No contexto metodológico desse trabalho, foram desenvolvidas as tecnologias lógicas, baseadas em arquiteturas de sistemas inteligentes, que auxiliem nos diagnósticos de avarias em transformadores de transmissão. O sistema desenvolvido tem como dados de entrada os resultados de ensaios de isolação, de relação de transformação, do fator de potência da isolação, de ensaios de tensão induzida, além de outros e, por meio de técnicas de inferência, indicarão a existência de possíveis avarias que devem ser averiguadas (de forma mais detalhada) antes de se retornar o transformador ao serviço. A particularidade que caracteriza a inovação sobre este assunto está justamente na elaboração de um novo ferramental, a ser disponibilizado por meio de um software inteligente de suporte à decisão, o qual produzirá respostas que permitirão o completo diagnóstico de falhas e avarias em transformadores de transmissão submetidos a esforços eletromagnéticos severos. As respostas serão produzidas a partir da análise integrada de resultados advindos de módulos inteligentes incumbidos de apoiar os diversos ensaios a serem realizados no equipamento. Assim, será possível estimar, inclusive, qual o momento de se proceder com a manutenção preventiva no equipamento. / In methodological context of this work, the logical technologies were developed based on smart systems architectures, which help in diagnosis of faults in transmission transformers. The developed system has as data input the results of insulation tests, the transformation ratio of the insulation power factor of induced voltage test, and others, and by inference techniques, indicate the existence of possible faults that must be ascertained (in more detail) before the processor returns to service. The special featuring innovation on this subject is exactly in the drafting of a new tooling, to be made available through intelligent decision support software, which will produce answers that will allow the full fault diagnosis and failure in transmission submitted transformers the severe electromagnetic efforts. The answers will be produced from the integrated analysis of results arising from intelligent modules responsible for assisting the various tests to be performed on the equipment. Thus, you can estimate, even when it\'s time to proceed with preventive maintenance on the equipment.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7297_1.pdf: 1039419 bytes, checksum: dffed50b14714b4e6b639525046d6235 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / O Brasil pode ser considerado único em âmbito mundial, em se tratando da sua produção, transmissão e distribuição de energia elétrica. Sua malha energética, é bastante complexa e extensa, apresentando uma demanda que cresce a cada ano. Nos últimos dez anos houve um crescimento no número de incêndios em transformadores de potência, ocasionou na maioria dos casos a interrupção do fornecimento de energia elétrica. Este fato gera transtornos não só aos consumidores de energia, sejam eles do segmento industrial, de comércio e serviços, e para sociedade em geral, mas para a própria organização que será responsável por reposição de equipamentos, disputa jurídica com seguradoras, havendo ainda a possibilidade de ter causado algum impacto ao meio ambiente e à população. Desta forma, é necessário a realização de uma análise de gerenciamento dos riscos de incêndio em transformadores de potência. Uma análise qualitativa e quantitativa deve ser realizada, na identificação dos riscos inerentes ao processo de transformação de energia realizado pelos transformadores. Deve-se identificar não só o que pode dar errado, mas como pode dar errado. Realizando assim uma identificação dos possíveis cenários de incêndio em transformadores de potência. Além da identificação dos cenários, é necessário um bom projeto de lay-out, incorporando as tecnologias e normas existentes de proteção contra incêndios. O uso de modelos matemáticos para a quantificação da energia liberada no caso de um incêndio ou explosão, também é uma valiosa ferramenta para que seja avaliado o impacto em relação às pessoas, estruturas e ao meio ambiente, de um possível incêndio e de que maneira pode-se agir para minimizar tais impactos

No contexto metodológico desse trabalho, foram desenvolvidas as tecnologias lógicas, baseadas em arquiteturas de sistemas inteligentes, que auxiliem nos diagnósticos de avarias em transformadores de transmissão. O sistema desenvolvido tem como dados de entrada os resultados de ensaios de isolação, de relação de transformação, do fator de potência da isolação, de ensaios de tensão induzida, além de outros e, por meio de técnicas de inferência, indicarão a existência de possíveis avarias que devem ser averiguadas (de forma mais detalhada) antes de se retornar o transformador ao serviço. A particularidade que caracteriza a inovação sobre este assunto está justamente na elaboração de um novo ferramental, a ser disponibilizado por meio de um software inteligente de suporte à decisão, o qual produzirá respostas que permitirão o completo diagnóstico de falhas e avarias em transformadores de transmissão submetidos a esforços eletromagnéticos severos. As respostas serão produzidas a partir da análise integrada de resultados advindos de módulos inteligentes incumbidos de apoiar os diversos ensaios a serem realizados no equipamento. Assim, será possível estimar, inclusive, qual o momento de se proceder com a manutenção preventiva no equipamento. / In methodological context of this work, the logical technologies were developed based on smart systems architectures, which help in diagnosis of faults in transmission transformers. The developed system has as data input the results of insulation tests, the transformation ratio of the insulation power factor of induced voltage test, and others, and by inference techniques, indicate the existence of possible faults that must be ascertained (in more detail) before the processor returns to service. The special featuring innovation on this subject is exactly in the drafting of a new tooling, to be made available through intelligent decision support software, which will produce answers that will allow the full fault diagnosis and failure in transmission submitted transformers the severe electromagnetic efforts. The answers will be produced from the integrated analysis of results arising from intelligent modules responsible for assisting the various tests to be performed on the equipment. Thus, you can estimate, even when it\'s time to proceed with preventive maintenance on the equipment.

