Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   10 ,  No.   4 ,  A ugus t   2020 ,   pp.  3862 ~ 38 68   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v10 i 4 . pp3862 - 38 68          3862       Journ al h om e page :  http: // ij ece.i aesc or e.c om/i nd ex .ph p/IJ ECE   Adaptiv e mana gement  of techn ical cond ition    of  p ower transf ormers       V.   M. L evin 1 ,  A.   A. Y ahy a 2   1,2 Depa rtment   of   Ene rg y ,   Novos i b irsk  State  T ec h nic a l  Univer si t y ,   Russ ia     2 Engi ne eri ng  Pr oje c ts De par tment,   Univ ersity   of   Technol og y ,   Ir a q       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   N ov  21 , 201 9   Re vised  Feb   1 2 ,   2020   Accepte d  Fe b 24 , 202 0     Ensuring  reliab l e  oper a ti on  of   p ower  tra nsform e rs  as  par t  of  el e ct ri c  power   fac i li t ie s  is  assigned  to   the  m ai nt ena nc e  and  r epair  s y st em,  whos e  importa n t   components  are  dia gnosti cs  an d  m onit oring  o f  the   t ec hni cal   condi ti on .   Monitori ng  allo ws   y ou  to  answ er  t he  qu esti on  of  whethe r  th e  tra nsform er  abnor m al ities  a nd  how  to  do   they   m ani f est ,   whil e  di agno stic s  allow  det ermining  th e  nat ure ,   the   sev er ity   of  the   prob lem ,   det ermine  th e  ca use  and   poss ibl e  conse q uenc es.   The  article  pre sen ts  th e  result s  of  th e  aut hor’s   r ese arc h   on  cr e at ing  an  a lgori t hm   for  ada pti v e  cont ro l  of  th e  techni cal   condi ti on   of  po wer  tra nsform er s  using  dia gno stic   and  m onitoring  data.    The   dev el op ed  al gorit hm   imple m ent s  the   de ci s ion - m aki ng  pro ce dure   for  ensuring  the   re liable   ope ration  of  oil - filled   tr ansform er  equi pm ent   as  par t  o f     the   subs ta t ions  of  el e ct r ic   power  fac i li t ie s.  The   d e ci sion - m aki ng  p roc edur e   is   base d  on  the   m et hod  of  sta tis ti ca l   Ba y es ia n   ide nt ifica t ion  t he  sta te s  o f     a  tra nsform er  b ase d  on  th e  res ult s  of  dissolve d  gas  anal y sis  ( DG A)  in  oil .     The   m et hod   is  cha ra cteri z ed  b y  high  re liabilit y  of  re cogni z ing   def e ct s  in     the   tra nsform er   and  the  ability  to  ada pt   th e  p roba bil i ties  of  t he  obt ai ne d   soluti ons  to  the   newl y   r ec e iv e d  dia gnosti c  informati on.   Th ese   result s   il lustrate  the   eff ec t ive ness  of  th e  develope d  app roa ch  and  the  p oss ibi li t y   of   it s a pp li c at ion   in   the ope r at ion   of   oil - f il l ed  t ran sfo rm er  equi pm ent.   Ke yw or d s :   Ad a ptive al gor it h m   Diag nosti cs   Disso l ved g a s  analy sis   Mon it ori ng   Power  t ransf orm er   Stat ist ic al  iden ti ficat ion   Tech nical  condi ti on   Copyright   ©   202 0   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Amm ar Abdul azee z Y a hya,    Dep a rtm ent o f Ener gy,   Nov os ib ir sk St at e  Tech nical  U ni ver sit y ,    20 K a rl Mar x  a venue,  No vosibirs k Ob la st  63 0073, N ovos i bi rsk ,  Russia .   Em a il :  a m m ara zez384 @g m ai l .co m       1.   INTROD U CTION   The  iss ues  of  e nergy - sa ving  a nd   e ff ic ie nt  use   of   li m i te d  re so urces  i n  the  el ect ric  power   industry  are   qu it e  urge nt  a nd  rele van t.   Also ,   they   a re   inext ricably   li nk e d  with  th e  issues  of  e nsuri ng  the  f unct ion al   reli abili ty  o f  powe r faci li ti es and the  operati on al   reli abili ty  o f  e quipm ent  [ 1 - 7 ] .  T his lead s to  the  ide ntific at ion   of   a n   ef fecti ve   strat egy  f or   m anag in g  the  pro du ct io n  ass et s  of   e nergy  enter pr ise s,  i n  dev el op i ng   al gorithm s  for  assessi ng   the  te ch nical   conditi on  of  equ i pm ent,  m akin g  decisi ons  on  the  ty pe   and   m agn it ude  of   op e rati onal   i m pacts,  et c.  M ost   well - know n  s ci entifi c  stu die s  offer   a  ta ct ic al   (situati on al )   appr oach   t o  s olv in g  these  pro blem s,  wh ic h  ge ne rall y  giv es  posit ive  resu lt s  [ 8,   9 ].   