СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОТКРЫТЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
DIAGNOSTIC METHOD OF TECHNICAL CONDITION OF HIGH-VOLTAGE EQUIPMENT OF OPEN DISTRIBUTION DEVICES

Предлагаемый способ относится к измерительной технике и может быть использован для диагностики технического состояния высоковольтного оборудования открытых распределительных устройств (ОРУ), например, ОРУ 110 кВ.
Известен способ диагностики технического состояния энергетического оборудования [Патент РФ №2484486, опубл. 10.03.2013], при котором техническое состояние энергетического оборудования оценивается с помощью неразрушающего контроля, а именно, путем определения и сравнения реальных и расчетных температур оборудования в реперных точках контроля его теплового режима при использовании модели теплового режима энергетического оборудования.
Недостатком известного способа является низкая надежность результатов диагностики, обусловленная ограниченными возможностями температурного контроля и сложностью определения технического состояния оборудования только за счет точечной оценки температуры энергетического оборудования.
Техническая проблема заключается в отсутствии способов диагностики технического состояния высоковольтного оборудования открытых распределительных устройств (ОРУ), например, ОРУ 110 кВ, в которых, с учетом разнообразия единиц оборудования ОРУ, особенностей их эксплуатации, а также статистики аварийности и возникновения дефектов, предусмотрена комплексная периодическая и непрерывная оценка параметров оборудования комплексом методов неразрушающего контроля с последующим анализом их результатов в автоматическом режиме, обеспечивающих высокую надежность результатов диагностики.
Указанная проблема решается за счет того, что способ диагностики технического состояния высоковольтного оборудования открытых распределительных устройств, характеризуется тем, что предварительно составляют комплекты эталонных изображений дефектов, выявляемых тепловизионным и ультрафиолетовым контролем, в виде растровых изображений с разрешением не ниже 640×480 пикс. и 320×234 пикс. соответствующих термограмм и эопограмм, для каждой единицы оборудования назначают пять категорий технического состояния, нормальное, рабочее, ухудшенное, предаварийное, аварийное, в зависимости от наличия дефектов, выявляемых тепловизионным и ультрафиолетовым контролем, их местоположения, степени их развития, а также влияния на рабочие параметры единицы оборудования, определяют предварительную категорию технического состояния для каждой единицы маслонаполненного оборудования на основе анализа результатов ранее выполненной, в соответствии с требованиями нормативно-технической документации, диагностики, а также оценки интенсивности изменения параметров функционирования оборудования в период с момента его установки и до последнего планового ремонта, в течение трех месяцев, с периодичностью раз в месяц, выполняют сплошной тепловизионный и ультрафиолетовый контроль оборудования, сравнивая полученные изображения единиц оборудования с эталонными, при помощи алгоритма машинного обучения, при этом, если имеются силовые трансформаторы и (или) блочные трансформаторы и (или) автотрансформаторы с предварительным ухудшенным техническим состоянием, для данного оборудования также устанавливают пост стационарного непрерывного тепловизионного контроля с поворотной камерой, снабженный температурным датчиком, после срабатывания которого, наблюдают за развитием дефекта или дефектов в течение трех суток, сравнивая полученные изображениями с эталонными в автоматическом режиме, в результате сравнения изображений устанавливают наличие дефектов в оборудовании, их местоположение, а также степень их развития и определяют фактическую категорию технического состояния единицы оборудования, при этом, если имеется маслонаполненное оборудование с предварительным ухудшенным техническим состоянием, за исключением силовых трансформаторов, блочных трансформаторов и автотрансформаторов, на него также устанавливают систему мониторинга частичных разрядов во внутренней изоляции и определяют величину максимально кажущегося заряда q, Кл, при этом, если 5 нКл≤q≤25 нКл техническое состояние внутренней изоляции трансформатора оценивают как фактическое ухудшенное, 25 нКл≤q≤100 нКл - фактическое предаварийное, q≥100 нКл - фактическое аварийное.
Технологическая последовательность диагностики технического состояния высоковольтного оборудования открытых распределительных устройство (ОРУ), например, ОРУ 110 кВ, по заявленному способу реализуется следующим образом.
1 этап: для каждой единицы оборудования ОРУ назначают пять категорий ее технического состояния: нормальное, рабочее, ухудшенное, предаварийное, аварийное, в зависимости от наличия дефектов, выявляемых тепловизионным и ультрафиолетовым контролем, их местоположения, степени их развития, а также влияния на рабочие параметры единицы оборудования, предварительно составив комплекты эталонных изображений дефектов, выявляемых тепловизионным и ультрафиолетовым контролем, в виде растровых изображений с разрешением не ниже 640×480 пикс и 320×234 пикс. соответствующих термограмм и эопограмм.
2 этап: определяют предварительную категорию технического состояния для каждой единицы маслонаполненного оборудования на основе анализа результатов ранее выполненной, в соответствии с требованиями нормативно-технической документации, диагностики, а также оценки интенсивности изменения параметров функционирования оборудования в период с момента его установки и до последнего планового ремонта.
