BR112014021779B1

BR112014021779B1 - Processo progressivo de reconhecimento de descargas parciais

Info

Publication number: BR112014021779B1
Application number: BR112014021779-3A
Authority: BR
Inventors: Bouchra DAOUDI; Gilbert Luna; Raphaël Lebreton; Sébastien Louise
Original assignee: Alstom Technology Ltd.
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2021-07-27
Also published as: BR112014021779A2; CN104160286A; FR2987900A1; EP2823323B1; US10379151B2; WO2013131948A1; FR2987900B1; US20150301102A1; EP2823323A1; IN2014MN01650A; CN104160286B

Abstract

PROCESSO PROGRESSIVO DE RECONHECIMENTO DE DESCARGAS PARCIAIS. A presente invenção trata de um processo de reconhecimento de descargas parciais emitidas dentro e fora de um aparelho elétrico que, após a detecção de pelo menos uma atividade de descargas parciais, compreende as seguintes etapas: - gravação, prévia, de formas de descargas parciais associadas, cada uma, a um tipo de defeito que a gerou em uma base de dados; - aquisição de uma nova forma de descargas parciais (Op); - comparação (9) dessa nova forma de descargas parciais com as formas de descargas já gravadas na base de dados; - obtenção por dedução (11) do defeito correspondente do aparelho elétrico, gravação (14) do resultado obtido na base de dados (12).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção trata de um processo de reconhecimento de descargas parciais emitidas dentro e fora de um aparelho elétrico. A presente invenção trata de um reconhecimento de imagens adaptado às formas obtidas durante a medida de descargas parciais em um aparelho elétrico ou em suas proximidades.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os aparelhos elétricos cujos ar, óleo, ou papel..., é deficiente produzem descargas parciais que podem deteriorar a isolação até que essa isolação perca completamente suas propriedades isolantes e se torne condutora. Ocorre, então, um fenômeno de ruptura, que pode levar à destruição pelo menos parcial desses aparelhos. A medida das descargas parciais de acordo com a norma CEI 60 270 permite prevenir esse fenômeno de ruptura, analisar as descargas nos aparelhos, diagnosticar um defeito e, portanto, monitorar e proteger os aparelhos elétricos. Dessa proteção pode depender o fornecimento de eletricidade a uma usina, a uma cidade ou a regiões inteiras. Cada defeito possui sua própria forma de descargas parciais com uma tensão de aparecimento e de desaparecimento, uma variação ao longo do tempo... Entretanto, mesmo que cada forma de descargas seja diferente, tendências similares podem ser observadas em função do defeito que provoca as descargas. Por exemplo, um defeito que é devido a uma má impregnação dos isolantes ou a uma secagem ruim dos isolantes cria uma forma de descargas do tipo da ilustrada na figura 1, mesmo que a fase (em função da fase na qual a medida está conectada), a amplitude, e a própria forma possam mudar. O reconhecimento de uma forma de descargas parciais permite identificar um defeito e, ao mesmo tempo, saber que medidas corretivas devem ser tomadas para eliminá-lo. O reconhecimento de tais descargas parciais é atualmente um trabalho de técnicos no assunto, ora, por razões evidentes de custos e de prazos, cada usina que desenvolve aparelhos elétricos que utilizam uma isolação sólida ou líquida deve poder diagnosticar rapidamente a causa de descargas parciais, caso elas ocorram.

[003] O reconhecimento de tais descargas parciais é crítico para os construtores de grandes aparelhos elétricos industriais (motores, transformadores, mecanismos de comutação isolados a gás (GIS) de alta e média tensão...).

[004] As descargas parciais nos aparelhos elétricos de alta tensão, tais como os grandes transformadores de potência, estão associadas à emissão de ondas de frequências altas ou frequências ultra-altas e de ondas acústicas (geralmente ultrassonoras) que se propagam no fluido acusticamente condutor. É assim possível detectar e procurar localizar essas fontes de descargas parciais por meio de detectores acústicos associados eventualmente com meios de detecção elétricos das ondas de frequências altas ou frequências ultra-altas.

[005] O reconhecimento de imagem é bastante difundido, mas nenhum está adaptado às descargas parciais.

[006] Um sistema de reconhecimento de forma está descrito na patente US 5,703,564. Esse sistema utiliza uma classificação estatística. Mas esse sistema não descreve um reconhecimento de imagens adaptado às formas obtidas durante a medida de descargas parciais.

[007] Diversos documentos do estado da técnica são analisados a seguir.

[008] US 2009/0119035 descreve um processo e um aparelho para analisar descargas parciais em dispositivos elétricos.

