автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Прогнозирование технического состояния силовых маслонаполненных трансформаторов

На правах рукописи

ЧУПАК Татьяна Михайловна

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИЛОВЫХ МАСЛОНАПОЛНЕННЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

05 14 02 - Электрические станции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск 2007

003070734

Работа выполнена в Политехническом институте ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Южанников Александр Юрьевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Цугленок Галина Ивановна

кандидат технических наук, доцент Гирепков Виктор Нестерович

Ведущая организация Новосибирский государственный

технический университет

Защита состоится 31 мая 2007 года в 1400 на заседании диссертационного совета Д 212 099 07 при ФГОУ ВПО "Сибирский федеральный университет" по адресу Красноярск, ул. Киренского, 26, ауд Д 501

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Политехнического института ФГОУ ВПО «Сибирского федерального университета».

Автореферат кандидатской диссертации размещен на официальном сайте Политехнического института ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» (ЬИр7/\\г\у\у.1о£1и ги/вс1епсе/роз1-^аёиа1е/герог1)

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу. 660074, г Красноярск, ул Киренского, 26, ПИ СФУ, Учёному секретарю диссертационного совета Д 212 099 07 факс: (3912) 43-06-92 (для кафедры ТЭС) e-mail boiko@krgtu.ru

Автореферат разослан 30 апреля 2007 года

Учёный секретарь диссертационного совета к т.н., доцент

БойкоЕ А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Из всех видов электрооборудования энергосистем одним из важнейших элементов, определяющих надежность электроснабжения, являются силовые трансформаторы

В настоящее время в России значительная часть силовых маслонапол-ненных трансформаторов (СМТ) 110 кВ и выше выработала свой нормативный срок службы в 25 лет, установленный ГОСТ 11677-85 В связи с этим все более актуальной становится задача продления срока службы и оценка возможности дальнейшей эксплуатации такого оборудования.

Опыт эксплуатации силовых трансформаторов показывает, что и после отработки установленного срока службы значительная часть существующего парка сохраняет работоспособность и его замена нецелесообразна.

С одной стороны, энергокомпании, стремясь повысить рентабельность производства и снизить расходы на эксплуатацию электроэнергетического оборудования, уменьшают капитальные вложения, стараясь как можно дольше эксплуатировать работающее оборудование С другой стороны, повышаются требования к качеству электроснабжения потребителей и надежности работы электрооборудования

Эти противоречащие друг другу моменты требуют разработки новых и усовершенствования существующих методов диагностики силовых трансформаторов и автотрансформаторов, так как стоимость силового трансформатора на три порядка выше стоимости компьютерной программы паспортизации, которая будет обслуживать десятки и сотни объектов, и оценки состояния оборудования

Традиционные испытания не всегда позволяют обнаружить дефекты на ранних стадиях и своевременно сигнализировать о развитии процессов, приводящих к снижению надежности и работоспособности оборудования

Особенно актуальным это стало в связи с изменением структуры технического обслуживания

Одним из эффективных методов, позволяющим выявить наибольшее число дефектов, является хроматографический анализ растворенных в масле газов (ХАРГ) Хроматографический анализ представляет собой типичный случай многопараметрического анализа. Однако в реальных условиях оценка состояния по результатам ХАРГ опирается на методы, основанные на превышении одной или нескольких составляющих предельных значений, то есть по сути является монопараметрической Другим важным аспектом ограниченности возможностей ХАРГ является зависимость результатов от факторов, которые учесть детерминированными методами невозможно

Метод определения граничных значений содержания газов по интегральной функции распределения, приведенный в «Методических указаниях по диагностике развивающихся дефектов по результатам хроматографиче-ского анализа газов, растворённых в масле силовых трансформаторов» РД 152-34 046 302-00 не учитывает параметры, индивидуальные для каждой энергосистемы, при этом необходимо периодически пересматривать значе-

ния граничных концентраций газов, так как с течением времени оборудование стареет, часть оборудования заменяется на новое, совершенствуются средства и методы измерений.

При определении предельных значений концентрации газов не учитываются ценологические свойства инфраструктуры энергосистем, заключающиеся в том, что предельные значения концентрации газов, принимаемые по регламентирующим документам, не могут применяться одинаково для трансформаторов различных энергопредприятий Иначе говоря, вероятность граничной концентрации газа одного трансформатора может быть неприменима для другого трансформатора Это ставит задачу поиска новых технических решений оценки состояния, обеспечивающих более совершенную организацию технического обслуживания Закономерности содержания газов в силовых маслонаполненных трансформаторах каждой энергосистемы необходимо определять по статистическим данным, применяя ценологические положения, активно развивающиеся в настоящее время

Теоретические и экспериментальные исследования, выполненные в направлении моделирования на основе техноценологических свойств, Б И Кудриным, В В. Фуфаевым, В И Гнатюком, Б В Жилиным, О Е. Лагутки-ным, М Г Ошурковым, Е Ю Сизгановой, А. В Степановым и др сделали возможным применение этого подхода для исследования и анализа сложных технических систем.

На данном этапе развития диагностики своевременным и актуальным является разработка методов прогнозирования состояния СМТ в условиях вероятностной информации и уточнения граничных значений содержания газов для определения технического состояния объекта с целью повышения его эксплуатационной надежности

Объект исследований — содержание растворенных в масле газов в силовых маслонаполненных трансформаторах

Предмет исследований — взаимосвязь концентрации растворенных в масле газов и технического состояния силовых маслонаполненных трансформаторов

Целью работы является разработка методики прогнозирования концентрации газов для оценки технического состояния силовых маслонаполненных трансформаторов по результатам ХАРГ на основе техноценологиче-ского подхода.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ современных методов и способов диагностики технического состояния СМТ и обосновать необходимость разработки методики прогнозирования содержания растворенных в масле газов

2 Выполнить статистический и ценологический анализ содержания растворенных в масле газов

3 Исследовать факторы, влияющие на концентрацию растворенных в масле газов

4 Построить математическую модель прогнозирования содержания

растворенных в масле газов для СМТ на основе техноценологического подхода и провести проверку прогнозных значений на реальных данных

5 Определить предельные значения концентрации растворенных газов для оценки технического состояния трансформаторов

Основная идея диссертации. Построение математической модели содержания растворенных в масле газов, позволяющая достоверно оценить техническое состояние СМТ

Методы исследований. Для решения поставленных задач в работе использовались методы теории вероятности, математической статистики, рангового анализа, системного анализа

Основные результаты, выносимые на защиту:

1 Н-модель прогнозирования концентрации растворенных в масле газов

2 Методика оценки состояния СМТ по результатам ХАРГ, включающая прогнозирование концентрации газов на основе устойчивых Н-распределений и определение граничных значений на основе кластерного анализа.

Научная новизна:

1 Впервые предложена математическая Н-модель, позволяющая достоверно описывать содержание растворённых в масле газов СМТ

2 Определены граничные значения концентраций газов на основе кластер-анализа с учетом особенностей конкретного энергопредприятия

3 Разработана концепция, позволяющая выявить объекты для первоочередного осмотра с целью уточнения технического состояния трансформаторов для уменьшения трудовых и финансовых затрат на проведение текущих и капитальных ремонтов с отключением оборудования

4. Разработана методика прогнозирования концентрации растворенных в масле газов, основанная на теории структурно-топологической динамики ранговых распределений для оценки технического состояния СМТ

Значение для теории. Результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, создают теоретическую основу для распространения методики прогнозирования концентрации растворенных газов при решении задач определения технического состояния СМТ

Значение для практики заключается в создании методики проведения обследования силовых трансформаторов по данным ХАРГ на основе техноценологического (рангового) анализа без использования нормированных предельных значений концентрации газов Это дает возможность определять предельные концентрации газов для маслонаполненного оборудования конкретного предприятия электрических сетей Предлагаемая методика позволяет прогнозировать параметры ХАРГ на следующий временной интервал и планировать ремонт трансформаторов по фактическому состоянию, что экономит финансовые и трудовые ресурсы Использование данной методики способствует продлению срока службы трансформатора за счет своевременного выявления дефектов и выводу трансформатора в ремонт Она может использоваться для маслонаполненного оборудования различных классов на-

пряжения, мощности, типа исполнения любой энергосистемы

Достоверность полученных результатов основывается на анализе статистики, полученной по данным экспертно-диагностической информационной системы «Альбатрос» и сопоставления полученных результатов прогнозирования с фактическими данными для силовых трехобмоточных трансформаторов 110 кВ филиала Центральные электрические сети ОАО «Красноярскэнерго».

