Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Diagnostyka on-line
i systemy ekspertowe
dr inż.Krzysztof Walczak
1
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Dlaczego diagnostyka on-line transformatorów?
- transformator jest najdroższym elementem systemu,
+ koszt nowego transformatora 1.500.000 do 5.000.000 zł,
- wiele transformatorów osiągnęło przewidziany przez
projektanta wiek życia technicznego,
+ w Polsce około 70% osiągnęło 30-35 lat, gdyż szczyt
zakupów w energetyce zawodowej przypadł na lata 60-70,
+ większość z nich pracuje nadal, gdyż przez cały okres
swojej pracy były niedociążane,
2
Diagnostyka on-line&
1
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Dlaczego diagnostyka on-line transformatorów? (cd& )
- rozwój technik pomiarowych i wzrost ich dostępności
(także systemy komunikacji),
- możliwość przyspieszenia a nawet zautomatyzowania
procesów decyzyjnych oraz ruchowych,
- oszczędności wynikające z odejścia od wykonywanych
przez wykwalifikowany personel regularnych badań
urządzenia oraz lepsze wykorzystanie możliwości
samego urządzenia.
3
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Co to są systemy ekspertowe?
Systemy, które pozwalają na śledzenie stanu urządzenia i jego ocenę
w oparciu o kompleksową, nierzadko skomplikowaną, analizę.
Systemy eksperckie są powiązane z systemami monitoringu (czujniki,
mierniki) oraz układami akwizycji danych, które dostarczają materiał
do analizy.
Efektem działania systemu jest generowanie alarmów lub raportów,
gdy przekroczone zostaną zdefiniowane limity dla śledzonych
parametrów, lub, w przypadku systemów bardziej zaawansowanych,
szacowanie aktualnego stanu urządzenia, określanie stopnia jego
zużycia, wskazywanie możliwości przeciążenia, sterowanie
wybranymi układami, lub podawanie zalecanych czynności jakie
powinna przeprowadzić obsługa.
4
Diagnostyka on-line&
2
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Co można monitorować w transformatorze?
Zestawienie defektów występujących w transformatorze i mierzonych wielkości pozwalających
na ich wykrycie
Ogólnie Szczegółowo Zjawisko Sygnał mierzony
Elementy Rdzeń Przegrzanie laminacji Temperatura oleju w górnej i dolnej warstwie
metalowe nie
Temperatura otoczenia
przewodzące
Prądy na zaciskach
Napięcie
Wodór (średnie przegrzanie)
Wiele gazów, szczególnie etan, etylen i metan
(umiarkowane lub groz
ne przegrzanie)
Ramy Przegrzanie wskutek Temperatura oleju w górnej i dolnej warstwie
prądów wirowych
Mocowania Temperatura otoczenia
Strumień rozproszenia
Taśmy Prądy na zaciskach
Ekrany Napięcie
Ścianki kadzi Wiele gazów, szczególnie etan, etylen i metan
Uziemienie rdzenia Pływająca ziemia Wodór lub wiele gazów
rdzenia i ekranu
Ekrany magnetyczne Pomiar akustyczny lub elektryczny wnz
powoduje wyładowania
elektryczne
5
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Izolacja Celuloza: papier, Lokalne i ogólne Temperatura oleju w górnej i dolnej warstwie
uzwojeń preszpan, drewno przegrzania i nadmierne
Temperatura otoczenia
starzenie
Prądy na zaciskach
Względne nasycenie wilgocią w oleju
Wiele gazów, szczególnie tlenek węgla,
dwutlenek węgla i tlen
Groz
ne przegrzanie typu Temperatura oleju w górnej i dolnej warstwie
hot-spot
Temperatura otoczenia
Prądy na zaciskach
Wilgoć w oleju
Wiele gazów, szczególnie tlenek węgla,
dwutlenek węgla, etan, wodór i tlen
Zawilgocenie Temperatura oleju w górnej i dolnej warstwie
Temperatura otoczenia
Względne nasycenie wilgocią w oleju
Generacja pęcherzyków Temperatura oleju w górnej i dolnej warstwie
Temperatura otoczenia
Ogólna procentowa zawartość gazów
rozpuszczonych w oleju
Prądy na zaciskach
Względne nasycenie wilgocią w oleju
Wodór
Pomiar akustyczny lub elektryczny wnz
Wyładowania niezupełne Wodór lub wiele gazów
Wyładowania łukowe Pomiar akustyczny lub elektryczny wnz
6
Diagnostyka on-line&
3
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Izolacja ciekła Zawilgocenie Temperatura oleju w górnej i dolnej warstwie
