Использование нечеткой логики для диагностики силовых трансформаторов

ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 9
§1.1 Развитие методов технической диагностики электрооборудования электроэнергетических систем 9
§1.2 Совершенствование планово-предупредительных ремонтов и ремонтов по техническому состоянию электрооборудования на основе теории нечетких множеств 10
§1.3 Основы теории нечетких множеств 18
§1.4 Постановка задачи разработки нечеткой системы диагностики 25
Выводы по главе 26
ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО АППАРАТА НЕЧЕТКОЙ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 28
§2.1 Нечеткая логика: новая концепция для технической диагностики неисправностей электрооборудования 28
§2.2 Признаки неисправности и дефекты силовых трансформаторов при эксплуатации 36
§2.3 Диагностическая модель текущего технического состояния электрооборудования на основе нечетких отношений 41
§2.4 Нечеткая система «онлайн диагностирования силовых трансформаторов» 49
§2.5 Применение нечёткой логики для управления оптимальным электрическим режимом микрогрида 52
§2.6 Разработка математического аппарата нечеткой диагностической модели 63
§2.7 Программная реализация и экспертные исследования 69
Выводы по главе 75
ГЛАВА 3 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 77
§3.1 Разработка архитектуры прототипа СППР 77
§3.2 Выбор инструментов реализации 79
§3.3 Формирование тестовой базы данных 79
§3.4 Полная структура проекта и код 80
Выводы по главе 81
ГЛАВА 4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМЫХ МЕРОПРИЯТИЙ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 82
§4.1 Экономическое обоснование проекта 82
§4.2 Безопасность жизнедеятельности и экологичность проекта 88
Выводы по главе 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 102
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 103
ПРИЛОЖЕНИЯ 114
Приложение 1. Фрагмент кода main.py 114
Приложение 2. fis_core.py 116
Приложение 3. Результаты тестирования программы 118

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность работы. Развитие электроэнергетических систем (ЭЭС) приводит к усложнению их структуры и повышению требований к качеству функционирования. Наряду с этим повышаются требования к оценке текущего технического состояния электрооборудования электросетевого комплекса электроэнергетических систем. При этом к современному электрооборудованию электрических станций, подстанций и электрических сетей предъявляются более высокие требования эксплуатационной надежности, что является одним из основных направлений улучшения технико-экономических показателей функционирования электроэнергетических систем.
Таким образом, необходима техническая диагностика текущего состояния электрооборудования и его своевременный профилактический ремонт. В настоящее время еще не создана такая система технической диагностики, которая бы оценивала текущее техническое состояние электрооборудования и обеспечивала раннее обнаружение возможных дефектов, а также прогнозировала их развитие в будущем. Современные диагностические методы основаны на математических моделях, которые не отображают всех возможных признаков развивающихся дефектов. Поэтому актуальной становится задача использования эвристического подхода, основанного на методах искусственного интеллекта, а именно, на искусственных нейронных сетях, теории нечетких множеств, нечеткой логике и генетических алгоритмах.
Актуальность темы подтверждается тем, что более 60% электрооборудования выработало свой эксплуатационный ресурс [23], и, в связи с динамикой старения, требуется более тщательное диагностирование его состояния. В этих условиях актуальность диагностики технического состояния обусловлена следующими факторами:
- необходимостью продления нормативного срока службы;
- тенденцией перехода к ремонтам по текущему состоянию;
- сменой диэлектрической среды охлаждения электрооборудования;
- предотвращением аварий и убытков от их возникновения.
В настоящее время, в отечественной электроэнергетике происходит переход от планового ремонта к предупредительному, определяющего состояние силового электрооборудования в текущий момент времени. Данный подход основан на внедрении новейших методов и систем диагностики, определяющих состояние высоковольтных электрических аппаратов в режиме, когда силовой трансформатор находится под нагрузкой.
Для перехода к ремонту по фактическому состоянию первостепенной задачей является разработка экспертной базы для проведения комплексной оценки технического состояния электрооборудования. Собранные и правильно интерпретированные диагностические параметры позволяют судить о техническом состоянии трансформатора более объективно за счет того, что один вид контроля «перекрывает» другой. Сравнивая данные всех доступных видов измерений и испытаний, можно видеть не отдельные фрагменты, а полную картину процессов, протекающих внутри силового трансформатора [16]

