Xây dựng cây lỗi và ứng dụng logic mờ để chẩn đoán sự cố tiềm ẩn trong máy biến áp lực

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ VĂN HẢI XÂY DỰNG CÂY LỖI VÀ ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐỂ CHẨN ĐOÁN SỰ CỐ TIỀM ẨN TRONG MÁY BIẾN ÁP LỰC Chuyên ngành : Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số : 8520216 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2018 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Kim Ánh Phản biện 1: TS Võ Như Tiến Phản biện 2: TS Phan Văn Hiền Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 12 năm 2108 * - Trung tâm Học liệu Truyền thông Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng 1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LUẬN VĂN LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Máy biến áp (MBA) phần tử quan trọng hệ thống truyền dẫn phân phối điện kể từ nguồn phát đến phụ tải Do đó, chiến lược bảo dưỡng phòng ngừa cho MBA lực dựa tình trạng hay dựa thông tin dự báo để cải thiện độ tin cậy tính sẵn sàng hệ thống quan tâm cách đặc biệt hầu hết nhà máy Một trường hợp cụ thể nhà máy lọc dầu Dung Quất, 10 năm vận hành vừa qua, việc bảo dưỡng túy hoàn toàn dựa kinh nghiệm theo khuyến cáo nhà sản xuất Chúng ta biết rằng, chế suy thoái, lỗi, hư hỏng thiết bị có tính chất ngẫu nhiên Do đó, định bảo trì dựa theo kinh nghiệm theo thời gian sử dụng mù mờ, dẫn đến lãng phí do: thay sớm thiết bị, hỏng hóc đột ngột dẫn đến dừng hệ thống thời gian dài (do không kịp chuẩn bị phụ tùng thay thế) Xuất phát từ thực tế này, luận văn thực hai vấn đề: (i) nghiên cứu xây dựng lỗi để tất lỗi xảy nguyên nhân gốc rễ xảy lỗi tất cấu tử bên bên ngồi MBA, (ii) phân tích mẫu dầu để để đánh giá tình trạng phân loại lỗi xảy MBA lực Đây phần việc quan trọng cơng tác bảo trì bảo dưỡng thường xuyên nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Luận văn nhắm đến thực hai vấn đề sau: - Xây dựng lỗi cho MBA lực để tất lỗi xảy nguyên nhân gốc rễ xảy lỗi tất cấu tử bên bên MBA 2 - Ứng dụng logic mờ việc chẩn đoán sớm cố MBA lực với độ xác cao nhằm ứng dụng vào việc chuẩn bị công tác hậu cần bảo trì thường xun Cơng ty lọc hóa dầu Bình Sơn ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Trong phạm vi đề tài này, nghiên cứu thực MBA lực làm mát dầu khoán (mineral oil) Cụ thể: Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc nghiên cứu tổng quan lỗi có để xây dựng lỗi; Khảo sát tất phương pháp thực để chẩn đốn MBA thơng qua phân tích khí hòa tan dầu cách điện thường gọi phương pháp DGA (Dissolved Gas-in_oil Analysis); Nghiên cứu, ứng dụng logic mờ, để nâng cao độ xác cơng tác chẩn đốn lỗi MBA thơng qua phân tích mẫu dầu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tìm kiếm công việc thực dựa vào tất nguồn tài nguyên có sách, luận văn, luận án báo công bố để: Nghiên cứu xây dựng lỗi MBA lực; Khảo sát phép thí nghiệm để xác định loại lỗi lỗi MBA; Nghiên cứu đặc tính hóa lý dầu cách điện MBA, chế hoạt động phân hủy trình làm việc ứng dụng