Temperatura otoczenia
Względne nasycenie wilgocią w oleju
Wyładowania niezupełne Wodór
Wyładowania łukowe Pomiar akustyczny lub elektryczny wnz
Wodór i acetylen
Lokalne przegrzania: etylen, etan, metan
System Wentylatory Uszkodzenie elektryczne Prądy silników (wentylatorów, pomp)
chłodzenia
Pompy Temperatura oleju w górnej warstwie
Urządzenia Pomp i wentylatorów Prądy na zaciskach
pomiarowe
Uszkodzenie lub Temperatura otoczenia
niedokładność indykatora
Temperatura oleju w górnej warstwie
temperatury oleju w
Prądy na zaciskach
górnej warstwie lub
indykatora temperatury
uzwojeń lub alarm
Wewnętrzne drogi Defekt lub fizyczne Temperatura oleju w górnej warstwie
przepływu chłodziwa uszkodzenie w układzie
Temperatura otoczenia
sterowanego przepływu
Prądy na zaciskach
oleju
Tlenek węgla i dwutlenek węgla
Zlokalizowany punkt
gorący hot-spot
Radiatory i chłodnice Wewnętrzne lub Temperatura oleju w górnej warstwie
zewnętrzne zatkanie
Temperatura otoczenia
radiatorów dające złą
Prądy na zaciskach
wymianę ciepła
7
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Prognozowa- Przeciążanie Temperatura oleju w górnej i dolnej warstwie
nie temperatur transformatora
Temperatura otoczenia
oleju i
Prądy na zaciskach
uzwojeń
Wilgoć w oleju
Wiele gazów, szczególnie tlenek węgla,
dwutlenek węgla i tlen
Przełącznik Zużycie Prądy na zaciskach
zaczepów
Położenie przełącznika zaczepów
Prąd silnika napędu
Izolatory Przegrzanie Pomiar współczynnika strat dielektrycznych
przepustowe oraz pojemności
Termiczne zniszczenie
izolacji
8
Diagnostyka on-line&
4
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring izolatorów przepustowych
Realizuje się przez ciągły pomiar prądu upływu
przepustów, z wykorzystaniem zacisku
pomiarowego.
Równocześnie mierzy się prąd wszystkich
trzech faz.
9
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring izolatorów przepustowych
Jeśli przepusty w trzech fazach są identyczne i
napięcie fazowe jest takie samo, to suma
prądów upływu tych przepustów równa się
zeru.
Na podstawie znajomości wartości
początkowych oraz aktualnych odczytów,
można określić, który z przepustów ulega
degradacji i jak zmienia się jego pojemność.
10
Diagnostyka on-line&
5
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Przykład uszkodzenia
Asymetria prądów upływu świadczy o
degradacji izolacji jednego z przepustów
(T106). Zwiększająca się wartość sumy
trzech prądów upływu wskazuje na
postępujący proces uszkodzenia izolacji. Taki
przypadek występuje w transformatorze
T232.
11
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring izolatorów przepustowych  przykład rozwiązania
komercyjnego
Adapter
IDDTM pozwala na detekcję pogarszania się
własności izolacji w układzie sterowania
rozkładem pola, powierzchni wewnętrznej
przepustu oraz izolacji rdzenia poprzez określenie
zmian pojemności oraz współczynnika strat
dielektrycznych.
12
Diagnostyka on-line&
6
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring podobciążeniowego przełącznika zaczepów
System monitorujący przełączników zaczepów rejestruje
prąd łukowy podczas przełączania i oblicza całkę działania
+"i�dt. Skumulowana całka działania świadczy o zużyciu
styków i przekroczenie wartości dopuszczalnej uruchamia
alarm.
System monitorujący rejestruje
prąd pobierany przez silnik napędu
przełącznika zaczepów. Przebieg
tego prądu w cyklu przełączania
odpowiada momentowi na wale
napędu. Ustalono dopuszczalne
wartości momentu podczas
kolejnych operacji (napinanie
sprężyn, obrót części aktywnej w
głowicy, itp.). Przekroczenie tych
wartości świadczy o uszkodzeniu
mechanizmów.
13
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring podobciążeniowego przełącznika zaczepów
Całka działania w funkcji ilości operacji łączeniowych
określa stan zużycia styków. Przekroczenie dopuszczalnej
wartości sygnalizuje potrzebę wymiany styków. W ten
sposób realizuje się postulat użytkownika o dokonywaniu
(kosztownych) przeglądów w miarę potrzeb a nie według
kalendarza.
