Ứng dụng mạng noron nhân tạo hỗ trợ chẩn đóan cách điện cuộn dây stator máy phát thủy điện

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA QUẢN LÝ SAU ĐẠI HỌC – BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN -o0o - NGUYỄN HÙNG LƯNG ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO HỖ TR CHẨN ĐOÁN CÁCH ĐIỆN CUỘN DÂY STATOR MÁY PHÁT THUỶ ĐIỆN Người hướng dẫn luận án: TSKH HỒ ĐẮC LỘC Tháng 11/2003 Thứ tự: - Trang bìa trang 1: - Trang : - Trang 3: - trang 4: - trang 5: - trang kế: - trang - trang tiếp theo: - tóm tắt lý lịch trích ngang - họ tên - ngày tháng năm sinh: - địa chi liên lạc Quá trình đào tạo khung đề tài CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH…… Tờ nhiệm vụ luận văn lời cám ơn tóm tắt luận văn thãc só Mục lục toàn nội dung luận văn tài liệu tham khảo Nơi sinh (bắt đầu từ đại học đến nay) Quá trình công tác (bắt đầu từ làm đến nay) Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách Khoa Cộng hòa Xã hội Chủ nghóa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc XUW XUW NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Hùng Lượng Ngày, tháng, năm sinh: 28 – 08 – 1964 Chuyên ngành: Hệ Thống Điện Phái: Nam Nơi sinh: Thái nguyên Mã số: 2.06.07 I TÊN ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO HỖ TR CHẨN ĐOÁN CÁCH ĐIỆN CUỘN DÂY STATOR MÁY PHÁT THUỶ ĐIỆN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1- Khảo sát cấu trúc cuộn dây stator, bước phát triển công nghệ chế tạo cách điện cuộn dây, xem xét yếu tố tác động gây suy giảm chất lượng cách điện 2- Khảo sát phương pháp chẩn đoán suy giảm chất lượng cách điện cuộn dây stator máy phát điện sử dụng 3- Thu thập liệu liên quan đến chế độ vận hành kết thử nghiệm từ số máy phát thuỷ điện Trên sở đánh giá độ tin cậy việc chẩn đoán độ bền điện lại cách điện 4- Ứng dụng mạng nơron hỗ trợ chẩn đoán cách điện cuộn dây stator máy phát thuỷ điện, xây dựng chương trình chẩn đoán độ bền điện cách điện cuộn dây stator tổ máy phát thuỷ điện Trị An III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ 09 – 02 – 2004 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ 09 – 07 – 2004 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TSKH HỒ ĐẮC LỘC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH (Ký tên ghi rõ họ, tên, học hàm học vị) Nội dung đề cương luận văn Thạc Só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Ngày tháng năm 2004 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách Khoa XUW NGUYỄN HÙNG LƯNG ỨNG DỤNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO HỖ TR CHẨN ĐOÁN CÁCH ĐIỆN CUỘN DÂY STATOR MÁY PHÁT THUỶ ĐIỆN Chuyên ngành: Hệ Thống Điện Mã số ngành: 2.06.07 LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2004 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc toàn thể Thầy, Cô tận tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức trình học tập Chân thành cảm ơn Thầy Hồ Đắc Lộc định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ suốt trình thực luận văn Cám ơn Gia đình, bạn lớp đồng nghiệp động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trình học tập thực Luận văn Thành phố Hồ Chí Minh ngày 04/7/2004 Nguyễn Hùng Lượng ABSTRACT The insulating capability of a generator stator coil is an important element that influences the reliability and the lifetime of equipment The isulating capability of stator coil is declined by various stress under generator operation In case dielectric breakdown occurred when generator is operating in a system, generator cannot operate in months If restoration work of generator winding is implemented before dielectric breakdown, manufacture of replacement parts are ready, the time required for suspension of generator will be shorter, and other equipment can be maintained in the same time Therefore, it is required to foreknow the time to fall to the limit of dielectric strength required for operation In order to evaluate correctly the residual dielectric strength of winding insulation, a dielectric breakdown test is required However, to carry out this test, it is necessary to disassemble a generator and to draw out a rotor Furthermore, since