H ow e ve r,   the  ob viou s  pr efe re nce  is  fo r     a  un i fied,   sci entifi cal ly   based   s olu ti on  f or   assessi ng  the  t echn ic al   c ondi ti on   of  el ect ric al   equ i pm ent,  m aking  decisi ons  on  it s  tro uble - f ree  operati on  a nd  th ei r  al gorithm ic  an d  s of t war e   [ 10 - 13 ].   O ne  of  the  prom isi ng   area s   that  cl aim   to   receive  sci e nt ific al ly   based   pr act ic al   so l utions  [ 14,   15 ] ,  is  base d  on   t he  a pp li c at ion   of    the m et ho ds   of the the ory   of s ta ti sti ca l cl assif ic at ion  a nd  pa tt ern  r ec ogniti on.   Of   al l  the  ty pes  of   eq ui pm e nt  of   power   pl ants  and   el ect ric  netw orks,   trans form er  equ ipm ent  is     the  m os t  com p le x,   re spo ns ibl e  an d  ex pe ns iv e.  Fail ur e s  of  powe r  tra ns f or m er   ( PT )   a re  re la ti vely   rar e,  but  t hey  le ad  to  serio us  con se quence s:  vio la ti on s  of  te chnolo gica l  pr oces ses,  unde rs upply  of  el ect rici t y,  increase d  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Ad ap ti ve  man ageme nt  of tech nical c onditi on  o f  po we r  tra nsf or mers   ( V. M . Lev in )   3863   losses.  In  this  r egard,  t he  diag no sis  a nd  m on it or in g  of   PT  play   an  im po rtan t  ro le   in  e nsuri ng   t he  op e rati on  of   current  in form at ion   on  the  c urren t   sta te .  O ne  of  the  m os t  info rm at ive  m et ho ds   f or  the  early   detec ti on   of   oil - fill ed  P T  de fects  is  a  c hrom at og raphic  analy sis  of  gas es  diss olv e d  i n  oil  [ 16 - 21 ] .   D issolve d  gas  a naly sis   ( DGA )   al lo ws,  without  tur ning  off  the  PT ,  to  detect   up  to  70%  of   def ect s   in   el e m ents  of   the  act ive  par t,  suc h  as ele ct rical  d i scharges  and  over heati ng  of   va rio us   degrees  of intensit y.   The  DGA  te ch nique  ope rates  with  m easur ed   con ce ntrati ons   (A i,  i  =  1, . .,7  )   of   gases  diss ol ved   i n  oil:   H2,  CH 4,   C2 H4,  C2 H2,  C2H6,  C O2,  CO,  as  well   as   with  est ablished  li m i t  values  (A m axi)  [22 - 25] .     By  the m et ho dolo gy [2 6], the  stat e is assesse d  acc ordin g  t o t he  f ollo wing c rite ria:   -   The  c rite rio n o f bou nd a ry co nc entrati ons all ows to  r e veal th e sig ns   of a  de velo ping  def ec t;   -   The  crit erio n  of  relat ion s  of   pa irs  of   c on ce nt rati on s  of   c harac te risti c  gases  al lows   us   to  de te rm ine  the  type   of the  def ect ;    -   The  c rite rio n  of  the  relat iv e  rate  of  cha ng e   of  c once ntrati on  al lo w s  us  to  e stim at e  the  degre e  of  dev el op m ent of the  d e fect a nd it s  danger f or the c on ti nue d op e rati on  of   P T.     Desp it e  t hese   ad van ta ges,  D GA  ha s   a  sig nifica nt  dra wb ac k - th e  relat ively   low  reli abi li ty   of   the esti m a te s obtai ned.       2.   IDENTIF YI N G THE T EC HNICAL  ST ATE OF  PT B Y DG A   To  inc rease  t he  reli abili ty   of   as sessin g  t he  sta te   of  P T  by  D G A,   i t  is  reco m m e nd e d  t o  us e     a g e ner al iz ed  s ta te  iden ti fier  ( GS I ), w hich  is  cal culat ed usin g  c onvoluti on:     G = ∑ ( A i A m ax i ) 2 ∑ A i A m ax i 7 i = 1 ⁄ 7 i = 1     (1)     The  us e  of   GSI  [ 27 ]   gu a ra ntees  the  f ollo wing  set   of  a dv a nt ages,  ve ry  sig ni ficant  from   the  po i nt  of   view o f  the  classi ficat ion  tas k:   -   Com pactness  of   the  descr i ption   an d  gen e ra li zed  assessm e nt  of   the  vecto r  of   m easur e d  con ce ntrati ons   of   diag nosti c g ase s;   -   In c reasin g  the  sensiti vity   of   t he  trai t  to  cha nges  in  th e  com po sit io n  a nd   c on ce ntrati ons  of   gases  ca us e d  by   the o cc urre nce  of a  def ect  i n  t he  P T;   -   Si m plici ty  o f  f or m ing  class  di cho t om ie s an d sim plifyi ng  the  cond it io ns   for t heir  li nea r  se pa rab il it y.   Con si der at io n  (1)  as   a  discre te   rand om   var ia ble  dete rm ine s  the  p os sibil it y  of  ge ner at i ng  sta ti sti cal   sam ples  (S S)   ba sed  on  the  pr oto c ols  of   m ulti - ye ar  D GA  of  the  co ns ide re d  sin gle  P T  or   a  gro up  of  t he  sam e   ty pe  trans form ers  ope rati ng   unde r  com par a ble  co ndit ion s.   