14
Diagnostyka on-line&
7
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring podobciążeniowego przełącznika zaczepów
Moment na wale napędu zmienia się w czasie przełączania
zaczepów, w miarę wykonywania kolejnych operacji
mechanicznych. Przekroczenie momentu ustalonego dla
danej operacji świadczy o pęknięciu sprężyny, wadliwym
ustawieniu styków wybieraka, uszkodzeniu przekładni, itp.
15
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring podobciążeniowego przełącznika zaczepów
Monitorowanie przełączników zaczepów z dławikami
(stosowanych w Ameryce) przez pomiar różnicy
temperatury oleju w kadzi przełącznika i transformatora.
Temperatura oleju w kadzi przełącznika powinna być
niższa w normalnych warunkach od temperatury oleju w
kadzi transformatora. Jednakże wyładowania w
przełączniku powodują wzrost temperatury oleju w kadzi
przełącznika i uruchomienie alarmu.
Prąd obciążenia
Temperatura oleju w kadzi
transformatora
Temperatura oleju w kadzi
przełącznika zaczepów
16
Diagnostyka on-line&
8
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring podobciążeniowego przełącznika zaczepów 
przykład rozwiązania komercyjnego
Urządzenie szacuje zużycie
poszczególnych elementów
przełącznika określając czas do
najbliższego przeglądu lub
wymiany.
Przy wyznaczaniu poszczególnych
parametrów urządzenie posługuje
się bieżącymi wskazaniami oraz
złożonym algorytmem bazującym
na doświadczeniu firmy w zakresie
OLTC (np. liczy takie parametry
jak: zwęglenie styków oraz
oleju).
17
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring podobciążeniowego przełącznika zaczepów 
przykład rozwiązania komercyjnego
Historia przeglądów Menu główne
Poszczególne funkcje
Urządzenia TAPGUARD 240
Zużycie i przewidywanie Ustawienia użytkownika
18
Diagnostyka on-line&
9
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring temperatury
Do pomiaru temperatury oleju najczęściej stosuje się konwencjonalne metody z
wykorzystaniem czujników oporowych lub termopar. Przy pomiarach w głębi
uzwojenia stosowane są obecnie krzemowe światłowody. Wprowadzane są w
wybrane miejsca uzwojeń już w trakcie produkcji. Umieszcza się je przede
wszystim w przewidywanych  gorących punktach (hot spot). Światłowód może
zostać umieszczony w specjalnym wydrążonym kanale znajdującym się w
profilowym przewodzie nawojowym, bądz
jest po prostu na nim nawinięty, lub
poprowadzony wzdłuż wybranej drogi wewnątrz uzwojenia.
Umieszczenie czujnika światłowodowego
w przewodzie profilowym
Wykorzystanie światłowodów do pomiaru temperatury może być oparte na:
- zmianie charakterystyki widmowej absorpcji energii,
- zmianie współczynnika odbicia i długości drogi optycznej,
- wykorzystaniu zjawiska Ramana w światłowodach kwarcowych.
19
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring temperatury
Pomiar rozkładu temperatury można uzyskać przez zastosowanie specjalnego
układu pomiarowego, wykorzystującego zmianę współczynnika odbicia w
światłowodzie pod wpływem temperatury. Półprzewodnikowy laser wysyła
nanosekundowe impulsy promieniowania, które biegnąć wzdłuż światłowodu
ulegają częściowemu odbiciu od miejsc w rdzeniu światłowodu o różnej
temperaturze, wzdłuż jego całej długości. Zatem wartości powracających
sygnałów cząstkowych zawierają informacje o rozkładzie temperatury, jaki
występuje wzdłuż trasy włókna.
20
Diagnostyka on-line&
10
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring temperatury  przykład rozwiązania komercyjnego
Parametry
Ilość kanałów 2, 4, 6, or 8
Zakres pomiaru -30 to +200�C
Dokładność ą2�C
Komunikacja RS-232 and RS-485 available
Temperatura pracy -40 to 70�C
21
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawilgocenia oleju
W sondzie wykorzystano cienki film polimerowy (mikrometrowy), którego
pojemność zmienia się w obecności wody (bo następuje zmiana stałej
dielektryznej od 3 do 4).
Przyrząd mierzy aktywność
wody, czyli wartość względną
odniesioną do stanu nasycenia
oleju. Wynik jest niezależny od
efektów starzenia i temperatury.
