SISTEMA DE ALARMAS PARA LA ASISTENCIA AL MANTENIMIENTO PREDICTIVO Y AL ANÁLISIS DE FALLAS Modificaciones (4)

SISTEMA DE ALARMAS PARA LA ASISTENCIA AL MANTENIMIENTO
PREDICTIVO Y AL ANÁLISIS DE FALLAS
Alejandro Degl’Innocenti (Transener Transba.)
Ezequiel Gonzalez (Transener-Transba)
Roberto Ferrelli (Transener – Transba)
Julio Eloy Salcedo (Transener S.A.),
Esteban Antonio Hollman (Transener S.A.),
Resumen – En los últimos años se ha desarrollando en Transener-Transba, una estructura
informática orientada a la detección precoz de fallas, y a facilitar el análisis de las mismas.
Esta estructura se funda en tres pilares:
-
Sistema para la detección de anomalías en equipos de EETT
Sistema Experto para el análisis y Diagnóstico de fallas en líneas
Sistema para la detección de alarmas.
Estos programas monitorean en forma permanente al Sistema de Transmisión. Se caracterizan
por procesar la información disponible en función de heurísticas obtenidas a partir del
conocimiento y la experiencia acumulada por técnicos e ingenieros. Estas heurísticas luego de
obtenidas, fueron estructuradas en distintas bases de Conocimientos.
Pero no sólo es importante la detección de una falla, defecto o desvío, sino también que el
personal responsable reciba en tiempo y forma la alarma correspondiente.
Por este motivo, se ha desarrollado un Sistema de alarmas que permite que los especialistas
responsables de los equipos reciban las alarmas que se producen en tiempo real.
La recepción puede ser a través de un software diseñado para tal fin, y en los casos en que se
requiere un aviso inmediato, el mail, la Blackberry ó el TE celular. De esta forma el Sistema
distribuye los datos relevantes referentes a un suceso en la red por el medio más adecuado y
directamente a los responsables del equipo.
En lo que se refiere al Sistema para la detección de fenómenos y alarmas, es el mismo
especialista quien decide que alarma recibir y por que medio hacerlo.
Palabras claves: autómatas – heurísticas – desvío – Sistema Predictivos – Detector de Fallas
– Consola de Estados.
1- INTRODUCCIÓN
Desde hace más de 10 años se comenzó a trabajar en Transener con el desarrollo de Sistemas
Informáticos tendientes a apoyar las tareas de Mantenimiento Predictivo.
En función de ello se desarrollaron dos grandes Sistemas. El primero compuesto por tres
módulos principales y denominado Sistema Predictivo, permite analizar y realizar un
seguimiento de todas las variables físicas monitoreadas de los equipos que se encuentran
instalados en las diferentes EE.TT.
Este es un sistema que trabaja con:
-
Las mediciones producidas por el laboratorio
Lecturas de los técnicos de estación
Análisis de aceites
El procesamiento de los RCE
Equipos de monitoreo (Intellix, Hydran)
Este sistema permite realizar un seguimiento del equipamiento y las correspondientes variables
involucradas en el análisis a través de:
Lecturas
Mediciones
Historiales
SISTEMA PREDICTIVO
Análisis
Gráficos, Histogramas
Diagnósticos
Fig. 1
-
Análisis comparativo
Curvas de evolución
Gráficos de tendencia
Análisis estadístico
Monitoreo de equipos
El segundo gran sistema desarrollado es el “Sistema de Análisis de Eventos”
Este sistema trabaja con:
-
La información proveniente de los RCE
La información proveniente del sistema SCADA
Los RCE de las EETT actualizan en tiempo real a un Servidor SQL centralizado y a través de un
Servidor Citrix es posible gestionar el Sistema desde cualquier punto de la empresa.
Este sistema tiene una serie de funciones que permiten el procesamiento y análisis de la
información:
- Sincronización de los eventos de distintas estaciones
- Seguimiento de un determinado evento
- Análisis de fallas
- Configurar condiciones de búsqueda
- Reconstruir la configuración de la playa ante un evento determinado.
