CC BY
13
ЭКСПЕРТНЫЙ КРИТЕРИЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОМЕНКЛАТУРЫ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ РАБОЧЕГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
С.В. ВЕНЕДИКТОВ *, В.В. КАРЧИН *, В.А. КЫШТЫМОВ **
*Марийский государственный университет **ОАО Мариэнерго
Для минимизации эксплуатационных расходов определен комплекс методов и технических средств диагностирования силовых трансформаторов на основе экспертных оценок.
Известно [1], что в России доля отработавших свой первоначальный ресурс силовых электроаппаратов составляет 32%. В ближайшие пять лет это количество увеличится на 18% среди блочных и на 20% среди сетевых трансформаторов. Известно также, что если удельный отказ изношенных трансформаторов достигает 3% в год, то их дальнейшая эксплуатация становится экономически невыгодной. В этих условиях для обеспечения требуемого уровня надежности особенно актуальной становится диагностирование эксплуатируемого оборудования.
Комплексный подход к оценке состояния электрической изоляции маслонаполненных трансформаторов и автотрансформаторов опирается на 53 показателя. Методы измерения контролируемых показателей отличаются широким разнообразием. Они могут быть как довольно простыми, так и трудновыполнимыми. Кроме этого, стоимость работ процесса диагностирования довольно высокая. В этих условиях особенно актуальным и очевидным становится вопрос о необходимости научного обоснования проведения диагностических работ. Так как задача сравнения методов и средств диагностирования трансформаторов, ввиду их многообразия, является трудноформализуемой, то для ее решения можно воспользоваться одним из методов экспертных оценок. В данной работе на основе способа парных сравнений [2] проведен анализ методов и средств диагностирования маслонаполненных электроаппаратов по критерию возможности их использования для автоматизированного рабочего диагностирования трансформатора. В рыночных условиях это является особенно актуальным в силу определенных трудностей по поиску источников финансирования. Определение допустимости продления срока службы электрооборудования с использованием тех или иных методов и средств диагностирования или замена отработавшего свой ресурс оборудования является важной научно-технической задачей. От ее решения напрямую зависят финансовые (рентабельность, прибыль) показатели любого предприятия.
Для решения задачи написана программа «Эксперт». Она предназначена для экспертной оценки методов диагностирования и основана на способе парных сравнений. Для рабочего диагностирования трансформаторов используется примерно 25 методов и технических средств. Поэтому эксперт сравнивает попарно 25 методов (и/или средств, систем и т.д.) диагностирования.
Существует три вида оценок: «лучше», «хуже», «равноценны». Результаты в числовом виде заносятся в таблицу («матрицу оценок»), приведенную на рис. 1.
Количество баллов, набранное каждым средством диагностирования, определяет его рейтинг для данного эксперта. Умножив полученное число на © С.В. Венедиктов, В.В. Карчин, В.А. Кыштымов Проблемы энергетики, 2006, № 1-2
степень компетентности эксперта, получается абсолютный рейтинг, на основании которого и строится оценочный график (рис. 1).
Рис. 1. Внешний вид окна программы. Экспертный Лист
В программе предусмотрено внесение изменений в «Экспертный Лист» (матрицу оценок) непосредственно во время работы (кнопка «Обновление»). При этом происходит перерасчет рейтинга и, соответственно, изменение оценочной диаграммы (графика).
Смена «Экспертных Листов» осуществляется либо переключением закладок сверху окна рабочей программы, либо изменением «номера эксперта» в правом верхнем углу окна программы.
Для получения итогового рейтинга представленных методов и средств диагностирования достаточно нажать кнопку «Итог», расположенную справа на «Экспертном Листе». При этом появляется окно рис. 2.
Суммарное количество баллов, набранное каждой системой диагностирования, делится на количество экспертов, участвующих в голосовании (причем количество экспертов может легко динамически меняться, не влияя на работоспособность программы). Затем вычисляется итоговая оценка каждой системы диагностирования. По результатам вычислений строится итоговый график (рис. 2).
Рис. 2. Итоговый рейтинговый график © Проблемы энергетики, 2006, № 1-2
Для написания программы использована среда программирования «Borland Dephi IV» и приложение «Exel» из пакета «Microsoft Office».