Использование результатов диссертации. Результаты диссертационной работы используются в филиале Центральные электрические сети ОАО «Красноярскэнерго» при диагностировании силовых трехобмоточных трансформаторов 110 кВ, в учебном процессе кафедр «Электроснабжение и электрический транспорт» и «Электрические системы и сети» политехнического института Сибирского федерального университета в курсе «Монтаж, наладка и эксплуатация электроэнергетического оборудования», дипломном проектировании, а также на факультете повышения квалификации ПИ СФУ для специалистов электроэнергетики

Личный вклад автора. Научные и практические результаты диссертации, положения, выносимые на защиту, разработаны и получены автором Общая научная идея, направления исследований были разработаны и реализованы при участии научного руководителя Апробация результатов диссертации.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских и региональных конференциях

Третья Международная научная конференция РАЕ «Технические науки и современное производство», 2006г Лутраки (Греция), Международная научная конференция РАЕ «Компьютерное моделирование в науке и технике», 2006г Дубай (ОАЭ); Международная научная конференция РАЕ «Современные наукоемкие технологии», 2006г Тенерифе (Испания), Совершенствование управления электропотреблением и вузовская подготовка международная научно-техническая конференция «Энергосбережение Энергооборудование Энергопотребление» Калининград, 2006, Вторая Общероссийская конференция с международным участием РАЕ «Перспективы развития вузовской науки», 2006г, Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города. VI Всероссийской научно-практическая конференция, Красноярск, 2005, Электроэнергия от получения и распределения до эффективного использования, г Томск, 2006; а также на постоянно действующем семинаре кафедры «Электроснабжение и электрический транспорт» ПИ СФУ

Публикации. Основные результаты исследований по данной теме опубликованы в 10 печатных работах из которых 1 статья по списку ВАК, 1 статья в сборниках научных трудов, 3 статьи по материалам конференций, 5 статей в журналах периодической печати.

Общая характеристика диссертации Диссертация состоит из четырех разделов, основной текст на 128 е., 46 иллюстраций, 43 таблицы, приложения на 60 с , список использованных источников из 103 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается обоснование актуальности темы работы, излагаются цель, задачи исследования, краткое содержание работы, указывается научная новизна и практическая ценность полученных результатов, отражены вопросы реализации и апробации полученных результатов

В первом разделе дан обзор методов оценки состояния СМТ, проведён анализ функциональных моделей систем оценки состояния Показано, что ХАРГ наиболее «чутко» следит за процессами, происходящими в трансформаторе; позволяет определить- имеется ли в трансформаторе дефект, каков его характер и какие необходимо принять дальнейшие действия по его устранению. Масло, как изоляционный материал претерпевает наибольшие изменения в процессе эксплуатации (обычно называемые старением) и позволяют выявить до 70 % возможных дефектов Это подтверждает необходимость разработки новых методов обнаружения дефектов на ранних стадиях развития именно по результатам ХАРГ

Известно, что ранняя диагностика трансформаторов и автотрансформаторов дает возможность снизить расходы на ремонт до 75 %, потери от недо-отпуска электроэнергии на 63 %, а ежегодная экономия составляет 2 % от стоимости нового трансформатора

Газосодержание трансформаторных масел при одинаковых видах повреждений для однотипного оборудования колеблется в широких пределах

Анализ существующих методов диагностики по результатам ХАРГ показал, что они основаны на сравнении полученных значений с нормированными величинами, и ни один из них не прогнозирует содержание газов на следующий временной интервал Решение этой проблемы возможно при разработке системного подхода к оценке и прогнозированию технического состояния силовых маслонаполненных трансформаторов

Трансформатор, как элемент электрической сети представляет собой сложную систему. Кроме того, СМТ - это динамическая система, его поведение в будущем зависит от поведения в прошлом, а значит и его техническое состояние определяется длительной предшествующей нагрузкой, сроком эксплуатации, количеством и качеством проведенных ремонтов, «культурой» обслуживания.

Характер изменения концентрации газов носит стохастический характер и описывается с помощью известных методов математической статистики и теории вероятности

Для принятия решения в методах традиционной диагностики используют метод наименьших квадратов при регрессионном анализе как метод, обеспечивающий количественную меру близости сравниваемых зависимостей Распределение газов аппроксимируют законом экспоненциального типа, оценку технического состояния реализуют на основе принципов нечеткой математики, методом функциональной диагностики, графическим методом диагностики Для принятия решения о работоспособности оборудования широко применяется метод экспертных оценок.

Проведенный анализ позволяет сформулировать цели и задачи исследований

Во втором разделе приведено обоснование применения техноценоло-гического подхода к описанию технического состояния СМТ, основанного на ранговом анализе Н-распределений по результатам ХАРГ.

Техноценоз - ограниченная в пространстве и времени взаимосвязанная совокупность далее неделимых технических изделий-особей, объединенных слабыми связями

В данной работе в качестве ценоза рассматривается филиал Центральные электрические сети ОАО «Красноярскэнерго». Между элементами электрической системы имеются связи (механические, электрические, пневматические и т. д.), которые можно описать различными законами физики, электротехники Электрическая сеть имеет единую систему управления в лице директора, его аппарата, завязанных в структуру подчиненности; систему всестороннего обеспечения (техническое обслуживание, ремонт, снабжение, подготовка кадров и др.), общую территорию и, соответственно, сходные условия работы И, наконец, главное - система функционирует с общей целью, которую можно определить как получение наибольшей прибыли от транспорта электроэнергии и распределения ее между потребителями при наименьших затратах на обеспечение этого процесса

Специфика техноценозов проявляется в методологических основаниях их исследования Техноценозы не поддаются описанию ни традиционными методами гауссовой математической статистики, оперирующей понятиями среднего и дисперсии, ни имитационными моделями Чтобы корректно описать техноценоз, необходимо постоянно оперировать выборкой в целом, как бы велика она ни была, что предполагает построение видовых и ранговых распределений, теоретическая основа которых лежит в области негауссовой математической статистики устойчивых безгранично делимых распределений

Видом ценоза является трехобмоточный силовой маслонаполненный трансформатор. В качестве параметрического описания используется концентрация газов

Под ранговым распределением понимается распределение Ципфа в ранговой дифференциальной форме, являющееся результатом аппроксимации, полученной в процедуре упорядочения видов техноценоза невозрас-тающей последовательности значений параметра, поставленных в соответствие рангу

Важным ключевым моментом в методологии рангового анализа являются понятия негауссовости и ципфовости описывающих техноценозы гиперболических распределений (Н-распределений)

Распределение Ципфа при больших значениях переменной имеет вид

при х > х0 > О и 0<а<°о,где Г(х) — частота, С и а —параметры распределения.

Выборочные моменты порядка п для любого статистического распределения в общем случае зависят от максимального I и минимального Хо значений выборки

¿(х-х)"п(х) Еп(х)

*о

Однако для гауссовых распределений с ростом Д (при фиксированном Хо) моменты быстро устремляются к своим конечным пределам.

Моменты Н-распределения определяются выражением-

а1п(1 /х0)

---а = п

1/х? -ша а 1/хГп-1/Г-п

5-1- а#п

(3)

а-п 1/х£-Ша '

Для бесконечной совокупности моменты порядка п Н-распределения бесконечны при а < п Для конечной выборки эти моменты растут с увеличением I и эта зависимость тем существеннее, чем меньше I и а.

Кроме этого известно, что для каждого из распределений по углу наклона асимптоты можно определить характер распределения.

Для частотной формы Н-распределения угол наклона асимптоты при х—>оо к оси х острый (рисунок 1) Гауссовы распределения при х—«о имеют касательные, наклонные к оси абсцисс под прямым или близком к прямому углом (рисунок 2).

Основным параметром устойчивых распределений является характеристический показатель 0 < а < 2, определяющий быстроту сходимости распределения

п(х)

Рисунок 1 - Частотная форма негауссовых распределений-1 — распределение Парето, 2 — распределение Коши; 3 — Н-распределение

V V

IV

\ \ 00

Рисунок 2 — Частотная форма гауссовых распределений.

1 - нормальное распределение, 2 — распределение Пуассона, 3 — логнормальное распределение

Асимптотика негауссового распределения совпадает, с точностью до медленно меняющейся функции, с Н-распределением.

Для статистического описания ранговых распределений используется распределение Ципфа с а < 2, которое удовлетворяет предельной теореме Гнеденко - Деблина.