Las condiciones de búsqueda a las que hacíamos referencia permiten una amplia gama de
posibilidades como por ejemplo Ej.
Consultar en un rango de tiempo, la generación de un determinado evento con la
condición que se haya generado otro evento determinado (o conjunto de eventos, de la
misma o de otras estaciones) dentro de una ventana de tiempo alrededor del evento
primario.
A la condición anterior se le puede agregar una segunda condición que tenga en cuenta la
configuración de la playa, es decir, la configuración de conexión/funcionamiento habitual de un
determinado equipo.
Estas condiciones pueden ser generadas para realizar una consulta, (El sistema permite guardar
las condiciones de búsqueda)
Las funciones de este sistema apuntan a tres aspectos fundamentales:
 Análisis de fallas
 Facilitar la detección de patrones de comportamiento y regularidades, con el objeto de
detectar la causa de anomalías.
 Identificar problemas incipientes, como por ej. error en conexión o funcionamiento de
protecciones.
2- NUEVA ARQUITECTURA – SISTEMA DE ALARMAS
El desarrollo de los sistemas mencionados facilitó en gran medida el análisis y la detección
incipiente de fallas.
Con el tiempo y la incorporación de nuevas variables, la información acumulada se fue
haciendo cada vez más voluminosa. Este exceso de información dificultaba su seguimiento y
provocó en más de una ocasión que se pasara por alto registros que indicaban algún desvío
importante.
Esto motivó a que se investigaran distintas formas de facilitar y agilizar el análisis de los datos,
dando lugar al desarrollo de una nueva arquitectura.
El objetivo de esta nueva arquitectura es consultar la información sólo cuando esta sea
relevante. Para ello es necesario automatizar la detección de aquéllos eventos considerados
importantes.
En esta nueva arquitectura a los sistemas mencionados anteriormente, se le suma un grupo de
programas que por su forma de actuar se denominan autómatas. Un diagrama muy simplificado
de esta arquitectura se puede observar en las figuras 2 y3
Fig. 2
La característica común que distinguen a estos programas es que trabajan en forma concurrente
y sin intervención humana, por esta razón se denominan “AUTÓMATAS. Interactúan entre sí
de manera solidaria, buscando todos un objetivo común.
Estos programas realizan tareas de diversa índole, algunos realizan las tareas pesadas, como
trasladar la información de un lugar a otro, almacenarla, etc.
Otros programas procesan, calculan, analizan y diagnostican. Los autómatas son como los
engranajes de un equipo en el cual cada uno cumple una función determinada y sin el cual no se
obtendría el resultado buscado.
Fig. 3
3 - DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE ALARMAS
El Sistema de alarmas no representa una arquitectura homogénea de software sino que está
conformado por un conjunto de programas (autómatas) cuya finalidad es generar alertas en
tiempo real.
En función del tipo de alarma generada se pueden agrupar a los autómatas en tres grupos ó
Subsistemas diferentes:



-Diagnóstico de fallas en línea, en tiempo Real
-Anomalías detectadas en los equipos de EETT
-Alarmas o condiciones del sistema previamente configuradas
3.1 -Diagnóstico de fallas en línea en tiempo real
Este Sistema está compuesto por varios módulos que trabajan sincronizadamente para obtener
un diagnóstico de la falla en tiempo real que asiste a los especialistas y los Operadores a
identificar rápidamente el origen del problema y efectuar las operaciones que correspondan. Los
dos módulos principales son: el “Detector de fallas” y el “Sistema experto en análisis de fallas
(SAF). El primero de ellos es un módulo que trabaja analizando en tiempo real los eventos
generados en todas las estaciones y almacenados en un servidor SQL .Frente a la aparición de
un evento característico de una falla, el Detector de fallas comunica la contingencia a SAF,
este analiza la falla y luego de obtener un diagnóstico lo comunica vía mail junto con los
eventos primarios a los responsables del sistema. Como se observa en fig.4
SAF emite un diagnóstico que tiene básicamente tres componentes:
 El diagnóstico sobre el defecto eléctrico, es decir, identificar claramente el tipo de falla
ocurrido (por ej. falla monofásica con recierre no exitoso, bifásica, evolutiva, etc.).