việc chẩn đốn; Nghiên cứu áp dụng cơng cụ phù hợp để cải thiện độ xác nghiên cứu trước việc chẩn đốn phân tích mẫu dầu; Xây dựng thuật toán, sử dụng phần mềm Matlab-Simulinkđể tính tốn Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Tại nhà máy lọc dầu Dung Quất có 109 MBA lực để phân phối điện đến tất phân xưởng sản xuất Với vai trò thết bị đầu tuyến nên máy phải chẩn đoán định kỳ bảo dưỡng thường xuyên nhằm trì độ tin cậy khả cung cấp điện liên tục Trong suốt thời gian kể từ nhà máy vào vận hành thời điểm tại, có hai vấn đề lớn cần phải nghiên cứu đề xuất hướng giải sớm tốt là: - Xây dựng lỗi MBA lực nhằm mục đích xác định đánh giá tác động lẫn phần tử cấu thành MBA lực đến trình hình thành lỗi Điều cho phép phận bảo trì phân tích phân loại lỗi đến từ nguyên nhân cuối chuẩn bị vật tư thay xây dựng kế hoạch can thiệp hợp lý - Trong tất phương pháp thơng qua thí nghiệm để chẩn đốn lỗi MBA, ngồi việc đo phóng điện cục có phương pháp DGA cho phép thực trực tiếp (online) không cần cắt điện Đồng thời, phương pháp cho chẩn đốn nhiều lỗi mà phương pháp khác khơng có [17] Ngày nay, với cơng cụ kỹ thuật đại cho phép phân tích mẫu dầu thực online trường Tốc độ sinh khí tham số chứa đựng thơng tin có giá trị phục vụ cho việc đánh giá mức độ suy thối MBA [20,21] Thơng thường, việc chẩn đốn lỗi MBA phương pháp DGA áp dụng túy dựa theo tiêu chuẩn IEC 60599 [6,7,8] Điều lên vấn đề mẫu dầu chứa đựng thông tin vài nguyên nhân cố lúc, mẫu dầu có giá trị phân tích nằm ngồi biên giới hạn tiêu chuẩn IEC chưa đưa kết luận Chính vậy, cơng việc thứ hai luận văn tập trung nghiên cứu để đề xuất cải tiến thuật toán chẩn đốn lỗi dựa việc phân tích mẫu dầu Mục đích cuối để ứng dụng vào cơng tác bảo trì, nâng cao độ tin cậy cải thiện hiệu sản xuất kinh doanh tổ hợp lọc hóa dầu Bình Sơn CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu kết luận chung, nội dung đề tài tổ chức thành chương Bố cục nội dung luận văn sau: - Chương 1-Tổng quan luận văn - Chương 2-Xây dựng lỗi cho máy biến áp lực - Chương 3-Tổng quan chẩn đoán lỗi máy biến áp dựa vào kỹ thuật phân tích mẫu dầu - Chương 4-Ứng dụng logic mờ để chẩn đoán cố tiềm ẩn máy biến áp lực CHƯƠNG - XÂY DỰNG CÂY LỖI CHO MÁY BIẾN ÁP LỰC 2.1 GIỚI THIỆU Cây lỗi MBA mô tả biểu thị quan hệ nguyên nhân kết dạng lỗi thiết bị, lỗi mức độ nghiêm trọng MBA lỗi mức độ thành phần biểu diễn nhưa thư mục Cây lỗi mô tả quan hệ logic phần tử hay phần tử mảng thiết bị; lỗi lỗi hệ thống Phương pháp lỗi phương pháp hiệu để nghiên cứu độ tin cậy hệ thống công nghiệp [18] 2.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÂY LỖI Cây lỗi MBA nghiên cứu xây dựng dựa sở sau: Cấu tạo MBA; Kinh nghiệm vận hành, bảo dưỡng, thí nghiệm MBA lực; Tham khảo ý kiến chuyên gia MBA tham khảo qua tài liệu nhà sản xuất MBA Để xây dựng lỗi MBA cần dựa vào cấu tạo MBA trả lời câu hỏi sau [11]: a Thiết bị gồm thành phần nào? Chức ? b Những cố xảy thành phần đó? c Những hậu xảy cố gì? d Có thể làm để giảm xác suất cố, xác định khởi đầu cố