Анализ технико- экономических показателей парка электрооборудования с помощью ЭДИС «Альбатрос»
1. д.т.н., профессор кафедры "Электрические машины"
Уральского федерального университета.
Давиденко Ирина Васильевна
Екатеринбург
Веб-сайт: edis.guru
2. Экспертно-диагностическая система оценки
технического состояния электрооборудования
“Альбатрос” (ЭДИС “Альбатрос”), родилась в 1991 в
результате совместных усилий специалистов УрФУ-
УПИ и ОАО «Свердловэнерго» и была одной из
первых экспертных систем в энергетике.
Сегодня критерии оценки, заложенные в базу знаний
системы, основаны не только на отечественных и
зарубежных нормативных документах, но и на опыте
экспертовС-Петербурга, Казани, Благовещенска, на
научном потенциале авторов ЭДИС: их методиках,
патентах,НИР, а также собранном богатом
статистическом материале вскрытого оборудования.
На сегодняшний день ЭДИС является одной из
широко внедряемых экспертно-диагностических
систем электрооборудования в России: внедрена на
399 рабочих местах
3.
4. 1.маслонаполненное оборудование: силовые
трансформаторы 6-750 кВ, шунтирующие
реакторы, ТТ и ТН, высоковольтные вводы,
выключатели на основании результатов:
АРГ;
расширенного физико-химического анализа
масла;
измерения изоляционных характеристик;
омического сопротивления обмоток;
сопротивления короткого замыкания;
результатов опыта холостого хода;
2.другое оборудование: выключатели, вентильных
разрядников и ограничителей перенапряжений,
токопроводы, конденсаторы, силовые кабельные
линии на основании результатов:
измерений электрических (скоростных и
механических для выключателей) характеристик;
5. Состояние жидкой изоляции маслонаполненного
оборудования во многом является определяющим
фактором, как для оценки его технического состояния, так
и для продления сроков его эксплуатации.
Как известно, более 90% дефектов силовых трансформаторов
обнаруживаются контролем параметров масла. Однако,
встречаются случаи «перестраховки» и «недосмотра»,
возникающие, в том числе и из-за несовершенства
существующей НТД.
Существующий подход в оценке жидкой изоляции не
учитывает
индивидуального структурно-группового состава масла,
а также деструктивные изменения, происходящие с ним в
процессе эксплуатации под влиянием особенностей
конструкции и режима работы оборудования,
6. Процесс постановки диагноза (системой) можно разделить
на 2 этапа:
1 этап: установление наличия развивающегося дефекта
по превышению допустимых и предельно-допустимых
значение контролируемых параметров и их трендов;
2 этап: идентификация характера дефекта.
Методы интерпретации результатов АРГ и ФХА различных
видов оборудования должны учитывать особенности
конструкции и эксплуатации этих видов.
Методы интерпретации результатов измерений силовых
трансформаторов не приемлемы для вводов и ИТ, так как
у них есть свои особенности в причинах возникновения
дефектов, конструкции, режимах эксплуатации, в т.ч.
разные соотношения объемов бумага/масло
Далее рассмотрим результаты наших НИР обоих этапов
диагностики, подтверждающие это утверждение.
7. ЭДИС имеет ряд своих критериев диагностики полученных в ходе
НИР и отсутствующих в РД:
критерии оценки результатов анализа растворенных в масле газов
(АРГ) для трансформаторов 35 кВ и 110 кВ с пленочной защитой;
критерии оценки результатов АРГ для трансформаторов тока, а
также для трансформаторов напряжения;
критерии оценки результатов АРГ для высоковольтных вводов
масляных выключателей, а также критерии для негерметичных и
герметичных вводов трансформаторов.
Критерии оценки АРГ и физико-химического анализа масла,
хранящиеся в экспертной библиотеке критериев диагностики
ЭДИС, дифференцированы по классу напряжения, виду защиты и
марке масла, сроку эксплуатации оборудования, виду
оборудования (чего не сделано в РД).
