Обмотка

Том 12 научных докладов, Номер статьи: 20157 (2022) Цитировать эту статью

962 доступа

Подробности о метриках

Силовые трансформаторы являются важным оборудованием в энергосистемах и требуют быстродействующей и точной системы защиты для обеспечения надежности системы. В этой статье представлен алгоритм определения места повреждения силовых трансформаторов, основанный на дискретном вейвлет-преобразовании и нейронной сети обратного распространения ошибки. Система смоделирована на основе системы передачи и распределения электроэнергии Таиланда. Программное обеспечение ATP/EMTP используется для моделирования сигналов неисправности для проверки предлагаемого алгоритма, а производительность оценивается в различных условиях. Кроме того, сравниваются различные функции активации в скрытом и выходном слоях для выбора подходящих функций для алгоритма. Результаты испытаний показывают, что предложенный алгоритм позволяет правильно локализовать повреждения обмотки трансформатора в различных условиях со средней погрешностью менее 0,1%. Этот результат демонстрирует возможность реализации предложенного алгоритма в реальных системах защиты силовых трансформаторов.

Силовые трансформаторы, которые являются важным оборудованием в энергосистемах, позволяют передавать мощность между различными участками сети при разных напряжениях. Из-за увеличения энергопотребления за последнее десятилетие в результате урбанизации и экономического роста энергетические системы и взаимосвязанные энергосистемы быстро расширились и стали более сложными. Силовые трансформаторы, которые играют значительную роль в этих изменениях, уязвимы к сбоям и снижают надежность сети. Таким образом, важно создать систему защиты для точного выявления неисправностей и изоляции их от системы. Обнаружение неисправностей во время диагностики неисправностей также может помочь бригадам эксплуатации и технического обслуживания правильно реагировать на неисправности силовых трансформаторов. Неисправности обмотки часто встречаются в силовых трансформаторах; они возникают внутри трансформатора и вызваны разрушением изоляции обмоток1,2. Если неисправность не может быть устранена быстро и правильно, это может привести к непоправимому повреждению трансформатора. Силовые трансформаторы обычно защищаются с помощью комбинации реле максимального тока, реле давления и дифференциальных реле3. Управление по производству электроэнергии Таиланда (EGAT) в настоящее время использует традиционные методы диагностики неисправностей силовых трансформаторов, такие как анализ растворенных газов4, анализ частотных характеристик (FRA)5 и измерения импеданса обмоток6. Эти методы, имеющие как преимущества, так и недостатки, могут быть усовершенствованы для повышения эффективности и надежности системы.

Анализ неисправностей изучался с использованием различных методов для успешного обнаружения, идентификации и локализации неисправностей в энергосистемах. В силовых трансформаторах7 реализована система обнаружения межвитковых замыканий, которая использует нейтральный ток первичной стороны для индикации состояния неисправности7. Потери активной мощности без нагрузки и реактивная мощность могут применяться для обнаружения межвитковых замыканий в силовых трансформаторах8. Используя гармоники тока в качестве определяющего фактора, они могут правильно определить, находится ли силовой трансформатор в состоянии неисправности9,10. Система защиты на основе Интернета вещей может отслеживать и анализировать полученный сигнал11. Для трансформатора замыкание обмотки на землю является ненормальным состоянием, которое может привести к повреждению оборудования, поэтому во многих исследованиях его характеристики анализировались с целью правильной диагностики12,13. Однако реализация ограничена, поскольку такие системы требуют дополнительных компонентов или не подходят для конкретных приложений. Таким образом, математические инструменты были использованы для получения улучшенного алгоритма с более широким применением.

Вейвлет-преобразование — это математический инструмент, который можно использовать для анализа сигналов для различных целей. В приложениях энергетических систем он может преодолеть недостатки преобразования Фурье для анализа сигналов. Материнский вейвлет, используемый в анализе, также влияет на производительность алгоритмов, и производительность различных материнских вейвлетов в приложениях энергосистем сравнивалась с целью выбора оптимального материнского вейвлета для анализа неисправностей. Предыдущее исследование показало, что вейвлеты Добеши подходят для анализа условий переходных неисправностей14,15. Вейвлет-алгоритм дифференциальной защиты силового трансформатора правильно обнаруживает различные типы неисправностей16. Непрерывное вейвлет-преобразование также было реализовано путем обработки сигнала FRA для выявления деформации обмотки17. Другой алгоритм обнаружения на основе вейвлетов, требующий только высокочастотных компонентов, обнаруживает замыкания на землю с аналогичной точностью18. Характеристика значения коэффициента также представлена ​​в предыдущей работе, которая продемонстрировала, что эту характеристику можно использовать для диагностики неисправностей19. Эти приложения позволили понять пригодность вейвлетов в качестве математического инструмента для анализа сигналов переходных неисправностей. Однако желательна повышенная точность.