[009] US 2004/0204873 descreve um processo e um aparelho para analisar e monitorar o comportamento de um dispositivo elétrico na presença de descargas parciais.

[0010] WO 2011/051910 descreve um dispositivo e um processo para detectar e processar sinais relacionados com descargas elétricas parciais.

[0011] O artigo intitulado "A new approach to partial discharge testing of HV cable systems" de G.C. Montanari, A. Cavallini, e F. Suletti (IEEE Electrical Insulation Magazine, páginas 14 a 23, Janeiro-Fevereiro de 2006) descreve uma nova abordagem para um teste de descarga parcial de sistemas de cabos de alta tensão.

[0012] A presente invenção tem por objeto facilitar o diagnóstico de um defeito interno ou externo a um aparelho elétrico pelo uso da imagem em fase, ou forma, de descargas parciais, comparando fácil e automaticamente uma forma de descarga com outra em uma base de dados. A presente invenção permite, assim, quando uma forma de descarga parcial foi obtida, correlacionar essa forma às outras formas de descargas parciais armazenadas na base de dados e obter informações sobre o defeito se o referido defeito já tiver sido observado e tratado.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0013] A presente invenção trata de um processo de reconhecimento de descargas parciais emitidas dentro e fora de um aparelho elétrico, caracterizado pelo fato de que esse reconhecimento de descargas parciais é um reconhecimento de formas dessas descargas parciais que compreende a aquisição de imagens coloridas obtidas durante a medida em fase (abscissa) e em amplitude (ordenada) de séries dessas descargas parciais e o processamento e a transposição dessas imagens coloridas em imagem em preto e branco e pelo fato de que, após gravação, em uma base de dados de formas de descargas parciais conhecidas, associadas, cada uma, a um tipo de defeito que a gerou, e após detecção de pelo menos uma atividade de descargas parciais, esse processo compreende as seguintes etapas: - aquisição de uma nova forma de descargas parciais; - comparação dessa nova forma de descargas parciais com as formas de descargas parciais já gravadas na base de dados; - obtenção, após diagnóstico da fonte dessas descargas parciais, do defeito correspondente do aparelho elétrico; - gravação do resultado assim obtido na base de dados.

[0014] Vantajosamente, o processo da presente invenção compreende uma etapa de correção automática da regulagem de processamento da nova forma de descargas parciais, uma etapa de uniformização da superfície da nova forma de descargas parciais, uma etapa de classificação da nova forma de descargas parciais em uma entre diferentes categorias, dividindo a nova forma de descargas parciais em diferentes zonas, por exemplo em quatro partes iguais, com uma divisão em dois horizontal e uma divisão em dois vertical.

[0015] Vantajosamente, durante a etapa de comparação, é realizado um cálculo da porcentagem de correspondência entre a nova forma de descargas parciais e as formas já gravadas na base de dados e uma classificação de acordo com porcentagens decrescentes.

[0016] Vantajosamente, o processo da presente invenção compreende as seguintes etapas: - entrada de uma imagem colorida que corresponde à nova forma dessas descargas parciais, - processamento e transposição da imagem colorida em imagem em preto e branco, - teste de existência de uma imagem remanescente: se não houver imagem remanescente: - ajuste dos parâmetros de processamento da imagem colorida e retorno ao início da primeira etapa, se houver imagens remanescentes: - verificação para saber se o tamanho da forma de descargas parciais é significativo: se o tamanho não for significativo: - expansão no eixo das ordenadas da forma dessas descargas parciais, se o tamanho for significativo: - divisão da forma de descarga parcial em várias zonas de interesse, por exemplo quatro, - análise dessas zonas de interesse para classificar a forma de descargas parciais, - comparação da forma de descargas parciais com descargas correspondentes na base de dados, - lista das formas de descargas parciais correspondentes, - diagnóstico da fonte dessas descargas parciais, - se o diagnóstico indicar uma fonte de descargas internas, nesse caso, o exame do aparelho elétrico para repará-lo e correlacionar o diagnóstico, - gravação na base de dados dos resultados assim obtidos.

[0017] Vantajosamente, a presente invenção propõe um reconhecimento de formas adaptado às formas de descargas parciais, para as quais não existe atualmente nenhuma ferramenta no mercado. A presente invenção permite fazer uma triagem muito eficiente na base de dados entre diferentes formas de descargas parciais gravadas em uma usina, um laboratório ou in situ. Essa triagem ajuda o usuário a diagnosticar o defeito que dá origem a essa atividade de descargas parciais em um tempo muito mais curto do que se tivesse de procurar manualmente uma correspondência na base de dados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] A figura 1 ilustra uma forma de descargas parciais.

