بررسی تخلیه جزیی شینه‌های استاتور ژنراتورهای سنکرون توسط شبکه عصبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی

2 واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران

چکیده

این مقاله به بررسی و تحلیل تخلیه جزیی بر روی شینه‌های استاتور ژنراتور سنکرون می‌پردازد. لازم است در ابتدا، با استفاده از تجهیزات مربوطه، اندازه‌گیری سیگنالهای خاص این نوع تخلیه در دفعات و زمان‌های مختلف انجام گیرد و سپس با توجه به قواعد و استانداردهای موجود به تفسیر آنها پرداخته شود. به منظور تفسیر بهتر نتایج، یک شبکه عصبی مورد آموزش، آزمون و صحت سنجی قرار گرفته است. شبکه عصبی مورد استفاده، شبکه پرسپترون پیشرو دو لایه می‌باشد که با روش لونبرگ مارکوارت با در نظر گرفتن حداقل‌سازی مربعات خطا به عنوان شاخص عملکرد، مورد آموزش قرار گرفته است. به عنوان تست سیستم نمونه، آزمایش بر روی سه ژنراتور میتسوبیشی نیروگاه گازی شهر ری که هر کدام با توان نامی 85 مگاوات به تولید می‌پردازند، انجام گرفته است. در استاتور ژنراتور سنکرون عموماً وجود تخلیه الکتریکی در محل تماس شینه‌ها با بدنه استاتور، ورقه ورقه شدن داخلی شینه‌ها، وجود لقی در داخل دیواره عایق اصلی و ایجاد تخلیه در داخل شیار نتایج حاصل از تحلیل تخلیه جزیی می‌باشند

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Partial Discharge Analysis in Generator Stator Winding Using Artificial Neural Network

نویسندگان [English]

  • Seyed Meisam Ezzati 1
  • Faramarz Faghihi 2
  • Ali Moarefian poor 2
چکیده [English]

This paper analyses the Partial Discharge (PD) on the stator terminals of synchronous generator. This is necessary to collect experimental data for the analysis. First, exploiting the measurement devices, special signals that describe the partial discharges are repeatedly collected. Then, based on the current standards, the collected empirical data are subjected to interpretation. To ease the interpretation process, an Artificial Neural Network is trained and validated. We have used a double layers forward perceptron neural network which is trained by Levenberg–Marquardt algorithm that utilizes least square method as the performance index. As the case study, three gas turbine-generators located in Shahre-Rey power plant (Rey Power Generation Management Company) have been subjected to repeatedly data collection. The mentioned generators are manufactured by Mitsubishi with 85 MW of nominal power. Generally, partial discharge analysis has the following practical implication about the probable defects: lamination of the internal terminal, mobility within the main insulation and discharge into the groove in stator of synchronous generator.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Partial discharge (PD)
  • stator
  • synchronous generator
  • Artificial neural network (ANN)

[1] G.C. Stone, "A perspective on online partial discharge monitorin for assessment of the condition of rotating machine stator winding insulation", IEEE Trans. on Electrical Insulation Magazine, Vol. 28, No. 5, pp. 8-13, Sep./Oct. 2012.

[2] C. Greg, G.S. Howard, J.C. Michael, "Application of partial discharge testing to motor and generator stator winding maintenance", IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 32, No.2, pp.459-464, Mar-Apr. 1996.

[3] B.Y, C. Xiaolin, Y. Cheng, J. Song, H. Xie, "Diagnosis of stator winding insulation of large generato based on partial discharge measurement", IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 21, No. 2, pp. 387-395, Jun. 2006.

[4] C. Hundon, M. Bele, M. Levesque, "Study of slot partial discharges in air-cooled generators", IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 15, No. 6 , pp. 1675-1690, Dec. 2008.

[5] IEEE Trial-Use Guid to the Measurement of Partial Discharges in Rotating Machinery, IEEE Standard 1434-2000, April. 2000.

[6] S. Ahmadi, M.R. Naghashan, M. Shadman, "Partial discharge detection during electrical aging of generator bar using acoustic technique", Proceeding of the IEEE/ISEI, pp. 576-578, San Juan, USA, Jun. 2012.

[7] X. Chen, Y. Cheng, B. Yue, H. Xie, "Study of epoxy/mica insulation deterioration in generator stator using ultra-wide band partial discharge testing technique", Polymer Testing, Vol. 25, No. 6, pp. 724-730, Sep. 2006.

[8] W. Yuantone, G. Chuangli, W. Zhipeng, D. Pengcheng, "Partial discharge online monitoring for hyro-generator", Proceeding of the IEEE/CDCIEM, Changsha, China, Feb. 2011.

[9] H. Kazuyoshi, F. Kazushi, S. Honda, M. Kaneko, "Development of portable partial discharge monitor for generator stator windings in hydro power station", Proceeding of the IEEE/ICEMS, Wuhan, China, Oct. 2008.

[10] M. Ekhavat, M.R. Naghashan, "Fault diagnosis and pattern recognition of partial discharge test on generator bars using an ultrasonic sensor", Proceeding of the PSC, Tehran, Iran, Nov. 2013.

[11] C. Hudon, M. Belec, "Extracting partial discharge signals of generator based on elevated minimum description length criterion and fast fourier transform", Proceeding of the IEEE/ICMTMA, pp. 222-225, Zhangjiajie, China, Apr. 2009.

[12] S. Arumugam, S. Gorchakov, T. Schoenemann, "Partial discharge investigations on a high voltage generator cable insulation through TF method ", Proceeding of the IEEE/CEIDP, pp. 1101-1104, Shenzhen, China, Oct. 2013.

[13] Construction and Training Jihad Organization, "Turbin and generator maintenance documents", Rey Power Generation Managemnt Company, Rey, Tehran, Tech. Rep. TR-J-031, Jan. 1997.

[14] C. Hudon, M. Belec, "Partial discharge signal interpretation for generation diagnostic", IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 12, No. 2, pp. 297-319, Mar-Apr. 2005.

[15] G.C. Stone, M. Sasic, D. Dunn, I. Culbert, "Recent problems experienced with motor and generator winding", Proceeding of the IEEE/PCIC, pp. 1-9, Anaheim, USA, Sep. 2009.

[16] J. Yang, T.J. Kang, B. Kim, S.B. Lee, Y.W. Yoo, D. Kang, J. Cho, H. Kim, "Experimental evaluation of using the surge pd test as a predictive maintenance tool for monitoring turn insulation quality in random wound ac motor stator windings", IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 19, No. 1, pp.53-60, Feb. 2012.

[17] KES International LTD, "Partial discharge analyser manual", [Online]. Available: http://www.kesengineering.com.

[18] Mitsubishi Heavy Industries LTD, "Mitsubishi gas turbine documents", Rey Power Generation Management Company, Rey, Tehran, Tech. Rep. TR-M-012, Nov. 1978.

[19] M.B. Menhaj, "Fundamental of neural networks", Vol. VIII, Tehran: Amir Kabir University, 2011.