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

§1.1 Развитие методов технической диагностики электрооборудования электроэнергетических систем

Развитие электроэнергетических систем и повышения требований к качеству их функционирования в значительной степени зависит от технического состояния электросетевого оборудования и уровня его эксплуатации. В настоящее время электрооборудование электрических станций (ЭС), подстанций (ПС) и электрических сетей, в основном, выработало свои нормативные сроки эксплуатации. Надежность эксплуатации электрооборудования в значительной степени зависит не только от технологического уровня его изготовления, но и от условий соблюдения правил технической эксплуатации и контроля текущего технического состояния.
Проблема технической диагностики и идентификации состояний таких сложных технических систем, как электросетевой комплекс, является одной из наиболее актуальных проблем, которая обеспечивает надежность и качество эксплуатации электроэнергетических систем.
Решению задачи диагностики и оценки текущего технического состояния электрооборудования электроэнергетических систем в последнее время придается все большее значение, что подтверждается работами по технической диагностике оборудования [11]. От ее решения зависит качество функционирования современных электроэнергетических систем. Сложность современного электрооборудования и разнообразие режимов его эксплуатации требуют пересмотра существующих традиционных концепций построения диагностических систем и поиска новых путей решения проблемы. Одним из таких путей является концепция сочетания традиционных экспертных систем с методами искусственного интеллекта, а именно, с теорией нечетких множеств и нечеткой логикой [26].
Главным достоинством данного математического аппарата является отсутствие четких границ между отдельными классами состояний. Нечеткость границ связана с тем, что степень принадлежности к классам технического состояния эта величина, непрерывно изменяющаяся от полной принадлежности к какому-либо классу до полного несоответствия с ним [20].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Алексеев, Б. А. Контроль состояния (диагностика) крупных силовых трансформаторов / Б. А. Алексеев. – М. : ЭНАС, 2002. – 216 с. – (Основное электрооборудование в энергосистемах. Обзор отечественного и зарубежного опыта). – ISBN 5-931961-65-8. – Текст : непосредственный.
2. Алексеев, В.А., Лукьянов, А.В. Комплексная оценка технического состояния силовых маслонаполненных трансформаторов с помощью аппарата нечёткой логики // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2009. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kompleksnaya-otsenka-tehnicheskogo-sostoyaniya-silovyh-maslonapolnennyh-transformatorov-s-pomoschyu-apparata-nechyotkoy-logiki (дата обращения: 25.11.2025)
3. Алексеев В.А. Математическое моделирование технического состояния силовою трансформатора [Текст] / B.А. Алексеев, А.В. Лукьянов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2010. – №3 – с. 57-67. URL: https://cyberleninka.ru/article/ntransformatorov-s-pomoschyu-apparata-nechyotkoy-logiki (дата обращения: 25.11.2025).
4. Ахьёев, Дж. С. Техническая диагностика электрооборудования с использованием нечетких моделей / Дж.С. Ахьёев, В.З. Манусов // Электротехника. Электротехнология. Энергетика: сб. науч. тр. VII междунар. науч. конф. молодых ученых, Новосибирск, 9–12 июнь 2021 г. В 3 ч. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. – Ч. 3. Секция «Энергетика». – С. 254–258. – Текст : непосредственный.
5. Баталыгин, С. Н. Комплексное обследование силовых трансформаторов / С.Н. Баталыгин, Г.М. Михеев, В.М. Шевцов // Кибернетика электрических систем: Материалы XXVI сессии Всероссийского семинара "Диагностика энергооборудования", Новочеркасск, 21–24 сентября 2004 года / Ответственный редактор А. С. Засыпкин. – Новочеркасск: Южно-Российский государственный технический университет, 2004. – С. 14-16. – Текст : непосредственный.

Весь текст будет доступен после покупки