При больших значениях случайной величины х устойчивые плотности распределения монотонно убывают как гиперболы вида (4)

■С,^ и (4)

где С, ^ О, С2 > О, С, +С2 > 0, 0 < а < 2, Ь, (х) - медленно меняющиеся функции, т.е. такие, что для всех t > 0 имеет место равенство

х-»со Ь, (х)

Учитывая совпадение свойств Н-распределений в техноценозах с негауссовыми распределениями, примем в качестве схемы порождения Н-распределения в техноценозах схему безгранично делимых распределений, подразумевая под суммой случайных малых величин с бесконечной дисперсией всю совокупность случайных факторов, воздействующих на техноценоз В результате такого воздействия структура приобрела форму Н-распределения

Для аппроксимации рангово-параметрического Н-распределения используется распределение Ципфа в ранговой дифференциальной форме

где р = 1/а - характеристический ранговый показатель, А и В - параметры, г — характеристический ранг.

Теория гиперболического Н-распределения предполагает существова-

ние идеального распределения элементов ценоза. По аналогии с этим сделано предположение об аппроксимации рангового распределения с использованием Золотой пропорции (6)

г

ф(г) = кФге~2; ф(г) = кгФ°-г\ (6)

к - коэффициент, г - ранг объекта, Ф = 1,618 - золотая пропорция

Установлена возможность использования модели на основе золотой пропорции для исследования и анализа систем ценологического типа

В третьем разделе осуществлены формирование и анализ моделей содержания растворённых в масле газов как объекта оценки технического состояния СМТ

Используемые данные по трансформаторам за период с 2000 по 2004г г. содержат информацию по 19 трёхобмоточным силовым маслонапол-ненным трансформаторам 110 кВ с РПН разных типов, различной номинальной мощности, эксплуатируемые в филиале Центральные электрические сети ОАО «Красноярскэнерго».

Установлено, что линейная модель множественной регрессии в большинстве своем неудовлетворительно описывает зависимость содержания газов в масле силового трансформатора от основных параметров температуры воздуха, срока эксплуатации трансформатора, загрузки трансформатора, температуры масла и концентрации других газов. Достоверность полученных регрессий составляет 6,7 % (СО), 44 % (ТО2), 50,6 % (С2Нб), 15,3 % (С2Н2), 6,8 % (СН4)

Многофакторный дисперсионный анализ показал, что Б-критерий Фишера статистически значим для трех моделей из пяти, у которых наибольший коэффициент детерминации. По расчету коэффициентов регрессионных уравнений можно сказать, что они статистически ненадежны (за исключением срока эксплуатации трансформатора)

Делаем вывод, что применение линейного множественного регрессионного анализа к описанию содержания газов в силовых трёхобмоточных трансформаторах рассматриваемой электрической сети через выбранные технологические параметры по одной зависимости невозможно.

Такой результат приводит к необходимости рассмотрения ограничений использования данного математического аппарата для моделирования процессов в системах ценологического типа

Сравнивая результаты аппроксимации динамики изменения концентрации газов и проранжированные в порядке убывания данные, видим, что подобрать достаточно точную регрессионную модель для динамики изменения газа практически невозможно. Аппроксимация рангового распределения обеспечивает сравнительно высокую, по сравнению с аппроксимацией динамики, точность регрессионной модели, что подтверждает создание предпосылок методов прогнозирования технического состояния СМТ на основании рангового анализа.

Применение математического аппарата анализа ранговых Н-распределений позволяет исследовать систему в целом, учитывая возму-

щающие воздействия не только на ее отдельные элементы Предлагаемый подход в сочетании с известными методами системного анализа дает возможность наиболее адекватного описания объектов ценологического типа, повысить обоснованность принимаемых решений в случае неполной и неопределенной исходной информации, проводить более обоснованную политику ремонтов

Ценологический подход к моделированию растворенных в масле газов по результатам ХАРГ заключается в том, что они для отдельного трансформатора рассматриваются не изолировано, а соотносятся с трансформаторами исследуемого ценоза. Прогноз и нормирование осуществляется с учетом общей картины и в зависимости от того, какое место (ранг) на системном уровне занимает трансформатор.

Данные по содержанию газов в СМТ исследуемого ценоза были про-ранжированы в порядке убывания

Для аппроксимации выбрана математическая модель ранговых распределений без учета параметра искажения В (5).

у = £(х) = ^-, (7)

где р - характеристический ранговый показатель, определяющий степень крутизны кривой, А] - константа распределения, в качестве которой используется содержание газа трансформатора с первым рангом, г — ранг объекта.

В результате аппроксимации получаем двухпараметрическую зависимость вида (7) для каждого из распределений (таблица 1)

Содержание

Номер замера Ношр замера

Рисунок 3 — Динамика Рисунок 4 — Динамика

коэффициента р первой точки А1

Анализ временных рядов РО) позволяет выявить является ли выделенная совокупность ценозом, развивающимся сбалансировано и предсказуемо.

Тренд временного ряда рангового коэффициента р отражает тенденцию изменения концентрации газов.

1) рост коэффициента р позволяет сделать вывод об увеличении разрыва между крупными и мелкими, с точки зрения содержания газа, элемен-

тами техноценоза;

2) постоянство коэффициента Р означает сохранение соотношения крупных и мелких особей элементов в техноценозе,

3) уменьшение коэффициента р характеризует сокращение разрыва между крупными и мелкими особями-элементами

Таблица 1— Параметры Н-распределений концентрации газов

Газ Год А1, % р,ое

9 по? 0,0339 0,523

0,0685 0,776

СО 2003 0,0465 0,607

0,0441 0,639

2004 0,0470 0,548

0,0415 0,594

СО 2 2000 0,841 0,678

0,618 0,630

2001 0,671 0,641

0,579 0,742

2002 0,417 0,572

0,688 0,791

2003 0,476 0,656

0,554 0,692

2004 0,377 0,706

0,483 0,740

СН4 2000 0,00216 0,989

0,00155 0,782

2001 0,00143 0,748

0,00141 0,701

2002 0,00187 0,866

0,00266 1,041

2003 0,00199 0,935

0,00224 0,995

2004 0,00359 1,261

0,00184 0,931

С2Н4 2000 0,0328 1,147

0,0293 1,184

2001 0,0203 1,0

0,0184 0,909

2002 0,0195 1,0

0,0178 1,0

2003 0,0235 1,092

0,0204 1,033

2004 0,0282 1,307

0,0258 1,120

Для большей обоснованности принятия решений, касающихся исследуемой технической системы в целом, необходимо вместе с трендами временных рядов ранговых коэффициентов р исследовать и тренды временных рядов так называемых первых точек (в данном случае трансформаторов с максимальной концентрацией газа Л |).

Анализируя тренды временных рядов р{0 (рисунок 3) и А,(г) {рисунок 4), можно сделать следующие выводы:

1. У мелких особей наблюдается тенденция к увеличению влажности масла и повреждению твёрдой изоляции, что приводит к увеличению окиси и двуокиси углерода. Это может возникнуть в результате термического дефекта, естественного старения масла и неравномерной загрузки трансформатора. В то же время ожидается снижение температуры масла в результате снижения загрузки.

2. У крупных особей (с большим содержанием метана) происходит разложение масла, намечаются дефекты, затрагивающие твёрдую изоляцию, что может произойти в результате частичных разрядов.

Изменение ¡3(1:) характеризует внутренние структурные изменения в концентрации ценоза, а пределы ¡3 отражают устойчивость структуры в целом. Как показывает многолетний опыт исследования техноценозов, наилучшим является такое состояние техно ценоза, при котором в аппроксима-ционном выражении рангового параметрического распределения (2) параметр р находится в пределах 0 < р < 1,5, а оптимальное состояние достигается при значении (3, близком к единице.

Показатель |3 для трансформаторов имеет колебания за исследуемый период рга1П = 0,523, [Згащ; = 1,307 и лежит в теоретических границах 0<ртир<1,5.

Совокупность ранговых распределений во времени концентрации газов за 5 лет задает ранговую поверхность Н-распределения - динамику первого рода (рисунок 5).

Л(х,0 = ^. (7)

Рисунок 5 - Трёхмерная ранговая поверхность техноценоза

Проверка на принадлежность статистических данных нормальному закону распределения осуществлялась по критерию согласия Пирсона (критерий %), методом спрямленных диаграмм, вычислением моментов I—IV порядка.

Установлено, что выборка является негауссовой, с ростом объема выборки среднее и стандарт изменяются значимо

В четвертом разделе на основе рангового анализа разработана методика прогнозирования и определения граничной концентрации газов СМТ.