giảm hậu cố? Tăng cường giảm bảo dưỡng, kiểm tra định kỳ, tìm kiếm phương pháp kiểm tra, kiểm sốt lỗi, chuẩn bị phương án vật tư, dụng cụ thay thế? 2.2.1 ấ o MBA MBA cấu tạo từ thành phần bao gồm phần lõi từ cuộn dây Ngồi cấu tử sứ cách điện, biến dòng điện, đầu nối, phận chuyển nấc phân áp, cách điện rắn, cách điện lỏng (dầu làm mát dầu cách điện), vỏ máy, cánh tản nhiệt, bình dầu phụ, đồng hồ hiển thị nhiệt độ cuộn dây, đồng hồ hiển thị nhiệt độ dầu, rơ le áp suất, rơ le hơi, thị mức dầu 2.2.2 ác ô g số kỹ Các thông số kỹ thuật máy biến áp sau: Công suất định mức; Điện áp định mức; Dòng điện định mức sơ cấp thứ cấp; Tần số định mức; Điện áp ngắn mạch MBA; Dòng điện khơng tải I0 (A); Tổn hao khơng tải; Tổn hao ngắn mạch; Tổ đấu dây 2.3.3 ác p ươ g p áp í g ệ đ xác đị ỗ MBA Thí nghiệm, kiểm tra nhằm mục đích phát hư hỏng bất thường MBA: Kiểm tra tổng thể bên ngồi; Thí nghiệm khơng tải; Đo điện trở cách điện hệ số hấp thụ cuộn dây MBA; Đo điện trở chiều cuộn dây; Kiểm tra tỷ số biến áp ; Kiểm tra tổ nối dây; Thí nghiệm dầu cách điện; Thử nghiệm điện mơi điện áp tăng cao tần số công nghiệp; Quét đáp ứng tần số; Đo phóng điện cục bộ; Kiểm tra nhiệt độ; Thí nghiệm độ ẩm cách điện cứng; Thí nghiệm tổn thất ngắn mạch điện áp ngắn mạch; Thí nghiệm thiết bị phụ trợ 2.3 XÂY DỰNG CÂY LỖI CHO MBA LỰC Cây lỗi MBA chia thành phần vào cấu tạo MBA cuộn dây (winding); lõi từ (core); bình chứa (tank); sứ cách điện (bushing); cách điện rắn (cellulose isolation) hệ thống làm mát (cooler) dầu cách điện, Các phần tử bảo vệ rơ le hơi, van phòng nổ, biến dòng điện, biến điện áp, đồng hồ đo nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây góp phần bảo vệ MBA hoạt động an tồn nên khơng đưa vào lỗi 7 2.3.1 Gô g Gông từ gồm thép ghép với thành hình trụ, quấn dây dẫn Chức dẫn từ, đó, mã lỗi (failure mode) chức giảm hiệu suất MBA Nguyên nhân dẫn đến hỏng khí qua q trình lắp đặt, vận chuyển, máy biến áp chịu dòng ngắn mạch, nguyên nhân khác từ dư, vật liệu dẫn từ 2.3.2 ộ dây Chức dẫn dòng điện, vòng dây dẫn quấn quanh trụ, gông từ, chịu tác động nhiệt độ dẫn dòng lực điện điện động ngắn mạch Lỗi cuộn dây hỏng vật liệu hỏng cách điện rắn 2.3.3 Vỏ áy Vỏ máy hay gọi bình chứa MBA, phận chứa phần gông từ, cuộn dây, dầu làm mát, biến dòng điện, biến điện áp, đầu cực chuyển đổi nấc phân áp, phần phụ kiện cảm biến nhiệt độ, đồng hồ, sứ đỡ, cánh tản nhiệt, bình dầu phụ, van phòng nổ,v.v…Lỗi theo chức vỏ máy rò rỉ dầu, hỏng vỏ máy, dự kiện dẫn đến hỏng khí lỗi vật liệu Trong va đập khí chiếm phần lớn biến dạng vận chuyển từ nơi sản xuất đến nơi lắp đặt, trình lắp đặt, nâng hạ, vật rắn va đập, trình vận hành, máy biến áp bị phóng điện, ngắn mạch mạch, q dòng sét lan truyền dẫn đến áp áp suất từ bên Hỏng vỏ máy vật liệu phải kể đến môi trường làm việc muối bám gây rỉ, vật liệu chế tạo roăng làm kín khơng phù hợp gây rò rỉ dầu, roăng làm kín bị già hóa theo thời gian gây rò rỉ dầu máy biến áp 2.3.4 V ệ đ ệ - đ ệ rắ Cách điện rắn cho cuộn dây, vật liệu chủ yếu