An   im po rta nt  pro per ty   of  s ta ti sti ca l  sa m ples  is   their  suf fici ent   representat ive ness.   T he  sam ples  com bin e  DGA  pr oto c ols,  acco rd i ng   t o  wh ic h,   acc ord ing   t o  the  crit eria  of   [26],  a  dev el opin g  de fect  is  pr e dicte d,   or   it s  absen ce .  Th us,  init ia l  con di ti on s  are  f or m ed  for  sp li tt ing   the  s et   of   possible   sta te s  of   the  PT  i nto   two  m utu al ly   op posit e  cl asses  P1   -   “ norm ”  and   P 2 -   “dev ia ti ons  fro m   the  norm ”.Th e  ap pea ran ce   of   cl ass  dich ot omi es  in  the  f or m   of   tw o  ge ner al ly   interse ct ing  intervals  on t he  posit ive sem i - axis  G  ∈   [ 0  -   ∞ )  leads t o  the  fo rm ulati on  of t wo fundam ental  q ue st ion s:   1.   Wh e re sh ou l d I  dr a w  the  bo unda ry  betwee n t he  cl asses  of s ta te s o f  t he  P T  and ho w  to  g et  it ?   2.   How  m uch  is  it  advisable  t o  in tro du ce  PT st at e cla sses fo r  th ei r  subse quent  reli able ide ntific at ion ?   Stud ie s  [27,   28]   hav e  est a blished   that  the   Ba ye sia n  cl a ss ifie r  ( 2)   is  best  su it ed  for  desc ribi ng     the bo unda ry be tween t he  cl as ses:     G max 1 =   M 1 σ 2 2 −   M 2 σ 1 2 + √ D   σ 2 2 −   σ 1 2     (2)     or it s sim plified  m od el  (3)     G max 1 = M 1 + k σ 1     (3)     Her e:   M 1,   M 2,  σ 2 1 ,  σ 2 2   m at he m a ti c al   expect at ion s   an d  sta nd a r d  de viati on s   SS   G   in  cl asses   P 1  a nd  P 2  resp ect ively ,   D  –   functi on  of  li ste d  par a m et ers,   k  -   e m pirically   com pu ta ti on al   co ns ta nt  from   2  -   3  range .     A  pr e re qu isi te   for  the  correct   app li cat io n  of   (2)  an d  (3)  is  sing le - m od e   an d  two - pa ram eter   distrib utio n  of   S S   distrib utions  i n  bo t h  cl asses   of  sta te s,  w hi ch  in  m os t  pra ct ic al   cases  is  fu lfil le d.The   de finiti on  G max 1   of   ( 3)   al lows   y ou  to   adjust  it s  value   base d  on  t he  m ini m u m   total  er ror  of  dia gn os is,  min ( ε 1 + ε 2 ) ,  w her e   ε 1   and  ε 2   “f al se  al arm ”   a nd   “ def ect   om i ssion ” ,  res pecti vely .  Figure   1  sh ows  the  hist ogram s  of   relat ive  fr eq ue ncie s  SS   G  f or   cl asses  P1   a nd   P 2,   c om pi le d  from   s a m ples  of   protoco ls  DGA  blo ck  PT  ty pe  T DN - 25 0000/2 20  f or   20   ye ars  of   op e ra ti on   from   19 94  to  20 13.  Th e  figure  c le arl y  sh ows  the  in te rsecti on   of   t he  histo gram s  of   bo t h  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3862   -   3868   3864   cl asses,  wh ic h  represe nts  the  t otal  erro r  of   di agnosis.   As   is  well   know n,   a n  inc rease  i n  t he  nu m ber   of  cl asses  of stat es lea ds  t o  a  dec rease i n co nf i den ce  in t heir  ide ntific at ion .           Fig ure   1. Histo gr am s o f  r el at ive  fr e qu e ncies  G       In   [ 29 ] ,  it   was   co nv i ncin gly  sh ow n  that  t he   m os t  app r op riat e  opti on  is  the  dich oto m y  of   cl asse s     (P 1   a nd  P2 ) .   At  t he  sam e  tim e,  the  cl ass  P 2  c onsis ts  of  tw o  s ubset s  P   2 1 -   “m inor  dev ia ti ons”  and     P 2 2   -   “si gn i ficant   (cr it ic al )  devi at ion s”,  be tw een  w hich  t he re  is  al so   a n  inter face.   A ccordin g  to  [ 29 ],     the  bounda ry  be tween   these   s ub s et s  ca n  be   adequate ly   de s cribe d  by  t he  e xpressi on  max 1 = M 1 + k σ 1 su bj ect  to  the  re pr ese ntati ven ess  of  the  sam ple  i n  the  cl ass   P 2.   T he  possi bili ty   of   ob ta ini ng   t he  boun da ries  of     the  div isi on  of   cl asses  on   the   po sit ive  hal f - l ine  of   the  si gn   G  m akes  it   po ssible  to  form   t he  f ollow i ng   c rite ria  and r ules  for  id entify ing  PT   sta te s:   -   if,  G  ≤   G max 1   then  " norm al ";   -   if,  G max 1   ≤   G  <  G max 2   then   " m ino r de viati on s";     -   if,  G  >  G max 2   then  “S ign ific a nt ( c riti cal )  de viati ons ”.   