Методическое руководство по выбору технических и программных средств для систем мониторинга силовых трансформаторов

Полнофункциональная система мониторинга силового трансформатора состоит из трех основных компонентов:

• Система диспетчерского мониторинга и управления режимами работы трансформатора. Эта интегральная система рассматривает трансформатор как элемент единой технологической цепи энергосистемы, обеспечивающей снабжение потребителей. Особенно важна эта часть системы мониторинга для трансформаторов необслуживаемых подстанций. 
• Система защиты силового трансформатора от аварийных, нестационарных и переходных режимов его работы. Эта система, обычно называемая РЗА, реализуется в локальном варианте, отдельно для каждого трансформатора. Для обеспечения необходимой надежности она работает в автоматическом режиме. Целевая функция работы системы РЗА – минимизация ущерба при возникновении аварийных режимов работы трансформатора и отходящих линий. 
• Система диагностического мониторинга предназначена для ранней диагностики внутренних дефектов подсистем трансформатора. Задача системы диагностического мониторинга – предупредить возникновение аварийных ситуаций, для чего она должна оперативно и эффективно планировать сервисные и ремонтные воздействия на трансформатор. Наличие в составе системы комплексного мониторинга трансформатора экспертных и диагностических функций позволяет, в идеальном случае, полностью предупредить возникновение аварий по причине внутренних дефектов трансформатора. 

Данное руководство описывает особенности выбора конфигурации систем диагностического мониторинга TDM (Transformer Diagnostics Monitor) для различных классов силовых трансформаторов, работающих в различных условиях эксплуатации.

Функциональные возможности систем мониторинга

Основным назначением системы диагностического мониторинга TDM является выявление внутренних дефектов силовых трансформаторов на самых ранних стадиях их развития. Повышение информативности работы такой системы диагностики и оценки технического состояния практически всегда требует увеличения объема первичной информации, отражающей состояние трансформатора, что всегда приводит к увеличению стоимости самой системы. Рано или поздно наступает момент, когда стоимость системы мониторинга может оказаться настолько высокой, что уже не может быть скомпенсирована возможным экономическим эффектом от ее внедрения.

Существуют три основных направления уменьшения стоимости системы диагностического мониторинга.

Выбор оптимального по составу набора первичных датчиков

Это один из наиболее сложных и ответственных вопросов, возникающих при проектировании и формировании технического задания на поставку систем диагностического мониторинга. При решении этого вопроса необходимо учитывать основные правила, влияющие на объем поставки первичных датчиков:

• Предпочтение нужно отдавать датчикам, измеряющим те параметры, которые позволяют максимально надежно контролировать критические подсистемы для трансформаторов данного типа, в которых в первую очередь возможно возникновение критических дефектов.
• Необходимо отказываться от использования датчиков, которые будут без необходимости дублировать другие системы управления трансформатором, диспетчерские системы и устройства РЗА. Наиболее часто возникают ситуации, когда системы диагностического мониторинга избыточно насыщают датчиками фазных напряжений и токов, значения которых мало используются в расчетных моделях при определении дефектных состояний трансформатора. Также нет необходимости регистрировать параметры работы элементов РЗА, эти параметры и так подробно регистрируются при помощи многоканальных самописцев, имеющихся на каждой трансформаторной подстанции.
• Необходимо отказываться от датчиков, которые никак не используются при определении технического состояния трансформатора, а носят вспомогательный характер. Такие датчики, по тем или иным причинам, часто хочет включить в состав системы мониторинга персонал, эксплуатирующий трансформатор.

Применительно к системам диагностического мониторинга силовых трансформаторов разных классов рабочих напряжений ниже будут приведены примеры оптимальных наборов первичных датчиков, обеспечивающих достаточную эффективность диагностики состояния трансформатора при минимальном количестве используемых датчиков, т.е. при минимальной стоимости.

Наличие в составе системы мониторинга экспертного диагностического ядра для оценки состояния

Другим эффективным способом снижения количества первичных датчиков, т.е. снижения стоимости поставки системы, без уменьшения эффективности получаемых диагностических заключений, является максимальное использование экспертных диагностических систем в составе систем мониторинга. Это достигается за счет более глубокой обработки первичной информации, использования математических моделей дефектных и бездефектных состояний контролируемого трансформатора. Чем более эффективным является экспертное ядро системы мониторинга, тем в меньшем объеме первичной информации она нуждается.

Наиболее эффективными являются адаптивные экспертные системы, автоматически учитывающие особенности возникновения и развития дефектов в контролируемом трансформаторном оборудовании. Если функция адаптивного самообучения в экспертном ядре отсутствует, то такая система мониторинга плохо учитывает индивидуальные особенности конструкции, а особенно специфические условия эксплуатации контролируемого трансформатора.

В настоящее время системы мониторинга без встроенной экспертной системы и различных диагностических моделей на практике уже не применяются.

Интегрирование отдельных подсистем и приборов системы мониторинга в единое целое

Достаточно часто система диагностического мониторинга трансформаторов создается на основе приборов нескольких фирм - производителей диагностического оборудования, обычно эти приборы контролируют отдельные подсистемы трансформатора.

Например, система диагностического мониторинга трансформатора может быть создана на основе прибора контроля растворенных газов, прибора контроля высоковольтных вводов и прибора мониторинга частичных разрядов. Все эти приборы контролируют различные параметры трансформатора, но на итоговое диагностическое заключение о техническом состоянии трансформатора, и на диагностику дефектов, они оказывают совместное влияние. В этом случае очень важно, чтобы частная диагностическая информация от этих отдельных приборов обрабатывалась в экспертной системе совместно, так как приведенные выше три прибора являются взаимно уточняющими друг для друга.

Читать полностью (PDF, 1516Кб, 40 страниц):