winding by which dielectric breakdown was carried out cannot be used, it is necessary to perform the repair Therefore, long-term suspension of a generator and a large cost are needed In order to avoid such a problem, several methods of deterioration diagnosis by using results of nondestructive test have been studied and developed The present calculation showed the error of that about 20% of a real life Based on actual results of nondestructive tests and measured breakdown voltage of generators, a neural network has been trained to give accuracy residual dielectric strength to plan for restoration work of generator stator windings before dielectric breakdown After training the neural networks, residual dielectric strength of several generators has been estimated quite accurately through the neural networks from the input data that is result of nondestructive tests The precision of this method became 3,47% The neural network that has been trained is used to build a tool to diagnosis residual dielectric strength of stator winding insulation of Tri An hydro genertors Mục lục MỤC LỤC Phần I Mở đầu Chương I Mở đầu 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ luận án Phần II Kỹ thuật chẩn đoán độ bền điện cách điện cuộn dây stator máy phát Chương II Cấu trúc cách điện cuộn dây stator 2.1 Khái niệm chung 2.2 Quá trình phát triển vật liệu cách điện cuộn dây stator máy điện 2.3 Cấu trúc cách điện dây quấn stator Chương III Suy giảm độ bền điện cách điện cuộn dây stator 3.1 Quá trình suy giảm độ bền điện cách điện cuộn dây stator 3.2 Suy giảm chất lượng cách điện nhiệt độ 3.3 Suy giảm chất lượng cách điện điện 3.4 Suy giảm chất lượng cách điện 3.5 Suy giảm chất lượng cách điện môi trường 3.6 Kết luận Chương IV Phương pháp chẩn đoán suy giảm chất lượng cách điện cuộn dây stator máy phát điện 4.1 Khái quát hệ thống kiểm tra chất lượng kết cấu cách điện 4.2 Phương pháp kiểm tra tình trạng cách điện cuộn dây stator máy phát điện 4.3 Chu kỳ tiến hành thử nghiệm đánh giá chất lượng cách điện cuộn dây stator máy phát 4.4 Xác định độ bền điện lại thử nghiệm phá huỷ cách điện 4.5 Mức độ xác phương pháp đánh giá tuổi thọ cách điện thử nghiệm không phá huỷ Phần III Ứng dụng mạng nơron hỗ trợ chẩn đoán độ bền điện cách điện cuộn dây stator máy phát thuỷ điện Chương V Khái quát mạng nơron nhân tạo 5.1 Não nơron sinh học 5.2 Mạng nơron nhân tạo 5.3 Khả mạng nơron 5.4 Phạm vi ứng dụng mạng nơron 5.5 Ứng dụng mạng nơron hệ thống điện 5.6 Cấu trúc mạng nơron 5.7 Bài toán huấn luyện mạng 5.8 Một số mạng nơron 5.9 Tóm lược ưu, khuyết điểm mạng nơron Chương VI Xác định vấn đề sử dụng mạng nơron nhân tạo Học viên: Nguyễn Hùng Lượng 6 11 11 11 12 16 17 17 19 19 21 30 33 34 36 37 37 38 38 39 39 40 42 42 44 46 Mục lục 6.1 Vấn đề cần giải 6.2 Mô hình hoá thống kê 6.3 Mạng nơron nhiều lớp truyền thẳng giải thuật học lan truyền ngược Chương VII Mạng nơron chẩn đoán độ bền điện cách điện stator máy phát 7.1 Khái niệm liên quan đến tiến trình học mạng nơron 7.2 Đạo hàm hàm lỗi 7.3 Quy tắc học 7.4 Vấn đề khớp 7.5 Biện pháp tránh khớp 7.6 Chuẩn bị liệu 7.7 Thiết lập cấu trúc mạng 7.8 Huấn luyện mạng 7.9 Đánh giá mạng luyện Chương VIII Chương trình chẩn đoán độ bền điện cách điện cuộn dây stator tổ máy phát thuỷ điện Trị An 8.1 Thu thập liệu máy phát 8.2 Chương trình hỗ trợ chẩn đoán tuổi thọ cách điện tổ máy phát thuỷ điện Trị An 46 46 48 51 51 52 54 57 58 59 61 62 66 69 69 73 Phần IV Kết luận đề nghị 76 Phần V Phụ lục tài liệu tham khảo 79 Phụ lục 1: Tập mẫu luyện mạng Phụ lục 2: Chương trình luyện mạng theo thuật toán lan truyền ngược Phụ lục 3: Chương trình luyện mạng theo thuật toán Batch Gradient Descent (traingd) Phụ lục 4: Chương trình luyện mạng có kiểm tra sai số tập kiểm tra để ngừng luyện bắt đầu khớp Phụ lục 5: Chương trình luyện mạng hai lớp ẩn theo thuật toán Variable Learning Rate (traingdx) Phụ lục 6: Chương trình luyện mạng hai lớp ẩn theo thuật toán Variable Learning Rate (traingdx) có kiểm tra sai số tập kiểm tra để ngừng luyện bắt đầu khớp Phụ lục 7: Chương trình kiểm tra mạng luyện số liệu thực tế Phụ lục 8: Chương trình chẩn đoán độ bền điện