The  f or m ed  de ci sion   r ules  est ablish  a   on e - to - one  c orres pondence   betwee n  the  quantit at iv e  m easur e  of   the  ge ner al i zed   trai t  an d  th e  char act erist ic s  of   th e  operati on al   sta te   PT .   The  loa d  of  th e  PT  is  an  im p or ta nt  op e rati onal   fa ct or   t hat  in flu ences  t he  te m per at ur e   re gim e  of  it s  op e rat ion   a nd,   as  a   resu lt ,  t he  res ults  of   the tec hnic al  co ndit ion   assess m ent u sin g  the  D G A  m et ho d.   A  sig nifica nt incr ease i n  the  PT curre nt loa d  ( I load )  even   in  a  tra ns f or m er  in  the  “n or m al ”  sta te   causes  an  increase d  he a t  gen erat io n  and   an  i ncr e ase  in   the  co ncen tr at ion s  of   hydro carbo n  gases  ty pical   fo r  ov erh eat in g:  С Н 4,   С2 Н 4,   С2 Н6,  w hich  in crease s   the  pro ba bili ty  of  an   er rone ou s   dia gnos is.   In  or der   t o  i ncr ease   the  re li abili ty   of   ide ntifyi ng  the  st at e  of  "dev ia ti on  f rom   the  no rm al ,"  it   is  adv isa ble  to  est ablis h  a  co rr el at io n  de pe nd e nce   G max 1   (К  load ),   give n   the  stoc hasti c  pro per ti es  of  these  va riables .   A   neces sary  c onditi on  f or  ac hieving   this  go al   is  the  form a ti on   of   two  ti m e - synchro nized  sta ti sti cal  sa m ples o f  the SS  G  a nd  К load   = I load   \ I l .nominal  in class P1 .   Her e   I l.nom inal  is   the  nom inal  c urren t   of  the  low  volt age  wi nd i ng   PT . Dete rm inati on   of   th e  co rr el at io n  functi ons  M 1(К load  ), σ1 (К load  ),   t he  cal c ulati on  of  t he  desir ed  de pende nce   G max 1   (К   load )  by  th e  ex pr e ssio n  ( 3),  the app roxim ation   of the  obtai ned set  of  calc ulati on   points  by the a naly ti cal  ex pressi on :     G max 1 = α ex p [β К loa d ] ,    (4)     w he re  α ,β  ar e   con sta nts  of   appr ox im at ion ,  rep re sent  the   se qu e nce  of  so lvi ng   the  se t  ta sk . As  a  re su lt   of   the  us e  of  (4),  an  adap ti ve  i den ti ficat io n  of  the  sta te   of   the  PT  is  prov i ded,  de pendin g  on  it s  cur re nt   load  current,  at w hi ch  the  conce ntr at ion s  of d ia gnos ti c g ase s ar e   m easur ed  b y  D GA an d  t he G  value  is  calc ul at ed.       3.   PRACTI CA L  IM PLE MEN TATION  OF   THE ORETI C AL PO SITIO NS     3.1 .    M on i to ri ng   th e  st at e  of   PT   on  th e  dynamics  of ch ange  th e  g e ner aliz ed t rait    Con si der  the  pr act ic al   im pl e m entat ion   of  ada ptive  c on t ro l  of  the  te c hn ic al   c onditi on  of  P T  on     the  exam ple  of  the  operati ng  histor y  of   t he  blo c k  tra nsfo rm er  TDN - 2500 0/220  in  NTP S - 5   ( N ovos ibir s k  Ther m al   Po we r  Stat ion - 5).   The  ret ro s pect ive  of   t he  D GA   protoc o ls   for  20  ye ars   of   op e rati on  sh owe d    an  e xcess  of  th e  boun dar y  c oncent rati on s   of  su c h  diag nosti c  gases   as  С 2 Н 2 ,  С 2 Н 4 ,  С Н 4 ,  С 2 Н 6 ,  in   the  i nt erv al   06.20 06 - 02.20 13,  wh ic h  i ndic at es  a  sta bl e  therm al   defec t,  pres um ably   associat ed  with  a   vi olati on  of     the  ci rcu la ti on   of   m agn et ic   flu xes  in  the  ste el   cor e.   T he   ind ic at ed  in te rv al   of  oper at ion   of  a  PT   with     a  dev el op i ng  de fect  can  be  cl early   ob se r ved  by  the  c hange   in  the  dynam i cs  of   t he  gen e r al iz ed  at tribu te   G( t)   sh ow n  in  Fi g ure   2.   T he  resu l ts  of   the  m on it or i ng   in f or m   t hat  the  in vestigat ed  PT  is  in  a  sta te   of   "de vi at ion  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Ad ap ti ve  man ageme nt  of tech nical c onditi on  o f  po we r  tra nsf or mers   ( V. M . Lev in )   3865   from   the  norm al "  ( G max 1   <G  <  G max 2   ). I n  certai n  pe rio ds   of   ti m e ,the  sta te   of   S T  de te rior at es   a nd  go e s  int o     the   cat egory  of   “crit ic al   dev ia ti on ”   (G >  G max 2 ).   Con ti nue d  ope ra ti on   of  the  PT  in  this  sta te   is  associat ed  with   an  inc rease d risk of  f ai lu re a nd  requires  the t i m ely introdu ct ion   of a dequat e operati onal  i m pacts.           Fig ure   2.   Mo nitor in g  t he  sta tu s of P T  b y   G (t)       3.2.   