xenlulo, giấy cách điện Theo chức cách điện lỗi xác định không đảm bảo cách điện phần mang điện phần không mang điện Lỗi chủ yếu khí vật liệu Về khí, q trình vận chuyển máy biến áp từ nơi sản xuất đến nơi lắp đặt, có rung động mạnh, tạo nên va đập, gây xô lệch, gây hỏng cách điện rắn, va đập lực điện động vận hành Vật liệu, phải kể đến nóng cục bộ, độ ẩm bên trong, làm cho giấy cách điện dây quấn cách điện dẫn đến cố Dầu cách điện, vừa làm mát cho MBA vừa cách điện cho phần mang điện với đất 2.3.5 Hệ ố g à dầ đ ệ Hệ thống làm mát bao gồm cánh tản nhiệt, dầu cách điện, quạt cưỡng bức, động kéo quạt, hệ thống điều khiển quạt cưỡng Lỗi hệ thống làm mát tức chức giải nhiệt cho máy biến áp không thiết kế Quạt, động bị hỏng, hệ thống điều khiển không hoạt động, dầu cách điện không đối lưu để dẫn tản nhiệt, dầu cách điện không cách điện, dầu bị già hóa, chứa nhiều tạp chất, nước, cánh tản nhiệt bị bụi bẩn làm cho nhiệt độ không tản đi, cánh tản nhiệt chứa nhiều khuyết tật, móp méo, khơng kín, rò rỉ dầu 2.3.6 Sứ đ ệ Chức sứ cách điện phần mang điện phần vỏ, để đưa ty sứ xuyên qua mặt MBA Hỏng sứ cách điện dẫn đến phóng điện vỏ, ngun nhân vỡ sứ va đập khí, lực điện động gây ngắn mạch, bụi muối bám dày cộng với độ ẩm cao Sứ chịu sức căng cáp lực, cáp động lực giản nở theo nhiệt độ, kéo đẩy, chèn ép gây nên hỏng sứ Ngồi ra, sứ bị già hóa theo thời gian theo môi trường làm việc, đặc biệt sứ làm từ vật liệu cách điện polymer Một hỏng hóc khác cần phân tích roăng làm kín đế sứ, ty sứ vị trí xả khí bị già hóa, gây nên rò rỉ dầu, phóng điện 9 2.3.7 Bộ c ỉ ấc áp p â áp Chức chuyển nấc MBA thay đổi đầu phân áp, tức thay đổi tỷ số vòng dây, dẫn đến thay đổi tỷ số biến áp, để điều chỉnh điện áp hoạt động thay đổi điện áp đầu vào, nhằm đảm bảo điện áp đầu theo yêu cầu phụ tải Lỗi chức dẫn đến MBA không thay đổi nấc phân áp chia thành hai nhánh, nhánh phận chuyển mạch nhánh điều khiển Nhánh chuyển mạch hư hỏng tiếp điểm động tiếp điểm tĩnh, cấu truyền động Nhánh điều khiển bao gồm hỏng mạch điều khiển, động Nguyên nhân vận hành chưa đúng, bảo dưỡng kém, hao mòn vận hành Bên cạnh đó, nấc phân áp bao gồm đầu đưa từ cuộn dây, mối nguy dẫn đến phóng điện 2.4 KẾT LUẬN Trong phần này, luận văn trình bày "cây con" lỗi dẫn đến hỏng dừng MBA Nó xác định dựa cấu tạo MBA, lỗi thành phần MBA như: cuộn dây, gơng từ, sứ cách điện, vỏ máy Dựa vào đây, người vận hành phân tích định vị nhanh nguyên nhân dựa hậu dấu hiệu vừa xảy để có biện pháp can thiệp phù hợp Kết sở việc phân tích, đánh giá độ tin cậy MBA hệ thống cung cấp điện Đồng thời lỗi thể lỗi xuất từ sớm, tiềm ẩn, nguy dẫn đến cố hỏng hóc lớn máy biến áp 10 CHƯƠNG 3- TỔNG QUAN VỀ CHẨN ĐOÁN LỖI MÁY BIẾN ÁP DỰA VÀO KỸ THUẬT PHÂN TÍCH MẪU DẦU 3.1 GIỚI THIỆU Xét mặt vật lý, lỗi phần tử MBA dẫn đến tượng bất thường máy Các tượng đơn giản như: rò rỉ dầu hỏng bình chứa, hỏng roăng cao su làm kín, nhiệt độ bên tăng lên mơi trường và/hoặc q tải,…Ngồi ra, có nhiều lỗi khác khó phát q trình hoạt động phóng điện cục bộ, phóng