Имеется несколько методик для определения коэффициента
компетентности экспертов. Они складываются из количественных и качественных показателей компетентности эксперта. Например, это могут быть стаж работы по специальности, количество публикаций на данной проблеме, наличие ученой степени и т.д. При таком подходе коэффициент компетентности определяет некая локальная рабочая группа по решаемой проблеме.
В данной работе используется другой подход по определению коэффициента компетентности, который основывается на оценках самих экспертов. Этот способ является более предпочтительным при его использовании в коллективах, где эксперты являются коллегами по работе.
Методика определения коэффициента компетентности реализована в виде эвристического алгоритма. Алгоритм приведен в [3], где он используется для построения общей иерархической структуры свойств на этапе проектирования.
В алгоритме:
1. Из ответов экспертов на вопрос о компетентности (/-ое свойство) формируется матрица-строка
Yj |aj j ,(*2 j ,a j.
2. Находится среднее значение оценок группы экспертов
a j =
( h Л
Z ~tj
V i=1
Ih.
3. Определяется отклонение оценки каждого эксперта от среднего значения оценок группы
АА = |«А - ~ А.
4. Находится среднее отклонение оценок каждого эксперта от среднего значения оценок группы
< \ т '
Е А А
^ }=1 ,
At =
m.
В результате получается матрица - строка Д = 1^15^2» •••» А*| •
5. Эксперты нумеруются по мере удаления их оценок от среднего значения оценок группы. В итоге устанавливается кортеж их предпочтения
——* /— * — * —* \
Д =\ A1 ,A2, ..., Ahj.
6. Проводится оценка степени согласованности мнений экспертов, для чего:
- результаты ранжирования представляются в виде матрицы рангов;
- определяется, соответственно, сумма рангов по каждому /-му свойству и средняя сумма рангов:
к т _к
=Х~, Т= ЕХй¿/т;
1=1 ,=11=1
- рассчитывается сумма квадратов отклонений
т т
Эе = Е 8 2 =1 (в, - Т)2;
1=1 1=1
- определяется коэффициент конкордации
Ф = 12Эе/{к2(т3 - т)}.
Если Ф > 0,5, то существует достаточная степень согласованности между мнениями экспертов. Если Ф< 0,5, то группа корректируется путем исключения последнего эксперта в кортеже, пересчитывается коэффициент конкордации до получения нужной степени согласованности.
Если эксперт приписал одинаковые ранги, то коэффициент конкордации вычисляют по зависимости
m
где Tt = ^ (Zj - Zj); Zj - число одинаковых рангов в t - ом ранжировании.
j=1
Выводы
1. По критериям стоимости технического диагноза для рабочего диагностирования электроаппаратов в большей степени подходят следующие методы:
а) определение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла;
б) измерение пробивного напряжения на основе стандартных электродов;
в) измерение температуры масла на входе в систему активной циркуляции;
г) кварцевый метод измерения влажности;
д) диагностирование по вибрационным характеристикам;
е) конденсаторный метод определения фурановых соединений.
2. По достоверности процесса диагностирования ни один из методов не обладает явным преимуществом перед остальными, и поэтому для рабочего диагностирования можно использовать количественные, индикаторные и качественные методы.
3. По возможности автоматизации процесса определения состояния электрооборудования большинство методов являются неприемлемыми или трудновыполнимыми по причине использования расходных материалов, поэтому для рабочего диагностирования можно рекомендовать индикаторные методы.
Summary
For minimization of working costs the complex of methods and means of diagnosing of power transformers is determined on the basis of expert estimations.
Литература
1. Львов М.Ю. Силовые трансформаторы на 110 кВ и выше. Будущее определит диагностика//Новости электротехники.- 2003.- №6.- С. 56-57.
2. Герасименко В.А. Неформально-эвристические методы решения трудноформализуемых задач/Безопасность информационных технологий.- Выпуск
4, 1997.- С.39-61.
3. А.П. Бочков, Д.П. Гасюк, А.Е. Филюстин. Модели и методы управления развитием технических систем: Учебное пособие.- СПб.: Издательство «Союз», 2003. - 288 с. (Высшая школа).
Поступила 14.12.2005