Incre as e d ident i fica tio n a cc urac y   In   the  pro pose d  sta ti sti cal   m o dels,  the   a dap t at ion   of  the  rel ia ble  identific a ti on   of  the  sta te s  of   the  P T  is  po ssi ble,  fir st,  by  choosin g  the  val ue  of   the  com pu ta ti on al   const ant  k  =  2 – 3  by  the  c rite rion   m in  (μ 1 +  μ 2 ).   As  al rea dy  m e ntion e d,   t he  tot al   diagnosis  e r ror  is  vis ually   the  area  se par a te d   by  the  bounda ry  f un ct io n  G max 1   from   the  fr eq ue ncy  histogra m s   in  each  of   t he  cl asses  of   st at es  P1   and   P 2  as  sh own  in  Fig ure   1 .   Ta ble  1  sh ows  the  sel ect ion   r esults  K,   acc ordi ng   t o  w hic h  the  m ini m u m   total   identific at ion   er r or   (Ԑ 1 +Ԑ 2 )   =1 .15 9%   is   pro vid e d wit h K=2 .2 an d  G max 1 = 0.765 .   Seco nd ly ,  a n  adap ta ti on  of  re li a ble  identific at ion   of  PT  st at es  can  be  re al iz ed  us in g  ( 4).   Fig ur e   3   sh ows   the   ap pro xi m ation   of  the  bounda ry  functi on   G max 1   f or  the  st ud ie d  P T   with   coe ff ic i ents  α =0 .42 42,    β=0. 7716.   This  all ow s  for t he op e rati onal  ad a ptati on   of  decisi on rules  on th e cu rr e nt v al ue  К load   PT.       Table  1.   Sele ct ion   res ults   co nst ants  K   №   k   max 1   ε 1 ,  %   ε 2 ,  %   1   2   0 ,73 5   3 ,05   1 ,15 9   2   2 ,2   0 ,76 5   0   1 ,15 9   3   2 ,4   0 ,79 6   0   1 ,15 9   4   2 ,6   0 ,82 7   0   1 ,49 4           Fig ure   3.   A ppr ox im at ion  of t he bou nd a ry fu nction i n  t he  st at e sp ace  PT     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3862   -   3868   3866   3.3.   The i n ten sity o f  t he d ynamic s  of ch anges in  t he  g e n erali z ed sign     Assessm ent  of   the  i ntensity   of  the  dynam ic s  of  c ha ng es   in  t he  gen e ra li zed  cha racter ist ic   G   is  appr opriat e  in   the  case  whe n  the  presen ce   of  a  de vel op i ng  de fect  is  predict ed   an d  t he  sta t e  of  the   PT  is  char act e rized  a s  “de viati on  f r om   the  norm al”.   I n  t his  case ,  there   is  a   nee d  to   determ ine  the  de gr ee   of  dange r   of   a  def ect   f or  the  fu rthe r  op erati on   of  PT.   It  is  ob vious  that  the  resu lt s   of   su c h  an  as ses sm ent  m ay  aff ect     the r es ults o f d eci sion - m akin g  a nd sho uld   be  r eflect ed  in  t he  crit eri on r el at ion s hip s.   by t he  m et ho d D G A   [26 ],   an  asse ssm ent  of  the  de gr ee   of  dange r  of  a  de fect  de velo pi ng  in   PT   is  m a de  ac c ordin g  to  th e  relat ive   r at e  of   change  of  co nc entrati ons  of   diag nosti c  gas es  diss olv e d  i n  oil  V rel   i .   To   est ablish  a  qu antit at ive  m ea su re  of     the  da ng e r  of  a  dev el op i ng  d e fect,  two  m axim u m   per m issib le   values  of   t he  m axi m u m   relat ive  rate  of   increas e   in   the  con ce ntr at ion s  of  cha ra ct erist ic   gases  are  introd uced   10%  and   15%  per   m on th.  I f  m ax  V rel   i   ≥  10 %  per  m on th   and   < 15%  per   m on th ,   it   is  reco m m e nd e d  to  put  the   PT  on  the  i nc reased  c ontr ol  by  D GA,  an d  i f  m ax   V rel   i  >15%  per  m on th,   the n  it  i s r e qu i red to  re m ov e the PT  fr om  w ork wit h  t he  s ubseq ue nt  plan ning  of r e pa ir.       4.   ALGO RITH M   O F  ADAP TIVE ST ATE CO NTR OL  PT   The  de ci sion - m aking   al go rithm   is  an  or de r ed  seq ue nce  of   act ion s  ai m ed  at   achievin g  the  set   goal .     In   this  case,  th e  go al   is  to  dev el op  reas on a bl e  and   tim ely  r ecom m end at io ns   on  the  direc ti on   an d  i m po r ta nce   of  operati on al   i m pacts  on  t he  P T  by  the   assessm ent  of  it s  cu rr e nt  te chn ic al   c onditi on,  determ ined  us in g    the  dev el op e d  m od el s  and  de ci sion   r ules.   