авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

Разработка системы многоаспектной оценки технического состояния и обслуживания высоковольтного маслонаполненного электрооборудования

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Давиденко Ирина Васильевна







РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МНОГОАСПЕКТНОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО МАСЛОНАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05.14.12 - Техника высоких напряжений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Екатеринбург – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждение высшего профессионального образования “ Уральский государственный технический университет -УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина”.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор,

Пластун Анатолий Трофимович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Овсянников Александр Георгиевич

доктор технических наук

Алпатов Михаил Евгеньевич

доктор технических наук, профессор

Васин Владислав Петрович

Ведущая организация: Московский завод “Изолятор” имени А. Баркова, г. Москва.

Защита диссертации состоится 12 ноября 2009 г. в 10 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.173.01 при Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, д. 20

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан «____» ____________2009 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Тимофеев И.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время возросли требования к эффективности, оперативности управления и организации процесса эксплуатации электрооборудования, что особенно остро чувствуется во время реформирования отрасли. В условиях конкуренции между энергокомпаниями становится более востребованной экономическая оценка тактики эксплуатации.

Растет понимание экономической целесообразности качественной технической диагностики по следующим причинам: более половины парка маслонаполненного оборудования выработало расчетный ресурс и темпы старения выше темпов обновления парка; вследствие, экономии средств на техническое обслуживание (ТО) и перехода на ремонты по техническому состоянию.

Актуальность данного исследования обусловлена тем, что совершенствование критериев диагностики и методов анализа диагностической информации повышает объективность оценки технического состояния высоковольтного маслонаполненного оборудования, и, следовательно, позволяет планировать и своевременно проводить необходимые операции технического обслуживания и ремонта, что делает надежнее эксплуатацию электрооборудования, продлевает ресурс его работы, экономит средства, снижает риски ущербов.

В условиях реформирования отрасли обостряется дефицит высоко-квалифицированных специалистов из-за: распыления кадровых ресурсов по новым организационным структурам; нарушения системы повышения квалификации персонала; разрыва в передаче опыта между поколениями.

Таким образом, создание информационных аналитических систем (ИАС), осуществляющих достоверную, многоаспектную оценку технико-экономического состояния оборудования с использованием новых методов и критериев оценки, которые повышают оперативность и качество организации ТО оборудования и способствуют обучению персонала, является актуальной задачей.

В диссертации развиты критерии диагностики характеристик жидкой изоляции, так как общепризнанно, что ее параметры содержат до 60% информации о состоянии маслонаполненного оборудования. Большой вклад в диагностику оборудования по состоянию трансформаторного масла внесли отечественные ученые Липштейн Р.А., Сви П.М., Бида Е.М., Соколов В.В. Активные исследования в этом направлении продолжили Аракелян В.Г., Бережной В.Н., Васин В.П., Гречко О.Н., Курбатова А.Ф., Калачева Н.И.., Колушев Д.Н., Туркот В.А., Шуварин Д.В.

Автор благодарит за информацию о повреждаемости оборудования и богатый практический опыт диагностики, которыми с ним поделились эксперты: Комаров В.И. (Свердловэнерго), Тихонов А.А. (Красноярскэнерго), Осотов В.Н., Константинов А.Г. (Свердловэнергоремонт), Устинов В.Н., Кокуркин Б.П. (завод Мосизолятор), Храмцов Н.Г. (Когалымские ЭС).

Цель работы. Совершенствование системы диагностики маслонаполненного электрооборудования высокого напряжения путем создания новых методов и критериев многоаспектной оценки его технического состояния для информационно-аналитической системы, которая позволит обеспечить максимально возможное, экономически оправданное продление срока службы электрооборудования.