Submitted by DANILO DE MELO BRUNINI null (dbrunini@gmail.com) on 2017-07-14T02:28:32Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Final_DaniloBrunini.pdf: 4098580 bytes, checksum: f552cf864fb92ba3889ebf437d9c11d7 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-07-14T19:08:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 brunini_dm_me_bauru.pdf: 4098580 bytes, checksum: f552cf864fb92ba3889ebf437d9c11d7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-14T19:08:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 brunini_dm_me_bauru.pdf: 4098580 bytes, checksum: f552cf864fb92ba3889ebf437d9c11d7 (MD5) Previous issue date: 2017-05-31 / Os transformadores são equipamentos importantes do sistema elétrico de potência, possuem alto custo e suas falhas tem influência direta na qualidade da energia entregue aos consumidores. Uma das principais causas de falhas em transformadores imersos em líquido isolante, as descargas parciais, advém da degradação física e química do sistema de isolação devido à diversos fatores tais como sobrecarga, cargas não-lineares, chaveamento e superaquecimento. Essas descargas parciais aceleram a degradação do dielétrico do transformador e podem levar à destruição do equipamento, ocasionando elevado prejuízo financeiro. Dessa forma, são necessárias ações de prevenção de falhas causadas por descargas parciais em transformadores, através de métodos de monitoramento e localização. Este trabalho teve por objetivo apresentar um método de localização de descargas parciais em transformadores de potência imersos em óleo mineral isolante utilizando o método de emissão acústica e sistemas inteligentes do tipo redes neurais artificiais e algoritmos genéticos. Foram aplicadas métricas de processamento de sinais aos sinais acústicos gerados a partir de descargas parciais e obtidos através de sensores piezelétricos de baixo custo instalados no lado externo do tanque do transformador. Estas métricas foram utilizadas para treinamento das redes neurais a fim de obter a distância euclidiana entre os sensores e as descargas parciais. Essas distâncias euclidianas foram utilizadas em um sistema não-linear de localização o qual foi solucionado através de um algoritmo genético a fim de obter as coordenadas tridimensionais da descarga parcial. A análise dos resultados obtidos nas etapas de treinamento das redes neurais e execução do algoritmo genético foi realizada através de critérios estatísticos como erro absoluto médio, erro relativo percentual, desvio padrão e coeficiente de correlação. Esta técnica de localização mostrou resultados promissores uma vez que as coordenadas tridimensionais de duas descargas parciais, escolhidas para validação, apresentaram erros absolutos médios inferiores a 3 cm. / Transformers are important devices of the electric power system, which have high cost and their failures have a direct influence on the power quality delivered to the consumers. One of the main causes of failures in oil-immersed transformers, the partial discharges, comes from the physical and chemical degradation of the insulation system due to several factors such as overload, non-linear loads, switching and overheating. These partial discharges accelerate the degradation of the transformer dielectric and they can lead to the destruction of the equipment, causing high financial losses. Thus, actions are necessary to prevent faults caused by partial discharges in transformers, through monitoring and locating methods. The aim of this work was to present a method for locating partial discharges in oil-immersed power transformers using the acoustic emission method and intelligent systems such as artificial neural networks and genetic algorithms. Signal processing metrics were applied to the acoustic signals generated from partial discharges and obtained by low-cost piezoelectric sensors installed on the external side of the transformer tank. These metrics were used to train the neural networks in order to obtain the euclidean distance between the sensors and the partial discharges. These euclidean distances were used in a nonlinear location system, which was solved through a genetic algorithm in order to obtain the three-dimensional coordinates of the partial discharge. The analysis of the results obtained from the stages of neural networks training and genetic algorithm execution was performed through statistical criteria such as mean absolute error, percentage relative error, standard deviation and correlation coefficient. This localization technique showed promising results since the three-dimensional coordinates of two partial discharges, chosen for validation, presented mean absolute errors of less than 3 cm.