T he   al gorithm   of   a dap ti ve   c on t ro l  of   the   te ch ni cal   sta te   of  the   PT  a s   sh ow n  in   Fi g ur e  4  i nclu des  t he  foll ow i ng com pu ta ti on al  and lo gical  b l oc ks:   -   colle ct ion  a nd  processi ng of  da ta , th e  form at i on of  diag nosti c stat ist ic s;   -   cal culat ion   of  bounda ry fu nctions an d  c orrel at ion   dep e nde nc ie s;   -   cal culat ion   of  the  curre nt  va lue  of   t he  ge ne rali zed  cha ra ct erist ic ,  ta kin g  into  acc ount   the  act ual  lo ad    on the t ran s f orm er;   -   crit erion assess m ent an d i de nt ific at ion   of the  current  operati on al   sta tus  of the tra nsfo rm er;   -   Decisi on m ak ing o n  t he natu r e of  op e rati ona l im pacts o n t he  PT.           Fig ure   4. Al gorithm  f or  a da ptive contr ol  of the tech nical  st at e o f  a  power  trans form er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Ad ap ti ve  man ageme nt  of tech nical c onditi on  o f  po we r  tra nsf or mers   ( V. M . Lev in )   3867   Ad a ptabili ty   of  the  de velo pe d  al gorithm   giv es,  firstly ,  the  a bili ty   to  custo m iz e  the  boundar y  f unct io n  G_ m ax^1   by  t he  co ndit ion   of  m ini m u m   tot al   identific at ion   er ror,   sec on dly,  the  abili ty   to  ta ke  into  a ccount     the  dep e ndenc e  of   the  boun da ry  functi on   on  th e  act ual  cu rr e nt  load  PT  G_ m ax^1   ( Kloa d)   ,  rec orde d  durin g  the  f or m at ion   of  the  prot oco l   f or  the  a naly sis  of  disso l ve d  gases  D GA.  T his  al lo ws  with   a  high  pro bab i li ty   to  pro vid e  reli abl e  identific at io n  of  the  c urre nt  te chn ic al   c onditi on   of  th e  PT,  an d  the r e fore,  the  validit y  of     the  reco m m end ed  op e rati ona l  i m pacts   con c ern i ng   it .  The  la un c h  of  the  al gorithm   is   per f or m ed  at   the  t i m e  of   receipt  of  the   protoc ol  of  the  cu rr e nt  D GA   P T.  Re - c om pu ta ti on   of   bounda ry  f unct ion s  an d  c orrelat io n  dep e ndencies  occurs  as  the   s ta ti sti ca l  m a te rial   is  up dated  (DGA   prot ocol s),   but  at   le ast   on ce  a  ye ar .  This  is   du e   to  t he  inte ns it y  of  up dating  sta ti sti cal   sa m ples,  w hich   de pends  on  th e  le vel  of  t he  hierar c hy  of  s of t war e   and  com pu ti ng   res ources.   I n  t he  case   of  a   ce ntrali zed  le vel o f   hiera rc hy  (t he  se rv e r  of  th e  netw ork   ente rprise),   sta ti sti cal   sa mp le s  f or m   the  DGA  protoc ols  of  the   sa m e  ty pe  of   tr ansfo rm ers  use d  in  sim il ar  op e rati ng   conditi ons.  Th is  ensu re s  that  the  sa m ples  are  su f fici ently   rep rese ntati ve   at   the  annua l  op erati ng  inter val .     In   the  case  of   the  local   hiera rch y  le vel,  the   sa m pling   is  carried  ou t  in  t he  m od e  of   di agnostic   m on ito ri ng,  wh ic h  is al s o  a ccepta ble  from  their  represe nt at iveness.       5.   CONCL US I O NS   Sit uational  de ci sion s  relat e d  to  the  us e  of  ex per t  asses sm ents  of   the  degree  of  w orka bili ty   of   ind ivi du al   un it s  and   gro up s  of  eq uip m ent  of  the  sam e   ty pe   giv e  posit ive  resu lt s,  bu t  ca nnot  be  oppos ed  to    a  un i fied,   sci entifi cal ly - bas ed  ap proac h  t o  assessi ng   t he   current  sta t e  of   el ect rical   equ i pm ent,  m aking   decisi ons  on  it s  tro ub le - f ree  op e rati on,  a nd  their  al gorith m ic   and   softw are.   T he  pr opose d  sta ti sti cal   m od el s,   decisi on r ules  and  a n  al gorith m  f or  ad a ptive co nt ro l o f  the tec hn ic al  con diti on  of a pow e r  trans form er p ro vi de   an  ef fecti ve  s ol ution   t o  the  s pecified  pro ble m s.  The  resu lt s  of  their  us e  i n  the  pract ic e  of   operati ng  a  powe r   trans form er  are  confirm ed  by   con c rete  exa m ples  and   de m on strat e  a  hig h  le vel  of  rel ia bili ty   of   dia gnos ti c   evaluati ons a nd the  v al id it y  of the  r ec omm e nd e d o per at io na l effects.       REFERE NCE S     [1]   Chern y avsk y ,   G. I. ,   "A dap ti ve   m ana gement  of   the  te chn ical  condi t ion  and  saf ety   o f   oper a ti on  of   co m ple x  techni c a l   s y stems   under   re source   constr ai n t s , "  Ene rgy   Sav in g , n o .   2 ,   pp . 5 - 7 ,  2006 .    [2]   Sidel nikov   L. G. ,   Sedunin  A.M. ,   S y kule v   A.Yu ,   " Diagnosti cs  of  p ower  tra nsform e rs   without   remo ving  the   oper a ti n g   volt ag e ,   Tra nsfo rm ers:  oper ation ,   di agnosis,   rep a ir  and  ext ension   of  service  l ife , "   Mate ri al s  MN PK   dedi c at ed   to     the   70 th anni ver sar y   of  Vikt or  S okolov:   Ye k at e ri nburg ,   pp .   123 - 1 28 ,  2010 .   [3]   P.  Jarm an,   R.   Hooton,   L .   W al ke r,   Q.  Zhong,   T.   I shak,   Z.   W ang ,   "Tra nsform er  li f e  pre di ct ion  usin g  dat a  from   units   removed  from   se rvic e   and   the rm a l  m odel l ing, "   Proc.   CIGR E  S ession ,   2010 .   [4]   "IEE E  Standa rd   C57. 91 - 2011 , "   IEE E  Guide   for   Loading  Mine ral - Oil - Imm ersed  Tr ansfo rm ers  a nd  Ste p - Voltage   Re gulat ors ,   201 2.   [5]   D.  Marti n,   Y .   C ui,   C.   Eka n a y ak e,   H.  Ma ,   and  T.   Saha ,   "A n  updat ed  m odel   to   det ermine  the   l ife   remai n ing  of   tra nsform er  insu la ti on , "   I EE E   Tr ans.  Powe r   Del. ,   vol. 30, no. 1, p p.   395 - 402 ,   Feb .   2015.   [6]   N’cho,   J. ,   Fofan a,   I. ,   Hadja d j,   Y . ,   and  Berou al,  A. ,   " Revi ew  of  ph y sico che m ical - base d  dia gnosti c  te chn ique s  for   assess ing  insula t ion  cond it ion   in   age d  tra nsform er s,"  Ene rgi es ,   vo l .   9 ,   367 ,   pp .   1 - 2 9,   2016 .    [7]   Rozga ,   P. ,   Piotr ows ki,   T . ,   Ko zak,  R. ,   " Expe ri en ce s  with   de te c tion  of  tr ansform er  fa il ur e  bas ed  on  insulating  o il  te sts,"   In   Procee dings  of  the   201 7  IEEE  19th   Int ernati onal   Conf ere nce  on  Di el e ct ric   Liquids  ( ICDL) ,   Manc hest e r,  UK ,   25 – 29  June  2017.   [8]   Aks enov  Yu  P.,   Golubev  A.V.,  Za videy   V . I.,  Yurin  A.V.,   Ya roshenko  I. V. ,  " The   result s  of  l ong - te rm   per iod ic  dia gnostic s   of  p ower  tra nsform e rs , "  Elec tro ,   n o.   1 ,   pp .   28 - 35 ,  20 06 .    [9]   Bondare nko  V . E.   and   Shut enk o  O.V. ,  "Im prove m ent   of   decision - m aki ng  proc edur es  in   assess ing  th e  deg ree  of  agi ng  of   tr ansform er  oil s , "  ELEC TRO , n o.   1 ,   pp .   17 - 21 ,  2009 .   [10]   Y.  Cu i,   H.  Ma ,   T.   Saha ,   C.   Ekana y ake,   D.  Mart in,   "M oisture - de pende nt  the rm al   m odel li ng  of  po wer  tra nsform er , ”  IEE E   Tr ans.  Po wer  Del. ,   vo l. 31 ,   no .   5 ,   pp .   2140 - 2150,   Oct .   2016 .   [11]   E.   Müll ero vá ,   J.  Hrůza ,   J.  Ve le k ,   I.   Ullman,   F.  Stř íska,   "Lif e  c y c le  m ana gement  of  power  tra nsform ers:  Result s  and   discussion  of  c as e  studi es , "   IE EE  Tr ans.  El ectr.  In sul. ,   vo l. 22, no.  4,   pp .   2379 - 238 9,   Aug.   2015.   [12]   D.  Zhou,  Z .   W a ng,   P.  Jarm an ,   and  C.   Li,  "D ata  req u isit es  for   tra nsform er  stati stic al  li f etim e  m odel li ng - Pa rt  II :   Com bina ti on  of  ran dom   and  agi ng - relate d  f ai l ure s , "   IEE E  Tr ans.  Powe r  Del. ,   vol .   29,   no.   1,   pp.   154 - 160,     Feb.   2014 .   [13]   E.   Ch iodo, D.   L aur ia,  F.   Mottol a ,   C.   Pis ani,  "L ifetime  ch aract er izati on   via l ognor m al   di stribu ti on  of  tra nsform ers  i n  sm art   grids:  Des ign  opti m i za t ion , "   Appl. Energy ,   vol.   177 ,   pp .   127 - 135,   2016 .   [14]   Le vin  V.M. ,  "A   stat isti ca l  m e tho d  for  the   re cognition  of  def ec ts  i n  power  tra nsfor m ers  during  the i r  m ai nte nan ce   as  of  state , "   Industrial Ene rgy , n o.   8 ,   pp .   37 - 42 ,  201 3 .   [15]   Le vin  V.M . ,   "T he  principle s  of   stat isti cal  id entificat ion  in  th e  proble m s  of  diagnos ing  and  m onit oring  o il - fi ll e d   equi pm ent ,   Energ y :   eff i cienc y ,   rel i abi l ity ,   safe t y , "   proc ee d ings  of  the  XX   Al l - R uss ian  scie nt if i c  and  techni cal,   C onfe renc es ,   T om sk  Poly te ch n ic   Univ ersity ,   T om sk:  Publishing  house  of  To m sk  Poly te chn i c  Univer si t y ,  T.I ,    pp .   98 - 103 ,   201 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3862   -   3868   3868   [16]   Ortiz ,   F. ,   Ferna ndez ,   I. ,   Ort iz ,   A. ,   Ren edo,  C. J . ,   De lga do ,   F. ,   and  Ferna nd ez,  C. ,   " He al th   Ind exe s  for  power   tra nsform ers:  A  ca se  stud y ,"   I EEE  E le c tr.  