Достижение поставленной цели связывается в диссертации с решением следующих задач:

1. Улучшить методическую базу ИАС диагностики, в том числе:

  • определить требования к ИАС в электроэнергетике по обязательному информационному содержанию, а также необходимому и достаточному перечню выполняемых функций;
  • разработать корпоративную ИАС на структурно-функциональном и информационном уровнях с учетом выявленной специфики предметной области, база данных которой будет содержать информацию для выполнения многоаспектного технико-экономического анализа маслонаполненного оборудования.
  • предложить единую методологию сбора, обмена, обработки и анализа информации о техническом состоянии оборудования, проводимых эксплуатационных мероприятиях и ремонтах во всех структурных подразделениях корпорации;

2. Обобщить и формализовать знания по оценке ТО маслонаполненного оборудования следующим образом:

  • разработать логико-математические модели (ЛММ), наиболее полно описывающие техническое состояние объекта и динамику его изменения, а также влияющие на него факторы в пространстве диагностических признаков с учетом особенностей выбранных видов контроля и видов маслонаполненного оборудования. Логико-математические модели должны обеспечивать интеграцию разнородной информации, ее ‘помехозащищенность’, служить основой для формализации знаний и распознавания класса технического состояния;
  • предложить модель базы знаний (БЗ) для многоаспектной оценки технического состояния маслонаполненного оборудования с учетом выявленной специфики предметной области, осуществляющую вывод решения по оптимальному пути, работающую устойчиво, надежно и выполняющую следующие задачи:

- диагностику по выбранным параметрам контроля технического состояния,

- составление рекомендаций по дальнейшим эксплуатационным мероприятиям,

- обучение персонала и объяснение принятых решений.

3. Расширить и улучшить нормативную базу системы диагностики, в том числе:

  • определить необходимый набор контролируемых параметров для диагностики каждого вида маслонаполненного оборудования в соответствии с современным отечественным и зарубежным опытом эксплуатации;
  • разработать методику получения допустимых и предельно-допустимых значений (ДЗ и ПДЗ) контролируемых параметров и их трендов на основе массива наблюдаемых данных, адаптированную к задачам энергетической отрасли;
  • найти механизм определения факторов, влияющих на ДЗ и ПДЗ контролируемых параметров и их тренды, а также оценки значимости этого влияния для рас-смотрения целесообразности дифференцирования регламентируемых значений;
  • провести исследование многолетних данных эксплуатации по контролю трансформаторного масла с целью определения влияющих на него факторов и оценки степени их влияния;
  • исследовать статистику повреждаемости маслонаполненного оборудования с целью выделения характерных периодов и определения присущих им потоков повреждаемости;
  • определить значения ДЗ и ПДЗ контролируемых параметров масла, а также их трендов для каждой из групп оборудования согласно найденным факторам влияния и периодам повреждаемости;

4. Предложить новые методы анализа диагностической информации и методики получения критериев диагностики:

  • разработать методику многоаспектной диагностики для вывода общего решения о состоянии оборудования по совокупности оценок состояния объекта на основании разных видов контроля;
  • предложить модель описания технического состояния объекта по результатам анализа семи газов, растворенных в трансформаторном масле, в виде графического образа, позволяющую выделить область исправного состояния, а также алгоритм идентификации вида дефекта по этой модели с учетом особенностей каждого вида высоковольтного маслонаполненного оборудования;
  • разработать методики синтеза описания классов состояния объекта на основе статистики фактов повреждений оборудования и результатов анализа растворенных газов (АРГ) путем использования характерного набора газов, превышающих регламентируемые значения, и характерных соотношений пар газов, а также в виде графической модели;
  • получить критерии распознавания классов технического состояния высоковольт-ных вводов и измерительных трансформаторов на основе результатов АРГ.

5. Предложить критерии оценки технико-экономических показателей парка оборудования:

  • разработать методику планирования технического обслуживания и ремонта (ТОиР), а также замены высоковольтного маслонаполненного оборудования путем его ранжирования с учетом оценок технического состояния с помощью ИАС, риска отказа и оценки эксплуатационных затрат;
  • предложить процедуры анализа структуры эксплуатационных затрат с целью их минимизации и выбора наиболее выгодных вариантов инвестирования;

разработать методику анализа причин повреждаемости оборудования на основании актов расследования отказов, описаний ремонтов.

