Костерев Н.В., Бардик Е.И.

Национальный технический университет Украины “КПИ”

Диагностика электрооборудования электростанций и подстанций с использованием нечеткой логики

В настоящее время на современных отечественных и зарубежных электростанциях, подстанциях и в электрических сетях эксплуатируется значительное количество изношенного электрооборудования. Например, в США по состоянию на 1997г. около 65% силовых трансформаторов отработали более 25 лет, в России износ основных фондов электроэнергетики составляет около 50% [1,2]. По состоянию на конец 2005г. средний срок эксплуатации электрооборудования Украины уже превышает половину проектного, что приводит к снижению надежности его функционирования, возрастанию аварийности.

Существующая в отечественной электроэнергетике система планово-предупредительных ремонтов электрооборудования [1,2] не всегда оправдана, так как она не учитывает его реальное техническое состояние, и часто требует вывода из работы работоспособного оборудования.

Поэтому возникает необходимость разработки новых технологий и практических методов, обеспечивающих эффективное техническое обслуживание и ремонт электрооборудования по техническому состоянию. Это в свою очередь предопределяет развитие существующих методов и средств контроля для получения диагностической информации, разработки математических моделей и алгоритмов оценки технического состояния электрооборудования, составляющих основу экспертной системы принятия решений [1,3], упрощенная структурная схема которой показана на рис.1.

В общем случае экспертная система оценки технического состояния электрооборудования определяет следующее: находится ли оборудование в нормальном состоянии, не требующем какого-либо вмешательства; требуется ли дополнительное внимание со стороны персонала или учащенный контроль параметров оборудования; необходимо ли выполнение дополнительных измерений, испытаний и других профилактических мероприятий с отключением и

Рис.1.Структурная схема экспертной системы оценки технического состояния электрооборудования

без отключения; требуется ли проведение ремонтов, модернизации, облегчение режимов работы или вывод электрооборудования из работы.

Учитывая объективно существующую неопределенность, неполноту и нечеткость информации об объекте при разработке базы знаний и механизмов вывода экспертных систем целесообразно использовать аппарат нечеткой логики [1,4], позволяющий объективно оценивать техническое состояние и более обосновано принимать решения по управлению ремонтом электрооборудования.

Для оценки технического состояния электрооборудования можно использовать автоматический классификатор, построенный на основе нечетких алгоритмов и позволяющий на основе параметров состояния отнести объект диагностирования к одному из классов технического состояния [4].

Состояние силового электрооборудования характеризуется большим количеством параметров состояния (признаков) , значения которых можно получить используя штатные средства измерения или же путем проведения дополнительных испытаний на работающем или отключенном оборудовании. При большом числе параметров состояния , построение нечеткой базы знаний экспертной системы становится трудновыполнимой задачей.

По этой причине целесообразно классифицировать входные переменные на некоторые группы и построить иерархическую многоуровневую базу знаний, представляющую систему вложенных друг в друга нечетких баз меньшей размерности.

Иерархическую связь между параметрами состояния и выходным интегральным показателем (классом технического состояния) можно представить в виде дерева нечеткого логического вывода [4] в котором связь между входными переменными , которые отнесены к классам и выходной переменной описывается системой соотношений:

,

,

…………………, (1)

,

.

Все переменные, входящие в систему уравнений (1) являются лингвистическими со следующими термами: – множество термов для оценки переменной классов технических состояний ; – множество термов для оценки переменных параметров состояния ; – множество термов для оценки входных переменных состояния. Соотношениям (1) соответствуют базы знаний (обозначим их буквами ), состоящие из логических высказываний о взаимодействии входных и выходных переменных [4,5 ]:

,

…………………………………………………,

(2)

.

Здесь , – веса правил (коэффициенты доверия), характеризующие степень уверенности эксперта в этом правиле.

Такая схема организации базы знаний, отображающая иерархическую взаимосвязь между классами входных переменных и выходной переменной, позволяет по результатам каждого вида испытаний и измерений электрооборудования с использованием определенного набора параметров состояния и соответствующей базы знаний оценить техническое состояние объекта и отнести его к некоторому классу состояний (исправное или неисправное с дефектом определенного типа), определяемых по результатом данного вида испытаний или измерений. Интегральная оценка технического состояния осуществляется на основе объединения частичных выводов о техническом состоянии и выполняется с использованием базы знаний в которой все правила сформулированы на основе экспертных знаний.

Вышепредложенная иерархическая схема нечеткого логического вывода используется при разработке баз знаний экспертных систем оценки технического состояния основного и вспомогательного электрооборудования электростанций и подстанций. Она также может быть использована в экспертных системах комплексной оценки технического состояния локальных систем электроэнергетики состоящих, например, из трансформаторов собственных нужд, выключателей, кабелей, асинхронных и синхронных электродвигателей.

Литература.

[1] Алексеев Б.Л. Контроль состояния крупных силовых трансформаторов. – М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2002.–216с.

[2] Назарычев А.Н. Основные принципы системы технического обслуживания и ремонта электрооборудования по техническому состоянию//Надежность либерализованых систем энергетики /Под ред. Н.И. Воропая, А.Д. Тевяшева. – Новосибирск: Наука, 2004. – с.173-189.

[3] Структура экспертно-диагностической и информационной системы оценки состояния высоковольтного оборудования /Давиденко И.В., Голубев В.П., Комаров В.И., Осотов В.Н.//Электрические станции. 1997. №6. с.25-27.

[4] Ротштейн А.П. Медицинская диагностика на нечеткой логике. – Винница: Континент-ПРИМ, 1996. – 132с.