3 этап (реализуется совместно с этапом 1): в течение трех месяцев, с периодичностью раз в месяц, выполняют сплошной тепловизионный и ультрафиолетовый контроль оборудования, например, при помощи портативного измерительного тепловизора и портативного электронно-оптического дефектоскопа, сравнивая полученные изображения единиц оборудования в виде растровых изображений термограмм и эопограмм с эталонными изображениями, при помощи алгоритма машинного обучения, например, градиентного бустинга над деревьями решений.
4 этап (реализуется совместно с этапом 3): если имеются силовые трансформаторы и (или) блочные трансформаторы и (или) автотрансформаторы с предварительным ухудшенным техническим состоянием, для данного оборудования также устанавливают пост стационарного непрерывного тепловизионного контроля с поворотной камерой, снабженный температурным датчиком, настроенным на срабатывание при достижении определенной температуры поверхности оборудования. Поворотная инфракрасная камера должна обеспечивать обзор всех выбранных единиц оборудования для их непрерывного тепловизионного контроля. После срабатывания температурного датчика, наблюдают за развитием дефекта или дефектов в течение трех суток, сравнивая полученные изображениями с эталонными в автоматическом режиме также используя алгоритм машинного обучения.
5 этап: в результате сравнения изображений, при помощи алгоритма машинного обучения, устанавливают наличие дефектов в оборудовании, их местоположение, а также степень их развития и определяют фактическую категорию технического состояния единицы оборудования,
6 этап (реализуется совместно с этапом 3): если имеется маслонаполненное оборудование с предварительным ухудшенным техническим состоянием, за исключением силовых трансформаторов, блочных трансформаторов и автотрансформаторов, на него также устанавливают систему мониторинга частичных разрядов во внутренней изоляции и определяют величину максимально кажущегося заряда q, Кл, при этом, если 5 нКл≤q≤25 нКл техническое состояние внутренней изоляции трансформатора оценивают как фактическое ухудшенное, 25 нКл≤q≤100 нКл - фактическое предаварийное, q≥100 нКл - фактическое аварийное. Полученные значения дополнительно учитывают при оценке технического состояния единиц маслонаполненного оборудования.
По результатам диагностики формируют рекомендации по дальнейшей надежной и безопасной эксплуатации высоковольтного оборудования открытых распределительных устройство (ОРУ), например, ОРУ 110 кВ.
Составление комплектов эталонных изображений дефектов, выявляемых тепловизионным и ультрафиолетовым контролем, в виде растровых изображений с разрешением не ниже 640×480 пикс. и 320×234 пикс. соответствующих термограмм и эопограмм, позволяет выполнить сравнение эталонных изображений с изображениями, полученными по результатам тепловизионного и ультрафиолетового контроля (термограмм и эопограмм) с высокой точностью. Возможности алгоритма машинного обучения, например, градиентного бустинга над деревьями решений, обеспечивают надежное сравнение полученных изображений со всеми эталонными изображениями из соответствующего комплекта и определить, таким образом, наличие дефекта, его местоположение, а также стадию его развития, при сравнении изображений, полученных в разное время, с эталонными, что повышает надежность результатов диагностики.
Одновременное использование периодического тепловизионного и ультрафиолетового контроля для всех единиц оборудования высоковольтного оборудования ОРУ обеспечивает возможность выявлять состояние единиц оборудования с дефектами на ранней стадии их развития, в т.ч. скрытые дефекты, которые слабо обнаруживаются одним методом неразрушающего контроля, даже при значительном увеличении частоты его применения. Предлагаемая частота использования периодического тепловизионного и ультрафиолетового контроля обеспечивает возможность определить динамику развития дефекта, что также повышает надежность диагностики. Таким образом, одновременное использование тепловизионного и ультрафиолетового контроля с заявленной частотой повышает надежность результатов диагностики.
Использование поста стационарного непрерывного тепловизионного контроля с поворотной камерой для особо ответственного оборудования ОРУ позволяет выполнить оперативную диагностику его технического состояния с высокой точностью, а также оперативно предотвратить ухудшение технического состояния данного оборудования.
Использование системы мониторинга частичных разрядов в изоляции для маслонаполненного оборудования ОРУ обеспечивает возможность оценки технического состояния внутренней изоляции оборудования, которое практически не идентифицируются стандартными способами диагностики (тепловизионным и ультрафиолетовым контролем), что повышает надежность результатов диагностики.
Технический результат заключается в том, что осуществление способа диагностики технического состояния высоковольтного оборудования открытых распределительных устройств (ОРУ), например, ОРУ 110 кВ, в котором, с учетом разнообразия единиц оборудования ОРУ, особенностей их эксплуатации, а также статистики аварийности и возникновения дефектов, предусмотрена комплексная периодическая и непрерывная оценка параметров оборудования комплексом методов неразрушающего контроля с последующим анализом их результатов в автоматическом режиме, обеспечивает высокую надежность результатов диагностики.