Диагностика маслонаполненного оборудования в Свердловэнерго

Давиденко И.В., Голубев В.П. (УГТУ-УПИ, Екатеринбург)
Комаров В.И., Осотов В.Н., Туркевич С.В.
(ОАО “Свердловэнерго”, Екатеринбург)
Экспертная система диагностики маслонаполненного оборудования “Альбатрос” рождена сотрудничеством кафедры “Автоматика и управление в технических системах” Уральского технического университета и электротехнической службы ОАО “Свердловэнерго”.
За 12 лет работы над системой выработана оптимальная технология общения пользователей с системой. Система поддерживает принятие решений и обеспечивает выполнение задач различных категорий пользователей, работающих с информацией о состоянии оборудования на всех уровнях.
В задачах, решаемых системой, отразились функции, выполняемые персоналом от электромонтеров до руководителей предприятия. В местах внедрения диагностическая система «Альбатрос» рассматривается как необходимый и естественный инструмент работы, предостерегающий от ошибочных решений.
Система может работать как на одном рабочем месте, так и в варианте распределенной базы данных. В ОАО “Свердловэнерго” и ряде других энергосистем реализован последний вариант. Блоки экспертнодиагностической системы (ЭДИС) установлены в районах электросетей (РЭС), на сетевых предприятиях (ПЭС), в химлаборатории и в управлении энергосистемы (ЭТС). Потоки движения информации и ее обработку можно представить в виде трехуровневой схемы (табл.1).
На нижнем уровне испытатели, проводящие испытания и измерения оборудования, заносят полученные результаты в базу данных (БД) системы. В БД также отражается информация о внешних воздействиях на оборудование (перенапряжениях, перегрузках и т.д.) и эксплуатационных мероприятиях (доливки масла, замена узлов оборудования и т.д.). Задача системы - проверить входную информацию на достоверность, сделать необходимые расчеты (например, приведения по температуре), выдать по требованию паспорт оборудования, карточки его испытаний и измерений (историю болезни), списки установленного оборудования.
В химлаборатории проводятся хроматографический анализ, растворенных в масле газов (ХАРГ) и полный физико-химический анализ масла (ФХАМ). Результаты этих измерений инженер-химик заносит в БД диагностической системы. Система осуществляет верификацию и интерпретацию на основании этих данных, выдает вид дефекта, степень его развития. Инженер-химик оценив выводы, сделанные системой, фиксирует свое заключение в БД.

Результаты ХАРГ и ФХАМ вместе с заключением инженера-химика транслируются в центральную БД энергосистемы и БД соответствующих сетевых предприятий. Информация с персональных компьютеров (ПК) РЭС-ов по линиям связи поступает в ПК сетевого предприятия (на второй уровень).
Таким образом, в БД сетевого предприятия собирается полная информация о состоянии оборудования. На втором уровне с системой работают инженер по диагностике и начальник службы изоляции (или аналогичной по функциям службы). Система проводит необходимую обработку данных измерений : сравнение с результатами испытаний на заводе или при монтаже оборудования, с данными предыдущих измерений; отслеживает динамику изменений параметров и соотношений между ними. Полученные параметры, описывающие состояние объекта, поступают в базу знаний, где сравниваются с нормативными значениями. Если значение какого-либо параметра вышло за пределы допустимого диапазона (тестирование не пройдено), то осуществляется более глубокая диагностика. В результате выдается решение в виде: вид дефекта, степень его развития, рекомендации персоналу по дальнейшим действиям и, если нужно, необходимый набор дополнительных измерений с указанием сроков проведения. Инженер по диагностике может просмотреть результаты расчета параметров и объяснение постановки диагноза. Анализ информации ведется как в текстовом, так и в графическом виде.
В задачи системы входит составление графиков проведения плановых испытаний и измерений для оборудования в нормальном рабочем состоянии и экстренных измерений для оборудования, находящемся на контроле. Инженер-диагностик просматривает и корректирует график, сверстанный системой.
Задача по диагностике оборудования не тривиальна, и у системы есть средства, поясняющие принятые решения, база фактических случаев из опыта эксплуатации, что позволяет использовать систему в качестве репетитора для повышения квалификации молодого персонала.
Начальник службы получает от системы сверку планов-графиков измерений с фактически выполненными испытаниями и измерениями, мониторинг проведения других эксплуатационных мероприятий, список оборудования, находящегося на контроле. На основании этих документов выдается задание на выполнение работ испытателям и проводится согласование профилактических и других эксплуатационных мероприятий с заинтересованными службами (диспетчерской, автотранспортной, производственно-технической).
При внештатных ситуациях начальник службы на основании результатов обработки и анализа информации о рассматриваемом объекте, проведенном диагностической системой, готовит решение о дальнейшей его эксплуатации оборудования и выходит с ним к руководству.