 Identificar el probable origen de la falla (por ej. incendio bajo la línea, atentado, viento,
tornado, etc.)
 Analizar y diagnosticar el comportamiento de las Protecciones.
Fig. 4 Detector de fallas y SAF trabajando en tiempo real
A fin de lograr mayor precisión sobre el probable origen de la falla, en la actualidad también se
está vinculando en tiempo real la información proveniente de pequeñas centrales meteorológicas
dispuestas en las EETT con el sistema.
La supervisión que el sistema efectúa sobre la actuación de las Protecciones, es una típica
acción predictiva, que tiene como objetivo de evitar actuaciones futuras no deseadas.
En caso de que la falla se produzca fuera del horario de trabajo. SAF envía el diagnóstico a los
celulares del personal de guardia. Si requiriere información adicional sobre la falla, la persona
podrá acceder a los eventos primarios con un equipo conectado a Internet, o bien directamente
desde su BlackBerry.
El primer prototipo de este Sistema fue presentado en el comité 34 en el X ERLAC.
3.2 - Anomalías detectadas en los equipos de EETT
Este sistema se compone de dos módulos
- Motor de Análisis
- Consola de Estados
El motor de análisis es el software encargado de analizar el estado de los equipos. Este módulo
comienza su tarea a instancia de otro programa que monitorea permanentemente el ingreso de
nueva información al Sistema. Básicamente su funcionamiento consiste en analizar toda la
información proveniente de lecturas y mediciones (cargadas en distintas bases de las cuales el
sistema se nutre de información). El análisis lo realiza utilizando ciertos criterios (previamente
ingresados a la base de Conocimiento), separando a aquéllos equipos que presentan algún tipo
de anomalía. El siguiente diagrama muestra la interacción de los módulos principales
Fig. 5
La Consola de Estados es el software encargado de visualizar las alarmas generadas por el
Motor de Análisis. Este último trabaja con lógica difusa, esto permite adecuar el mensaje a la
gravedad del problema. Por otro lado cuando se trata de problemas cuya criticidad se considera
importante, el Motor de Análisis además de enviar la alarma a la Consola de Estados, envía un
mensaje de texto al celular de los responsables del equipo. En la figura 6 se observa el
formulario con las alarmas que presenta la Consola de estados.
Fig. 6 Alarmas presentadas por la Consola de estados
Las alarmas que presenta la Consola de Estados se refieren a las distintas variables que se
monitorean en forma automática más los defectos que los técnicos ingresan a través del Sistema
de Gestión de Mantenimiento como por ej. MANTEC. Es decir que la Consola de Estados
reúne todo lo pendiente, los desvíos detectados en forma automática por el sistema, más los
defectos observados.
Entre las variables monitoreadas se puede mencionar:
-
Tiempo de apertura y cierre de seccionadores
Discrepancia en apertura y cierre de interruptores
Horas de marcha de compresores
Temperatura de Reactores y Transformadores
Concentración y crecimiento de Hidrogeno, acetileno, etileno
Acidez en el aceite
Tensión interfacial del aceite
Tg. Delta del aceite
N° de operaciones de interruptores
N° de operaciones de reguladores bajo carga
3.3 - Alarmas o Condiciones del sistema previamente configuradas
A través del Sistema de Eventos es factible configurar Alarmas relacionadas con algún evento o
condición en el Sistema del que se quiere estar alerta.
Así por ejemplo es factible generar una alarma frente a la salida de un Transformador, de un
Reactor, la salida de una línea o bien conocer cualquier fenómeno que surja de combinar en
forma lógica los eventos o sucesos que se almacenan en los Registradores Cronológicos. La
combinación lógica puede involucrar a eventos de la misma o de diferentes estaciones siempre
relacionados con una ventana de tiempo.
En la figura 7 se presenta como ejemplo el formulario que se utiliza para armar la configuración
de una alarma. En la parte superior del formulario están los eventos que se están analizando y en
la parte inferior las condiciones que se deben cumplir dentro de la ventana de tiempo estipulada.