6. Реализовать ИАС, включая все ее подсистемы, методики и алгоритмы на языке программирования; выработать наиболее эффективную технологию внедрения, сопровождения ИАС; провести аттестацию диагностических возможностей ИАС и анализ эффекта ее использования в энергокомпаниях.

Предмет исследования – высоковольтное маслонаполненное электрооборудование. В качестве объекта исследований в данной работе выбраны следующие виды маслонаполненного оборудования высокого напряжения: силовые трансформаторы, вводы, трансформаторы тока и напряжения.

Методы исследования - теория распознавания образов, интегральное исчисление, реляционное исчисление, предикатная логика, нейронные сети, теория вероятности, методы математической статистики, дисперсионный анализ.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту. Установлено:

1. модель базы знаний должна быть построена в виде иерархической структуры модулей, имитирующих в процессе вывода решения операции логики мышления человека по оценке технического состояния объекта и планированию действий персонала. Модули специализированны на следующих функциях: построении и трансформации пространств диагностических признаков, распознавании технического состояния и выработке рекомендаций по ТОиР оборудования. Выбор необходимых модулей, реализующих стратегию решения, должен осуществляться самой моделью, а алгоритм принятия решения для вывода общего заключения о состоянии оборудования должен основываться на совокупности оценок состояния объекта, полученных с помощью разных видов контроля;

2. диагностика технического состояния маслонаполненного оборудования высокого напряжения на основе ДЗ и ПДЗ контролируемых параметров и их трендов обеспечивает достоверность оценки только при учете степени воздействия факторов на значения контролируемых параметров и значений потоков повреждаемости оборудования, соотнесенных со сроком его эксплуатации.

3. Усовершенствованы критерии оценки состояния жидкой изоляции маслонаполненного высоковольтного оборудования по результатам АРГ и физико-химического анализа (ФХА) масла, а также их трендов для силовых трансформаторов, высоковольтных вводов, трансформаторов тока и напряжения с учетом их конструктивных особенностей, срока эксплуатации и уровня повреждаемости.

4.Предложена графическая модель описания технического состояния маслонаполненного оборудования в виде лепестковой диаграммы, построенной по результатам семи растворенных в масле газов, которая позволяет выделить область исправного состояния и показать динамику изменения состояния объекта.

5. Разработан алгоритм распознавания состояния оборудования, отличающийся:

- учетом специфики каждого вида маслонаполненного оборудования путем трансформации образов типовых дефектов принимая во внимание конструктивные особенности объекта, учетом информативности признаков описания дефектов, вероятности возникновения и опасности дефектов;

- снижением неоднозначности и неустойчивости распознавания посредством оценки значений меры близости групп дефектов одинакового характера.

6. Созданы три методики синтеза описания классов состояния объекта на основе статистики фактов повреждений оборудования и результатов АРГ путем анализа характерного набора газов, превышающих ДЗ, характерных соотношений пар газов, а также в виде графической модели.

7. С помощью предложенных методик получены критерии распознавания:

- десяти классов технического состояния высоковольтных вводов по характерным наборам газов, превышающих ДЗ, и характерным соотношениям пар газов;

- девяти классов технического состояния трансформаторов тока и три класса технического состояния трансформаторов напряжения по образам дефектов в виде лепестковой диаграммы.

8. Предложена методика планирования необходимых операций ТОиР и приоритетов их выполнения на основе трех интегральных показателей, учитывающих оценки технического состояния, риска ущербов, стоимость эксплуатации оборудования. В методике использовано пять категорий ТО, определенных с учетом соотношения категорий в условиях эксплуатации.