điện lượng thấp, phóng điện lượng cao, nhiệt cục bên MBA Để phát lỗi này, người ta thường thực hai cách: (i) chẩn đoán online (ii) chẩn đốn offline Ta thấy kỹ thuật chẩn đoán lỗi MBA dựa vào phương pháp phân tích mẫu dầu vượt trội so với các phương pháp khác phân ích rung, trường nhiệt độ, phóng điện cục với số ưu điểm sau: chẩn đốn nhiều lỗi cho phép chẩn đoán lỗi MBA máy hoạt động Dầu MBA có tác dụng cách điện, làm mát, chống ăn mòn, hạn chế ảnh hưởng hồ quang điện Dầu thành phần tiếp xúc trực tiếp với phần tử mang điện đầu nối, sứ, ty sứ, cuộn dây, gông từ, vỏ máy, phần phụ đồng hồ nhiệt độ, biến dòng điện, biến điện áp, cách điện rắn, Trong trình vận hành, dầu bị phân hủy tác dụng điện nhiệt.Từ đó, ta xác định lỗi MBAthơng qua việc phân tích hàm lượng khí tồn dầu 3.2 TỔNG QUAN VỀ DẦU MBA Dầu cách điện biến áp điện thường gọi dầu MBA Nó thường sản xuất cách chưng cất phân đoạn xử lý liên tiếp từ dầu thơ Đó lý dầu gọi dầu khống cách điện Dầu biến phục vụ chủ yếu hai mục 11 đích: thứ chất lỏng cách điện MBA điện,thứ hai tản nhiệt cho biến áp đóng vai trò chất làm mát Ngồi ra, dầu phục vụ với hai mục đích khác: giúp bảo vệ lõi, cuộn dây ngâm hoàn toàn dầu mục đích quan trọng dầu ngăn cản tiếp xúc trực tiếp oxy khí với cellulose làm giấy cách điện cuộn dây Cấu tạo phân tử tổng quát dầu MBA [3]:  Oil - CnH2n+2 n~20-40  (Carbonoxides - CO, CO2)  (Hydrocarbons - CnHm Thông số kỹ thuật tiêu biểu dầu là: điểm chớp cháy 140°C cao hơn, điểm rót chảy - 6°C thấp hơn, độ bền điện môi 24 MV/m (RMS) cao Các thông số dầu biến áp phân thành loại sau: Thông số điện; thông số hố chất; thơng số vật lý Chất lượng dầu ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy, tuổi thọ MBA Trong trình vận hành cần phải thường xuyên theo dõi tình trạng dầu để kịp thời phát thay đổi tính chất dầu Dầu bị xuống cấp tạo sản phẩm dầu phân hủy, đặc biệt chất keo có chứa nguyên tử kim loại, chất có hoạt tính bề mặt dạng anion nước ngưng tụ; lắng đọng chất bán dẫn bề mặt tác dụng điện trường; biến dạng điện trường, thay đổi phân bố điện áp; giảm độ bền điện mơi; Phóng điện bề mặt, tỏa khí phóng điện vòng 3.3 ĐẶC TINH LÝ HOA VA QUA TRINH PHAN HỦY KHI HOẠT DỘNG CỦA MBA DƯỚI TAC DỤNG CỦA NHIỆT VÀ DIỆN Các nghiên cứu chế sinh khí giấy, dầu duới tác động nhiệt hay điện tìm thấy nghiên cứu từ năm 1930 [4] Người ta nhận thấy tác dụng điện nhiệt, phần tử hydro–cacbon khống dầu bị phân 12 huỷ thành dạng hydrogen mảnh H–C, mảnh kết hợp với để tạo khí hydrohen (H2), methane (CH4), ethane (C2H6), ethylene (C2H4), acetylene (C2H2), … Qua nghiên cứu sau số lượng chất khí riêng biệt phụ thuộc vào nhiệt độ lân cận điểm chịu tác dụng Hastead đề xuất mơ hình nhiệt động học để mơ tả mối quan hệ lỗi nhiệt đặc tính sinh khí Nghiên cứu mối quan hệ chất khí tạo theo thứ tự với gia tăng nhiệt độ: H2 → CH4 → C2H6 → C2H4 → C2H2 Ví dụ: H2 tạo nhiệt độ thấp số lượng gia tăng cách ổn định C 2H2 tạo nhiệt độ cao (~ 10000C) gia tăng số lượng cách ổn định Sự suy giảm phẩm chất cách điện dạng