Установлено, что исследуемая генеральная совокупность данных принадлежит к статистике ценологического типа По критериям корреляционного анализа выяснено, что выборка является взаимосвязанной Для этого использовался коэффициент согласованности Кендалла результаты вычисления которого приведены в таблице 2

Таблица 2 — Результаты расчета коэффициента конкордации

Газ со С02 СН4 С2Н4

Ч> 0,661 0,696 0,757 0,944

х2 927,2 927,2 473,7 1173

Х2(/,ч) 9,48В 9,488 9,488 9,488

Наблюдаемая согласованность неслучайна и коэффициенты значимы для всех газов, это значит, что созданную базу данных можно использовать для интервального оценивания, нормирования и прогнозирования

Фактически смысл прогнозирования заключается в прогнозировании площади под ранговым Н-распределением (рисунок 5), скорректированной во времени конфигурацией поверхности Поверхность является верхней границей объема (во времени) суммарного содержания газа всех объектов Для прогнозирования использовалась структурно-топологическая динамика — синтез Н-распределения путем прогноза траекторий концентрации газа трансформаторов

Произведено условное деление объектов на касты по значению концентрации газа с использованием критерия равного распределения ресурсов между кастовыми зонами

• ноева каста из крупных по содержанию газа трансформаторов,

• пойнтер-касту образуют трансформаторы со средним содержанием газа,

• саранчевая каста — трансформаторы с низкой концентрацией газа

Данная классификация не учитывает влияния на концентрацию газов технологических показателей, параметров внешней среды и иных факторов

Методика прогнозирования концентрации газа состоит из следующих этапов

1 На основании базы данных, результатов аппроксимации первых точек А| и рангового показателя Р' (1=1,2,. ,1) (таблица 1), определяются прогнозные значения на один временной интервал вперед

АГМА'.А?, ,А{ \А{) (8)

рж=4>(р',р2, (9)

Для этого на динамику изменения первых точек и рангового показателя накладывался тренд, методом наименьших квадратов определялись коэффициенты уравнения. Далее вычисляются значения первой точки концентрации газа и ранговый показатель на следующий временной интервал Определяются расчетные ранги за последний период предыстории

Га!

1/

пг

А*

2. Прогнозируется содержание газа для всех точек ноевой касты

(10)

Ы^аГ1^, (11)

Г1расч

где 1 — объекты ноевой касты по порядку.

Для сравнения спрогнозируем концентрацию газа для объектов ноевой касты с использованием золотой пропорции

г

ср(г) = А, = кФге"2 (12)

Анализируя результаты вычислений, делаем вывод, что прогнозирование концентрации газов для объектов ноевой касты по (12) более точное В случае с СИ» на 1,8 %, для С02 — более, чем в 2 раза, для С2Н4 - изменение методики не оказывает заметного влияния на результат, распределение близко к идеальному, что подтверждает значение рангового коэффициента (таблица 1).

3. При прогнозировании концентрации газа объектов пойнтер-касты (со средним содержанием газа) учитываются техноценологические свойства инфраструктуры, сводящиеся в конечном итоге к понятию устойчивости гиперболических распределений Прогнозируемое содержание газа к-го объекта

03)

о гр о гРк

где А0 и Аок — значение концентрации газа для первой точки распределения с учетом и без учета к-го объекта в инфраструктуре, р и рк — соответствующие ранговые коэффициенты

4. Прогнозирование содержания газов для объектов, относящихся к саранчовым кастам осуществляется следующим образом.

г* А

1 «I

А5=^-= -£А,, (14)

Г5 - Г5_] П8 1=1

где г5.1 и г5 — соответственно левая и правая ранговые границы нормируемой группы объектов на параметрическом распределении,

ns — количество объектов в s-группе

5. Общий прогноз концентрации газов инфраструктуры в целом осуществляется на основе интерполяции основных параметров гиперболической формы рангового параметрического распределения по выражению

A = (15)

о г

где Aon и рп - прогнозные параметры распределения, определяемые на основе анализа временных рядов

Прогнозирование осуществлялось по статистическим данным девяти замеров на десятый временной интервал Погрешность прогнозирования представлена в таблице 3 и на рисунке 6.

Таблица 3 — Средняя ошибка общего прогноза концентрации газов

С2Н4 сн, со2 СО

8,% 11,6 15,5 15,0 12,3

Содержание г зад, %

Ранг объекта

Рисунок 6 — Сравнение прогноза с реальными данными

Модель показывает достаточно хорошее совпадение для большинства случаев Этот факт следует рассматривать как допустимость использования предложенной модели, а также подтверждает справедливость исходных положений и адекватность математического описания механизма формирования структурного разнообразия ценозов

Построен интервал (рисунки 7, 8), в котором с доверительной вероятностью 95% должно находится значение концентрации газа для каждого трансформатора. Верхняя граница является предельной, точки лежащие выше верхней границы доверительного интервала свидетельствуют о наличии развивающегося дефекта в данном трансформаторе Для этих трансформаторов требуется учащённый контроль за изменением содержания газа, по результатам которого будет приниматься решение о дальнейшей их эксплуатации Точки, лежащие ниже нижней границы доверительного интервала — это трансформаторы с очень низким содержанием газа Они вызывают интерес с точки зрения

уточнения достоверности исходной информации

Г г

а) б)

Рисунок 7 — Доверительные интервалы линеаризованного рангового распределения (а) и полного рангового распределения (б)

16 18 20 Ранг объекта

Рисунок 8 — Попадание объектов в доверительный интервал

В основе нормирования концентрации газов техноценоза лежит кластер-анализ По результатам кластер-анализа объекты техноценоза разбиты на 3 группы (кластеры) по «сходному» содержанию газа.

По результатам кластер анализа установлены граничные значения концентрации газов для каждого трансформатора исследуемой инфраструктуры. Значение верхней границы доверительного интервала для кластера соответствует предельному значению концентрации газа для объектов данного кластера. Кроме этого, по динамике изменения среднего и нормы для каждого кластера, прогнозируется предельная концентрация газа на следующий временной интервал Это позволяет, зная прогнозное значение параметра, увидеть, будет ли оно выше прогнозируемой предельной концентрации, то есть фактически прогнозируется зарождающийся дефект.

Пошаговый линейный множественный регрессионный анализ внутри кластеров показал, что на содержание газов в трансформаторе Центральных электрических сетей в большей степени оказывает влияние срок эксплуатации трансформатора, нежели его загрузка и внешние погодные факторы

Основные результаты работы

1 Анализ применяемых методов диагностики СМТ показал необходимость корректировки существующих нормативных документов и разработки новых методов определения технического состояния СМТ по результатам ХАРГ.

2. Определено, что генеральная совокупность данных содержания растворенных в масле газов не принадлежит нормальному закону (моменты распределения I и II порядка неограниченно возрастают с увеличением объёма выборки), что предполагает использование теории гиперболических Н-распределений.

3. Рассмотрена и проверена на адекватность техноденологическая теория рангового анализа, доказанная устойчивостью вероятностных распределений, негауссовостью математической статистики, с аппроксимацией на основе гиперболических Н-распределений

4. Получена математическая Н-модель для анализа содержания растворенных в масле газов, которая позволяет адекватно оценивать техническое состояние СМТ

5 Разработана методика прогнозирования технического состояния СМТ на основании структурно-топологической динамики ранговых распределений, позволяющая прогнозировать состояние СМТ на следующий временной интервал

6 Выявлены объекты с завышенным содержанием растворённых в масле газов для первоочередного осмотра с целью уточнения развивающегося дефекта и проведения необходимых мероприятий по определению фактического технического состояния.

7. На основе доверительных интервалов регрессионных моделей определены интервалы изменения содержания газов, что позволяет получить предельное значение концентрации газов для каждого СМТ.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях*

1. Круть, Н. С. Эквивалентирование энергосистемы для оптимизации режима в темпе процесса при создании АСДУ / НС. Круть, Т. М. Чупак // Известия Вузов «Энергетика» - 1985. -№ 3. - С. 39—42.