В сложных ситуациях инженер-диагностик или начальник службы сетевого предприятия обращается к специалистам управления.
Информация об оборудовании (данные измерений и паспортные характеристики) из БД сетевых предприятий дублируется в БД управления энергосистемы (на третий уровень). Специалист по диагностике и начальник службы изоляции (или аналогичной по функциям) энергосистемы принимают решения о дальнейшей эксплуатации оборудования, находящегося в ведении управления и в сложных ситуациях на сетевых предприятиях. Для поддержки принятия решений диагностическая система предоставляет те же возможности, что и на уровне сетевого предприятия.
На третьем уровне проводится общий по энергосистеме анализ браковок и отказов оборудования, осуществляется сравнительный анализ деятельности служб изоляции предприятий. Результаты анализа предоставляются руководству энергосистемы. На основании анализа причин браковки и отказов оборудования может корректироваться кадровая политика, уточняться целевое распределение материальных ресурсов и проведение организационных мероприятий.
Для опытных специалистов по диагностике (экспертов) система предоставляет возможность на основе статистики измерений за ряд лет рассчитать граничные (нормативные) значения параметров. На основании этих расчетов эксперт может изменить в диагностической системе значения зоны риска и предельно допустимые значения по всем контролируемым параметрам, формируя тем самым политику диагностики.
Так как с системой работают несколько категорий пользователей, то должна быть четко продумана технология работы с информацией. Для трансляции информации между уровнями можно делать выборки по виду измерения, типу оборудования, месту установки и времени проведения измерения. При слиянии поступившей информации происходит проверка информации на непротиворечивость с учетом приоритета достоверности, оценивается полнота внесенной информации в конкурирующих записях, исключается тавтология записей.
База знаний системы содержит блоки диагностики по ХАРГ, ФХАМ, диэлектрическим характеристикам твердой изоляции, потерям опыта холостого хода, сопротивлениям обмоток на постоянном токе.
Для ранней диагностики и в трудно распознаваемых ситуациях производится диагностика по результатам ХАРГ методами графической интерпретации (по диаграмме состава газов и треугольнику Дюваля).
В настоящее время система «Альбатрос» диагностирует силовые трансформаторы, маслонаполненные вводы по перечисленным ранее видам измерений. Идет отладка блоков диагностики измерительных трансформаторов.
В основу базы знаний легли отечественные и зарубежные публикации по диагностике оборудования, многолетний опыт работы специалистов-экспертов ряда энергосистем ( в первую очередь ОАО“Свердловэнерго”), научно-исследователькие работы,  и нормативные документы. В базу знаний включены в т.ч. «Объем и нормы испытаний и измерений электрооборудования » 1998г, учтен проект РД «Методические указания по диагностике развивающихся дефектов по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле трансформаторного оборудования» 1999г.
Для более точной и дифференцированной диагностики проведены работы по определению граничных значений концентраций газов по трансформаторам с разделением по классу напряжения и типу защиты масла, по вводам с разделением по классу напряжения и марке масла, по трансформаторам тока и напряжения с разделением по классу напряжения и типу конструкции. Работы по диагностике измерительных трансформаторов ведутся в содружестве с отделом техники высоких напряжений НИИПТ Санкт-Петербург.
ЭДИС «Альбатрос» эксплуатируется на ряде предприятий 12 энергосистем, внедрение ведется с 1991 г. Процесс «вживания» системы в реальные условия различных энергосистем отражался на ее структуре и функциональных возможностях. Система становилась более гибкой, «дружелюбной», функционально мощной. Планируется и далее учитывать опыт и особенности работы энергосистем. Одно из доказательств надежной работы системы это то, что она не требует сопровождения местных отделов АСУ.
Внедрение системы повышает оперативность, четкость в работе службы изоляции, меняет стереотипы сбора, обработки, передачи информации. Важно и то, что у пользователя меняется подход к диагностике. Процесс принятия решения стает более творческим, информация анализируется более глубоко, с расширенным диапазоном методов диагностики, что позволяет пользователю принять более аргументированное решение.
В 1998 году специалисты ОАО “Свердловэнерго” протестировали с помощью системы 21 случай вывода силовых трансформаторов из эксплуатации и последующего вскрытия. По результатам тестирования определена достоверность выдаваемых диагнозов - 96%.
Так как знания по диагностике оборудования во многом базируются на статистических наблюдениях, система снабжена средствами выделения информации о вскрытом оборудовании (его историю болезни, паспорт, результаты вскрытия). Для получения новых знаний недостаточно такой статистики из одной энергосистемы, поэтому хотелось бы призвать всех разработчиков программного обеспечения предусмотреть такую возможность в своих программах, с целью обмена и обобщения такой информации.