O documento descreve um projeto de pesquisa para desenvolver uma metodologia para detectar defeitos precoces no isolamento de transformadores de potência. A metodologia envolve o desenvolvimento de um sistema para monitorar e analisar variáveis elétricas usando técnicas como wavelets e mineração de dados para identificar anomalias. Os resultados iniciais indicam que o sistema é capaz de detectar descargas parciais e outros defeitos.

1. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Detecção de Defeitos
em
Transformadores de Potência
Luiz Eduardo Borges da Silva, Ph.D.
1
Programa de Pesquisa & Desenvolvimento da UTE Termopernambuco – Ciclo 2004/2005

2. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
• Agenda:
 O problema
 Objetivos
 Metodologia
 Dados
 Resultados
 Equipe de Desenvolvimento
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3. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
• As Descargas Parciais no isolamento dos Transformadores
Condutor Carregamento negativo e
DP de polaridade positiva
1 2 3 4
Carregamento positivo e DP
de polaridade negativa
Isolamento DP
Núcleo ou Carcaça
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4. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
• Objetivos Principais:
- Desenvolver uma metodologia de análise para detectar
precocemente defeitos no isolamento dos
transformadores da TermoPE.
- Desenvolver um sistema computacional de
monitoramento das grandezas dos transformadores que
impactem sua vida útil e detectem degradações do seu
isolamento.
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5. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
• Objetivos Correlatos:
- Definir procedimentos de análise para a detecção de
defeitos precoces.
- Construir uma base de dados para a formação de uma
história sobre desempenho das grandezas observadas.
- Desenvolver estruturas computacionais que possam
analisar automaticamente o resultado dos testes
realizados.
- Criar um sistema automático inteligente de
interpretação de dados fornecendo uma análise sobre a
vida útil do transformador e de seu isolamento.
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6. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
• Metodologia (I):
 A metodologia segue duas linhas complementares que
são:
1. A primeira: Desenvolvimento de um equipamento para
detecção de falhas precoces no isolamento dos
transformadores baseado em técnicas de processamento
de sinais.
2. A segunda: Garimpagem inteligente de dados (“data
mining”) no banco de dados envolvendo o sistema de
supervisão.
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7. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
• Metodologia (II): Sistema de Aquisição de Dados
Sensor e Sistema de aquisição de dados.
Processamento digital das informações
contidas nas variáveis elétricas monitoradas.
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8. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
• Metodologia (III): Sistema de Aquisição de Dados
 O sistema consta de transdutores de corrente com banda de
passagem adequada, baseados na tecnologia da Bobina de Rogowski,
um circuito de condicionamento de sinais para adequar o sinal medido
ao circuito de aquisição de dados, um circuito de conversão
analógico/digital de alta velocidade e resolução, um computador para
o processamento digital e armazenamento das variáveis elétricas
medidas e um programa inteligente de consolidação dos dados,
avaliação e diagnóstico da condição operacional do equipamento.
 Para a extração da informação dos sinais e discriminação das
características fundamentais referentes às condições do isolamento do
transformador é usada a Transformada Wavelets e a técnica ICA
(Independent Component Analysis).
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9. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
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10. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Circuito do Transdutor com Integrador
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11. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Estrutura do Sistema de Aquisição de Dados
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12. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
• Metodologia (IV): Garimpagem Inteligente de Dados
 Avaliação mais criteriosa de suas condições operacionais, em função
dos dados armazenados ao longo do tempo sobre o equipamento em
questão, ou seja, do conhecimento armazenado sobre o equipamento
nos bancos de dados.
 O programa é baseado nas técnicas inteligentes de agrupamento que
informa se o equipamento está predisposto a ter problemas.
 A técnica visa auxiliar a equipe de manutenção na sua decisão de qual
equipamento deve ser vistoriado em um dado momento.
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13. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados Alcançados
300
150
200
100
100 50
0
0
-50
-100
-100
-200 -150
-200
-300 0 50 100 150 200
3000 3500 4000 4500
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14. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados Alcançados (Decomposição por Wavelets)
d 1 - > 2500Hz.....5000Hz
200
0
- 200
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
d 2 - > 1250Hz.....2500Hz
200
0
- 200
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
d 3 - > 625Hz.....1250Hz
200
0
- 200
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
d 4 - > 312.5Hz.....625Hz
100
0
- 100
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
a4 - > 0Hz.....312.5Hz
500
0
- 500
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
s
500
0
- 500
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
temp o [ seg ]
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15. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados Alcançados (Decomposição por Wavelets)
200
100
0
-100
-200
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
200
100
0
-100
-200
500 1000 1500 2000 2500
100
0
-100
200 400 600 800 1000 1200
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16. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados Alcançados (Filtragem usando Wavelets)
300
200
100
0
-100
-200
-300
3000 3500 4000 4500
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17. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados Alcançados (Filtragem usando Wavelets)
300
200
100
0
-100
-200
-300
3000 3500 4000 4500
Programa de Pesquisa & Desenvolvimento da UTE Termopernambuco – Ciclo 2004/2005 17

18. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados Alcançados (DP)
250
150
200
100
150
50 100
50
0
0
-50
-50
-100 -100
-150
-150
-200
-200 -250
0 50 100 150 200 3500 3520 3540 3560 3580 3600 3620 3640 3660
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19. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados (Transitório encontrado e posição do mesmo)
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20. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados (Transitório encontrado e posição do mesmo)
Programa de Pesquisa & Desenvolvimento da UTE Termopernambuco – Ciclo 2004/2005 20

21. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados Alcançados (Interface Homem-Máquina)
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22. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados Alcançados (Interface Homem-Máquina)
Programa de Pesquisa & Desenvolvimento da UTE Termopernambuco – Ciclo 2004/2005 22

23. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados Alcançados (Ajuste do Threshold)
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24. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados Alcançados (Ajuste do Threshold)
Programa de Pesquisa & Desenvolvimento da UTE Termopernambuco – Ciclo 2004/2005 24

25. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
Resultados Alcançados (Teste em campo)
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26. Detecção de Defeitos em Transformadores de
Potência
• Equipe de Desenvolvimento:
NEPEN
 Eng. Luiz Eduardo Borges da Silva, Ph.D. – Coordenador
(Pesquisador do CNPq)
 Eng. Germano Lambert Torres, Ph.D.
 Eng. Edson Leal Menezes Neto, M.Sc.
 Eng. Levy Ely de Oliveira, M.Sc.
 Eng. Renato Pinto Mota, M.Sc.
 Eng. Giscard Cintra Veloso, Esp.
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