Розробка методу для розпізнавання типу дефекту за результатами аналізу розчинених в маслі газів з використанням комплексу діагностичних критеріїв

Кулик, О. С. «Розробка методу для розпізнавання типу дефекту за результатами аналізу розчинених в маслі газів з використанням комплексу діагностичних критеріїв». Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність, вип. 2 (5), Грудень 2022, с. 51-57, doi:10.20998/2224-0349.2022.02.14.

Анотація

Забезпечення надійного постачання електричної енергії як населенню, так і промисловості є основним завданням електроенергетики. Одним із факторів, який впливає на експлуатаційну надійність електроенергетичного обладнання, є старіння обладнання, яке спостерігається у кожній країні. Найбільш використовуваним серед неруйнівних методів діагностики стану високовольтного маслонаповненого обладнання є аналіз розчинених в маслі газів. Використовуючи значення відношень газів, відсотковий вміст газів, а також значення відношень газів до газу з максимальним вмістом, за допомогою більшості методів інтерпретації результатів аналізу розчинених в маслі газів можна розпізнавати дефекти електричного і термічного типу, а деякі метод дозволяють розпізнавати також і дефекти комбінованого типу. Однак достовірність розпізнавання дефектів різними методами стосовно одних і тих же даних суттєво відрізняється. Використання лише одного із діагностичних критеріїв для розпізнавання дефектів різного типу не завжди дозволяє поставити правильний діагноз. Таким чином питання розробки методу для розпізнавання типу дефекту за результатами аналізу розчинених в маслі газів з одночасним використанням комплексу діагностичних критеріїв є актуальним та має практичне значення. Оскільки значення діагностичних критеріїв у діагностичному просторі різняться для різних типів дефектів, то для розпізнавання доцільно використовувати детерміністські методи розпізнавання, зокрема методи розпізнавання за відстанню. Для розпізнавання типу дефекту запропоновано використовувати метод мінімальної відстані до множини, що дає змогу не тільки розпізнати тип дефекту, а й виявити однотипний об’єкт із найближчим газовмістом і з відомими причинами появи дефекту. Для практичної реалізації методу розроблено алгоритм, який ґрунтується на спільному використанні методу ключового газу та відношень характерних газів. Наведений приклад практичного використання розробленого методу показав його високу ефективність порівняно з наявними методами інтерпретації результатів аналізу розчинених в маслі газів.

https://doi.org/10.20998/2224-0349.2022.02.14

PDF

Посилання

O. Shutenko and O. Kulyk, “Comparative analysis of the defect type recognition reliability in high-voltage power transformers using different methods of DGA results interpretation,” in 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP), Kremenchuk, Ukraine, Sep. 21–25, 2020, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/paep49887.2020.9240911.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Comparative analysis of new methods for defect type recognition by dissolved gas analysis,” in 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, Oct. 3–7, 2022. pp. 1–6. doi: https://doi.org/10.1109/khpiweek57572.2022.9916319.

Mineral oil-filled electrical equipment in service – Guidance on the interpretation of dissolved and free gases analysis, IEC 60599:2015, 2015.

R. R. Rogers, “IEEE and IEC codes to interpret incipient faults in transformers, using gas in oil analysis,” IEEE Transactions on Electrical Insulation, vol. EI-13, no. 5, pp. 349–354, Oct. 1978, doi: https://doi.org/10.1109/TEI.1978.298141.

E. Dörnenburg and W. Strittmater, “Monitoring oil-cooled transformers by gas analysis,” Brown Boveri Review, vol. 61, pp. 238–274, 1974.

T. Kawamura, N. Kawada, K. Ando, M. Yamaoka, T. Maeda, and T. Takatsu, “Analyzing gases dissolved in oil and its application to maintenance of transformers,” in International Conference on Large High Voltage Electric Systems, Paris, Apr. 27–Sep. 4, 1986.