[0019] A figura 2 é um organograma que ilustra o funcionamento global do processo da presente invenção.

[0020] As figuras 3 a 5 ilustram diferentes formas de descargas parciais.

[0021] As figuras 6a e 6b ilustram a comparação de duas formas de descargas parciais.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[0022] As descargas parciais são muito difíceis de reconhecer devido a seu caráter muito sensível aos fatores elétricos circundantes, as formas dessas descargas (ou “patterns”) dependem das capacitâncias, indutâncias, impedâncias etc. que compõem um aparelho elétrico no qual essas descargas parciais podem aparecer. Como esses aparelhos são todos diferentes, todas as formas de descargas parciais são sempre diferentes. O aspecto global de uma forma de descargas parciais é definido pelo tipo de defeito que cria essa atividade de descargas. Se for possível reconhecer uma forma de descargas parciais, e se esse tipo de forma de descargas parciais for conhecido, então é possível identificar o defeito que o gerou e fornecer um diagnóstico. A presente invenção propõe, portanto, usar uma base de dados que compreende um máximo de formas de descargas parciais conhecidas e procurar identificar uma nova forma de descargas parciais com uma forma de descargas parciais conhecidas. Se for possível comparar uma nova forma de descargas parciais com uma forma de descargas parciais conhecidas, o defeito é identificado.

[0023] Vantajosamente, as formas de descargas parciais são classificadas, previamente, em diferentes categorias a fim de reduzir os riscos de erro durante a identificação de uma forma de descargas parciais. Essas categorias facilmente identificáveis permitem melhorar o reconhecimento das descargas parciais nas categorias selecionadas. Depois que essa classificação específica tiver sido obtida, qualquer processo de reconhecimento de imagem pode ser utilizado para correlacionar uma nova forma de descargas parciais com as formas de descargas parciais de uma categoria correspondente.

[0024] A presente invenção permite assistir e automatizar o reconhecimento de descargas parciais para técnicos no assunto ou não. Quando nova forma de descargas parciais é encontrada, a presente invenção pode permitir compará-la a uma forma de descargas parciais já encontrada e diagnosticada com base nos problemas já resolvidos e armazenados em uma base de dados por exemplo. O processo da presente invenção é progressivo, e se baseia em uma base de dados que ele enriquece à medida que as investigações são realizadas.

[0025] O funcionamento global do processo da presente invenção está descrito no organograma da figura 2. Esse organograma, após detecção de pelo menos uma descarga parcial Dp, compreende as seguintes etapas: - entrada de uma imagem colorida (1) que corresponde à nova forma dessas descargas parciais, - processamento e transposição da imagem colorida em imagem em preto e branco (2), - teste de existência de uma imagem remanescente (3), se não houver imagem remanescente: - ajuste dos parâmetros de processamento da imagem colorida e retorno ao início da primeira etapa (1), se houver imagens remanescentes: - verificação para saber se o tamanho da forma de descargas parciais é significativo (4): se o tamanho não for significativo: - expansão no eixo das ordenadas da forma dessas descargas parciais (6), se o tamanho for significativo: - divisão da forma de descargas parciais em várias zonas de interesse (7), por exemplo quatro, - análise dessas zonas de interesse para classificar a forma de descargas parciais (8), - comparação da forma de descargas parciais com descargas parciais correspondentes em uma base de dados (9), - lista das formas de descargas parciais correspondentes (10), - diagnóstico da fonte de descarga parcial (11), graças à base de dados (12), - se o diagnóstico indicar uma fonte de descargas internas, nesse caso, exame do aparelho elétrico para repará-lo (13) e correlacionar o diagnóstico, - gravação na base de dados dos novos resultados assim obtidos (14).

[0026] Esse organograma começa pela aquisição de uma nova forma de descargas parciais que possui o aspecto de uma imagem colorida (por exemplo a forma de descargas da figura 1). Essa nova forma de descargas parciais, dentro ou fora de um aparelho elétrico, corresponde a um defeito que é preciso diagnosticar para poder repará-lo ou resolvê-lo sem reparo se isso for possível. Como tal reparo gera atrasos e custos elevados, é essencial poder evitar qualquer diagnóstico errado. Uma forma de descargas parciais é o levantamento de uma série de descargas parciais medida em fase com uma tensão de ensaio. Cada ponto dessa forma corresponde a uma amplitude (ou magnitude) da descarga em um dado instante (fase medida em graus, de 0 a 360°) de um sinusoidal que alimenta o aparelho elétrico.