Марки масла разделены на группы в соответствии с содержанием
ароматических углеводородов, так как этот показатель влияет на
характер процесса старения и газопоглощения масла:
ГК, ВГ, Nitro с минимальным содержанием CA=1,6-3%,
TKп с максимальным содержанием CA=18%
остальные марки, со средним содержанием CA=9-15%.
Для дифференцирования по сроку эксплуатации используется 3-5
периодов в соответствии с изменением потока повреждаемости ЭО.
8. Стандартный набор:
пробивное напряжение, мехпримеси, кислотное число, растворимые
кислоты, температура вспышки, tgδ масла при 90ºС, мутность, абсолютное
влагосодержание масла WН2O , содержание антиокислительной присадки,
фурановых соединений, растворимого шлама, общее газосодержание.
Дополнительный набор ЭДИС:
- температурная зависимость тангенса угла диэлектрических масла
потерь на подъеме и спаде температуры;
-температурная зависимость удельного объемного сопротивления
масла на подъеме и спаде температуры;
-поверхностное натяжение масла,
-амплитуда ИФК поглощения, частота его измерения,
- цвет масла,
-относительная диэлектрическая проницаемость, коэффициент
Вермана,
-расчет относительного влагосодержания масла по
абсолютномуWН2O , температуре масла при отборе и содержанию Са;
-плотность и вязкость масла;
-содержание в масле серы;
-стабильность против окисления по МЭК;
-стабильность против окисления по РД (кислотное число, осадок,
летучие кислоты);
- структурно –групповой состав масла (Са, Сn, Ср)
(кроме того, в этот блок включены степень полимеризации и расчет
относительного влагосодержания твердой изоляции 2 методами).
9. Использует 3 библиотеки диагностических критериев:
• Нормативную (источник-РД, СТО)
• Экспертную- дифференцированную по классу напряжения, виду
оборудования, его герметичности, марке масла, сроку
эксплуатации (источник – НИР, экспертные знания).
• Локальную –стандарт предприятия, методические указания
изготовителя
Пользователь сам
выбирает, нужный ему в данное
необходимый по
ситуации
набор критериев
10. При идентификации дефекта используются сразу
несколько методов:
1. Соотношение пар газов
2. Ансамбль характерных газов
3. Диаграмма состава газов
4. Лепестковая диаграмма Давиденко
База знаний ЭДИС отличается от аналогов
авторскими методиками диагностирования,
защищенными патентами и являющимися ноу-
хау программы:
Распознавание 14 дефектов СТ 35-750 кВ;
Распознавание 12 дефектов ИТ;
Распознавание 10 дефектов вводов.
10
11.
12. • Результат распознавания - наиболее близкий образ дефекта:
“ Высокотемпературный нагрев (основной газ С2Н4)”
(отображен красной лепестковой диаграммой).
• При выводе трансформатора в ремонт обнаружено:
”Верхняя стяжная шпилька магнитопровода замыкала на верхнее ярмо.
Через отверстие в выхлопной трубе поступала влага. В расширителе
трансформатора обнаружена вода и ржавчина”.
13. Общепризнанно, что АРГ это точный и надежный
метод оценки технического состояния оборудования.
Методы интерпретации ХАРГ трансформаторов не
приемлемы для вводов и ИТ, так как у них есть свои
особенности в причинах возникновения дефектов,
конструкции, режимах эксплуатации, в т.ч. разные
соотношения объемов бумага/масло
14. Обнаружен обрыв первичной
обмотки от обмоткодержателя
и указателя уровня масла.
Феррорезонансные перенапряжения
Как следствие нагрев обмотки ВН
Пример диагностирования ЭДИС ТТ Пример диагностирования ЭДИС ТН
16. Потоки движения информации ЭДИС воспроизводят сложившиеся
структурные, иерархические связи и порядок работы корпорации (от1 до
3 уровней)
В зависимости от состояния каналов связи ЭДИС может работать как в
варианте клиент-сервер, так и в варианте автономных частей с
возможностью двустороннего автоматического обмена информацией
между частями и уровнями.