giấy MBA chẩn đoán cách thông thường theo số lượng tỉ lệ CO CO2 hoà tan (tiêu chuẩn IEC 599) Ta đo có mặt chúng gia tăng nhiệt cách đột ngột qua ngưỡng, khoảng 1400C – 1500C Tuy nhiên việc đo đạc chưa đủ để thiết lập nên định nghĩa cho việc chẩn đốn CO CO2 tìm thấy MBA đơn giản kết Oxy hoá dầu điều kiện làm việc nhiệt độ thấp kéo dài Các nhà nghiên cứu tìm CO CO2 hấp thụ vào giấy cách điện sau tạo ra, kết thể dao động giá trị tập trung đo 3.4 MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA LỖI MBA VÀ CÁC KHÍ PHÂN TÍCH ĐƯỢC Dầu MBA hoạt động tác dụng trình điện nhiệt sinh loại khí với tỉ số khác Căn vào chia nhóm sau đây: 13 Nhóm hydrocacbon nhóm Hydrogen: CH4 (Methane); C2H6 (Ethane); C2H4 (Ethylene); C2H2 (Acetylene); H2 (Hydrogen); Nhóm cacbon oxides: CO-Cacbon monoxide CO2 (cacbon dioxide); Ở nhiệt độ thấp, dầu tạo CH4 (Methane), C2H6 (Ethane) nhiệt độ cao sinh khí C2H4; C2H6 (Ethane); Tác dụng lên cellulose tạo khí CO2 CO nhiệt độ cao ngược lại CO CO2; Hồ quang: khí H2 C2H2với CH4và C2H4 Mối tương quan cố MBA diện khí sau: P g đ ệ cục oặc ầ g q a g làm cho dầu phân ly tạo khí H2 cellulose tạo khí H2, CO, CO2; Q ệ Dầu MBA phân ly tạo khí chủ yếu CH4 C2H4 khí H2 C2H6 3.5 SỰ RA ĐỜI CỦA PHƯƠNG PHÁP DGA VÀ CÁC QUY TẮC CHẨN ĐOÁN LỖI MBA Phương pháp đánh giá tình trạng MBA thơng qua việc sử dụng nồng độ khí hòa tan dầu sử dụng vào năm 70 kỷ 20 liên tục phát triển nay, thu nhiều kết việc đánh gía tình trạng MBA IEC ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật phương pháp đánh giá MBA thông qua DGA số IEC 60599 vào năm 1978 [8], phiên thứ hai vào năm 1999 [7], phiên thứ ba vào tháng năm 2015 [6] Người ta thường dùng phương pháp tỉ lệ, phương pháp khí (key gas) phương pháp thông minh nhân tạo Với phương pháp tỷ lệ, tỉ lệ hàm lượng khí mẫu dầu R1=CH4/H2; R2=C2H2/C2H4; R3=C2H2/CH4; R4=C2H6/C2H2; R5=C2H4/C2H6; R6=C2H6/CH4để đưa lỗi Hiện 14 tại, luật phổ biến sau: Luật chẩn đoán Goger sửa đổi [3]; Luật chẩn đoán Dornenurg [3]; Luật chẩn đoán theo tiêu chuẩn IEC 599 IEC 599 sửa đổi [6, 7, 8]; Luật chẩn đoán khí đặc trưng (key gas) [3]; Luật chẩn đoán Jica [3]; Luật chẩn đoán EPS.Wang [3]; Luật chẩn đoán củaViện lượng Nga [3]; Luật chẩn đoán tam giá Duval [3] 3.6 KẾT LUẬN Chúng ta nhận thấy phương pháp DGA sử dụng rộng rãi hiệu cho việc chẩn đoán lỗi tiềm ẩn MBA lực Những phương pháp dựa DGA đời từ sớm Tuy nhiên, nghiên cứu tiếp tục thực để cải tiến độ chínhxác việc chẩn đốn kiểm soát lỗi củaMBA lực Như cho thấy trên, có nhiều qui tắc chẩn đốn MBA thơng qua việc phân tích hàm lượng khí mẫu dầu phát sinh suốt trình vận hành Tuy nhiên, thân phương pháp có điểm mạnh điểm hạn chế nó, đặc biệt độ tin cậy kết chẩn đốn khơng cao Trên thực tế kinh nghiệm tác giả việc vận hành bảo dưỡng MBA Công ty lọc hóa dầu Bình Sơn, việc chẩn đốn thường kết hợp nhiều phương pháp khác để kiểm tra chéo nhằm nâng cao độ tin cậy kết Hiện nay, quy tắc tiêu chuẩn IEC hiệp hội Uỷ ban Kỹ thuật Điện Quốc tế sử dụng rộng rãi có giá trị thực tiễn pháp lý cả.Tuy nhiên, tiêu chuẩn có điểm chồng lấn tỷ số Rx dẫn đến nhiều trường hợp việc chẩn đốn khơng đưa kết luận; cho kết luận kết luận không với thực tế 15 lỗi Do đó, phần luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng Logic mờ sở tiêu chuẩn IEC 60599 năm 2015 để đối chiếu đánh giá kết 16 CHƯƠNG - ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐỂ CHẨN ĐOÁN SỰ CỐ TIỀM ẨN MÁY BIẾN ÁP LỰC 4.