22
Diagnostyka on-line&
11
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawilgocenia oleju  przykład rozwiązania
komercyjnego
Aby otrzymać wartość wyrażoną w PPM należy wykonać specjalne przeliczenie
na bazie modelu określonego dla danego typu oleju.
23
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawilgocenia oleju  przykład rozwiązania
komercyjnego
Wskazania czujników podczas pracy Porównanie wskazania czujnika
z wynikami metody Karla Fischera
24
Diagnostyka on-line&
12
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
1. Uszkodzenia termiczne
�� Gdy intensywność wzrasta i temperatura osiąga 700 oC, produkowany
jest C2H2 i C2H4
�� Jeśli celuloza poddana jest temu procesowi, produkowane są CO i CO2
2. Uszkodzenia elektryczne
A) Wyładowania niezupełne
��Olej i celuloza degradowane są przez różne mechanizmy
��Wyładowania niezupełne wytwarzają zjonizowane gazowe pęcherze
��Wyładowania małej intensywności produkują H2 z małą ilością
węglowodorów i C2H2
25
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
2. Uszkodzenia elektryczne
B) Wyładowania łukowe
��Duże prądy i temperatury
��Mogą wystąpić tuż przed zwarciami
��Wysoki poziom C2H2 i H2 produkowany jest przy osiągnięciu
temperatury powyżej 1000 oC. Mała ilość węglowodoru powstaje przy
niższych temperaturach wokół luku
��CO i CO2 pojawia się jeśli celuloza bierze udział w tym zjawisku
26
Diagnostyka on-line&
13
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
Gazy generowane podczas przebić/wyładowań w oleju dielektrycznym
WODÓR H2
METAN CH4
ETAN C2 H6
ETYLEN C2 H4
ACETYLEN C2 H2
250
500 2000
750 1000 1250 1500 1750
Temperatura (�C )
27
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
Gazy generowane podczas wyładowań w izolacji papierowej
TLENEK W
GLA CO
DWUTLENEK W
GLA CO2
100 300 500
200 250 400
Temperatura (�C)
28
Diagnostyka on-line&
14
sk
ł
adniki gazowe
składniki gazowe
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
P rzyrost gazów zawa rtyc h w ole ju
transform ator ow ym w funkc ji czas u
700
60 0
50 0
40 0
300
200
100 H2
C H 4
C 2 H 4
C 2 H 6
b a d a n y g a z
0 C 3 H 6
C 2 H 2
3 .6
3 .2
2 .4
1 C 3 H 8
0
m ie s i ą c e
29
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
Technologia HYDRAN�
MEMBRANA _ SYGNAA

V
+
H2
OGNIWO
CO
O2
H2
CO
30
Diagnostyka on-line&
15
w a r t o ś ć s t ę ż e n i a [p p m ]
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
Parametry czujnika:
�� Zakres pomiaru: 0 - 2000 PPM lub 0-10 000 lub 0-50 000 PPM
�� Czas odpowiedzi przy zmianie o 90% 10 minut
�� Czuły na H2, CO, C2H2 i C2H4
�� Dokładność: ą� 10% odczytu ą� 25 ppm dla H2
31
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
HYDRAN� HOST
32
Diagnostyka on-line&
16
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
33
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
34
Diagnostyka on-line&
17
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
35
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
36
Diagnostyka on-line&
18
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring zawartości gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)
37
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Analiza DGA  programy ekspertowe
Program DINO
Program wspomagający diagnozowanie stanu izolacji transformatora
energetycznego. Program DINO umożliwia:
" Tworzenie i zarządzanie bazami zawierającymi wyniki kompleksowego badania oleju
transformatorowego, historię eksploatacji transformatora oraz informacje potrzebne do jego
jednoznacznej identyfikacji.
" Diagnozowanie stanu izolacji transformatora metodami DGA. W programie wdrożono 16
algorytmów diagnostycznych odpowiadających następującym metodom: wartości
granicznych wg wytycznych Energopomiaru i IEPA
, ilorazów, tablicy sprawdzianów, ANSI,
IEC edycja I i II, CIGRE, LABORELEC, niemieckiej (dwie wersje), rosyjskiej, japońskiej,
Rogers'a, Duvala, Dornenburga.