L. Cheim, M. Duval, and S. Haider, “Combined Duval Pentagons: A Simplified Approach,” Energies, vol. 13, no. 11, p. 2859, Jun. 2020, doi: https://doi.org/10.3390/en13112859.

R. Müller, H. Schliesing, and K. Soldner, “Die Beurteilung des Betriebszustandes von Transformatoren durch Gasanalyse,” Elektrizitätswirtschaft, no. 76, pp. 345–349, 1977. (in German)

O. E. Gouda, S. H. El-Hoshy, and H. H. E.L.-Tamaly, “Proposed three ratios technique for the interpretation of mineral oil transformers based dissolved gas analysis,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 12, no. 11, pp. 2650–2661, Jun. 2018, doi: https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2017.1927.

Diahnostyka Maslonapovnenoho Transformatornoho Obladnannia Za Rezultatamy Khromatohrafichnoho Analizu Vilnykh Haziv, Vidibranykh Iz Hazovoho Rele, I Haziv, Rozchynenykh U Izoliatsiinomu Masli. Metodychni Vkazivky [Diagnosis of Oil-Filled Transformer Equipment by Chromatographic Analysis of Free Gases Sampled From the Gas Relay and Gases Dissolved in the Insulating Oil. Methodological Guidelines], SOU-N EE 46.501:2006, Naukovo-inzhenernyj centr “ZTZ-Servis” [Scientific and engineering centre “ZTZ-service”], Kyiv, 2007.

“Guideline for the refurbishement of electric power transformers,” Electrical Cooperative Research Association, vol. 65, no. 1, 2009. (in Japanese)

M. Duval, “The duval triangle for load tap changers, non-mineral oils and low temperature faults in transformers,” IEEE Electrical Insulation Magazine, vol. 24, no. 6, pp. 22–29, Nov. 2008, doi: https://doi.org/10.1109/mei.2008.4665347.

O. E. Gouda, S. H. El-Hoshy, and H. H. E.L.-Tamaly, “Condition assessment of power transformers based on dissolved gas analysis,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 13, no. 12, pp. 2299–2310, Jun. 2019, doi: https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2018.6168.

M. M. Emara, G. D. Peppas, and I. F. Gonos, “Two graphical shapes based on DGA for power transformer fault types discrimination,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 28, no. 3, pp. 981–987, Jun. 2021, doi: https://doi.org/10.1109/tdei.2021.009415.

S.-j. Lee, Y.-m. Kim, H.-d. Seo, J.-r. Jung, H.-j. Yang, and M. Duval, “New methods of DGA diagnosis using IEC TC 10 and related databases Part 2: Application of relative content of fault gases,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 20, no. 2, pp. 691–696, Apr. 2013, doi: https://doi.org/10.1109/tdei.2013.6508774.

S.-w. Kim, S.-j. Kim, H.-d. Seo, J.-r. Jung, H.-j. Yang, and M. Duval, “New methods of DGA diagnosis using IEC TC 10 and related databases Part 1: Application of gas-ratio combinations,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 20, no. 2, pp. 685–690, Apr. 2013, doi: https://doi.org/10.1109/tdei.2013.6508773.

S.-J. Kim, H.-D. Seo, and S.-W. Kim, “Internal defect diagnosis method of an oil immersed transformer through a dissolved gas composition ratio,” South Korean Patent 1020130074674, Jul. 4, 2013. (in Korean)

D.-E. A. Mansour, “Development of a new graphical technique for dissolved gas analysis in power transformers based on the five combustible gases,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 22, no. 5, pp. 2507–2512, Oct. 2015, doi: https://doi.org/10.1109/TDEI.2015.004999.

S.-A. Ahmadi and M. Sanaye-Pasand, “A robust multi-layer framework for online condition assessment of power transformers,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 37, no. 2, pp. 947–954, Apr. 2022, doi: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2021.3074545.

Y. Zhou, L. Tao, X. Yang, and L. Yang, “Novel probabilistic neural network models combined with dissolved gas analysis for fault diagnosis of oil-immersed power transformers,” ACS Omega, vol. 6, no. 28, pp. 18084–18098, Jul. 2021, doi: https://doi.org/10.1021/acsomega.1c01878.

