Захаров А.В. (АО "Владимирэнерго", Владмир)
Изучение статистических характеристик концентраций газов, растворенных в трансформаторном масле, привело к формированию трехкомпонентной (фон, шум и сигнал) модели концентраций [1-3]. Шумовая компонента безаварийного режима есть сумма приращения концентраций, обусловленных естественным старением изоляции высоковольтного аппарата (BBA) и суммарной погрешности, накапливающейся на протяжении всей технологической цепочки от момента отборы пробы до расчета концентрации газа.
Предполагая, что суммарная погрешность обусловлена рядом взаимно независимых причин, а также то, что суммарная погрешность одновременно независима от причин, вызывающих старение изоляции ВВА, было выполнено разделение шумовой компоненты безаварийного режима.
Выделялись две составляющие:
- зависящая от всей предистории ВВА, и, в частности, от предыдущего значения концентрации газа (коррелированная во времени составляющая);
- случайная (некоррелированная) составляющая, обусловленная суммарной погрешностью технологического процесса измерения концентрации газа, растворенного в трансформаторном масле, и слагаемым, порожденным резкими изменениями режимов работы трансформатора.
Коррелированная во времени составляющая интерпретируется как составляющая естественного старения (СЕС) изоляции ВВА. Поскольку данный процесс в безаварийном режиме работы имеет невысокую интенсивность (ресурс изоляции не менее двадцати лет), то он должен аппроксимироваться достаточно гладкой аналитической зависимостью. Формирование (впоследствии) модели СЕС обеспечит оценку интенсивности эксплуатации ВВА, и, косвенно, интенсивность деструкции его изоляции.
Вторая составляющая подчиняется стохастическим закономерностям и интерпретируется как составляющая случайных возмущений (ССВ). Изучение данной составляющей обладает самостоятельной ценностью и заслуживает отдельного рассмотрения. Тем не менее изначально есть основания полагать, что статистические характеристики ССВ должны быть достаточно близки для трансформаторов всех типов, анализы из которых обрабатываются в одной хроматографической лаборатории.
Формирование модели ССВ обеспечивает оценку величины суммарной погрешности всей технологической цепочки от момента отбора пробы масла до момента расчета концентрации газа, а также степень повторяемости результатов анализов лаборатории и однородность данных разных лабораторий. В настоящее время различия в технологии проведения хроматографических анализов затрудняют непосредственное использование данных одной лаборатории в практике других. Использование ССВ позволяет разрешить эту проблему.
Величины составляющей естественного старения Cr и составляющей случайных возмущений Ct текущего анализа связаны с величиной концентрации CN, измеренной в предыдущем анализе, соотношениями
где Cos(φ) - коэффициент корреляции соседних анализов,
Cn-i - величина концентрации, измеренная в предыдущем для См,
анализе.
Развитие дефектов также представляется как процесс, не связанный с естественным старением изоляции, и, таким образом, сигнальная компонента концентраций газов должна увеличивать ССВ, не затрагивая СЕС. Это обеспечивает методическую основу дальнейшего увеличения надежности обнаружения дефектов за счет выделения и последующего анализа именно той доли концентрации, которая генерируется при развитии дефекта.
Изучение указанных составляющих шумовой компоненты в итоге открывает путь к формированию модели безаварийного режима с использованием стохастических дифференциальных уравнений, описывающих временные последовательности концентраций газов.
В качестве примера выделения составляющей естественного старения изоляции и составляющей случайного возмущения на рис.1 приведены графики зависимости концентрации С водорода Н2 от времени для одного из трансформаторов типа ТДТН АО "Владимирэнерго", а также первой производной концентрации по времени vC, коррелированной во времени vCr составляющей (СЕС) и некоррелированной vCt (ССВ) составляющей vC. Величины концентрации С и ее производной vC приведены в относительных единицах граничной концентрации для данного типа трансформаторов. Для остальных переменных масштаб по оси ординат приведен в условных единицах. Масштаб графиков по оси абсцисс выбран равномерный, однако временные интервалы между анализами могут заметно отличаться. В связи с этим приводимые графики иллюстрируют исключительно качественные изменения переменных.
Анализ графиков показывает:
- концентрация газа в каждом последующем анализе в сильной степени определяется скоростью изменения концентрации в промежутке между анализами;
- коррелированная составляющая (СЕС) подвержена существенно меньшей вариации и может быть аппроксимирована полиномом невысокой степени, что удобно для выполнения процедур, предсказывающих величину СЕС в следующем анализе;
- характер вариаций ССВ и скорости изменения концентрации сходны, что позволяет считать, что изменение концентрации газа в нормальном режиме работы ВВА обусловлено именно ССВ.
Рис. 1. Зависимости концентрации С газа Н2, производной vC, коррелированной vCr и некоррелированной vC t составляющих от времени.
Литература.
- Захаров А.В. Сравнительный анализ распределений газов, растворенных в трансформаторном масле на основе данных АО "Владимирэнерго" и ВС АО "Ленэнерго". Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 5. Современные проблемы оценки состояния и обслуживания маслонаполненного оборудования, с. 129. Санкт-Петербург, 1997.
- Захаров А.В., Таджибаев А.И. Статистический анализ и подходы к задаче интерпретации результатов определения газов, растворенных в масле. Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 2. Научные и практические проблемы оценки состояния маслонаполненного оборудования по результатам хроматографического анализа, с.72. Санкт-Петербург, 1996.
- Захаров А.В., Таджибаев А.И. Синтез алгоритма обнаружения дефектов по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в трансформаторном масле. Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 5. Современные проблемы оценки состояния и обслуживания маслонаполненного оборудования. с. 129. Санкт-Петербург, 1997.