" Tworzenie wykresów obrazujących zmienność w czasie wszystkich pomierzonych
parametrów oleju transformatorowego. W przypadku gazów rozpuszczonych w oleju można
śledzić zmienność ich stężeń, przyrostów i ilorazów charakterystycznych w czasie. Jeśli
użytkownik zdecyduje się na obserwację zmian stężeń gazów to może również przywołać
przebiegi pokazujące zmienność powiązanych z nimi deskryptorów statystycznych, takich
jak: średnia, odchylenie średnie, mediana, skośność i smukłość.
38
Diagnostyka on-line&
19
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Analiza DGA  programy ekspertowe
39
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Analiza DGA  programy
ekspertowe
Program DGA Expert System
Software v.3.0
Program wykorzystuje arkusze
Excel a. Gromadzone informacje
charakteryzujące transformator oraz
wyniki badania chromatograficznego
próbki oleju. Uwzględniane są
następujące gazy: H2, N2, O2, CO,
CO2, CH4, C2H4 i C2H6. W celu
interpretacji pomierzonych wartości
stężeń gazów wykorzystuje się
metody: gazów kluczowych, Rogersa
i wytyczne normy IEEE/ANSI
C57.104.
40
Diagnostyka on-line&
20
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Analiza DGA  programy ekspertowe
Program Transformer Oil Analyst v.3.3.
Program wspomagający diagnozowanie stanu izolacji transformatora
energetycznego. W analizie wykorzystuje metody logiki rozmytej i sieci neuronowej.
41
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Analiza DGA  programy ekspertowe
42
Diagnostyka on-line&
21
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Analiza DGA  programy ekspertowe
43
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Analiza DGA  programy ekspertowe
44
Diagnostyka on-line&
22
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Analiza DGA  programy ekspertowe
45
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych
Pomiar wyładowań niezupełnych pozwala na ocenę stanu izolacji
transformatora. Podstawowe cele jakie mogą być zrealizowane to:
" detekcja wnz,
" identyfikacja defektów,
" lokalizacja defektów.
Obecnie stosowane i rozwijane metody pomiaru wnz pozwalające na monitoring
on-line to:
" metoda pomiaru sygnału emisji akustycznej (EA),
" metoda pomiaru sygnały wysokiej częstotliwości (UHF).
46
Diagnostyka on-line&
23
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda EA)
Emisja akustyczna jest to grupa zjawisk polegających na generacji fal
sprężystych (akustycznych lub wibroakustycznych), powstających w wyniku
wyzwalania energii wiązań międzycząsteczkowych (odkształcenia, pękanie,
przemiany fazowe).
Sygnał
Przetwornik
napięciowy
piezoelektryczny
Układ
pomiarowy
�� detekcja
�� pomiar
�� rejestracja
�� interpretacja
Fala emisji
y
ródło wnz
zarejestrowanych
akustycznej
sygnałów
47
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda EA)
Typowy układ do pomiaru emisji akustycznej zbudowany jest z
następujących elementów:
" przetwornika akustycznego,
" przedwzmacniacza,
" układu do kondycjonowania sygnałów EA składającego
Stykowy mikrofon
się m.in. z wzmacniaczy i filtrów,
piezoelektryczny
2510M4A firmy
" karty przetwornika analogowo-cyfrowego oraz komputera
ENDEVCO
osobistego ze specjalistycznym oprogramowaniem
umożliwiającym interpretację zarejestrowanych sygnałów EA.
Hydrofon TC4035
firmy Reson
48
Diagnostyka on-line&
24
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda EA)
Elementy układu do pomiaru sygnału EA:
Przedwzmacniacz
Wstępne wzmocnienie sygnału z przetwornika
Układ kondycjonujący
Filtrowanie sygnału (poniżej 20 kHz)
Regulowane wzmocnienie sygnału
49
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda EA)
1) system Vallen AMSY-5
2) System PowerPAC
50
Diagnostyka on-line&
25
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda EA)
3) System monitoringu wnz
metodą akustyczną  prototyp
Instytutu Elektroenergetyki
Politechniki Poznańskiej
51
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda EA)
3) System monitoringu wnz metodą akustyczną  prototyp Instytutu
Elektroenergetyki Politechniki Poznańskiej
52
Diagnostyka on-line&
26
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda EA)
53
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Blok kontroli procesu akwizycji i wyboru metod analizy sygnałów EA
Panel sterujący
Rejestracja sygnału i analiza Analiza w dziedzinie
Wysokorozdzielcza
analiza częstotliwościowa w dziedzinie czasu czasowo-częstotliwościowej
Blok analizy sygnałów EA i wstępnej identyfikacji defektów generujących wnz
Program NEURONIX Porównanie z bazą wzorców
(analiza korelacyjna)
(sztuczna sieć neuronowa)
Blok automatycznej identyfikacji defektów generujących wnz
54
Diagnostyka on-line&
27
IDENTYFIKACJA
IDENTYFIKACJA
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda EA)
Komputer-klient Komputer-klient
Zdalne sterowanie procesami
Obserwacja wyników
detekcji, analizy i identyfikacji
procesu identyfikacji wnz
wnz (LabVIEW z programem
(przeglądarka stron WWW)
PD-Identyfikator)
I n t e r n e t
Dane
Układ pomiarowy Komputer-serwer
Zarządzanie przesyłem
Detekcja, akwizycja
danych przy użyciu
i identyfikacji wnz
technologii DataSocketTM
(LabVIEW z programem
PD-Identyfikator)
55
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda UHF)
Wyładowanie niezupełne powoduje zaburzenie pola elektromagnetycznego,
które rozchodzi się wokół defektu z prędkością bliską prędkości światła. Impulsy
wywołane przez wyładowanie niezupełne mogą być zarejestrowane przez sondę
polową.
