Akustische Spektroskopie

Den Kern jedes von Passerro vertriebenen TrafoSticks, bildet der smarte deep learning Algorithmus. Dem zu Grunde liegend, entwickelt durch eine gewaltige Auswertung von mehr als neunzehntausend im Labor analysierten, multivarianten Isolieröl-Proben von über 3500 Leistungstransformatoren aus ganz Europa (u.a. Deutschland, Italien, Österreich und Schweiz).   

Eine der Schwierigkeiten, die der multivariaten Statistik innewohnt, ist das Problem der Visualisierung von Daten, die viele Variablen (u.a. Alter, Säuregehalt, Temperatur, Wassergehalt und Durchschlagsspannung) aufweisen. Ein Funktionsdiagramm beispielsweise zeigt ein Diagramm der Beziehung zwischen zwei Variablen an. Wenn jedoch mehr als drei Variablen vorhanden sind, ist es schwieriger, ihre Beziehungen zu visualisieren.

Glücklicherweise bewegen sich in Datensätzen mit vielen Variablen oft Gruppen von Variablen zusammen. Ein Grund dafür ist, dass möglicherweise mehr als eine Variable dasselbe Antriebsprinzip misst, das das Verhalten des Systems bestimmt, in unserem Fall also den Wert der Durschlagspannung.  In vielen Systemen gibt es nur wenige solcher Triebkräfte. Aber eine Fülle von Instrumenten ermöglicht es Ihnen, Dutzende von Systemvariablen zu messen. Wenn dies geschieht, können Sie sich diese Redundanz von Informationen zunutze machen. Sie können das Problem vereinfachen, indem Sie eine Gruppe von Variablen durch eine einzige neue Variable ersetzen.

 

Die Hauptkomponentenanalyse ist eine quantitativ strenge Methode, um diese Vereinfachung zu erreichen. Die Methode erzeugt einen neuen Satz von Variablen, die als Hauptkomponenten bezeichnet werden. Aus der Korrelationsgrafik ist ersichtlich das den wesentlichen Einfluss auf das System der Durschlagspannung zwei Variablen eine entscheidende Rolle spielen. Der Säure- (TAN) und Wassergehalt (Wc).

Die oben aufgeführte Grafik zeigt die Verteilung zwischen TAN und Wc sämtlicher uns zur Verfügung stehender Datensätze. Es ist ersichtlich das in Transformatoren im Feldeinsatz nur ein bestimmtes Verhalten der Proben zu Beobachten ist. Die jeweiligen Parameter nehmen nur in festen Grenzen Werte an. Auf diese Erkenntnis wurde sich bei der Bildung des mathematischen Modells für die Berechnung der Durchslagsspannung gestützt.

 

Das Model basiert auf dem tatsächlichen Verhalten des Öls, welches durch den jahrelangen alltäglichen Betrieb in Transformatoren verursacht wird. 

Die Logarithmische Darstellung der Probenverteilung zeigt die Grenze der Auflösung der Labordatenerhebung (Titration). Dabei beschreiben die eingezeichneten Isolinien immer die 10%-tige Abstufung der Probenanzahl.

Das Hauptziel war es also eine Methode zu finden, welche es erlaubt eine kontinuierliche TAN & Wc Messung durchzuführen.Inspiriert durch die Arbeiten von Howells & Norton sowie Hlavay & Guilbault hatten wir nach einer Möglichkeit gesucht, Ultraschall direkt oder als akustischen Resonator einzusetzen, um das Problem der BDV-Schätzung durch Wasser- und Säuredetektion in einem Online-Gerät zu lösen. Mit einem aluminiumbeschichteten piezoelektrischen Resonator fanden wir heraus, dass der Ultraschall-Relaxationsprozess, wie er von H.O.Kneser beschrieben wird, bezogen auf die Energieübertragung zwischen translatorischen und schwingenden Freiheitsgraden, für die Messung einer Art akustischen Disbalance [AcDis] und weiter direkt für eine Abschätzung der Wasser v. TAN-Balance verwendet werden kann. 

Spektrale Funktion des piezoelektrischen Resonators an seinem ersten Resonanzpunkt

Für die Berechnung von AcDis verwenden wir den Resonator-Gütefaktor (Q-Faktor). Per Definition ist der Q-Faktor ein dimensionsloser Parameter, der beschreibt, wie unterdämpft ein Oszillator oder Resonator ist, und der die Bandbreite eines Resonators relativ zu seiner Mittenfrequenz charakterisiert. 

Das Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, dass zur hinreichend genauen Bestimmung des Zustandes eines Transformatorenöls die Kombination aus akustischer Spektroskopie und der Erfassung eines RS Wertes des Transformatorenöls ausreichend ist.

Es besteht ein großer Bedarf an einer Vorrichtung in der Hochspannungstechnik, die eine schnelle, zuverlässige und genaue Bestimmung des Zustandes der Isolations-Öls gewährleistet, um einen unnötigen und kostenintensiven Ölwechsel zu vermeiden. Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache, aber wirkungsvolle Weise durch ein TrafoStick zur Überwachung des Zustandes eines Transformatorenöls gelöst.

© Passerro GmbH