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT LOGIC MỜ Trong vài thập niên gần đây, việc nghiên cứu thuật toán điều khiển tiếp cận với tư người gọi trí tuệ nhân tạo Đây lĩnh vực phát triển mạnh mẽ Trong bối cảnh luận văn này, logic mờ (Fuzzy logic) sử dụng cơng cụ để xác định phân loại lỗi MBA dựa DGA Ưu điểm logic mờ cho phép tổng hợp logic mà khơng cần biết xác cấu trúc tham số hệ thống Nhược điểm phương pháp để tổng hợp logic mờ cần phải có kinh nghiệm chuyên gia để xây dựng qui tắc phù hợp [1] Định nghĩa tập mờ; Một vài dạng hàm liên thuộc thường sử dụng; Mơ hình mờ cho đối tượng, mơ hình Mamdani mơ hình Sugeno Như việc áp dụng kỹ thuật mờ cho đời logic với tính chất hồn hảo Các logic mờ cho phép thiết kế đa dạng, qua việc tổ chức nguyên tắc điều khiển chọn tập mờ cho biến ngôn ngữ cho phép người ta thiết kế logic mờ khác Điều có nghĩa q trình xử lý logic mờ với nguyên tắc điều khiển cho đối tượng có đặc tính động học khác hoàn toàn 4.2 NỀN TẢN CỦA TIÊU CHUẨN IEC 60599 IEC ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật phương pháp đánh giá máy biến áp thông qua DGA số IEC 60599 vào tháng năm 2015 [6] tóm tắt bước sau : Bước 1: Lấy mẫu phân tích theo phương pháp ASTM D3612C Bước 2: Xem xét khí có dấu hiệu tăng lên Nếu 17 khí khơng liên quan đến lỗi, máy biến áp xác định bình thường Bước 3: Nếu có khí liên quan đến lỗi khí tính tốn theo tốc độ sinh khí, tốc độ sinh khí khơng, máy biến áp bình thường, tốc độ sinh khí lớn ngưỡng cho phép, đưa vào chẩn đốn theo tiêu chuẩn Bước 4: Chẩn đoán lỗi theo qui tắc sau: Dựa vào giá trị tí số R1, R2, R3, chia thành ngưỡng, mã bảng 4.1 Bảng 4.1 Mã R1, R2, R3 dựa theo tiêu chuẩn IEC 60599 Mã R1 R2 R3 3 Dựa vào mã, lỗi phân chia bảng sau Hiện tượng TT R1 R2 R3 Già hóa bình thường (khơng lỗi) 0 PD, phóng điện lượng thấp PD, phóng điện lượng cao 1 D1, vầng quang lượng thấp 1-2 1-2 D2, vầng quang lượng cao Quá nhiệt 700 C 2 0 0 0 Bước 5: Khuyến cáo Lưu đồ chẩn đốn áp dụng logic mờ hồn tồn giống Chuyển đổi qui tắc chẩn đoán theo tiêu chuẩn IEC việc mờ 18 hóa qui tắc 4.3 XÂY DỰNG LOGIC MỜ DỰA TRÊN NỀN TẢN TIÊU CHUẨN IEC 60599 4.3.1 G ệ og c ô g àư đ og c Logic thông minh (intelligent algorithms), ví dụ: hệ chuyên gia, mạng nơron, …đã nghiên cứu để áp dụng chẩn đoán sớm cố, nhiên, chưa có hệ locgic thỏa mãn, hầu hết đáp ứng với việc máy biến áp có lỗi [15] Trong trường hợp, máy biến áp chứa đựng nhiều lỗi, lỗi nặng thể logic Các phương pháp dựa tỉ số cách chắn Logic mờ đề xuất áp dụng giúp đơn giản hóa mối quan hệ nguyên nhân cố máy biến áp Trong q trình chẩn đốn cố thường thể cách