A detecção de descargas parciais em transformadores consiste em importante metodologia de manutenção preventiva e preditiva. Neste contexto, a proposta desta pesquisa com o uso de sensores acústicos de piezoeletreto apresenta-se como um tema original e altamente relevante no desenvolvimento da tecnologia brasileira. A multidisciplinaridade do tema exigiu a realização de uma extensa pesquisa bibliográfica envolvendo os temas descargas parciais, métodos de detecção das descargas, piezeletricidade, eletretos, piezoeletretos, técnicas de manufatura do piezoeletreto proposto para a detecção de descargas e ferramentas de processamento de sinais, sendo a principal a deconvolução homomórfica. O Trabalho evoluiu para a elaboração de um primeiro protótipo laboratorial, constituído basicamente de um sensor piezoeletreto e um circuito amplificador, ambos abrigados em um invólucro metálico para assegurar uma blindagem eletromagnética. Os primeiros ensaios, em face da característica \"sui generis\" do protótipo, apontaram para a necessidade de novos circuitos e aprimoramento das metodologias desses ensaios laboratoriais, as quais também fazem parte do escopo deste trabalho. O desenvolvimento de um sistema de alta tensão autônomo, eletromagneticamente blindado e gerador de descargas elétricas impulsivas é um exemplo dos circuitos mencionados. A nova metodologia de testes buscou apresentar a evolução do comportamento acústico de uma descarga em diferentes ambientes, isto é, desde sinais sem ecos até sinais carregados com ecos e distorcidos pelo meio. Finalizando o trabalho, outra contribuição importante foi a decisão de analisar os sinais acústicos das descargas parciais pela deconvolução homomórfica, que mostrou ser essencial na remoção de ecos e na reconstrução do sinal acústico original. / Partial discharges acoustic detection is a very important preventive and predictive maintenance tool for transformers. In this research, a new acoustic piezoelectric sensor, based in Brazilian technology, was presented. However, before the construction of the prototype, an extensive literature was analyzed, including partial discharge, methods of discharges detection, piezoelectricity, electrets, piezoelectrets, manufacturing of the piezoelectret proposed to detection of discharges and signal processing tools, in special the homomorphic deconvolution. Basically, the prototype developed consists of a piezoelectret sensor and an amplifier circuit, assembled in a special metallic box, to shield any electromagnetic interference. During the tests, it was detected the need to create new circuits and to improve laboratory methodologies. A new impulse high-voltage generator electromagnetically shielded can be cited as an example of these circuits here developed. The new testing methodology aimed to present the evolution of the acoustic behavior of a discharge in different environments, in other words, from signals without echoes to signals containing echoes and distorted by the environment. In the processing signals context, another important contribution was the decision to analyze the acoustic signals of partial discharges by homomorphic deconvolution, which has allowed the reconstruction of the original acoustic signal without echo.

A detecção de descargas parciais em transformadores consiste em importante metodologia de manutenção preventiva e preditiva. Neste contexto, a proposta desta pesquisa com o uso de sensores acústicos de piezoeletreto apresenta-se como um tema original e altamente relevante no desenvolvimento da tecnologia brasileira. A multidisciplinaridade do tema exigiu a realização de uma extensa pesquisa bibliográfica envolvendo os temas descargas parciais, métodos de detecção das descargas, piezeletricidade, eletretos, piezoeletretos, técnicas de manufatura do piezoeletreto proposto para a detecção de descargas e ferramentas de processamento de sinais, sendo a principal a deconvolução homomórfica. O Trabalho evoluiu para a elaboração de um primeiro protótipo laboratorial, constituído basicamente de um sensor piezoeletreto e um circuito amplificador, ambos abrigados em um invólucro metálico para assegurar uma blindagem eletromagnética. Os primeiros ensaios, em face da característica \"sui generis\" do protótipo, apontaram para a necessidade de novos circuitos e aprimoramento das metodologias desses ensaios laboratoriais, as quais também fazem parte do escopo deste trabalho. O desenvolvimento de um sistema de alta tensão autônomo, eletromagneticamente blindado e gerador de descargas elétricas impulsivas é um exemplo dos circuitos mencionados. A nova metodologia de testes buscou apresentar a evolução do comportamento acústico de uma descarga em diferentes ambientes, isto é, desde sinais sem ecos até sinais carregados com ecos e distorcidos pelo meio. Finalizando o trabalho, outra contribuição importante foi a decisão de analisar os sinais acústicos das descargas parciais pela deconvolução homomórfica, que mostrou ser essencial na remoção de ecos e na reconstrução do sinal acústico original. / Partial discharges acoustic detection is a very important preventive and predictive maintenance tool for transformers. In this research, a new acoustic piezoelectric sensor, based in Brazilian technology, was presented. However, before the construction of the prototype, an extensive literature was analyzed, including partial discharge, methods of discharges detection, piezoelectricity, electrets, piezoelectrets, manufacturing of the piezoelectret proposed to detection of discharges and signal processing tools, in special the homomorphic deconvolution. Basically, the prototype developed consists of a piezoelectret sensor and an amplifier circuit, assembled in a special metallic box, to shield any electromagnetic interference. During the tests, it was detected the need to create new circuits and to improve laboratory methodologies. A new impulse high-voltage generator electromagnetically shielded can be cited as an example of these circuits here developed. The new testing methodology aimed to present the evolution of the acoustic behavior of a discharge in different environments, in other words, from signals without echoes to signals containing echoes and distorted by the environment. In the processing signals context, another important contribution was the decision to analyze the acoustic signals of partial discharges by homomorphic deconvolution, which has allowed the reconstruction of the original acoustic signal without echo.