[0027] A imagem colorida é então processada e transposta em imagem em preto e branco (etapa 2). Essa etapa é necessária para usar as imagens provenientes dos diferentes aparelhos de medida de descargas parciais que não usam necessariamente a mesma cor para exibir as descargas. A figura 3 representa, assim, uma medida de descarga com um aparelho diferente do usado para a figura 1. O resultado da passagem em preto e branco está ilustrado na figura 4.

[0028]A etapa 3 consiste em verificar se uma forma de descargas parciais continua presente. Por exemplo, se a medida de descargas for muito rápida, pode não haver uma concentração suficiente de pontos e eles serão perdidos durante o processamento. Se ocorrer que a forma de descargas não seja efetivamente muito distinta e que tenha sido perdida, o processo da presente invenção corrige automaticamente seus dados de processamento para realizar uma regulagem mais fina e para tentar conservar um máximo de pontos. Entretanto, certas gravações de descargas que contêm apenas alguns pontos esparsos, não podem ser utilizadas.

[0029]A etapa 5 permite uniformizar a superfície das formas de descargas parciais. Para melhor reconhecimento das formas de descargas, é recomendável que elas ocupem o mesmo volume de espaço na imagem. Uma forma de descargas parciais muito plana é dificilmente reconhecível. A etapa 5 consiste em expandir a forma de descargas da mesma maneira que teria feito um zoom ao longo do eixo das ordenadas, ou em aumentar o ganho de medida. Se a forma de descargas ocupar, por exemplo, menos de um terço do espaço em amplitude (escala vertical) então a forma de descargas parciais é expandida.

[0030]A etapa 7 consiste em dividir a forma de descargas parciais em quatro partes iguais, uma divisão em dois horizontal e uma divisão em dois vertical. As quatro zonas obtidas são numeradas de 1 a 4, como ilustra a figura 5. Essa divisão permite, em seguida, classificar a forma de descargas parciais em uma das seguintes categorias: 0, 1, 2, 3 ou 4. No caso de uma montagem indireta de medida (sonda de medida colocada em paralelo com o aparelho), a categoria 1 agrupa as formas de descargas parciais que possuem principalmente suas descargas parciais nas zonas 2 e 3, a categoria 2 as formas de descargas parciais que possuem principalmente suas descargas parciais nas zonas 1 e 4, a categoria 3 as formas de descargas parciais que possuem principalmente suas descargas parciais nas zonas 1 e 3 ou 2 e 4 ou quando uma única zona agrupa a maior parte das descargas parciais, a categoria 4 quando as quatro zonas possuem uma quantidade equivalente de descargas parciais e a categoria 0 as formas de descargas parciais que não entram em nenhuma outra categoria.

[0031]A etapa 9 consiste em comparar essa nova forma de descarga com formas de descargas parciais existentes em uma base de dados. Essa base de dados agrupa todas as formas de descargas parciais já gravadas e o diagnóstico associado se um defeito pôde ser correlacionado com a forma de descargas parciais. A comparação dessa nova forma de descargas parciais com as formas de descargas parciais da base de dados permite encontrar defeitos idênticos já diagnosticados, cujas técnicas de reparo sejam conhecidas e comprovadas. Para a comparação e a fim de ter os melhores resultados possíveis, o processo da presente invenção consiste em se apoiar sobre uma categoria atribuída à forma de descarga e, em função dessa categoria, em comparar essa forma de descargas parciais com as formas de descargas da base de dados que pertencem às mesmas categorias, tal como mostra a tabela a seguir:

[0032] Tal comparação seletiva permite melhor confiabilidade do que uma comparação global, isto é, que não leva em conta essas categorias. No caso de uma montagem direta de medida (sonda de medida situada entre a alimentação e o aparelho), uma imagem simétrica é criada como se pode ver ao longo do eixo das abscissas da forma de descarga antes da comparação: as zonas 1 e 2 são o resultado da simetria das zonas 3 e 4 ao longo do eixo das abscissas e respectivamente para as zonas 3 e 4 que são o resultado da simetria horizontal das zonas 1 e 2.

[0033] Essa comparação pode ser realizada por meio de qualquer processo existente, por exemplo: por reconhecimento de formas, atribuição de vetores próprios a certos aspectos da forma dessas descargas parciais e busca de vetores correspondentes, comparação ponto por ponto... Uma porcentagem de correspondência é calculada, em seguida, entre a forma dessas descargas parciais a ser identificadas e as formas de descargas parciais da categoria correspondente. Uma classificação de acordo com as porcentagens decrescentes é efetuada. As formas de descargas de um mesmo defeito possuem frequentemente mais de 60% de correspondência. Entretanto, dada a complexidade da forma de descargas que precisam ser medidas, é possível ter defeitos diferentes que também possuem uma porcentagem de correspondência de mais de 60%. Uma vez que o olho humano é capaz de comparar uma correspondência coerente com uma correspondência incoerente, essa comparação tem por finalidade facilitar a pré-seleção e torná- la o mais próxima possível da realidade.