2. Е Ю Сизганова Применение рангового Н-распределения для анализа загрузки трансформаторов /ЕЮ Сизганова, Т. М. Чупак // Красноярск. Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города. Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции / Под ред В М. Журавлева, В А Кулагина Красноярск: ИПЦКГТУ -2005.-С. 175-179

3. Чупак, Т. М. Обоснование применения техноценологического подхода к анализу загрузки трансформаторов / Т. М. Чупак, Е Ю. Сизганова //Оптимизация режимов работы технических систем* межвуз сб науч труд. / От ред. С. Р. Залялеев Красноярск: ИПЦ КГТУ. - 2006 - С. 64-69

4. Чупак, Т. М. Возможность применения устойчивых Н-распределений для оценки состояния силовых трансформаторов по результатам ХАРГ / Т. М. Чупак, Е Ю. Сизганова // Совершенствование управления электропотреблением и вузовская подготовка: Материалы международной науч-тех конференции «Энергосбережение Энергооборудование. Энергопотребление» (Калининград) - Томск. Изд-во Том ун-та, -2006 -С. 132-138

5. Сизганова, Е. Ю. Моделирование содержания растворенных газов трехобмоточных силовых трансформаторов 110 кВ (материалы конференции) /ЕЮ. Сизганова, Л. И. Пилюшенко, Т. М. Чупак// Электроэнергия, от получения и распределения до эффективного использования* Материалы Всероссийской научно-технической конференции - Томск- Изд-во ТПУ, - 2006. - С 159-161.

6 Чупак, Т. М. Анализ состояния силового трансформатора по результатам ХАРГ / Т. М. Чупак, Е. Ю Сизганова, / / «Электрика» № 12 - 2006г. - С. 24-26.

7. Чупак, Т. М Оценка параметров изоляции трансформаторов на основе пропорций золотого сечения / Т. М Чупак, А. Ю. Южанников // «Фундаментальные исследования» №11, -2006г. - С 82-83

8. Южанников, А. Ю, Числа Фибоначчи и оценка состояния силового транс-форматора / Т. М. Чупак, А Ю Южанников // Вестник СибГАУ, № 2. -2007г.

9. Чупак, Т. М Оценка состояния трансформатора на основе золотою сечения / Т М. Чупак, А Ю Южанников// «Фундаментальные исследования» №9-2006г.-С 81-83

Ю.Чупак, Т. М. Модель техноценоза и числа Фибоначчи / Т. М. Чупак, А Ю. Южанников // «Фундаментальные исследования» № 11 -2006г. - С. 6567.

Чупак Татьяна Михайловна Прогнозирование технического состояния силовых маслонаполненных трансформаторов Автореф дисс на соискание учёной степени кандидата техн. наук Подписано в печать 27 04 2007 Заказ № 68/ Формат 60x90/16 Уел печ л 1 Тираж 100 экз ИПЦ Политехнического института Сибирского федерального университета

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА.

1.1. Анализ методов диагностики технического состояния силового маслонаполненного трансформаторного оборудования

1.1.1. Периодичность обследования.

1.2. Анализ методов математического описания критериев оценки состояния силовых трансформаторов по результатам ХАРГ.

1.3. Системный подход к оценке состояния силовых трансформаторов.

Выводы по главе.

2. ТЕХНОЦЕНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОПИСАНИЮ ИЗОЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ХАРГ.

2.1. Применение рангового анализа для определения параметров содержания газа по результатам ХАРГ.

2.2. Математический аппарат устойчивых гиперболических Н-распределений.

2.3. Аппроксимация гиперболических Н-распределений.

2.3.1. Аппроксимация рангового распределения с использованием золотой пропорции.

Выводы по главе.

3. СИСТЕМНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ СОДЕРЖАНИЯ РАСТВОРЁННЫХ В МАСЛЕ ГАЗОВ.

3.1. Особенности и специфика учёта изменения концентрации растворённых в масле газов.

3.2. Определение факторов, влияющих на концентрацию растворённых газов в силовых трансформаторах.

3.3. Анализ динамики изменения содержания растворённых в масле газов трёхобмоточных трансформаторов.

3.4. Моделирование содержания газа ранговым Н-распределением.

3.4.1. Анализ показателей рангового распределения.

3.5. Исследование статистических данных на принадлежность нормальному распределению.

Выводы по главе.

4. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНИЧНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ СМТ.

4.1. Проверка данных на соответствие критериям Н-распределения.

4.2. Прогнозирование содержания газов СМТ на следующий временной интервал.

4.2.1. Прогнозирование концентрации газа для объектов первой (ноевой) касты.

4.2.2. Прогнозирование концентрации газов для объектов пойнтер- и саранчовой каст.

4.3. Интервальное оценивание параметрического распределения.

4.4. Нормирование параметров концентрации растворённых в масле газов СМТ.

4.4.1. Нормирование граничной концентрации газа на основе кластер-анализа.

4.5. Описание алгоритма методики прогнозирования технического состояния СМТ.

Выводы по главе.

К сегодняшнему дню оборудование российских электрических сетей в значительной степени устарело, ведь они были созданы 30 - 40 лет назад. Время наложило на их работу свой отпечаток: электрооборудование подстанций и конструкций воздушных линий электропередачи устарело морально и физически, технологии производства оборудования отстали от мирового уровня. Износ основных фондов в среднем по подстанциям составляет около 40%.

Из всех видов электрооборудования энергосистем одним из важнейших элементов, определяющих надежность электроснабжения, являются силовые трансформаторы. Это наиболее ответственное оборудование, повреждение которого связано с масштабными последствиями.

Стоимость силового трансформатора составляет от 250 тыс. до 1,5 млн. долл. США, а с демонтажем поврежденного оборудования, перевозкой, восстановительными и монтажными работами - достигает 2,5 млн.

В настоящее время в России значительная часть силовых трансформаторов 110 кВ и выше выработала свой нормативный срок службы в 25 лет, установленный ГОСТ 11677-85. В связи с этим всё более актуальной становится задача продления срока службы и оценка возможности дальнейшей эксплуатации такого оборудования. Опыт эксплуатации силовых трансформаторов показывает, что и после отработки установленного срока службы значительная часть существующего парка сохраняет работоспособность и его замена нецелесообразна.

С одной стороны, энергокомпании, стремясь повысить рентабельность производства и снизить расходы на эксплуатацию электроэнергетического оборудования, уменьшают капитальные вложения, стараясь как можно дольше эксплуатировать работающее оборудование. С другой стороны, повышаются требования к качеству электроснабжения потребителей и надёжности работы электрооборудования.

Эти противоречащие друг другу моменты требуют разработки новых и усовершенствования существующих методов диагностики силовых трансформаторов и автотрансформаторов, так как стоимость силового трансформатора на три порядка выше стоимости компьютерной программы паспортизации, которая будет обслуживать десятки и сотни объектов, и оценки состояния оборудования.

Опыт показывает, что традиционные испытания необходимы и лежат в основе определения работоспособности трансформаторов и автотрансформаторов, но они не всегда позволяют обнаружить дефекты на ранних стадиях и своевременно сигнализировать о развитии процессов, приводящих к снижению надежности и работоспособности оборудования. При этом необходимо совершенствовать систему нормативных параметров для оценки работоспособности силовых трансформаторов.

Исследования показывают, что ранняя диагностика трансформаторов и автотрансформаторов снижает расходы на ремонт на 75%, потери от недоот-пуска электроэнергии на 63%, а ежегодная экономия составляет 2% от стоимости нового трансформатора. При этом в качестве оптимальных затрат на диагностику признается финансирование в размере 10-15% от стоимости оборудования.

Это способствует разработке новых методов обнаружения дефектов на ранней стадии их развития, появляющихся в результате физического старения оборудования, кроме того, ранняя диагностика помогает своевременно разработать и выполнить ряд мероприятий по предотвращению аварийной ситуации, повышению коэффициента готовности оборудования для дальнейшей эксплуатации, сокращению времени простоя, затрат на ремонт и, как следствие, все это приводит к продлению срока службы оборудования.

До недавнего времени существовала система обеспечения надежности работы основного высоковольтного оборудования, ориентированная на поддержание технического состояния путем жестко регламентированных объемов и периодичности испытаний и ремонтов в заданные сроки, независимо от их реальной необходимости и зачастую в ущерб экономической целесообразности. Это было связано, в первую очередь, с низкой эффективностью раннего обнаружения развивающихся дефектов традиционными методами контроля.

Для создания эффективной системы диагностики необходимо точно знать действительную причину повреждений оборудования, то есть определить тот дефект, который привел к повреждению. Как правило, это достаточно сложная задача, однако без её решения невозможно исключить повторение повреждений. Существенно облегчает задачу понимание того, что необходимо искать, а для этого необходимо сформулировать общую идею, по которой поверяются частные решения.

Экономическая целесообразность дополнительных затрат на систему диагностики оборудования заключается в снижении стоимости восстановительных ремонтов по сравнению с аварийными ремонтами, с учетом недоот-пуска электроэнергии и ущербов от перерывов в электроснабжении.