O objetivo desse trabalho foi de fazer a modelagem por meio de sistemas de inferência fuzzy da concentração dos gases dissolvidos em óleo mineral isolante à partir dos resultados de ensaios físico-químicos. Dessa forma, objetivou-se estender as técnicas de identificação de falhas em transformadores por meio da análise dos ensaios físico-químicos do óleo isolante. Para tanto adotou-se um mapeamento entre os dados de ensaios físico-químicos e de cromatografia gasosa feito por meio de sistemas de inferência fuzzy. Assim, por meio de resultados de ensaios físico-químicos, como cor, densidade, unidade, entre outro, tem-se uma estimativa da concentração dos gases dissolvidos no óleo mineral isolante do transformador. Assim, torna-se possível empregar técnicas de identificação de falhas baseadas na concentração dos gases dissolvidos, mas, valendo-se dos dados de ensaios físico-químicos.O sistema proposto foi validado por meio de dados reais e os resultados alcançados são compatíveis com aqueles obtidos por meio das técnicas convencionais. / The objective of this work was to do a modeling using the inference fuzzy system of the concentration of dissolved gases in insulating mineral oil getting from the physical-chemical results. The idea was to understand the techniques to identify failures on transformers by analyzing the physical-chemical results of the insulating mineral oil.To do that, the data from physical-chemical results and chromatographic results was mapped using the inference fuzzy system. So, by the results of the physical-chemical experiment such as color, density, humidity and so on, its possible to have a estimation of the concentration of dissolved gases in insulating mineral oil. Therefore, its possible to implement techniques to identify failures based on the concentration of dissolved gases using physical-chemical techniques.The propose system was validated by real data. The results using physical-chemical techniques were similar with the results using conventional techniques.

O objetivo desse trabalho foi de fazer a modelagem por meio de sistemas de inferência fuzzy da concentração dos gases dissolvidos em óleo mineral isolante à partir dos resultados de ensaios físico-químicos. Dessa forma, objetivou-se estender as técnicas de identificação de falhas em transformadores por meio da análise dos ensaios físico-químicos do óleo isolante. Para tanto adotou-se um mapeamento entre os dados de ensaios físico-químicos e de cromatografia gasosa feito por meio de sistemas de inferência fuzzy. Assim, por meio de resultados de ensaios físico-químicos, como cor, densidade, unidade, entre outro, tem-se uma estimativa da concentração dos gases dissolvidos no óleo mineral isolante do transformador. Assim, torna-se possível empregar técnicas de identificação de falhas baseadas na concentração dos gases dissolvidos, mas, valendo-se dos dados de ensaios físico-químicos.O sistema proposto foi validado por meio de dados reais e os resultados alcançados são compatíveis com aqueles obtidos por meio das técnicas convencionais. / The objective of this work was to do a modeling using the inference fuzzy system of the concentration of dissolved gases in insulating mineral oil getting from the physical-chemical results. The idea was to understand the techniques to identify failures on transformers by analyzing the physical-chemical results of the insulating mineral oil.To do that, the data from physical-chemical results and chromatographic results was mapped using the inference fuzzy system. So, by the results of the physical-chemical experiment such as color, density, humidity and so on, its possible to have a estimation of the concentration of dissolved gases in insulating mineral oil. Therefore, its possible to implement techniques to identify failures based on the concentration of dissolved gases using physical-chemical techniques.The propose system was validated by real data. The results using physical-chemical techniques were similar with the results using conventional techniques.