cách điện cuộn dây stator tổ máy phát thuỷ điện Trị An Phụ lục 9: Một số kết thí nghiệm kiểm tra stator máy phát thuỷ điện Trị An Tài liệu tham khảo Học viên: Nguyễn Hùng Lượng 80 81 85 88 91 94 97 106 116 117 Chương I: Mở đầu PHẦN I MỞ ĐẦU Học viên: Nguyễn Hùng Lượng Trang Phụ lục tài liệu tham khaûo 'Fontname','vni-times', 'Fontweight','normal', 'Position',[270 186 50 18], 'HorizontalAlignment','right', 'String','0.0'); edit_x3=uicontrol(gcf, 'Units','points', 'Style','edit', 'BackgroundColor',[1 1], 'Fontsize',11, 'Fontname','vni-times', 'Fontweight','normal', 'Position',[270 166 50 18], 'HorizontalAlignment','right', 'String','0.0'); edit_x4=uicontrol(gcf, 'Units','points', 'Style','edit', 'BackgroundColor',[1 1], 'Fontsize',11, 'Fontname','vni-times', 'Fontweight','normal', 'Position',[270 146 50 18], 'HorizontalAlignment','right', 'String','0.0'); edit_x5=uicontrol(gcf, 'Units','points', 'Style','edit', 'BackgroundColor',[1 1], 'Fontsize',11, 'Fontname','vni-times', 'Fontweight','normal', 'Position',[270 126 50 18], 'HorizontalAlignment','right', 'String','0.0'); edit_x6=uicontrol(gcf, 'Units','points', 'Style','edit', 'BackgroundColor',[1 1], 'Fontsize',11, 'Fontname','vni-times', 'Fontweight','normal', Học viên: Nguyễn Hùng Lượng Trang 102 Phụ lục tài liệu tham khảo 'Position',[270 106 50 18], 'HorizontalAlignment','right', 'String','0.0'); edit_tt=uicontrol(gcf, 'Units','points', 'Style','edit', 'BackgroundColor',[1 1], 'Fontsize',11, 'Fontname','vni-times', 'Fontweight','normal', 'Position',[270 62 50 18], 'HorizontalAlignment','right', 'String','0.0'); edit_vr=uicontrol(gcf, 'Units','points', 'Style','edit', 'BackgroundColor',[1 1], 'Fontsize',11, 'Fontname','vni-times', 'Fontweight','normal', 'Position',[270 42 50 18], 'HorizontalAlignment','right', 'String','0.0'); edit_at=uicontrol(gcf, 'Units','points', 'Style','edit', 'BackgroundColor',[1 1], 'Fontsize',11, 'Fontname','vni-times', 'Fontweight','normal', 'Position',[270 22 50 18], 'HorizontalAlignment','right', 'String','0.0'); %LUU DU LIEU TINH TOAN % -text_file=uicontrol(gcf, 'Units','points', 'Style','text', 'BackgroundColor',[1 1], 'Fontsize',13, 'Fontname','vni-times', 'Fontweight','normal', Học viên: Nguyễn Hùng Lượng Trang 103 Phụ lục tài liệu tham khảo 'Position',[340 62 150 18], 'HorizontalAlignment','CENTER', 'String','Năm thực hiện'); edit_f=uicontrol(gcf, 'Units','points', 'Style','edit', 'BackgroundColor',[1 1], 'Fontsize',11, 'Fontname','vni-times', 'Fontweight','normal', 'Position',[390 42 50 18], 'HorizontalAlignment','right', 'String','1993'); push_save=uicontrol(gcf, 'Units','points', 'Fontsize',13, 'Fontname','vni-times', 'Fontweight','normal', 'position',[340 22 150 18], 'Style','pushbutton', 'String','LƯU KẾT QUẢ', 'callback','save_file'); % -KET THUC % %file name: Ann_gdx.m % Dung cau truc mang dao luyen de chan doan cach dien % Kiem tra theo so lieu thuc te cac to may cua Cong ty Dien luc TOKYO % Nguyen Hung Luong 28-6-2004 %=========================================================== load 'D:\ANN\net_gdx_2' % DU LIEU NHAP % -u_dm=get(edit_udm,'String'); u_dm=str2num(u_dm); u0=get(edit_u0,'String'); u0=str2num(u0); x1=get(edit_x1,'String'); x1=str2num(x1); x1=x1/u_dm; x2=get(edit_x2,'String'); x2=str2num(x2); x3=get(edit_x3,'String'); x3=str2num(x3); Học viên: Nguyễn Hùng Lượng Trang 104 Phụ lục tài liệu tham khảo x4=get(edit_x4,'String'); x4=str2num(x4); x5=get(edit_x5,'String'); x5=str2num(x5); x6=get(edit_x6,'String'); x6=str2num(x6); % Tap du lieu dau vao Mau_test=[x1;x2;x3;x4;x5;x6]; % XU LY MAU DU LIEU VA TINH KET QUA % Mau_testn=tramnmx(Mau_test,minTap_mau,maxTap_mau); Out_testn=sim(net_traingdx,Mau_testn); Out_test=postmnmx(Out_testn,minTap_dich,maxTap_dich); % BAO CAO KET QUA TINH TOAN % uyc=2*u_dm+1;% Do ben dien yeu cau us=Out_test*u_dm;% Do ben dien lai tgcl=x5*((us-uyc)/(u0-us)); % Thoi gian van hanh lai ttmf=x5+tgcl;% Tuoi tho cua cach dien stator may phat % HIEN THI KET QUA % -uyc=num2str(uyc); set(edit_uyc,'String',uyc); ttmf=num2str(ttmf); set(edit_tt,'String',ttmf); Out_test=num2str(Out_test); set(edit_vr,'String',Out_test); if us