Sygnał napięciowy
Sygnał napięciowy
Antena
Antena
Układ
Układ
pomiarowy
pomiarowy
�� detekcja
�� detekcja
�� pomiar
�� pomiar
�� rejestracja
�� rejestracja
�� interpretacja
�� interpretacja
zarejestrowanych
zarejestrowanych
Fala elektro-
Fala elektro-
y
ródło wnz
y
ródło wnz
sygnałów
sygnałów
magnetyczna
magnetyczna
56
Diagnostyka on-line&
28
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda UHF)
Typowy układ do pomiaru wnz za pomocą sond antenowych
składa się z następujących elementów:
" anteny (pojemnościowej, indukcyjnej),
" wzmacniacza,
Sonda indukcyjna
" przetwornika analogowo-cyfrowego (oscyloskop cyfrowy)
oraz komputera osobistego ze specjalistycznym
oprogramowaniem umożliwiającym interpretację
zarejestrowanych impulsów wnz.
Sonda
pojemnościowa
57
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda UHF)
Antena umieszczona w otworze specjalnie
zrobionym w kadzi
Antena wprowadzana
przez zawór olejowy
58
Diagnostyka on-line&
29
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda UHF)
Anteny:
Oprogramowanie do
pasmo od 200 do 2000 MHz
akwizycji danych Multiplekser
Oscyloskop & analizator:
próbkowanie do 10 GHz
Przewody:
do anteny
bezindukcyjne o niskim
tłumieniu
Analizator
spektrum
Oscyloskop cyfrowy
59
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Monitoring wyładowań niezupełnych (metoda UHF)
60
Diagnostyka on-line&
30
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Systemy ekspertowe monitorowania stanu transformatora
System TEC jest dostarczany wraz z tzw.  elektroniczną kopią
transformatora obejmującą między innymi dane projektowe i wyniki
pochodzące z prób grzania.
61
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
1. Temperatura górnej warstwy
oleju
Jeżeli czujnik jest uszkodzony,
temperatura jest obliczana na
podstawie temperatury dolnej
warstwy.
2. Temperatura Hot-spot
Obliczona temperatura
 gorących punktów uzwojenia
(górnego i dolnego napięcia),
zgodnie z normą IEC 60354
(1991-09).
3. Temperatura dolnej warstwy
oleju
Jeżeli czujnik jest uszkodzony,
temperatura jest obliczana na
podstawie temperatury górnej
warstwy.
62
Diagnostyka on-line&
31
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
4. Prąd w uzwojeniach
górnego napięcia
5. Prąd w uzwojeniach
dolnego napięcia
6. Temperatura otoczenia w
miejscu nasłonecznionym i
zacienionym
7. Czas do najbliższych
czynności serwisowych
8. Wyznaczony na podstawie
temperatur i odpowiednich
algorytmów ujętych w
odpowiednich normach stopień
zestarzenia dla gorącego
punktu
9. Pozycja i temperatura
przełącznika zaczepów
10. Wskazanie czujnika
wodoru
63
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
11. Chłodzenie
Pokazuje status chłodnic.
Odpowiednie kolory pokazują,
czy dana chłodnica jest
włączona, czy nie.
12. Przewidywane możliwe
przeciążenie transformatora,
przy obecnych odczytach
temperatury oleju i hot spot.