Благодаря внедрению хроматографического анализа растворённых в масле газов (ХАРГ) может быть существенно уменьшен объем обслуживания трансформаторов за счет отмены обязательных периодических испытаний на отключенном оборудовании, повышена надежность эксплуатации трансформаторного оборудования. Так, по опыту эксплуатации ОАО Красноярскэнер-го, из 400 трансформаторов 110 кВ и выше примерно 4 трансформатора в год выводятся в ремонты по результатам ХАРГ (примерно 1 %) . Вскрытие и осмотр в 100 % случаев подтверждают наличие развивающихся дефектов.

Однако существующие методы оценки результатов ХАРГ не прогнозируют содержание растворённых в масле газов, а значит и зарождение дефекта. Хроматографический анализ представляет собой типичный случай многопараметрического анализа. Однако в реальных условиях оценка состояния по результатам ХАРГ опирается на методы, основанные на превышении одной или нескольких составляющих предельных значений, то есть по сути является монопараметрической. Другим важным аспектом ограниченности возможностей ХАРГ является зависимость результатов от факторов, которые учесть детерминированными методами невозможно.

Метод определения граничных значений содержания газов по интегральной функции распределения, приведённый в «Методических указаниях по диагностике развивающихся дефектов по результатам хроматографиче-ского анализа газов, растворённых в масле силовых трансформаторов» [1,2,3] не учитывает параметры, индивидуальные для каждой энергосистемы; при этом необходимо периодически пересматривать значения граничных концентраций газов, так как с течением времени оборудование стареет, часть оборудования заменяется на новое, совершенствуются средства и методы измерений.

При определении предельных значений концентрации газов не учитываются ценологические свойства инфраструктуры энергосистем, заключающиеся в том, что предельные значения концентрации газов, принимаемые по регламентирующим документам, не могут применяться одинаково для трансформаторов различных энергопредприятий. Иначе говоря, вероятность граничной концентрации газа одного трансформатора может быть неприменима для другого трансформатора. Это ставит задачу поиска новых технических решений оценки состояния, обеспечивающих более совершенную организацию технического обслуживания. Закономерности содержания газов в силовых маслонаполненных трансформаторах каждой энергосистемы необходимо определять по статистическим данным, применяя ценологические положения, активно развивающиеся в настоящее время.

Теоретические и экспериментальные исследования, выполненные в направлении моделирования на основе техноценологических свойств, Б.И. Кудриным, В.В. Фуфаевым, В.И. Гнатюком, Б.В.Жилиным, О.Е. Лагутки-ным, М. Г. Ошурковым, Е.Ю. Сизгановой, А. В. Степановым и др. сделали возможным применение этого подхода для исследования и анализа сложных технических систем.

Поэтому актуальным и своевременным является разработка методов прогнозирования состояния СМТ в условиях вероятностной информации и уточнения граничных значений содержания газов для определения технического состояния объекта на следующий временной интервал и повышения его эксплуатационной надёжности.

Целью работы является разработка методики прогнозирования концентрации газов для оценки технического состояния силовых маслонаполненных трансформаторов по результатам ХАРГ на основе техноценологического подхода.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ современных методов и способов диагностики технического состояния СМТ и обосновать необходимость разработки методики прогнозирования содержания растворённых в масле газов.

2. Выполнить статистический и ценологический анализ содержания растворённых в масле газов.

3. Исследовать факторы, влияющие на концентрацию растворённых в масле газов.

4. Построить математическую модель прогнозирования содержания растворённых в масле газов для СМТ на основе техноценологического подхода и провести проверку прогнозных значений на реальных данных.

5. Определить предельные значения концентрации растворённых газов для оценки технического состояния трансформаторов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Впервые предложена математическая Н-модель, позволяющая достоверно описывать содержание растворённых в масле газов СМТ.

2. Определены граничные значения концентраций газов на основе кластер-анализа с учётом особенностей конкретного энергопредприятия.

3. Разработана концепция, позволяющая выявить объекты для первоочередного осмотра с целью уточнения технического состояния трансформаторов для уменьшения трудовых и финансовых затрат на проведение текущих и капитальных ремонтов с отключением оборудования.

4. Разработана методика прогнозирования концентрации растворённых в масле газов, основанная на теории структурно-топологической динамики ранговых распределений для оценки технического состояния СМТ.

Значение для практики заключается в создании методики проведения обследования силовых трансформаторов по данным ХАРГ на основе техно-ценологического (рангового) анализа без использования нормированных предельных значений концентрации газов. Это даёт возможность определять предельные концентрации газов для маслонаполненного оборудования конкретного предприятия электрических сетей. Предлагаемая методика позволяет прогнозировать параметры ХАРГ на следующий временной интервал и планировать ремонт трансформаторов по фактическому состоянию, что экономит финансовые и трудовые ресурсы. Использование данной методики способствует продлению срока службы трансформатора за счёт своевременного выявления дефектов и выводу трансформатора в ремонт. Она может использоваться для маслонаполненного оборудования различных классов напряжения, мощности, типа исполнения любой энергосистемы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских и региональных конференциях:

Третья Международная научная конференция РАЕ «Технические науки и современное производство», 2006г. Лутраки (Греция); Международная научная конференция РАЕ «Компьютерное моделирование в науке и технике», 2006г. Дубай (ОАЭ); Международная научная конференция РАЕ «Современные наукоёмкие технологии», 2006г. Тенерифе (Испания); Совершенствование управления электропотреблением и вузовская подготовка: международная научно-техническая конференция «Энергосбережение. Энергооборудование. Энергопотребление» Калининград, 2006; Вторая Общероссийская конференция с международным участием РАЕ «Перспективы развития вузовской науки», 2006г; Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города: VI Всероссийской научно-практическая конференция, Красноярск, 2005; Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования, г. Томск, 2006; а также на постоянно действующем семинаре кафедры «Электроснабжение и электрический транспорт» ПИ СФУ.

Основные результаты исследований по данной теме опубликованы в 10 печатных работах.

Диссертация состоит из четырех разделов, основной текст на 128 е., 40 иллюстраций, 38 таблиц, 6 приложений, списка использованных источников из 103 наименований

Основные выводы по работе

1. Анализ применяемых методов диагностики СМТ показал необходимость корректировки существующих нормативных документов и разработки новых методов определения технического состояния СМТ по результатам ХАРГ.

2. Определено, что генеральная совокупность данных содержания растворённых в масле газов не принадлежит нормальному закону (моменты распределения I и II порядка неограниченно возрастают с увеличением объёма выборки), что предполагает использование теории гиперболических Н-распределений.

3. Рассмотрена и проверена на адекватность техноценологическая теория рангового анализа, доказанная устойчивостью вероятностных распределений, негауссовостью математической статистики, с аппроксимацией на основе гиперболических Н-распределений.

4. Получена математическая Н-модель для анализа содержания растворённых в масле газов, которая позволяет адекватно оценивать техническое состояние СМТ.

5. Разработана методика прогнозирования технического состояния СМТ на основании структурно-топологической динамики ранговых распределений, позволяющая прогнозировать состояние СМТ на следующий временной интервал.

6. Выявлены объекты с завышенным содержанием растворённых в масле газов для первоочередного осмотра с целью уточнения развивающегося дефекта и проведения необходимых мероприятий по определению фактического технического состояния.

7. На основе доверительных интервалов регрессионных моделей определены интервалы изменения содержания газов, что позволяет получить предельное значение концентрации газов для каждого СМТ.

1. Объём и нормы испытаний электрооборудования. РД 34.45-51.30097: Издание шестое. -М.: ЭНАС, 1998.

2. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов по результатам хроматографического анализа газов, растворённых в масле силовых трансформаторов. РД 34.46.302-89. -М.: СПО Союзтехэнерго, -1989.

3. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворённых в масле силовых трансформаторов. РД. 153-34.046.302-00. -М.: АО ВНИИЭ, -2001.

4. Аксенов, Ю. П. Диагностика состояния изоляции силовых трансформаторов на крупном предприятии / Ю. П. Аксёнов, А. В. Голубев, В. И. Завидей, А. В. Юрин, И. В. Ярошенко, Ю. И. Шутов // Приборы и системы. -2003, № 9, -С.55-59.