A maior parte das concessionárias de energia elétrica brasileiras normalmente não trata as falhas em transformadores de distribuição como um problema relevante sob ponto de vista financeiro, uma vez que qualquer ação preventiva para minimizar o problema dentro da realidade atual pode ser mais onerosa. Portanto, políticas adequadas para investigar as falhas de transformadores de distribuição são geralmente relegadas a segundo plano ou às vezes nem existem. Neste contexto, a informação existente em falhas de transformadores pode não conter dados importantes. No entanto, novas leis que afetam as concessionárias de energia estão mais severas e demandam por maior eficiência por parte delas. Neste novo cenário, uma metodologia forense, criada há muitos anos por várias concessionárias para analisar falhas em transformadores de distribuição, foi recentemente resgatada com a análise de 3159 equipamentos. Essa metodologia é conhecida como Metodologia Forense para Transformadores de Distribuição (MFTD) e será utilizada como ferramenta de diagnóstico para estudos de casos. Novos testes e ensaios como medição de resistência de isolamento, índice de absorção dielétrica e polarização, análise físico-química entre outros, serão agregados à metodologia forense para aprimorá-la. Além disso, os para-raios, sendo parte do sistema de proteção de transformadores de distribuição, também são estudados com o objetivo de verificar possíveis falhas de projeto e desafios a serem superados. / Most Brazilian utility companies normally do not treat failures in distribution transformers as a relevant problem in large financial point of view, since any preventive action to minimize them within the current reality can be more costly. Thus, proper policies for investigating faults in distribution transformers are usually disregarded by the power utilities and sometimes policies may not even exist. In this context, existing information on faulty distribution transformers may not contain important data. However, new laws affecting power distribution companies are becoming more severe and there are demands for greater efficiency. In this new scenario, a forensic methodology to analyse faults in distribution transformers, created some years ago by many utilities, has recently been resurrected with the analysis of 3,159 distribution transformers. This methodology is known as Forensic Analysis Applied to Distribution Transformers (FAADT). New tests and trials as measuring insulation resistance, polarization index and dielectric absorption, physical and chemical analysis among others, will be added to the forensic methodology to improve it. Moreover, the surge-arresters, being part of the system of protection of distribution transformers, are also studied in order to evaluate possible design flaws and challenges to overcome.

A maior parte das concessionárias de energia elétrica brasileiras normalmente não trata as falhas em transformadores de distribuição como um problema relevante sob ponto de vista financeiro, uma vez que qualquer ação preventiva para minimizar o problema dentro da realidade atual pode ser mais onerosa. Portanto, políticas adequadas para investigar as falhas de transformadores de distribuição são geralmente relegadas a segundo plano ou às vezes nem existem. Neste contexto, a informação existente em falhas de transformadores pode não conter dados importantes. No entanto, novas leis que afetam as concessionárias de energia estão mais severas e demandam por maior eficiência por parte delas. Neste novo cenário, uma metodologia forense, criada há muitos anos por várias concessionárias para analisar falhas em transformadores de distribuição, foi recentemente resgatada com a análise de 3159 equipamentos. Essa metodologia é conhecida como Metodologia Forense para Transformadores de Distribuição (MFTD) e será utilizada como ferramenta de diagnóstico para estudos de casos. Novos testes e ensaios como medição de resistência de isolamento, índice de absorção dielétrica e polarização, análise físico-química entre outros, serão agregados à metodologia forense para aprimorá-la. Além disso, os para-raios, sendo parte do sistema de proteção de transformadores de distribuição, também são estudados com o objetivo de verificar possíveis falhas de projeto e desafios a serem superados. / Most Brazilian utility companies normally do not treat failures in distribution transformers as a relevant problem in large financial point of view, since any preventive action to minimize them within the current reality can be more costly. Thus, proper policies for investigating faults in distribution transformers are usually disregarded by the power utilities and sometimes policies may not even exist. In this context, existing information on faulty distribution transformers may not contain important data. However, new laws affecting power distribution companies are becoming more severe and there are demands for greater efficiency. In this new scenario, a forensic methodology to analyse faults in distribution transformers, created some years ago by many utilities, has recently been resurrected with the analysis of 3,159 distribution transformers. This methodology is known as Forensic Analysis Applied to Distribution Transformers (FAADT). New tests and trials as measuring insulation resistance, polarization index and dielectric absorption, physical and chemical analysis among others, will be added to the forensic methodology to improve it. Moreover, the surge-arresters, being part of the system of protection of distribution transformers, are also studied in order to evaluate possible design flaws and challenges to overcome.