13. Stopień zawilgocenia oleju
14. Data i czas ostatniego
update u strony
15. Największe obciążenie
jednostki
16. Temperatura rdzenia
17. Wybór jednostki dla
wskazań temperatury (Celcius,
Farenhait)
18. Wylogowanie z systemy
64
Diagnostyka on-line&
32
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Bardziej zaawansowane funkcje i informacje
są dostępne po wejściu we właściwości
danego pomiaru/układu.
System pozwala na równoczesny
monitoring do 9 transformatorów
Użytkownik ma również wgląd w historię,
czyli np. zmiany dobowe obciążenia lub
temperatury w ostatnim czasie.
65
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Systemy ekspertowe monitorowania stanu transformatora
System DRMCC posiada budowę modułową (dotyczy to zarówno
oprzyrządowania jak i oprogramowania) dobieraną stosowanie do
potrzeb transformatora, z którym ma współpracować. System DRMCC
monitoruje i steruje jednym transformatorem.
66
Diagnostyka on-line&
33
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Temperatury:
- górnej warstwy
- otoczenia
- hot spot
- uzwojeń
- dolnej warstwy
System chłodzenia:
- uszkodzenie
wentylatora/pompy
Przełącznik zaczepów:
- uruchamianie
- wskaz
nik położenia
wentylatorów/pomp
- licznik
- inne uszkodzenia sytemu
(dla danego położenia)
chłodzenia
- poziom oleju
- status systemu chłodzenia
Alarmy:
- gwałtowny wzrost ciśnienia
- niski/wysoki poziom oleju
- ciśnienie azotu
Rdzeń i cewki:
- gazy rozpuszczone
- zawilgocenie oleju
- obliczony czas życia izolacji
67
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
68
Diagnostyka on-line&
34
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Systemy ekspertowe monitorowania stanu transformatora
System MS2000 udostępnia użytkownikowi szczegółowy zestaw
informacji na temat poszczególnych elementów transformatora.
Zintegrowane z systemem oprogramowanie pozwala na
przeprowadzenie obliczeń cieplnych (wg IEC) oraz sterowanie układem
chłodzenia.
69
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
MS2000 Server
Wielkości i stany monitorowane:
System monitorujący
1) temperatura oleju w górnej
warstwie,
2) temperatura otoczenia,
3) prąd obciążenia,
Sensory
4) napięcie,
5) ciśnienie oleju w przepustach,
6) zawilgocenie oleju,
7) zawartość gazów w oleju,
8) pozycja PPZ,
9) zapotrzebowanie na moc
napędu PPZ,
10) status wentylatorów i pomp.
70
Diagnostyka on-line&
35
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
71
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Systemy ekspertowe monitorowania stanu transformatora
SMT05
System pozwala na
gromadzenie w bazach danych
informacji pozyskiwanych w
trybie on-line i off-line, oraz
wypracowanych na ich
podstawie prognoz. Po
przetworzeniu napływających
danych generowne ą: (1)
informacje o aktualnym stanie
transformatora, (2) sygnały
ostrzegawcze i alarmowe oraz
(3) zalecenia dalszych działań
eksploatacyjnych.