Los puntos que conforman la condición pueden estar relacionados por una condición “OR” ó
“AND”. Por otro lado estos pueden ser puntos de la misma o de diferentes EETT.
Adicionalmente también es factible establecer como parte de la condición el estado de uno o
más Seccionadores y/o Interruptores.
Fig. 7 Formulario de configuración
Todo usuario del Sistema puede generar sus propias alarmas.
La experiencia en el uso del Sistema nos permite clasificar las Alarmas en tres tipos
-
Alarmas generales
Alarmas específicas
Alarmas predictivas
Las alarmas generales tienen que ver con la salida de un equipo como por ejemplo una línea,
un reactor o un transformador. Este tipo de alarmas son las que debe recibir el supervisor o
persona a cargo de la instalación, de manera tal de poder tomar una determinación inmediata
además de tener conocimiento inmediato del evento ocurrido.
Las alarmas específicas son condiciones o fenómenos que le interesan por lo general a una
persona por un tiempo limitado. Este tipo de alarmas son configuradas para tomar conocimiento
inmediato de alguna situación en particular.
Las alarmas predictivas son aquellas alarmas que permiten detectar un problema incipiente.
Estas últimas son las más importantes que se pueden obtener a partir de este sistema, ya que
permiten identificar un problema y tomar acción en su estado embrionario evitando de esta
manera posibles fallas de gran impacto.
Las alarmas generales y las alarmas predictivas por lo general deben llegar a un grupo de
personas, por esta razón cuando alguien configura una alarma de este tipo, el administrador del
Sistema se encarga de asignar dicha alarma al conjunto de personas que debe recibirla, a través
de un programa destinado a tal fin.
Las alarmas que se generan son visualizadas a través de un software específico, el “Visualizador
de alarmas”. Cuando se desea realizar un seguimiento más riguroso de alguna alarma, el usuario
tiene la posibilidad de solicitarle al sistema que además de enviarla al Visualizador de alarmas
se la envíe a su celular.
Una vez configuradas las alarmas entran en juego los autómatas encargados de:
– Detectar si la condición configurada se cumple
– Visualizar o dar aviso.
El programa “Detector de alarmas” es un programa cuya función es analizar en tiempo real la
totalidad de eventos que se producen en todas las estaciones del sistema. Una vez que el
Detector de alarmas encuentra que una configuración de una alarma cumple la condición, envía
la alarma al programa encargado de la visualización el “Visualizador de alarmas”.
Paralelamente si correspondiese envía la alarma a los destinatarios que la hayan seleccionado
para ser recibida en su correo personal o en su teléfono. Fig. 8
Fig. 8
4 - Conclusiones
Podemos concluir que la utilización de estos sistemas conjuntamente con los autómatas permite
una optimización de los recursos con una sensible disminución en los costos operativos. Esto se
ve reflejado en los siguientes puntos:





La atención temprana de alarmas críticas, permiten anticipar acciones para reducir la
gravedad del problema, evitando averías de mayor tenor, salidas de equipo y las
penalidades correspondientes.
La configuración de alarmas predictivas permite abordar los defectos en su estado
incipiente.
La estadística de las alarmas acumuladas a lo largo del tiempo ofrece oportunidades de
mejora adecuando y optimizando los Mtos. Preventivos.
Las herramientas que estos Sistemas ofrecen en el análisis de la información facilitan y
disminuyen enormemente los tiempos en la investigación de fallas y fenómenos
ocurridos en un Sistema de Transmisión.
Para el logro de éstos objetivos resulta necesaria la permanente intervención del
usuario para la definición de los criterios que deberán ser incorporados a las bases de
Conocimiento y la configuración de cada una de las alarmas.
Bibliografía
Ingeniería del Conocimiento, A. Gomez, N. Juristo, C. Montes, J. Pazos
IEEE EXPERT, “Model Based Diagnosis of Power Station Control Systems”, D. Bou, P. Brézillon
Sistemas Expertos Principios y Programación, Giarratano Riley
Sistemas Expertos Introducción a la técnica y aplicación, Dieter Nebendahl