Insul .   Mag ,   vol .   32 ,   pp .   7 - 17 ,  2016 .    [17]   IEC  Standard,   " Minera l   Oil - Fill ed  Elec tri c al  Eq uipment  in  Serv ic e - Guid ance  on   The   Inte rpr etation  of  Diss olved   and  Free   Gases  Anal y sis , "   6059 9 ,   IEC   Stand ard :   Gene ve ,   Sw itze rla nd,   2015.   [18]   Yaha y a,   M.S. ,   Azis,   N. ,   Ab  Kadir ,   M.Z . A. ,   Jasni,   J. ,   Hair i,   M.H. ,   Ta li b ,   M.A. ,   " Es ti m at ion  of  Tra n sform ers  Hea lt h   Inde x  base d   on  t he  Markov   Chain ,"   En ergie s ,  vol .   10 ,   1824 ,  2017 .   [19]   Scat iggi o ,   F. ,   Po m pil i,   M. ,   Ca la c ara ,   L . ,   " Tr ansfo rm ers  Flee t  Man age m ent   Throug h  the   Us e  of   an  Advanc ed  He al t h  Inde x ,"   In   Proc ee dings  o f  th e  2 018  Elec tri cal   I nsulati on  Conf e renc e  ( EIC) ,   Sa n  Antonio,  TX,  US A,  pp.   17 - 20 ,     Jun .   2018.     [20]   Christi na ,   A.J. ,   Sala m ,   M.A. ,   R ahman,   Q.M. ,   W en,   F. ,   Ang,   S.P. ,   and  Voon ,   W . ,   " Causes  of   tra nsform er  fa ilures   and   di agnosti c   m et hods - A re view ,"   Re n ew. Sust ain.   Ene rgy   R ev ,   vol.   82,   pp.   144 2 - 1456 ,  2018 .   [21]   Ta ng,   X. ,   W ang,   W . ,   Zha ng,   X. ,   W ang,   E. ,   L i,   X. ,   " On - Li ne  Anal y sis  of  Oil - Dissol ved  Gas  in  Po wer  Tra nsform ers  Us ing  Fourier  T r ansform   Infra red   Spect rom et r y ,"   Ene rgies ,   no.   11,   pp.   3192 ,  2018 .   [22]   Jaward  Faiz,  Mila d  Sole iman i,   "D issolved  Gas  Anal y s is  Eva lu at ion   in  El e ct ri c  Pow er   Tra nsform ers  using  Convent ional  M et hods  a   Revie w , "   IEEE  Tr ansacti on  on   Dielec tri c  &   El ec tric al   Insulati on ,   vol.  24,   no.   2 ,     pp.   1239 - 1248 ,   2017.   [23]   G.K.  Irungu,   O.   Akum u,   J.L .   M unda,   "A ppli c at i on  of  Diss olve d   Gas  Anal y sis  in  Maint ena n ce   Ranki ng  of  Faul t y   oil l - fi ll ed  E lectr i ca l  Equi pm en t  Based  on  T y pe  and  Ene rg y   of  the   Fault , "   Elec tr ic al  Insulati on  Confe renc e  ( EIC) ,  2017.   [24]   Ferna ndo  Rabe l a  Sauza ,   Bhuva na   Ramacha ndr an,   "D issolved  Gas  Anal y sis  of  Ide nti t y   Faults   and  Im prove   Rel ia b il i t y   in  T r ansform ers  Us ing  Support  Ve ct o r  Mac hin e , "   IEEE  Int ernati onal   power  system  C onfe renc e ,   2016.   [25]   Ekka ra ch  W ann apr ing,   C at t aree y a  Suw an asri,   Tha napong  Su wana sri,   "D issolved  Ga s  Anal y sis  Methods  f or   Distribut ion   Trans form ers , "   IEEE  Int ernati onal   Confe renc e  on   E le c triric al   Engi n ee ring ,   2016.   [26]   " Guidel ine s  for   the   dia gnosis  of  deve lopi ng   def ec ts  in  trans form er  equi pm ent   base d  on  the   result s  of  chr om at ogra phi c   ana l y s is of   g ase s di ss olve d  in   oil,  M . :  Pub li shing   Hous e  NT s E NA S ,   26P ,  2001 .   [27]   Le vin  V . M. ,   " T he  ide n ti fi er  of  the   sta te   of   oil - fil le d   tra nsform er  equi pm en t  ba sed  on  the   anal y sis  of  dissolve d  gase s , " News of unive rsities ,   Nor th  Cau ca sus   reg i on ,   Techn ic a l  sci enc e ,  n o .   5 ,   pp .   22 - 26 ,  2014 .   [28]   Fukunaga  Book ,   " Introduc t ion  to  the   sta ti sti ca l   the or y   of  pa ttern  rec ogn it ion , "   Pe r.  from  En gli sh - M ,  Nauka ,    pp.   368 ,  1979 .   [29]   Le vin  V.  M. ,   E m ely anov  O.  V. ,   "A   stat isti c al   m odel   of  a  norm al l y   working  ( def ect - fre e)  tra n sform er  ta king  i nto  ac coun t  th e  m odes  of  it s  op era t ion  in  th e  el e ct r ic   ne twork ,   Me t hods  and  m ea ns  of  assess ing  th e  state  of  powe r   equi pm ent , "   St .   Pete rsburg:  Publ ishing  Hous e  PEIPK ,   Iss ue.   n o.   2 8 ,  2005.   Qua li t y   of  produ ct ion  and  reliab i li t y   o f   oper ation  of  el ectrical   sw it chi ng  devi c es.   Gene ra l   proble m s  of   dia gnostic s  of  power  equi pm ent /e d . :   A.  I.   Ta ji ba eva,  V.  N.  Os otova,  p p.   416 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.