[0034] A base de dados pode ser substancial: várias centenas e mesmo milhares de casos, dependendo da experiência. Depois que a correspondência foi encontrada e que o aparelho foi reparado, a base de dados é enriquecida com o feedback a partir da experiência do defeito que provocou as descargas parciais. Por exemplo, quando se tenta comparar a forma das descargas parciais da figura 6a com mais de 100 outras forma de descargas em uma base de dados, a forma das descargas parciais da figura 6b aparece nos cinco melhores resultados, embora as zonas 1 e 4 estejam quase vazias de descargas na figura 6b, ao contrário da figura 6a.

Claims

1. PROCESSO PROGRESSIVO DE RECONHECIMENTO DE DESCARGAS PARCIAIS (Dp) EMITIDAS DENTRO E FORA DE UM APARELHO ELÉTRICO, em que o reconhecimento de descargas parciais (Dp) é um reconhecimento de formas das descargas parciais (Dp), e em que após a gravação das formas parciais conhecidas em uma base de dados (12) com cada forma sendo associada com o tipo de defeito que a gerou e, após detecção de pelo menos uma atividade de descargas parciais (Dp), o processo compreende as seguintes etapas: - aquisição de uma nova forma de descargas parciais (Dp); - comparação (9) da nova forma de descargas parciais (Dp) com as formas de descargas parciais (Dp) já gravadas na base de dados (12); - obtenção, após diagnóstico da fonte das descargas parciais (11), do defeito correspondente do aparelho elétrico, e - gravação (14) do resultado assim obtido na base de dados (12), o processo sendo caracterizado por compreender a aquisição de imagens coloridas obtidas durante a medida de séries das descargas parciais (Dp) em fase e em amplitude e o processamento e a transposição das imagens coloridas em imagens em preto e branco; e por, após a aquisição de uma nova forma de descargas parciais (Pd), o processo compreender a subdivisão da nova forma de descargas parciais (Dp) em quatro partes iguais, com uma divisão em dois horizontalmente e verticalmente, e a comparação das quatro zonas obtidas para atribuir uma categoria à nova forma, e a comparação das novas formas de descargas parciais (Dp) com as formas de descargas parciais (Dp) que já estão gravadas na base de dados (12), em que a comparação é realizada em função da categoria.

2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender uma etapa de correção automática de regulagem de processamento da nova forma de descargas parciais (Dp).

3. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender uma etapa de uniformização da superfície da nova forma de descargas parciais (Dp).

4. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender uma etapa de classificação da nova forma de descargas parciais (Dp) em uma entre diferentes categorias, dividindo cada forma das descargas parciais (Dp) em diferentes zonas.

5. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, durante a etapa de comparação, ser realizado um cálculo da porcentagem de correspondência entre a nova forma de descargas parciais (Dp) e as formas de descargas parciais (Dp) já gravadas na base de dados (12), e as correspondências são classificadas de acordo com porcentagens decrescentes.

6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender as seguintes etapas: - entrada de uma imagem colorida (1) que corresponde à nova forma das descargas parciais (Dp), - processamento e transposição da imagem colorida em imagem em preto e branco (2), - teste de existência de uma imagem remanescente (3), se não houver imagem remanescente: - ajuste dos parâmetros de processamento da imagem colorida e retorno ao início da primeira etapa (1), se houver imagens remanescentes: - verificação para saber se o tamanho da forma de descargas parciais (Dp) é significativo (4), se o tamanho não for significativo: - expansão no eixo das ordenadas da forma das descargas parciais (6), se o tamanho for significativo: - divisão da forma das descargas parciais (Dp) em quatro zonas de interesse (7), - análise das zonas de interesse para classificar a forma de descargas parciais (8), - comparação da forma de descargas parciais (Dp) com descargas parciais correspondentes na base de dados (9), - lista das formas de descargas parciais correspondentes (10), - diagnóstico da fonte das descargas parciais (11), - se o diagnóstico indicar uma fonte de descargas internas, nesse caso, exame do aparelho elétrico para repará-lo (13) e correlacionar o diagnóstico; e - gravação na base de dados (12) dos resultados assim obtidos (14).