Y. Benmahamed, O. Kherif, M. Teguar, A. Boubakeur, and S. S. M. Ghoneim, “Accuracy improvement of transformer faults diagnostic based on DGA data using SVM-BA classifier,” Energies, vol. 14, no. 10, May 2021, Art. no. 2970, doi: https://doi.org/10.3390/en14102970.

N. Poonnoy, C. Suwanasri, and T. Suwanasri, “Failure index and fault determination of power transformer using fuzzy logic and dissolved gas analysis,” International Electrical Engineering Transactions, vol. 5, no. 2, pp. 39–43, 2019.

O. S. Kulyk and O. V. Shutenko, “Analysis of gas content in oil-filled equipment with spark discharges and discharges with high energy density,” Transactions on Electrical and Electronic Materials, vol. 20, no. 5, pp. 437–447, Jul. 2019, doi: https://doi.org/10.1007/s42341-019-00124-8.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Analysis of gas content in oil-filled equipment with low energy density discharges,” International Journal on Electrical Engineering and Informatics, vol. 12, no. 2, pp. 258–277, Jun. 2020, doi: https://doi.org/10.15676/ijeei.2020.12.2.6.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Recognition of overheating with temperatures of 150-300°C by analysis of dissolved gases in oil,” in 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), Istanbul, Turkey, Sep. 7–11, 2020, pp. 71–76, doi: https://doi.org/10.1109/ieps51250.2020.9263145.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Combined defects recognition in the low and medium temperature range by results of dissolved gas analysis,” in 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, Oct. 5–10, 2020, pp. 65–70, doi: https://doi.org/10.1109/khpiweek51551.2020.9250131.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Diagnosis of oil-filled equipment with x-wax deposition based on dissolved gas analysis,” in 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), Lviv, Ukraine, Aug. 26–28, 2021. pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/ukrcon53503.2021.9575623.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Recognition of mid-temperature overheating in high-voltage power transformers by dissolved gas analysis,” in 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, Sep. 13–17, 2021, pp. 401–406, doi: https://doi.org/10.1109/khpiweek53812.2021.9570059.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Recognition of high-temperature overheating in high-voltage power transformers by dissolved gas analysis,” in 2021 IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), Kremenchuk, Ukraine, Sep. 21–24, 2021, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/mees52427.2021.9598575.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Recognition of low-temperature overheating in power transformers by dissolved gas analysis,” Electrical Engineering, vol. 104, no. 4, pp. 2109–2121, Jan. 2022, doi: https://doi.org/10.1007/s00202-021-01465-5.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Recognition of combined defects with high-temperature overheating based on the dissolved gas analysis,” Sādhanā, vol. 47, no. 3, Jul. 2022, Art. no. 14. doi: https://doi.org/10.1007/s12046-022-01919-x.

I. A. Birger, Tehnicheskaja Diagnostika [Technical Diagnostics]. Moscow: Mashinostroenie, 1978.

O. V. Shutenko, “Analiz graficheskikh obrazov, postroennykh po rezul'tatam KhARG dlya vysokovol'tnykh silovykh transformatorov s razlichnymi tipami defektov [Analysis of graphical samples of gases constructed for chromatographic analysis of gases dissolved in oil for high-voltage power transformers with various types of defects],” Bulletin of the National Technical University “KhPI”. Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency, no. 31 (1253), pp. 97–121, 2017.

O. Shutenko, “Faults diagnostics of high-voltage equipment based on the analysis of the dynamics of changing of the content of gases,” Energetika, vol. 64, no. 1, Jul. 2018, p. 11-22. doi: https://doi.org/10.6001/energetika.v64i1.3724.

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Розробка методу для розпізнавання типу дефекту за результатами аналізу розчинених в маслі газів з використанням комплексу діагностичних критеріїв

Ключові слова

Як цитувати

Завантажити посилання

Анотація

Посилання