không rõ ràng dạng tập hợp khơng xác định Điều gây khó khăn cho việc biểu diễn nguyên nhân Việc ứng dụng logic mờ luận văn giải vấn đề Kết đề tài cho phương pháp chẩn đốn có độ xác cao việc ứng dụng logic mờ, chẩn đoán nhiều lỗi liệu dầu chứa nhiều lỗi, điểm mà tiêu chuẩn IEC 60599 chưa thực 4.3.2 ọ ô Logic mờ xây dựng sở sử dụng công cụ logic mờ Matlab, kiểu Sugeno logic suy luận [1, 3, 13] 4.3.3 Xây dự g ê ộc c o đầ đầ FIS mờ gồm có tỷ số R1, R2, R3 đầu vào Các qui tắc chẩn đoán lỗi tiêu chuẩn IEC giữ nguyên Điểm hạn chế lớn phương pháp IEC tỷ số thay đổi điểm giới hạn biên, mã lỗi thay đổi rõ ràng 0, Thực tế, biên mà khơng rõ ràng Nó phụ thuộc vào tương quan giá 19 trị tỷ số Mã IEC 0, 1, thay mã mờ thấp (kí hiệu L), trung bình (kí hiệu M) cao (kí hiệu H) Bởi ko chắn khí phân tích, sai số lấy 10% (tiêu chuẩn IEC) Hàm liên thuộc cho mã 0, 1, tỷ số R1, R2, R3 Xây dựng suy diễn mờ: Bộ suy diễn mờ có kiểu lỗi dựa hồn tồn tiêu chuẩn IEC-60599, áp dụng cho logic mờ có 10 12 quy tắc, trọng số từ dải đến Bộ suy diễn mờ có kiểu lỗi hàm liên thuộc, trọng số từ dải đến 1, TH (0-0.2), PD (0.4), D1(0.6), TH(0.8) D2 (1.0) Điểm khiếm khuyến lớn phương pháp IEC 16 mã lỗi tổng số 27 Chỉ 11 qui tắc đưa IEC nằm 27 (3x3x3) qui tắc đề xuất, để xử lý vấn đề này, 11 qui tắc hành chỉnh sửa biến mờ thêm 16 qui tắc vào để đạt qui tắc mở rộng có tham vấn ý kiến chuyên gia (gần 1500 mẫu DGA khứ) [9] 4.3.4 ác q ắc Dựa tiêu chuẩn IEC 60599, qui tắc mờ xây dựng dựa tiêu chí sau: Tiêu chuẩn IEC-60599 Bản chất vật lý lỗi: Một cách tổng quát, lỗi máy biến áp chia hai nhánh, nhánh lỗi điện phóng điện cục (PD), vầng quang, hồ quang (D) nhánh lỗi nhiệt nhiệt độ (TL, nhiệt độ thấp (Thermal low) TH, lỗi nhiệt (Thermal fault) Trên sở đó, qui tắc mờ xây dựng với bộ: 10 qui tắc, 12 qui tắc 27 qui tắc a) Bộ logic mờ 10 qui tắc Dựa hoàn toàn vào tiêu chuẩn IEC, xây dựng 10 20 luật mờ tương ứng với lỗi, Từ qui tắc số đến qui tắc số không xét đến tỷ số R3 b) Bộ logic mờ 12 qui tắc Dựa hoàn toàn vào tiêu chuẩn IEC, xây dựng 12 luật mờ tương ứng với lỗi, có xét đến đầy đủ tỷ số R1, R2, R3 c) Bộ logic mờ 27 qui tắc Chúng ta có tỷ số R1, R2, R3 với mức (thấp, trung bình, cao), phải xây dựng tổ hợp 3x3x3=27 luật mờ, dựa vào tiêu chuẩn IEC 60599, 12 qui tắc rõ tiêu chuẩn IEC-60599 tham chiếu, để phát triển thêm số qui tắc lại, gộp lỗi phát triển thêm dựa theo kinh nghiệm chuyên gia [9] Các lỗi chẩn đoán là: PD, D1 (arc hay discharge lượng thấp), D2 (arc hay discharge lượng cao), TL (quá nhiệt, nhiệt độ thấp 7000C) 4.4 ỨNG DỤNG CƠNG CỤ MATLAB ĐỂ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CHẨN ĐỐN Theo lý thuyết logic mờ, thực xây dựng logic mờ sử dụng cơng nghệ fuzzy toolbox có sẵn matlab sau: ZFIS editor chương trình tạo lập logic mờ bản, cho phép xác định số đầu vào, số đầu ra, đặt tên biến vào, biến ra, tạo lập soạn thảo hàm liên thuộc [12, 13] 4.5 KẾT QUẢ CHẨN ĐOÁN Các giả thiết: Tổng hàm lượng khí cháy vượt ngưỡng cho phép (có xét đến khí CO CO2), giá trị tham khảo