RU105536U1 - MOBILE DEVICE FOR MONITORING, DIAGNOSTICS AND PROTECTION OF POWER TRANSFORMERS WITHOUT DISCONNECTING THEM FROM LOAD - Google Patents

MOBILE DEVICE FOR MONITORING, DIAGNOSTICS AND PROTECTION OF POWER TRANSFORMERS WITHOUT DISCONNECTING THEM FROM LOAD Download PDF

Info

Publication number
RU105536U1
RU105536U1 RU2011108790/07U RU2011108790U RU105536U1 RU 105536 U1 RU105536 U1 RU 105536U1 RU 2011108790/07 U RU2011108790/07 U RU 2011108790/07U RU 2011108790 U RU2011108790 U RU 2011108790U RU 105536 U1 RU105536 U1 RU 105536U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
calculating
inductance
phases
voltage
transformer
Prior art date
Application number
RU2011108790/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Анатольевич Андреев
Original Assignee
Константин Анатольевич Андреев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Константин Анатольевич Андреев filed Critical Константин Анатольевич Андреев
Priority to RU2011108790/07U priority Critical patent/RU105536U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU105536U1 publication Critical patent/RU105536U1/en

Links

Abstract

Устройство мониторинга, диагностики, защиты трансформаторов от деформаций обмоток и повреждения (ухудшения свойств) изоляции обмоток без отключения их (трансформаторов) от питающей сети и нагрузки, характеризующееся тем, что содержит выходы измерительных элементов (тока, напряжения, частоты), включенных в цепь каждой фазы первичной и вторичной обмотки, которые соединены с выходом элемента, задающего время для получения данных и расчета, с входами блоков вычисления активного сопротивления, приведения первичного напряжения к вторичному, вычисления разности напряжений, вычисления падения напряжения на активных сопротивлениях, приведения значения индуктивности к номинальной частоте, выходы которых соединены с соответствующими входами блоков вычисления производных тока для первичного и вторичного напряжений, вычисления среднего значения напряжений, вычисления индуктивности, вычисления средних значений индуктивности для всех напряжений, всех фаз за установленный промежуток времени, вычисления отклонений активного сопротивления и индуктивности для всех напряжений, всех фаз за установленный промежуток времени, относительно фаз и номинальных значений, которые определяются заводом-изготовителем оборудования при соответствующих испытаниях, после чего данные передаются на блок контроля индуктивности и активного сопротивления для первичного и вторичного напряжений и всех фаз, откуда информация передается на блок, объединяющий информацию со всех устройств контроля, мониторинга и диагностики, принимает решение по полученным величинам (отклонениям) (отклонение для активного и индуктивного сопротивлен A device for monitoring, diagnostics, protection of transformers from winding deformation and damage (deterioration) of the insulation of the windings without disconnecting them (transformers) from the mains and load, characterized in that it contains the outputs of the measuring elements (current, voltage, frequency) included in each circuit phases of the primary and secondary windings, which are connected to the output of the element that sets the time for receiving data and calculation, with the inputs of the blocks for calculating the active resistance, bringing the primary voltage to the secondary, calculating the voltage difference, calculating the voltage drop across the active resistances, bringing the inductance value to the nominal frequency, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the current derivative calculation blocks for the primary and secondary voltages, calculating the average voltage value, calculating the inductance, calculating the average inductance values for all voltages, all phases for a specified period of time, calculating the deviations of the active resistance and inductance for all voltages, in all phases for a specified period of time, relative to the phases and nominal values, which are determined by the manufacturer of the equipment during appropriate tests, after which the data are transmitted to the inductance and active resistance control unit for primary and secondary voltages and all phases, from where information is transmitted to the unit uniting information from all control, monitoring and diagnostic devices, makes a decision on the obtained values (deviations) (deviation for active and inductive

Description

Настоящая полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для оперативного мониторинга, диагностики обмоток и защиты силовых трансформаторов в процессе эксплуатации без отключения их от сети и нагрузки.This utility model relates to electrical engineering and can be used for operational monitoring, diagnostics of windings and protection of power transformers during operation without disconnecting them from the network and load.

Из существующего уровня техники известно изобретение (патент №2388004) для диагностики индуктивных обмоток, которое заключается в сравнении при номинальном токе реактивного сопротивления испытуемой индуктивной обмотки с реактивным сопротивлением исправной однотипной индуктивной обмотки. Сравнение реактивного сопротивления испытуемой индуктивной обмотки выполняется путем включения ее с помощью вспомогательных электрических цепей к выводам вторичной обмотки трехфазного трансформатора с регулируемым напряжением. Недостатками данного технического решения являются высокая сложность (необходимость трансформатора для проверки), отсутствие возможности мгновенного контроля (необходимость отключения от нагрузки испытуемого устройства), низкая точность и достоверность, вызванная тем, что результаты на отключенном от сети силовом трансформаторе сильно отличаются от результатов, полученных в рабочем режиме (из-за температурного режима, напряженности электрического поля).From the existing level of technology the invention is known (patent No. 2388004) for the diagnosis of inductive windings, which consists in comparing, at the rated reactive current, the tested inductive winding with the reactance of a faultless induction coil of the same type. Comparison of the reactance of the tested inductive winding is carried out by turning it on with the help of auxiliary electric circuits to the terminals of the secondary winding of a three-phase transformer with an adjustable voltage. The disadvantages of this technical solution are the high complexity (the need for a transformer to test), the lack of instant monitoring (the need to disconnect the load of the tested device), low accuracy and reliability, due to the fact that the results on a power transformer disconnected from the network are very different from the results obtained in operating mode (due to temperature conditions, electric field strength).