72
Diagnostyka on-line&
36
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
SMT05
Lp. Sygnał y
ródło sygnału Liczba Uwagi
sygnałów
SYGNAA
Y ANALOGOWE
Prądy, napięcia, moce
1 Prąd przewodowy SCS 9 3 fazy, GN, DN,
uzw. trójkątowe
2 Napięcie przewodowe SCS 9 3 fazy, GN, DN,
uzw. trójkątowe
3 Moc SCS 3 GN, DN, uzw.
trójkątowe
Temperatury
4 Temperatury otoczenia własny układ 3
pomiarowy
5 Temperatury oleju w górnej SCS + własny układ 2 do 4 czujników2)
2 -� 4
warstwie pomiarowy 1)
6 Temperatury oleju w górnej własny układ
1 -� 2 1 -� 2 czujniki2)
warstwie w komorze pomiarowy
przełącznika zaczepów
7 Temperatura rdzenia SCS
1 -� 2
8 Temperatury oleju na wlocie własny układ 8 4 chłodnice2)
i wylocie z chłodnicy pomiarowy
73
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
SMT05
Poziom oleju, zawartość wilgoci oraz koncentracja gazów
3)
9 Poziom oleju w konserwatorze własny układ 2
i komorze przełącznika pomiarowy
zaczepów pod obciążeniem
10 Zawartość wilgoci oraz układ pomiarowy 2
AMS -� 500 Plus -�
koncentracja gazów producenta
Calisto
rozpuszczonych w oleju
Sygnały z odczepów pomiarowych izolatorów GN i DN
11 Przepięcia docierające do własny układ 6 3 fazy, GN, DN
transformatora pomiarowy lub pakietów
SCS4)
12 Prąd upływu izolatorów własny układ 2 GN, DN
przepustowych pomiarowy
13 Pojemność izolatorów własny układ 6 3 fazy, GN, DN
przepustowych pomiarowy
14 Stratność dielektryczna własny układ 6 3 fazy, GN, DN
izolatorów przepustowych pomiarowy
74
Diagnostyka on-line&
37
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
SMT05
Moc pobierana przez napęd PPZ
15 Moc pobierana przez napęd własny układ 1 pakiet5)
PPZ pomiarowy
SYGNAA
Y ZWI
ZANE ZE ZDARZENIAMI
16 Stan pomp i wentylatorów SCS 4 + 12 4 chłodnice, po 3
wentylatory na
(włączone -� wyłączone)
każdą
17 Przepływ oleju w chłodnicach SCS 4 4 chłodnice
(jest -� niema)
Zadziałanie zabezpieczeń transformatora
18 SCS 5 Przekaz
nik główny
Przekaz
nik gazowo -�
(2 położenia), 3
podmuchowy (Buchholtz)
przekaz
niki w
komorze PPZ (1
położenie)
19 Zawór bezpieczeństwa SCS 1
20 Zawór odcinający klapowy SCS 1
75
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
SMT05
Sygnały z układu PPZ
21 Dane operacyjne SCS pakiet Zapis przełączenia,
data, pozycja
22 Zablokowanie pracy napędu SCS 1
23 Sygnalizacja położeń skrajnych SCS 2
24 Sposób przełączania (ręczne, SCS 2
automatyczne)
Sygnały z regulatora napięcia silnika PPZ
25 Przekroczenie napięcia SCS 1
roboczego transformatora
26 Przekroczenie prądu roboczego SCS 1
transformatora
27 Stan regulatora (dobry, zły) SCS 1
30 Napięcie zasilania regulatora SCS
(jest -� niema)
31 Przekroczenie zakresu regulacji SCS 1
(tak -� nie)
76
Diagnostyka on-line&
38
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
SMT05
Sygnały z szafy sterowniczej transformatora
32 Zadziałanie zabezpieczenia SCS 4 4 chłodnice
prądowego chłodnicy
33 Zadziałanie zabezpieczeń SCS 16 4 chłodnice
prądowych silników pomp
z 3 -� ma
i wentylatorów
wentylatorami
34 Zadziałanie zabezpieczenia SCS 1
głównego szafy sterowniczej
35 Wyłączenie napędu PPZ SCS 1
36 Załączenie styczników SCS 4
Grupa �� chłodnica
grupowych
+ 3 wetylatory
37 Sygnalizacja pracy I i II grupy SCS 2
77
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
SMT05
78
Diagnostyka on-line&
39
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
SMT05
79
Diagnostyka on-line&
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Syndis
ES
Tabela 1. Lista sygnałów zbiorczych
Lp. Opis sygnału Stan
1 Wzbudzenie ostrzegawczy
2 Przewzbudzenie alarmowy
3 Przewzbudzenie awaryjny
4 Jakość oleju ostrzegawczy
5 Jakość oleju alarmowy
6 Poziom oleju ostrzegawczy
7 PPZ zakłócenia ostrzegawczy
8 PPZ zakłócenia alarmowy
9 PPZ błąd dekodera kodu BCD alarmowy
10 Poziom oleju PPZ ostrzegawczy
11 PPZ nieoperatywny alarmowy
12 PPZ uszkodzenie awaryjny
Chłodzenie zadziałanie
13 alarmowy
zabezpieczeń
14 Chłodzenie nieoperatywność alarmowy
15 Brak chłodzenia awaryjny
16 Temperatura ostrzegawczy
17 Przegrzanie alarmowy
18 Przegrzanie awaryjny
19 Izolatory  zmiana pojemności alarmowy
20 Izolatory  przepięcia ostrzegawczy
21 Status MM ostrzegawczy
22 Status MM alarmowy
Dopuszczalne parametry
23 obliczane (*)
eksploatacyjne
80
Diagnostyka on-line&
40
Wykład
Diagnostyka
Elektrotechnika, V rok
Syndis
ES
81
Diagnostyka on-line&
41