Identificação de Padrões de Contaminação Por Umidade em Óleo de Transformador Usando Descargas Parciais Como Fontes de Sinais

Authors

  • G.F.C. Veloso Universidade Federal de Itajuba CEP 37500-903, Itajubá- MG Brasil
  • I. Noronha Universidade Federal de Itajuba CEP 37500-903, Itajubá- MG Brasil
  • L.E. Borges da Silva Universidade Federal de Itajuba CEP 37500-903, Itajubá- MG Brasil
  • G. Lambert-Torres Universidade Federal de Itajuba CEP 37500-903, Itajubá- MG Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.20113.249255

Keywords:

Análise de Componentes Principais, Descargas Parciais, Emissão Acústica, Transformada Wavelet, Transformadores de Potência, Umidade

Abstract

Este artigo propõe uma nova técnica de detecção de contaminação por umidade em óleo isolante usando os sinais acústicos das descargas parciais (DP). Para demonstrá-la, um experimento é montado com um sensor piezoelétrico fixado na base de um reservatório que é preenchido com amostras de óleo isolante contaminadas com diferentes níveis de umidade. Um dispositivo gerador de descargas elétricas fica submerso no óleo para simular ocorrências de descargas parciais. Os sinais acústicos detectados são processados usando a Transformada Wavelet Discreta para extrair características de tempo e freqüência. Em seguida, é feito um processamento usando a Análise de Componentes Principais (PCA) de modo a identificar padrões de contaminação por água no óleo de transformador. Os resultados mostram que a técnica é promissora para o desenvolvimento de um sistema de monitoramento on-line de transformadores de potência.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

G.F.C. Veloso, Universidade Federal de Itajuba CEP 37500-903, Itajubá- MG Brasil

recebeu os graus de Bacharel e Mestre, ambos em Engenharia Elétrica, da Universidade Federal de Itajubá, em 2004 e 2006, respectivamente. Atualmente, está em fase de conclusão do Doutorado em Engenharia Elétrica pela mesma universidade, onde trabalha como professor assistente. Seus principais trabalhos de pesquisa estão na área de descargas parciais em transformadores de potência usando técnicas de medição acústica. Outras áreas de interesse são processamento digital de sinais e manutenção preditva.

I. Noronha, Universidade Federal de Itajuba CEP 37500-903, Itajubá- MG Brasil

recebeu os graus de Bacharel e Mestre, ambos em Engenharia Elétrica, da Universidade Federal de Itajubá (Unifei), em 1977 e 1996, respectivamente. Também é especialista em Transdução de Grandezas Biomédicas pela Universidade Estadual de Campinas. Atualmente, está concluindo seu Doutorado em Engenharia Elétrica na Unifei, onde trabalha como professor adjunto. Suas áreas de interesse de pesquisa incluem eletrônica industrial, engenharia biomédica, processamento de sinais biológicos e manutenção preditiva.

L.E. Borges da Silva, Universidade Federal de Itajuba CEP 37500-903, Itajubá- MG Brasil

recebeu os graus de Bacharel e Mestre da Universidade Federal de Itajubá (Unifei), e o grau de Doutor (Ph.D) da Ecole Polytechnique de Montreal, todos em Engenharia Elétrica, em 1977, 1982 e 1988, respectivamente. Atualmente, é professor titular na Unifei. Seus interesses em pesquisa estão na área de eletrônica industrial, sistemas de controle e manutenção preditva.

G. Lambert-Torres, Universidade Federal de Itajuba CEP 37500-903, Itajubá- MG Brasil

recebeu os graus de Bacharel e Mestre da Universidade Federal de Itajubá (Unifei), o grau de Doutor (Ph.D) da Ecole Polytechnique de Montreal, todos em Engenharia Elétrica, em 1982, 1986 e 1990, respectivamente. Também possui o grau de Bacharel em Economia da Faculdade de Ciências Econômicas do Sul de Minas (1981) e de Bacharel em Matemática da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Itajubá (1981). Atualmente, é professor titular na Unifei. Seus interesses em pesquisa estão na área de operação de sistemas, inteligência artificial e planejamento de sistemas.

References

S.M. Strachan; S. Rudd; S.D.J. McArthur; M.D. Judd; S. Meijer; E. Gulski, "Knowledge-based diagnosis of partial discharges in power transformers", IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol 15, no. 1, pp. 259-268, February 2008. https://doi.org/10.1109/T-DEI.2008.4446759 DOI: https://doi.org/10.1109/T-DEI.2008.4446759

R. K. Mobley, An introduction to predictive maintenance, Butterworth-Heinemann, 2nd ed, 2002. https://doi.org/10.1016/B978-075067531-4/50006-3 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-075067531-4/50006-3

P.J. Baird; H. Herman; G.C. Stevens; P.N. Jarman, "Non-destructive measurement of the degradation of transformer insulating paper", IEEE Transactions on Dieletrics and Electrical Insulation, vol 13, no. 1, pp. 309-318, February 2006. https://doi.org/10.1109/TDEI.2006.1624275 DOI: https://doi.org/10.1109/TDEI.2006.1624275

T.K. Saha, "Review of modern diagnostic techniques for assessing insulation condition in aged transformers", IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 10, no. 5, pp. 903-917, October 2003. https://doi.org/10.1109/TDEI.2003.1237337 DOI: https://doi.org/10.1109/TDEI.2003.1237337