Практическая ценность результатов работы и ее внедрение. Разрабатываемая автором с 1989 г. ИАС многоаспектной оценки технического состояния высоковольтного маслонаполненного оборудования ЭДИС «Альбатрос в настоящее время эксплуатируется в 65 филиалах 28 энергосистем, 19 филиалах 5 МЭС, 10 электрических станциях, 8 заводах в России, а также на 8 предприятиях за рубежом – в Молдавии, Украине, Латвии (всего более 110 предприятий, 200 рабочих мест). На всех предприятиях МЭС Урала, МЭС Сибири, Тюменьэнерго, Татэнерго, МРСК Центра и Поволжья, ДРСК система ЭДИС «Альбатрос» эксплуатируется как корпоративная, автоматизируя процессы сбора и анализа информации с мест, по 2-3-х уровневой схеме вертикали управления организацией техническим обслуживанием. ИАС ЭДИС «Альбатрос» позволяет построить систему автоматизированной организации ТОиР на основе раннего выявления повреждений и достаточно точной их идентификации.

Разработанные автором общие требования к ИАС, которыми должны быть оснащены службы диагностики ОАО «ФСК ЕЭС»” вошли в “Концепцию диагностики электротехнического оборудования подстанций и линий электропередачи электрических сетей ОАО «ФСК ЕЭС»”, которая должна быть реализована до 2012 г.

Спроектированное хранилище данных диагностической информации по маслонаполненному оборудованию используется в автоматизированной системе управления ТОиР оборудования ОАО «ФСК ЕЭС».

Накопленный в БД десятка энергосистем, использующих ЭДИС «Альбатрос», массив результатов ФХА масла, а также предложенная автором методика получения ДЗ и ПДЗ контролируемых параметров использована при разработке нормативных требований к трансформаторным маслам при пересмотре РД ЭО 0444-2003.

Критерии обнаружения повреждения на основании АРГ в трансформаторах тока различного типа использовались в 2006г. в ОАО «ФСК ЕЭС» при формировании целевой программы замены трансформаторов тока 110-750 кВ по техническому состоянию.

Ряд МРСК (Центра и Поволжья, ДРСК и др.) включили в стандарты предприятий критерии оценки результатов АРГ силовых трансформаторов 35 кВ, измерительных трансформаторов 110-220кВ и высоковольтных вводов 110-220кВ, а также критерии оценки физико-химического анализа масла, полученные автором. В стандартах предприятий при назначении периодичности профилактического контроля учитываются характерные периоды повреждаемости маслонаполненного оборудования, определенные автором.

Специалисты управлений Тюменьэнерго, ДРСК, МРСК Центра и Приволжья используют предложенную методику анализа причин повреждаемости маслонаполненного оборудования.

Успешная работа по разработке и внедрению системы отмечена в 2002 г. золотой медалью “Уральских выставок” и в 2008 г. Дипломом лауреата премии “За обустройство Земли Российской”.

На основе материалов, содержащихся в диссертации, подготовлен курс “Системы диагностирования высоковольтного маслонаполненного оборудования”, который читается, в течение последних 5 лет на курсах повышения квалификации работников энергосистем (г.г. Екатеринбург, Набережные-Челны, Новосибирск, Казань, Сургут, Челябинск).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: всероссийской конференции «Новые информационные технологии в исследовании дискретных структур» (Екатеринбург, 1996); научно-практических семинарах Минэнерго «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования» (С-Петербург, 1997-2008); всесоюзной научно-практической конференции «Диагностика и эксплуатация энергетического оборудования» (Москва, 1998); международном симпозиуме «Состояние, основные направления развития производства, повышение технического уровня и надежности обслуживания трансформаторного оборудования» (Украина, Запорожье, 1998); International Conference of Electrical Insulation - ICEI (Санкт-Петербург, 1999, 2002); научно-техническом семинаре «Современные методы и средства оценки технического состояния и продления сроков эксплуатации высоковольтного оборудования энергосистем» РАО ЕС (Москва, 2001, 2003); всероссийском электротехническом конгрессе с международным участием ВЭЛК-99 «Диагностика и безопасность в



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.