощью системы таблиц, а результат каждого отдельного вида тестирования дает лишь собственное необъективное видение дальнейшей перспективы относительно состояния машины. Совокупность же результатов комбинации нескольких одновременно используемых видов тестирования из-за большого числа случайных факторов приводит к плохо интерпретируемой картине дальнейшего прогноза состояния машины.

Читайте также: