Комаренко Е.Ю. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ КЛАССИФИКАЦИИ РЕЖИМОВ МОЩНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ИХ РАБОТЫ
Сложность генератора как объекта диагностики проявляется в наличии большого числа простых конструктивно-крепежных элементов, сложных схем крепления и взаимосвязи между ними, наличии многих функциональных подсистем с собственными системами регулирования со сложным взаимовлиянием друг на друга, в неоднородности материалов элементов и узлов, в нелинейности и непрерывности характеристик, множественности допустимых внутренних состояний. Кроме того, генератор (Г) является элементом электроэнергетического блока (первичный двигатель, генератор, трансформатор, шины узловой подстанции как элемента электроэнергетической системы) и поэтому режим работы Г и процессы дефектообразования в элементах конструкции его зависят от указанных электроэнергетических объектов. Таким образом, внутренние и структурные (электромагнитные и электродинами ческие СВЯЗИ) СОСТОЯНИЯ ИЗМеНЯЮТСЯ В зависимости ОТ его режима работы в электроэнергетической системе и в зависимости от места и характера возникновения возмущающих воздействий. В процессе эксплуатации , осуществляя покрытие заданного графика нагрузки, внутреннее состояние Г характеризуется целым взаимосвязанным комплексом динамических процессов : электромагнитных, электромеханических, электрических, механических, вибрационных, тепловых, газогидродинамических. Описание этих процессов является ведущей функцией в рамках системы технической диагностики и контроля параметров Г, в которой первичную обработку информации должны осуществлять соответствующие средства. При этом каждому режиму работы Г соответствует свое распределение потерь в элементах конструкций, свое температурное поле. Характерной особенностью современной эксплуатации действующих Г мощностью до 300 - 500 Мвт является использование их в пиковых и полупиковых режимах, когда переход от одного режима к другому сопровождается температурными колебаниями, изменением всего комплекса взаимосвязанных процессов, в результате чего возникают дополнительные термомеханические напряжения и деформации, ускоряющие деградационные явления в материалах и их старение,
Имеющиеся математические модели дозволяют исследовать распределение электромагнитных долей, вихревых и циркуляционных токов, потерь мощности, электродинамические усилия, вибромеханические характеристики и прочностные свойства в деталях и узлах конструкции для типовых электрических режимов Г. Определив правильно тип режима по виду воздействия, можно с достаточной степенью точности предсказать какие подсистемы Г и в течение какого времени (по графику нагрузки) будут испытывать перегрузки. Λ знание реальных функций нарушения технических допусков на тепловые, механические и электромагнитные параметры и физических механизмов старения материалов конструкция позволит принимать решения при прогнозе надежности в условиях заданного графика нагрузки, т.е. расчеты степени деградации материала можно проводить, зная сколько раз и воздействию каких типовых режимов он подвергался.
Оценка выработки в течение которой Г не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью характеризует надежность сложного объекта. Объективная информация о числе испытанных режимных воздействий (пуски, полные аварийные сбросы нагрузки, количество изменений тока статора на не менее, чем 40% номинального, 2000 ч работы с потреблением реактивной мощности и ряд других) позволит своевременно проводить профилактические мероприятия по обеспечению надежности Г при накоплении числа пусков и значительных суточных изменениях нагрузки, что способствует ускоренному развитию очагов повреждения и износу основных узлов.
Для получения такой информации следует выполнять тщательный анализ режимов работы Г, четкую их автоматическую классификацию. В процессе классификации режима классы состояний и режимов работы Г устанавливаются в соответствии с различием тепловых, механических, электромагнитных воздействий на элементы конструкции и с особенностями физики старения материалов и процессов образования дефектов.
Активный сбор и оценка функций нарушения технических допусков осуществляются по цифровой модели Г, с входными параметрами, соответствующими натурным данным вектора предыстории выработки активной и реактивной мощности (Р, Q, U, f ) или по графику нагрузки, или по текущим замерам от измерительной подсистемы системы технической диагностики и контроля параметров (СТДК), характеризующих текущее внутреннее состояние Г, работающего непосредственно в электроэнергетической системе.
Одновременная и. согласованная оценка параметров энергосистемы в узловой точке согласно вектору текущих измерений; оценка внутренних параметров технического состояния Г должна выполняться непрерывно в течение всего периода эксплуатации.
Наличие и рациональное использование такой индивидуальной для каждого класса, типа режима информации даст возможность анализировать возмущающие факторы, оценивать физические процессы типа старения, усталости, износа на всем интервале времени, а затем и прогнозировать интервал до отказа.
Формализованное для СТДК описание состояния Г строится на базе терминального алфавита. Каждый знак - символ этого алфавита, с одной стороны, отображает базовую концептуальную модель технического состояния и режима работы описываемого элемента или подсистемы Г, а с другой - фиксирует конкретное значение индивидуального поведения в этом классе. Применение правил грамматики позволяет образовывать более сложные цепочки производных знаков-слов, которые будут отображать качественные и количественные характеристики более сложных моделей. Эти модели получаются из базовых при явном выражении смысла взаимосвязей между исходными, первичными компонентами. Чтобы располагать первичными базовыми моделями элементов (знаками терминального алфавита), нужно решить задачу распознавания в сложной кривой наблюдаемого процесса стандартных кусочно-сегментных участков. Это позволит преобразовать реальные быстроизменяющиеся сигналы сложной формы в слова-описания для СТДК. Частота повторения кусочно-сегментных участков кривой наблюдаемого процесса, комбинации между ними будут описывать класс разнообразных по индивидуальным проявлениям процессов в элементах и подсистемах Г.
Оценку степени близости кусочно-сегментных участков кривых, характеризующих изменение параметров в период анализируемого графика покрытия нагрузки по отношению к типовым (с уже известными воздействиями на элементы и узлы Г), можно проводить, с помощью приведенных ниже алгоритмов, устанавливающих на выбранном участке наблюдения меру сходства эталонных классов с текущей реализацией. Множество всех допустимых классов отождествляется с исходным алфавитом (набором имен-идентификаторов или кодовых обозначений).
Роль базисной системы могут играть тригонометрические функции. В этом случае мера сходства выражает интуитивное представление о сложном и изменчивом поведении процесса в зависимости от наличия и проявления высокочастотных составляющих.
Предъявляемый новый вектор оценивается по выбранным признакам, на основе измеренных признаков рассчитываются критериальные оценки, образующие компоненты решающего правила. В результате принятия решения предъявляемому вектору приписывается имя одного из классов образов. Следовательно, результат классификации зависит от решающих правил и векторов признаков. Формирование описания выделенных участков выполняется в два приема: сначала расклассифицировать все участки в одномерном пространстве длин на наибольшее число групп, а затем проводить автоматическую классификацию участков по их форме отдельно в каждой группе. Общее число полученных классов определит число символов в формируемом алфавите, который согласно правилам порождающей грамматики используется для описания процессов.
Вектор режимных воздействий является многокомпонентным, например,
,
как и вектор внутреннего состояния
,
описание каждой кривой проводится согласно перечисленным выше алгоритмам, в результате на этапе формирования лингвистического описания мы располагаем качественным и количественным описанием всего сложного комплекса взаимосвязанных процессов в Г, получаем комплексную картину - совокупность векторов состояния для осуществления полного анализа текущей ситуации.
Располагая качественным и количественным описанием предыстории работы Г за все время эксплуатации, можно реализовать основные функции СТДК, выполняя достаточно полный анализ текущей ситуации, по результатам измерений, представленных в согласованной для последующих видов обработки форме представления информации, контролируя наблюдаемый режим работы (используя семантические и логические фильтры и эталонные допусковые описания количественных границ изменения определяющих параметров), оценивая значения выявленного отклонения, распознавая дефект, рассчитывая коэффициенты запаса по всем определенным типам воздействий и решая задачи прогноза.