17. В современном мире ведутся информационные и
сетевые войны, многие армии набирают
подразделения кибер-рекрутов. Во всех
отраслях растут объемы БД, но чтобы данные из
мусора превратились в информацию их надо
осознать, проанализировать. Аналитические
отделы есть в крупных банках, на сырьевых и
финансовых рынках, в сфере услуг связи.
После де-структоризации энергетики и роста
бюрократических процедур специалисты ИА уже
не успевают (не могут, не умеют) проводить
качественный анализ оперативной и
др.информации
18.
19. Оборудование на учащенный
контроль ставится, как
персоналом, так и ЭДИС
автоматически по 2-м
наборам критериев оценки
параметров: нормативному и
экспертному.
Выделяется 4 группы:
исправные, зона риска, зона
опасности, зона дефекта.
Использование постановки на
контроль ЭДИС:
устраняет ситуации,когда
внесли данные измерений, но
забыли, не успели провести
оценку тех.состояния или
затрудняются
классифицировать ЭО по
группам;
позволяет контролировать
проведение тех.оценки
персоналом и отслеживать
эффективность изменения
политики диагностики и
эксплуатации ЭО;
I.Статистический анализ оборудования на учащенном контроле
Результат выдается в виде отчета и графика.
Вид графика выбирает пользователь.
1- график ЭО на контроле по видам измерений;
1- график ЭО на контроле по степени развития
дефекта (зона риска, зона опасного развития, зона
дефекта/отказа);
20. Параметры, по
которым объект
на контроле
Уровень
контроля
Включение условия
фильтра
В таблице отчета указаны
место установки объекта,
дата, вид измерения и
параметры по которым он
поставлен на контроль, а
также уровень развития
дефекта (зона риска и пр..).
Сравнивая таблицы ЭО на
контроле, поставленное
персоналом и ЭДИС, ИА
может контролировать
внимательность,
добросовестность и
компетентность филиалов.
Используя систему
ограничений (фильтров) на
выводимую информацию
можно получать большое
количество различных
отчетов.
21. 1. При расчете индекса технического состояния используются выводы
(диагноз x, скорость развития дефекта y, история его развития z) ЭДИС
«Альбатрос», а не оценка самих контролируемых параметров, как в
методике холдинга МРСК. Таким образом, In по каждому виду измерения
определяется, как вектор 3- мерного пространства. Величина вектора
рассчитывается по формуле 1:
2.Интегральный индекс технического состояния Im СТ, предлагаем
находить, как вектор n-мерного пространства, где n- количество видов
измерений.
Im – индекс технического состояния для единицы оборудования с номером m;
Мn max – максимальное значение коэффициентов i-го измерения, которое используется при
нормировке результата;
n – количество измерений;
Кinpn – коэффициент важности n-ого вида измерения, учитывает достоверность,
чувствительность и регулярность проведения разных видов.
22. Задание коэффициентов
важности и незнания управление параметрами расчета
Задание
периодов
анализа
III. По каждому СТ рассчитывается показатель риска его отказа Hm
При расчете рассматривается вероятность отказа СТ из-за дефекта
(узла, системы), определенного ЭДИС ; учитываются конструктивные
особенности и срок эксплуатации СТ; рассматриваются последствия
отказа, как для поставщика, так и для потребителя электроэнергии.
I. V. Davidenko& E. D. Halikova An algorithm for prioritizing the maintenance of power transformers./Energy
production and management in the 21st century. The quest for sustainable energy. / Energy quest 2014, 23-25 April
Методика реализована в подсистеме ранжирования оборудования по техническому состоянию ЭДИС
23. IV. По координатам (Hm;Im) объект обозначается на графике,
показанном на рисунке 1, где по оси ординат откладывается показатель
технического состояния, а по оси абсцисс – величина риска.
ЭДИС проводит ранжирование трансформаторов по расстоянию от
точки с координатами (Hm;Im) до точки с координатами (0;0). Чем больше
это расстояние, тем скорее нужно проводить трансформатору операции
ТОиР.
