In the modern society, the electric energy production and supply with maximum losses reduction is indispensable. The main role in this sector is represented by the transformers that, to satisfy the above requirements, have to operate with the maximum efficiency avoiding the occurrence of failures that could stop the electric energy production. So it is fundamental to safeguard the electrical machine by detecting either the permanent or intermittent failures with the support of the diagnostics, which is the main topic of the thesis. From the theoretical point of view, the dissertation analyzes the peculiarity of the transformer and, in particular, the type of failures that can occur, with the consequent analysis from the analytical point of view of different diagnostic techniques, such as Parks Vector approach, the Fast Fourier Transformer (FFT) and the Power Spectrum Density (PSD) which are then studied in this project of thesis. This project is was realized with the help of MATLABs codes, used to analyze the electric signals of the transformer, for example currents and voltages, to take over their harmonic content with the above mentioned different methods and then to compute the main indicators, like THD, IHD and the crest factor; after that, the active, reactive, apparent and deformed powers are determined with different sampling rates. Lastly, comparing the various results achieved with different methods applied, the aim is to establish which sampling frequency detects the greatest amount of harmonics and which is the most effective method to diagnose the presence of a fault.

Nella società odierna è indispensabile la produzione e la fornitura di energia elettrica in modo continuativo e con la massima riduzione delle perdite. Il ruolo principale in questo settore è ricoperto dai trasformatori i quali, per soddisfare i requisiti precedentemente citati, devono necessariamente operare con il massimo rendimento possibile evitando leventuale insorgenza di guasti che possono interrompere la linea di produzione dellenergia richiesta dallutente. È quindi fondamentale preservare la macchina elettrica rilevando tempestivamente guasti sia permanenti sia intermittenti mediante lutilizzo della diagnostica, argomento cardine della tesi. Questultima, dal punto di vista teorico, prevede lanalisi delle peculiarità del trasformatore e, in particolare, dei vari tipi di guasto che si possono manifestare in esso, con la conseguente valutazione dal punto di vista analitico, di vari metodi diagnostici, come il metodo di Park, la Fast Fourier Transformer (FFT) e il Power Spectrum Density (PSD), che saranno poi studiati a livello pratico nel progetto della tesi. Tale progetto è stato realizzato con limplementazione di specifici codici Matlab, utili per lanalisi dei segnali del trasformatore, quali tensioni e correnti, al fine di rilevare il loro contenuto armonico con i differenti metodi sopra citati, per poi calcolare i principali indicatori della macchina elettrica, come THD, IHD e fattore di cresta, e successivamente determinare le potenze attive, reattive, apparenti e deformanti al variare della frequenza di campionamento. Effettuando un confronto tra i differenti risultati ottenuti con i diversi metodi applicati, si ambisce infine a stabilire quale sia la frequenza di campionamento che rileva la maggior quantità di armoniche e quale sia il metodo più efficace per la diagnostica di un eventuale guasto.

Metodi non invasivi per la diagnostica in linea di trasformatori attraverso l'analisi di segnali elettrici

CODECÀ, BARBARA MARIA
2018/2019

Abstract

In the modern society, the electric energy production and supply with maximum losses reduction is indispensable. The main role in this sector is represented by the transformers that, to satisfy the above requirements, have to operate with the maximum efficiency avoiding the occurrence of failures that could stop the electric energy production. So it is fundamental to safeguard the electrical machine by detecting either the permanent or intermittent failures with the support of the diagnostics, which is the main topic of the thesis. From the theoretical point of view, the dissertation analyzes the peculiarity of the transformer and, in particular, the type of failures that can occur, with the consequent analysis from the analytical point of view of different diagnostic techniques, such as Parks Vector approach, the Fast Fourier Transformer (FFT) and the Power Spectrum Density (PSD) which are then studied in this project of thesis. This project is was realized with the help of MATLABs codes, used to analyze the electric signals of the transformer, for example currents and voltages, to take over their harmonic content with the above mentioned different methods and then to compute the main indicators, like THD, IHD and the crest factor; after that, the active, reactive, apparent and deformed powers are determined with different sampling rates. Lastly, comparing the various results achieved with different methods applied, the aim is to establish which sampling frequency detects the greatest amount of harmonics and which is the most effective method to diagnose the presence of a fault.
2018
Non-invasive methods for online diagnostics of transformers by means of the analysis of electrical signals
Nella società odierna è indispensabile la produzione e la fornitura di energia elettrica in modo continuativo e con la massima riduzione delle perdite. Il ruolo principale in questo settore è ricoperto dai trasformatori i quali, per soddisfare i requisiti precedentemente citati, devono necessariamente operare con il massimo rendimento possibile evitando leventuale insorgenza di guasti che possono interrompere la linea di produzione dellenergia richiesta dallutente. È quindi fondamentale preservare la macchina elettrica rilevando tempestivamente guasti sia permanenti sia intermittenti mediante lutilizzo della diagnostica, argomento cardine della tesi. Questultima, dal punto di vista teorico, prevede lanalisi delle peculiarità del trasformatore e, in particolare, dei vari tipi di guasto che si possono manifestare in esso, con la conseguente valutazione dal punto di vista analitico, di vari metodi diagnostici, come il metodo di Park, la Fast Fourier Transformer (FFT) e il Power Spectrum Density (PSD), che saranno poi studiati a livello pratico nel progetto della tesi. Tale progetto è stato realizzato con limplementazione di specifici codici Matlab, utili per lanalisi dei segnali del trasformatore, quali tensioni e correnti, al fine di rilevare il loro contenuto armonico con i differenti metodi sopra citati, per poi calcolare i principali indicatori della macchina elettrica, come THD, IHD e fattore di cresta, e successivamente determinare le potenze attive, reattive, apparenti e deformanti al variare della frequenza di campionamento. Effettuando un confronto tra i differenti risultati ottenuti con i diversi metodi applicati, si ambisce infine a stabilire quale sia la frequenza di campionamento che rileva la maggior quantità di armoniche e quale sia il metodo più efficace per la diagnostica di un eventuale guasto.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.14239/21613