O. Hassan, A.A. Shyegani, H. Borsi, E. Gockenbach, E.M. Abu-Elzahab, M.I. Gilany, "Detection of oil-pressboard insulation aging with dielectric spectroscopy in time and frequency domain measurements", Proceeding of 2004 International Conference on Solid Dielectrics, Toulouse, France, July, 2004.https://doi.org/10.1109/ICSD.2004.1350518 DOI: https://doi.org/10.1109/ICSD.2004.1350518

D.A. Nattrass, "Partial discharge XVII: the early history of partial discharge research", IEEE Electrical Insulation Magazine, vol. 9, no. 4, pp. 27-31, July/August 1993. https://doi.org/10.1109/57.223897 DOI: https://doi.org/10.1109/57.223897

L.E. Lundgaard, "Partial discharge XIV: acoustic partial discharge detection -practical application", IEEE Electrical Insulation Magazine, vol. 8, no. 5, pp. 34-43, September/October 1995. https://doi.org/10.1109/57.156943 DOI: https://doi.org/10.1109/57.156943

D. Linhjell; L. Lundgaard; U. Gäfvert, "Dielectric response of mineral oil impregnated cellulose and the impact of aging", IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 14, no. 1, pp. 156-169, February 2009. https://doi.org/10.1109/TDEI.2007.302884 DOI: https://doi.org/10.1109/TDEI.2007.302884

M.L. Shai; Y.H.M. Thayoob; P.S. Gosh; A.Z. Sha'ameri; M.A. Talib, "Identification of different types of partial discharge sources from acoustic emission signals in the time-frequency representation", Proceedings of First International Power and Energy Conference - PECon,Putrajaya, Malaysia, 2006. https://doi.org/10.1109/PECON.2006.346718 DOI: https://doi.org/10.1109/PECON.2006.346718

Y. Du; A.V. Mamishev; B.C. Lesieutre; M. Zahn; S.H. Kang. Moisture solubility for differently conditioned 255transformer oils. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, USA, v. 8, n. 5, October 2001. https://doi.org/10.1109/94.959706 DOI: https://doi.org/10.1109/94.959706

M. Koch; S. Tenbohlen; T Stirl. Diagnostic application of moisture equilibrium for power transformers. IEEE Transactions on Power Delivery, USA, v. 25, n. 4, October 2010. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2010.2048343 DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2010.2048343

R.J. Van Brunt; P. von Glahn; T. Las, "Nonstationary behavior of partial discharge during discharge induced ageing of dielectrics", IEE Proc. Sci. Meas. Technol., v. 142, n. 1, 1995. https://doi.org/10.1049/ip-smt:19951435 DOI: https://doi.org/10.1049/ip-smt:19951435

N.E. Huang; Z. Shen; S.R. Long; M.L. Wu; H.H. Shih; Q. Zheng; N.C. Yen; C.C. Tung; H.H. Liu, "The empirical mode decomposition and Hilbert spectrum for nonlinear and nonstationary time series analysis", Proc. Royal Society London, v. 454, London, UK, 1998. https://doi.org/10.1098/rspa.1998.0193 DOI: https://doi.org/10.1098/rspa.1998.0193

T. Sakoda; T. Arita; H. Nieda; K. Ando; M. Otsub; C. Honda. Studies of elastic waves caused by corona dischargers in oil. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, USA, v. 6, n. 6, December 1999. https://doi.org/10.1109/94.822022 DOI: https://doi.org/10.1109/94.822022

R. M. Sharkawy; T.K. Abdel-Galil; R.S. Magoubi; M.M. Salama; R. Bartnikas. Particle identification in terms os acoustic partial discharge measurements in transformer Oils. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, USA, v. 15, n. 6, December 2008. https://doi.org/10.1109/TDEI.2008.4712669 DOI: https://doi.org/10.1109/TDEI.2008.4712669

R.E. Ames; J Kurusingal; J. Unsworth. Prototype partial discharge simulator for use in transformers. Proceedings of the 4th International Conference on Properties and Applications of Dielectric Materials, Australia, July 1994. https://doi.org/10.1109/ICPADM.1994.414115 DOI: https://doi.org/10.1109/ICPADM.1994.414115

L.E. Lundgaard. Partial discharge - parte XIII: acousticpartial discharge - fundamental considerations. IEEE Electrical Insulation Magazine, USA, v. 8, n. 4, July/August 1992. https://doi.org/10.1109/57.145095 DOI: https://doi.org/10.1109/57.145095

B.R. Varlow; D.W. Auckland; C.D. Smith; J. Zhao. Non-destructive diagnostics of insulating systems: acoustic emission analysis of high voltage insulation. IEE Proc. Scie. Measurement Technologies, USA, v. 146, n. 5, September 1999. https://doi.org/10.1049/ip-smt:19990471 DOI: https://doi.org/10.1049/ip-smt:19990471

T.O. Rouse. Mineral insulating oil in transformers. IEEE Electrical Insulation Magazine, USA, v. 14, n. 3, May/June 1998. https://doi.org/10.1109/57.675572 DOI: https://doi.org/10.1109/57.675572

C.S. Burrus, R. A. Gopinath, H. Guo, Introduction to wavelets and wavelet transforms. Prentice Hall, New Jersey, 1998.

I.T. Jolliffe, Principal component analysis. Springer, New York, 2002.

Published

2011-08-31

How to Cite

[1]
G. Veloso, I. Noronha, L. B. da Silva, and G. Lambert-Torres, “Identificação de Padrões de Contaminação Por Umidade em Óleo de Transformador Usando Descargas Parciais Como Fontes de Sinais”, Eletrônica de Potência, vol. 16, no. 3, pp. 249–255, Aug. 2011.

Issue

Section

Original Papers