24. ЭДИС составляет отчеты по паспортным характеристикам ЭО.
Пользователь с помощью системы ограничений (фильтрации) данных
может использовать в качестве критериев отбора структурные единицы
компании, конструктивные особенности ЭО, срок эксплуатации,
изготовителя и т.п.
К сожалению, это основной тип отчетов, требуемых «на верх»
26. Режим предназначен для анализа выполненных эксплуатационных
мероприятий и технико-экономических показателей парка
оборудования, а также для выявления на основании этого
анализа: оборудования, подлежащего замене (модернизации) с
точки зрения технико-экономических показателей; слабых мест в
организации эксплуатации и направлений инвестирования.
Удельные затраты на проведение операций ТО на единицу
оборудования J–й группы со сроком эксплуатации L
рассчитываются по формулам:
где сJ – затраты на проведение операций ТО для J–й группы
оборудования в денежном выражении;
vJ – затраты на проведение операций ТО для J–й группы оборудования
в чел.-час;
TL – срок, за который суммируются затраты; N – количество
единиц в группе.
27. Анализ структуры затрат на эксплуатационные
мероприятия энергокомпании, виды и причины этих
затрат, затраты по группе оборудования и выявление
единиц оборудование с максимальными затратами.
Анализ структуры затрат на эксплуатационные мероприятия
энергокомпании, виды и причины этих затрат, затраты по группе
оборудования и выявление единиц оборудование с максимальными
затратами.
Структура эксплуатационных затрат
ВЭС вводы 110 кВ
1
2345
6
7
1
2
3
4
5
6
7
0
5
10
15
20
25
30
35
Срок
эксплуатации
вводы герметичные
вводы негерметичные
30. Анализ данных ведется на
основании формализованных
Актов расследования
повреждения.
Акты расследования браковок
хранят данные оборудования,
выведенного из работы
персоналом по результатам
проведенных испытаний и
измерений с целью
обследования и осмотра,
ремонта, замены.
Акты расследования отказов
хранят данные оборудования,
вышедшего из эксплуатации в
результате отказа
(технологического нарушения,
аварии).
Для заполнения Акта были
созданы15
классификационных
справочников.
31.
32. Выбор нужного вида
диаграммы
Срок эксплуатации,лет
Количествоповреждений, шт
На основании
внесенных актов
повреждений ЭДИС
представляет
статистику
повреждаемости ЭО
в виде круговых
диаграмм (23 вида)
и по срокам
эксплуатации.
33. Контролировать качество, своевременность, регулярность ТОиР, в
т.ч. диагностических процедур, (приборы, ПО, методики,
специалисты)
Выделить направления инвестиций:
-«слабое звено» в ЭО по тех.состоянию;
- самое надежное ЭО по производителям
(конструктивн.особенностям, типам);
- с мин.издержками на эксплуатацию по производителям
(конструктивн.особенностям, типам);
Работать с персоналом (эксплуатационным, ремонтным,
монтажным): качество принимаемых решений, исполнительность,
компетентность
Проводить НИР:
- определение критериев диагностирования;
- периодичность измерений и пр.
Аналитика, заложенная в ЭДИС поможет (сформирует навыки):
34. Эффект от внедрения ЭДИС:
экономия времени на подготовку информации к анализу
за счет автоматизации действий персонала, снижение
количества ошибок персонала;
повышение надежности и качества принимаемых
решений,
тиражирование опыта экспертов, обучение персонала,
качественное изменение характера труда, изменение
структуры распределения рабочего времени.
своевременное отслеживание изменений, происходящих
как с парком оборудования и условиями его
эксплуатации, так и с методами и средствами
диагностики.
получение новых знаний в области диагностики и
применение их при эксплуатации оборудования
повышает надежность работы оборудования и
продлевает срок его службы.
35. Спасибо за внимание!
Давиденко Ирина Васильевна
д.т.н., профессор кафедры «Электрические машины»
Уральского федерального университета
Екатеринбург
inguz21@yandex.ru
http://edis.guru