5. Захаров, А. И. Обнаружение дефектов силовых маслонаполненных трансформаторов как процедура проверки статистических гипотез / А. И. Захаров // Новости в российской энергетике. 2001. № 2. - С. 19-27

6. Бузаев, В. В. О необходимости единой системы физико-химической диагностики изоляции оборудования трансформаторных подстанций / В. В. Бузаев. Энергетик. 2000. №2. -С. 15-19

7. Диагностика силовых масляных трансформаторов. Версия 4.0 Иваново, ИГЭУ. 2000. - 88 с.

8. Давиденко, И. В. Система диагностики маслонаполненного оборудования / И. В. Давиденко, В. И. Голубев, В. И. Комаров // Энергетик. -2000. №11.-С.27-29.

9. Методические указания по эксплуатации трансформаторных масел. РД 34.436.105302-89.М.: Союзтехэнерго. 1989.

10. Захаров, А. В. Обнаружение дефектов силовых маслонаполненных трансформаторов как процедура проверки статистических гипотез / А. В. Захаров // Новости Российской энергетики -2001. № 2.-С. 12-15.

11. Арзамасцев, Д. А. Модели и методы оптимизации развития энергосистем / Д. А. Арзамасцев, А. В. Липес, А. Л. Мызин. Издание УПИ Свердловск,-1976. -145 с.

12. Айвазян, С. А. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка данных. Справочное изд. / С. А. Айвазян, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин. -М. Финансы и статистика, -1983. -472 с.

13. Кохановский, В. П. Основы философии науки / В. П. Кохановский, Т. Г. Лешкевич, Т. П. Матян, Т. Б. Фатхи. Ростов-на-Дону, Феникс. -2005. -603 с.

14. Поспелов, Г. Е. Электрические системы и цепи / Г. Е. Поспелов, В. Т. Федин, П. В. Лычёв; Под редакцией В. Т. Федина. Минск: УП «Техно-принт»,-2004.-710 с.

15. Идельчик, В. И. Расчеты и оптимизация режимов электрических систем и сетей / В. И. Идельчик. М.: Энергоатомиздат, -1988. - 288 с.

16. Кудрин, Б. И. Введение в технетику / Б. И. Кудрин. -Томск: Изд-во Томского гос. ун-та. -1993. 552 с.

17. Фуфаев, В. В. Ценологическое определение параметров электропотребления, надежности, монтажа и ремонта электрооборудования предприятийрегиона. Монография / В. В. Фуфаев. М.: Центр системных исследований. -2000.-320 с.

18. Жилин, Б. В. Модели формирования структуры ценозов / Б. В. Жилин // Ценологические исследования. Математическое описание ценозов и закономерности технетики. Философия и становление технетики. Абакан: Центр системных исследований, -1996. С. 142-156

19. Чайковский, Ю. В. О природе случайности / Ю. В. Чайкоаский. -М.: Центр системных исследований. Институт истории естествознания и техники РАН.-2001.-272 с.

20. Кудрин, Б. И. Выделение и описание электрических ценозов / Б. И. Кудрин // Изв. вузов. Электромеханика. 1985. №7.

21. Гнатюк, В. И. Моделирование и оптимизация в электроснабжении войск/В. И. Гнатюк. -М.: Центр системных исследований. 1997.-216 с.

22. Гнатюк, В. И. Оптимальное построение техноценозов. Теория и практика / В. И. Гнатюк // Выпуск 9. Ценологические исследования. М.: Центр системных исследований. - 1999. - 272 с.

23. Гнатюк, В. И. Ранговый анализ и энергосбережение / В. И. Гнатюк, А. Е. Северин . Калининград: ЗНЦ НТ РАЕН КВИ ФПС РФ, 2003. - 120 с.

24. Кудрин, Б. И. Зачем технарию Платон / Б. И Кудрин. М.: Электрика. - 1996.-№2.-216 с.

25. Кудрин, Б. И. Проблемы создания и управления ценозами искусственного происхождения / Б. И. Кудрин // Кибернетические системы ценозов: Синтез и управление. М.: Наука. - 1991. - С. 5 - 17.

26. Любищев, А. А. Линии Демокрита и Платона в истории культуры /

27. A. А. Любищев. М.: Электрика, -1997. - 408 с.

28. Кендалл, М. Дж., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды / М. Дж. Кендалл, А. Стьюарт. М.: Наука. - 1976. - 763 с.

29. Гнатюк, В. И. Закон оптимального построения техноценозов /

30. B. И. Гнатюк. М.: Центр системных исследований. - 2004. -272 с. http://www.balnet.ru/~gnatukvi/ind.html.

31. Кендалл, М. Ранговые корреляции. Зарубежные статистические исследования / М. Кендалл. М.: Статистика. 1975. -216 с.

32. Гнатюк, В. И. Ранговый анализ техноценозов / В. И. Гнатюк, О. Е. Лагуткин. Калининград: БНЦ РАЕН КВИ ФПС РФ. - 2000. - 86 с.

33. Гнатюк, В. И. Теория и методология рангового анализа техноценозов / В. И. Гнатюк. Калининград: БНЦ РАЕН КВИ ФПС РФ, -2000.

34. Мандельброт, В. Теория информации и психолингвистика: теория частот слов /В. Мандельброт // Математические методы в социальных науках.-М.: Прогресс 1973. - С. 316-337.

35. Хайтун, С. Д. Оценка показателя а выборочного показателя Ципфа /

36. C. Д. Хайтун // Математическое описание ценозов и закономерности техне-тики. Философия и становление технетики. Абакан: Центр системных исследований. - 1996. - С. 64-79.

37. Жичкин, С. В. Прогнозирование электропотребления в дискретных технологических состояниях / С. В. Жичкин // Сб. научн. тр. Новомосковск: Издательский центр РХТУ им. Д.И.Менделеева. 2000. - С. 156-159.

38. Фуфаев, В. В. Структурно- топологическая устойчивость динамики ценозов / В. В. Фуфаев // Кибернетические системы ценозов: синтез и управление. М.: Наука. - 1991. -С. 18-26.

39. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Вентцель. М.: ACADEMA. - 2005. -572 с.

40. Крамер, Г. Математические методы статистики./ Г. Крамер. -М.: -1975.

41. Себер, Д. Линейный регрессионный анализ / Д. Себер. М.: Мир. -1980.-456 с.

42. Тюрин, Ю. Н., Макаров, А. А. Статистический анализ данных на компьютере / Ю. Н. Тюрин, А. А. Макаров; Под ред. В. Э. Фигурнова. М.: ИНФРО-М.- 1998.-528 с.

43. Ферстер, Э. Методы корреляционного и регрессионого анализа / Э. Ферстер, Б. Ренц. М.: Финансы и статистика. -1983 - 302 с.

44. Хастинг, Н. Справочник по статистическим распределениям / Н. Хастинг, Дж. Пикок. -М.: Статистика. -1980.

45. Лагуткин, О .Е. Ценологическая методология ранговых распределений / О. Е. Лагуткин // Электрика. -2001. №8. -С.31-39

46. Лагуткин, О. Е. Прогнозирование электропотребления на основе структурной устойчивости ценозов / О. Е. Лагуткин, М. Г. Ошурков // Изв. вузов. Электромеханика. 1993. № 6. - С. 58-59.

47. Лагуткин, О. Е. Ранговый анализ электропотребления отраслей и подотраслей России / О. Е. Лагуткин, М. Г. Ошурков, Т. Ю. Чирков // Промышленная энергетика. 1995. №9. - С. 25-27.

48. Кудрин, Б. И. Введение в технетику / Б. И. Кудрин. -Томск: Изд-во Томского гос. ун-та. 1993. - 552 с.

49. Кудрин Б.И. Исследование технических систем как сообществ изделий техноценозов // Системные исследования. Ежегодник - М.: Наука, 1981.-с. 236-254.

50. Кудрин, Б. И. Системный анализ техноценозов / Б. И. Кудрин // Электрификация металлургических предприятий Сибири. Вып. 4. Томск: Том. гос. ун-т.- 1978.-С. 125-165.

51. Кудрин, Б. И., Крылов Ю.К. Целочисленное аппроксимирование ранговых распределений и идентификация техноценозов / Б. И. Кудрин // Ценологические исследования. М.: Центр системных исследований. -1999. -Вып. П.- 79 с.

52. Гнеденко, Б. В., Колмогоров А. Н. Предельные распределения для сумм независимых случайных величин / Б. В. Гнеденко, А. Н. Комогоров -М. -Л.: Госиздат. 1949. - 264 с.

53. Хайтун, С. Д. Проблемы количественного анализа науки / С. Д. Хайтун. М.: Наука. - 1989. - 280 с.

54. Корн, Г. Справочник по математике / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука. - 1978.-832 с.

