ỨNG DỤNG MẠNG NƠRÔN CHẨN ĐOÁN
SỰ CỐ TIỀM ẨN TRONG MÁY BIẾN ÁP LỰC
APPLICATION OF NEURAL NETWORK IN DIAGNOSING POWER
TRANSFORMER INCIPIENT FAULTS ĐINH THÀNH VIỆT - NGUYỄN QUỐC TUẤN
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
NGUYỄN VĂN LÊ
Ban Quản lý Dự án Thuỷ điện 3 TÓM TẮT
Bài báo đề cập đến vấn đề ứng dụng mạng nơrôn vào việc chẩn đoán sự cố tiềm ẩn trong
máy biến áp lực. Việc chẩn đoán đúng sẽ góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, mang
lại hiệu quả kinh tế.
ABSTRACT
The paper presents the application of neural network in diagnosing power transformer
incipient faults. Good result of the diagnosis might improve the reliability of power supply and
raise economic effects.
1. Đặt vấn đề
Máy biến áp (MBA) lực là một trong những thiết bị điện chính trong hệ thống điện, vì
độ tin cậy cung cấp điện của nó liên quan trực tiếp đến độ tin cậy của cả hệ thống. Trong khi
đó, MBA dễ rơi vào các trạng thái không bình thường, đặc biệt là các MBA có tuổi đời từ 15
năm trở lên. Nếu MBA vận hành ở trạng thái không bình thường kéo dài thì tuổi thọ của
MBA sẽ giảm và có khả năng xảy ra sự cố làm gián đoạn cung cấp điện. Khi MBA lực bị sự
cố, thiệt hại về kinh tế sẽ rất lớn, thậm chí có thể lên đến hàng triệu USD đối với các MBA
công suất lớn.

giấy (cellulose) và dầu máy biến áp, chúng được cấu tạo từ những hợp chất hữu cơ. Dầu biến
áp có công thức cấu tạo C
n
H
2n+2
với
n = 20  40, cellulose có công thức
cấu tạo [C
12
H
14
O
4
(OH)
6
] với n =
300  750. Trong quá trình hoạt
động của máy biến áp, dưới tác dụng
của nhiệt độ các hợp chất hữu cơ
này sẽ sinh ra các thành phần khí
khác nhau. Tuỳ theo nhiệt độ khác
nhau và trong những điều kiện khác
nhau mà mức độ sinh khí cũng khác
nhau như ở hình 1.
Sự sinh khí trong dầu MBA
tuân theo những quy luật nhất định.
Vì vậy, DGA là phương pháp chẩn
đoán MBA khá chính xác với ưu
điểm là không phải cắt điện MBA
mà chỉ cần lấy mẫu dầu lúc MBA

, C
3
H
6
+ C
3
H
8
và có thể liên quan với sự cố như sau:
-

Các khí được tạo ra khi trong MBA xảy ra sự cố vầng quang:
+ Tác dụng lên dầu: H
2
-khí chính, CH
4
-khí đặc trưng nồng độ bé.
+ Tác dụng lên giấy: H
2
, CO, CO
2
.
-

Các khí được tạo ra khi trong MBA xảy ra sự cố quá nhiệt:
+ Tác dụng lên dầu: Khi nhiệt độ thấp (dưới 300
o
C) thì C
2
H

2
và C
2
H
2
-khí chính (các khí phân huỷ chính có một lượng
lớn), CH
4
và C
2
H
4
-khí đặc trưng nồng độ cao.
+ Tác dụng lên giấy: CO-khí đặc trưng có nồng độ cao, CO
2
-khí đặc trưng có
nồng độ bé.
Hiện nay có nhiều phương pháp chẩn đoán sự cố MBA dựa vào DGA, trong đó các
phương pháp phổ biến là:
- Phương pháp các tỷ số: Các tỷ số được định nghĩa ở bảng 1, nồng độ giới hạn của
các khí được cho ở bảng 2. Trong thực tế, nhiều hệ chuyên gia chỉ kiểm tra nồng độ của 4 khí
H
2
, CH
4
, C
2
H
2
, C

2
H
6
/C
2
H
2

C
2
H
4
/C
2
H
6

Ký hiệu
R1
R2
R3
R4
R5

Bảng 2: Nồng độ các khí hoà tan

Khí
H
2


4
, C
2
H
2
, C
2
H
4
, C
2
H
6
và 5 tỷ số R1,
R2, R3, R4, R5.
- Phương pháp Dornenburg: gồm 5 khí H
2
, CH
4
, C
2
H
2
, C
2
H
4
, C
2
H

Bảng 3: Phương pháp hệ số Dornenburg

Sự cố
R1
R2
R3
R4
Nhiệt phân
> 1,0
< 0,75
< 0,3
> 0,4
Vầng quang
< 0,1
Không dùng
< 0,3
> 0,4
Hồ quang điện
> 0,1 và < 1,0
> 0,75
> 0,3
< 0,4

- Các phương pháp khác: biểu đồ khí, khí đặc trưng, phân tích khí nhiên liệu tổng
(Total Combustible Gas Analysis - TCGA).
Hệ chuyên gia được xây dựng để chẩn đoán sự cố tiềm ẩn bên trong các MBA dựa vào
các quy luật được thiết lập trên cơ sở các phương pháp đã nêu.
4. Ứng dụng mạng nơrôn chẩn đoán MBA
Hiện nay mạng nơrôn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau cũng
như trong hệ thống điện. Có nhiều mô hình mạng khác nhau như: Perceptron, Perceptron

H
6
+ C
3
H
8
). Lớp đầu ra ứng với 9
trường hợp sau: bình thường, phóng
điện cục bộ với năng lượng thấp, phóng
điện cục bộ với năng lượng cao, phóng
điện công suất bé, phóng điện công suất
lớn, hư hỏng nhiệt độ thấp dưới 150
o
C,
hư hỏng nhiệt độ thấp từ 150
o
C đến
300
o
C, hư hỏng nhiệt độ trung bình từ
300
o
C đến 700
o
C, hư hỏng nhiệt độ cao
trên 700
o
C. Trong quá trình luyện mạng
trên máy tính sử dụng ngôn ngữ lập
trình Visual C và hàm kích hoạt logistic

2
x
1 0
Lớp vào 3 lớp ẩn Lớp ra

Hình 2: Mô hình mạng MLP 10x30x15x5x9
Giao diện chương trình luyện mạng nơrôn được trình bày ở hình 3. Chương trình đã
được thử nghiệm với số liệu thực tế của Trung tâm Thí nghiệm Điện–Công ty Điện lực 3. Với
mẫu dầu kiểm tra ngày 03/09/2002 của MBA T2 trạm biến áp 110 kV Ngự Bình (E6) [3], kết
quả dự báo của chương trình theo phương pháp mạng nơrôn (hình 4) là MBA có sự quá nhiệt
với nhiệt độ trên 700
o
C. Kết quả này phù hợp với kết luận được nêu trong biên bản thí
nghiệm.