55. Гнатюк, В. И. Техноценологический подход к оценке эффективности вооружения и военной техники / В. И. Гнатюк // Математическое описание ценозов и закономерности технетики. Абакан: Центр системных исследований. - 1996. - С. 229 - 239.

56. Гнатюк, В. И. Техноценологический подход к оптимизации системы электроснабжения войск / В. И. Гнатюк Калининград: КВИ ФПС РФ. -1996.-56 с.

57. Гнатюк, В. И. Методика номенклатурной оптимизации электротехнических средств: Техноценологический подход / В. И. Гнатюк. Калининград: КВИ ФПС РФ. - 1998. - 32 с.

58. Гнатюк, В. И. Методика параметрической оптимизации электротехнических средств: Техноценологический подход / В. И. Гнатюк. Калининград: КВИ ФПС РФ. - 1998. - 80 с.

59. Гнатюк, В. И. Ранговый анализ техноценозов / В. И. Гнатюк // Электрика. № 8. - М.: Наука и технологии. - 2001. - С. 14 - 22.

60. Гнатюк, В. И. Моделирование процесса электропотребления объектов техноценоза / В. И. Гнатюк // Электрика. № 4. - М.: Наука и технологии.-2004. - С. 36 - 41.

61. Гнатюк, В. И. Оптимизация электропотребления на системном уровне // Электрификация металлургических предприятий Сибири. Выпуск 10. - Томск: Изд. ТГУ, 2001. - С. 61 - 72.

62. Кудрин, Б. И. Технетика: новая парадигма философии техники (третья научная картина мира) / Б. И. Кудрин. Томск: Изд-во ТГУ. -1998. - 40с.

63. Математическое описание ценозов и закономерности технетики. Философия и становление технетики. Выпуски 1 и 2. Ценологические исследования. Абакан: Центр системных исследований, 1996. - 452 с.

64. Северин, А. Е. Применение рангового анализа при прогнозировании электропотребления инфраструктуры / А. Е. Северин // Вестник БНЦ РАЕН. № 5. - Калининград: КВИ ФПС РФ. -2001. - С. 62-63.

65. Северин, А. Е. Ранговый анализ в прогнозировании электропотребления / А. Е. Северин // Автоматизация технологических процессов. Калининград: Изд-во КГТУ. -2002. - С. 118 - 122.

66. Становление философии техники: Техническая реальность и техне-тика. Выпуск 3. Ценологические исследования. - М.: Центр системных исследований, 1997. - 248 с.

67. Фуфаев, В. А. Учет разнообразия электрических двигателей промышленных предприятий при организации электроремонта / В. В. Фуфаев, О. А. Кучинская // Промышленная энергетика. -1995. № 9. - С. 41 - 48.

68. Шрейдер, Ю. А. Ранговые распределения как системное свойство / Ю. А. Шрейдер // Математическое описание ценозов и закономерности тех-нетики. Абакан: Центр системных исследований, -1996. - С. 33 - 42.

69. Arand, R. W. Parameter estimation for Symmetric stable distribution / R. W. Arand/ International Economic Review, -1980, v.21, №1, P. 209-220.

70. Самойлова, О. JI. Исследования некоторых свойств устойчивых законов / О. Л. Самойлова. -М.:ВЦ АН СССР, -1979.

71. Золотарев, В. М. Одномерные устойчивые распределения / В. М. Золотарёв. -М.: Наука, -1983.

72. Хайтун, С. Д. Оценка показателя а выборочного показателя Ципфа / С. Д. Хайтун // Математическое описание ценозов и закономерности техне-тики. Философия и становление технетики. Абакан: Центр системных исследований, -1996. С. 64-79.

73. Лагуткин, О. Е. Ранговый анализ электропотребления отраслей и подотраслей России / О. Е. Лагуткин, М. Г. Ошурков, Т. Ю. Чиркова // Промышленная энергетика. 1995. - №9. - С. 25-27.

74. Фуфаев, В. В. Ценологическое влияние на электропотребление предприятия. Вып. 10. Ценологические исследования / В. В. Фуфаев. -Абакан: Центр системных исследований, -1999. - 124 с.

75. Бендат, Дж. Применение корреляционного и спектрального анализа / Дж. Бендат, А. Пирсол М.: Мир, -1983. - 312 с.

76. Андерсон, Т. Введение в многомерный статистический анализ / Т. Андерсон. М.: Физматгиз, -1963. - 500 с.

77. Кендалл. М. Дж. Статистические выводы и связи / М. Дж. Кендалл, А. Стюарт. М.: Наука, -1973. - 900 с.

78. Большев, JI. Н. Таблицы математической статистики / JI. Н. Боль-шев, Н. В. Смирнов. М.: -1983. - 345 с.79. http://gnatukvi.narod.ru/zip files/task mcd.zip.

79. Рабочая книга по прогнозированию / Под. Ред. И. В. Бестужева-Лады. М.: Мысль,- 1982. -430 с.

80. Анализ и прогноз развития больших технических систем /Под ред. С. А. Саркисяна. -М.: Наука, -1983. 280 с.

81. Горелова, В. Л. Основы прогнозирования систем / В. Л. Горелова, Е. Н. Мельникова. М.: Высшая школа, -1986. - 267 с.

82. Щеколдина, Т. В. Статистическое прогнозирование объёма электропотребления / Т. В. Щеколдина // Метологические проблемы статистического исследования социально-экономического потенциала. -М.: МИЭИ, 1989. -С. 92-96.

83. Кудрин, Б. И. Повышение надёжности прогнозирования сложных технических систем / Б. И. Кудрин, В. В. Фуфаев // V Сибирская научно-практическая конференция по надёжности научно-технических прогнозов. Новосибирск, -1990. -С. 275 277.

84. Фуфаев, В. В. Прогнозирование электропотребление и оценка энергосбережения по критериям Н-распределения / В. В. Фуфаев, Лагуткин О. Е., Матюнина Ю. В // Промышленная энергетика. -1996. № 9. -С. 28 33.

85. Райзин, Д. В. Классификация и кластер / Д. В. Райзин. М.: Изд. Мир.-1980.-389 с.

86. Гнатюк, В. И. //-М.: Журнал «Электрика», 2003, Ж№ 2-6; 2004, №№ 4, 8; 2005, № 2; 2006, № 1. Цикл статей, раскрывающих опыт применения пакета Mathcad для решения задач рангового анализа.

87. Жамбю, М. Иерархический кластер-анализ и соответствия / М. Жамбю. М.: Финансы и статистика, -1988 - 342 с.

88. Митюшкин, К. Г. Телемеханика в энергосистемах / К. Г. Митюш-кин. М.: Энергия, -1975.

89. Круть, Н. С. //Эквивалентирование энергосистемы для оптимизации режима в темпе процесса при создании АСДУ / Н. С. Круть, Т. М. Чупак //Известия вузов. Энергетика. 1985. № 3. - С. 39-42.

90. Куни, Ф. М. Статистичекая физика / Ф. М. Клуни. М.: ВШ. -1978. -352 с.

91. Веников, В. А. Системный подход к проблемам электроэнергетических систем / В. А. Веников // Электричество. 1985. № 6. - С. 1-4.

92. Ланге, О. Введение в эконометрику / О. Ланге. М.: Прогресс, -1964.

93. Ляпунов, А. А. В чем состоит системный подход к изучению реальных объектов сложной природы / А. А. Ляпунов. В кн.: Системные исследования. Ежегодник, 1971, -М.: Наука,-1972, с. 5-17.

94. Золотарев, В. М. Одномерные устойчивые распределения / В. М. Золотарёв М.: Наука. -1983. -304 с.

95. Хинчин, А. Я. Предельные законы для сумм независимых случайных величин / А. Я. Хинчин. М-Л.: ОНТИ, -1938. -116 с.

96. ЮО.Южанников, А. Ю. Полезность и плата за полезность при выборе компенсирующих устройств / А. Ю. Южанников //Межвуз. Сб. науч. Трудов НЭТИ. Новосибирск: НЭТИ. -1990. -С. 42-45.

97. ЮЬКоробко, В. И. Золотая пропорция и проблемы гармонии систем / В. И. Коробко. -Москва, Изд-во Ассоциации строительных вузов. -1998. -234 с.

98. Стахов, А. П. Коды золотой пропорции / А. П. Стахов. -Москва, Изд-во "Радио и Связь". -1984.

99. ЮЗ.Сороко, Э. М. Структурная гармония систем / Э. М. Сороко. -Минск "Наука и техника". 1984.