Известно устройство (патент CN 101707127) осуществляет постоянный контроль состояния изоляции маслонаполненного трансформатора. Принцип заключается в том, что когда изоляция находится в состоянии близкому к пробою, происходит изменение величины емкости. Вычисляется изменение емкости и по ней определяется степень старения и повреждения изоляции обмотки. Недостатки данного устройства следующие: высокая погрешность из-за воздействия электромагнитных полей (устройство подключается к обмоткам и в процессе получения и передачи данных происходит внешнее негативное воздействие на данные), невозможность применения для мощных трансформаторов, необходимость отключение трансформатора от сети и установку данного устройства, что ведет к увеличению риска выхода из строя трансформатора и представляет большую сложность.A known device (patent CN 101707127) carries out continuous monitoring of the insulation status of the oil-filled transformer. The principle is that when the insulation is in a state close to breakdown, a change in the value of the capacitance occurs. The change in capacitance is calculated and it determines the degree of aging and damage to the insulation of the winding. The disadvantages of this device are as follows: high error due to the influence of electromagnetic fields (the device is connected to the windings and during the process of receiving and transmitting data, an external negative effect on the data occurs), the inability to use it for powerful transformers, the need to disconnect the transformer from the network and install this device, which leads to an increased risk of transformer failure and is of great complexity.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, является устройство (авт. свид. СССР N 1821759) - прототип. Оно служит для контроля и защиты обмоток силового трансформатора в процессе испытаний. Это устройство измеряет напряжение на стороне высокого и низкого напряжений, а так же ток на низкой стороне. Контроль осуществляется по величине индуктивности трансформатора, которая вычисляется как отношение среднего значения напряжения к производной тока, среднее значение индуктивности и отклонение полученного значения индуктивности от номинальной у ставки. Недостатком данного устройства является низкая точность, в виду отсутствия контроля других параметров, не учитывается воздействие нелинейных нагрузок (гармоник), узкая применимость в виду привязки к ряду конструктивных особенностей мощных трансформаторов.Closest to the proposed invention is a device (ed. Certificate. USSR N 1821759) - a prototype. It serves to control and protect the windings of the power transformer during the test. This device measures the voltage on the high and low voltage side, as well as the current on the low side. The control is carried out by the magnitude of the inductance of the transformer, which is calculated as the ratio of the average voltage to the derivative of the current, the average value of the inductance and the deviation of the obtained value of the inductance from the nominal rate. The disadvantage of this device is its low accuracy, due to the lack of control of other parameters, the effect of non-linear loads (harmonics) is not taken into account, narrow applicability in view of the binding to a number of design features of powerful transformers.

Цель полезной модели - разработка более надежного и эффективного способа мониторинга, диагностики обмоток, в том числе изоляции, трансформатора в процессе его работы, вне зависимости от его конструктивных особенностей и обеспечение непрерывной защиты трансформатора в процессе эксплуатации, и в случае начала возникновения деформаций обмоток трансформатора или их повреждения аварийного отключения трансформатора от сети.The purpose of the utility model is to develop a more reliable and efficient method for monitoring, diagnosing windings, including insulation, of a transformer during its operation, regardless of its design features and ensuring continuous protection of the transformer during operation, and in the event of deformation of the transformer windings or their damage to the emergency disconnection of the transformer from the network.

Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство мониторинга, диагностики, защиты трансформаторов от деформаций обмоток и повреждения (ухудшения свойств) изоляции обмоток без отключения их (трансформаторов) от питающей сети и нагрузки, характеризующееся тем, что содержит выходы измерительных элементов (тока, напряжения, частоты), включенных в цепь каждой фазы первичной и вторичной обмотки, которые соединены с выходом элемента, задающего время для получения данных и расчета, с входами блоков вычисления активного сопротивления, приведения первичного напряжения к вторичному, вычисления разности напряжений, вычисления падения напряжения на активных сопротивлениях, приведения значения индуктивности к номинальной частоте, выходы которых соединены с соответствующими входами блоков вычисления производных тока для первичного и вторичного напряжений, вычисления среднего значения напряжений, вычисления индуктивности, вычисления средних значений индуктивности для всех напряжений, всех фаз за установленный промежуток времени, вычисления отклонений активного сопротивления и индуктивности для всех напряжений, всех фаз за установленный промежуток времени, относительно фаз и номинальных значений, которые определяются заводом-изготовителем оборудования при соответствующих испытаниях, после чего данные передаются на блок контроля индуктивности и активного сопротивления для первичного и вторичного напряжений и всех фаз, откуда информация передается на блок, объединяющий информацию со всех устройств контроля, мониторинга и диагностики, принимает решение по полученным величинам (отклонениям) (отклонение для активного и индуктивного сопротивлений в пределах 2,5% является нормальным; отклонения в пределах 5% показывает зарождение разрушающих процессов, но не требуется отключение его от сети и ремонта; отклонения 6-15% сигнализируют об опасности, подается сигнал оператору, необходимо выполнить мероприятия по выводу трансформатора в ремонт без отключения ответственных потребителей от сети; отклонения 25% - аварийное отключение трансформатора от сети; отклонения между фазами измеряемых значений активного сопротивления и индуктивности для нормального состояния не должно превышать 2%) на продолжение работы или отключение трансформатора от сети, путем подачи сигнала на расцепитель и/или реле вводного автоматического выключателя или другого защитного устройства трансформатора, так же вся информация подается на монитор (дисплей), с помощью которого осуществляется информирование людей о состоянии оборудования.This problem is solved due to the fact that the claimed device for monitoring, diagnostics, protection of transformers from deformation of the windings and damage (deterioration) of insulation of the windings without disconnecting them (transformers) from the mains and load, characterized in that it contains the outputs of the measuring elements (current, voltage, frequency) included in the circuit of each phase of the primary and secondary windings, which are connected to the output of the element that sets the time for receiving data and calculation, with the inputs of the active resistance calculation blocks reducing the primary voltage to the secondary, calculating the voltage difference, calculating the voltage drop across the active resistances, bringing the inductance value to the nominal frequency, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the current derivative calculation blocks for the primary and secondary voltages, calculating the average voltage value, calculating the inductance, calculating the average values of the inductance for all voltages, all phases for a specified period of time, calculating the deviations of the active resistance and inductance for all voltages, all phases for a specified period of time, relative to the phases and nominal values, which are determined by the manufacturer of the equipment during appropriate tests, after which the data are transmitted to the inductance and active resistance control unit for primary and secondary voltages and all phases, from where information is transmitted to a unit that combines information from all control, monitoring and diagnostic devices, makes a decision on the received values (deviations) (about deviation for active and inductive resistances within 2.5% is normal; deviations within 5% indicate the initiation of destructive processes, but it does not require disconnecting it from the network and repair; deviations of 6-15% signal a danger, a signal is sent to the operator, it is necessary to take measures to bring the transformer into repair without disconnecting responsible consumers from the network; deviations of 25% - emergency shutdown of the transformer from the network; the deviation between the phases of the measured values of the active resistance and inductance for the normal state should not exceed 2%) for continued operation or disconnecting the transformer from the network, by supplying a signal to the trip unit and / or relay of the input circuit breaker or other protective device of the transformer, all information is also supplied on the monitor (display), with the help of which people are informed about the condition of the equipment.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является мгновенное определение ресурса и состояния (диагностирование) обмоток силового трансформатора, защита трансформатора, предотвращение аварийных выходов из строя трансформаторного оборудования, а так же придание мобильности искомому устройству, увеличение надежности эксплуатации трансформатора.The technical result provided by the given set of features is the instant determination of the resource and condition (diagnosis) of the windings of the power transformer, protection of the transformer, prevention of emergency failures of transformer equipment, as well as giving mobility to the desired device, increasing the reliability of operation of the transformer.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:The essence of the utility model is illustrated by drawings, which depict:

- на фиг.1 - схема подключения мобильного устройства мониторинга и диагностики (УМДМ) к измерительным приборам силового трансформатора;- figure 1 is a connection diagram of a mobile monitoring and diagnostic device (UDMM) to measuring instruments of a power transformer;

- на фиг.2 - схема УМДМ.- figure 2 is a diagram of UDMM.

В таблице 1 представлено описание блоков (элементов) устройства УМДМ.Table 1 provides a description of the blocks (elements) of the device UDMM.

Раскрытие и осуществление полезной модели.Disclosure and implementation of a utility model.

Первым существенным признаком для достижения указанного выше технического результата, является расчет отклонения активного сопротивления для каждой фазы на стороне высокого и низкого напряжений в блоках 22, 23, 24 с любым интервалом времени и учетом нелинейных составляющих (гармоник).The first essential sign to achieve the above technical result is the calculation of the deviation of the active resistance for each phase on the high and low voltage side in blocks 22, 23, 24 with any time interval and taking into account non-linear components (harmonics).

Вторым существенным признаком является то, что выполняется расчет отклонения индуктивности для каждой фазы на стороне высокого и низкого напряжений в блоках 7, 8, 9, 10 с любым интервалом времени и учетом нелинейных составляющих (гармоник).The second essential feature is that the inductance deviation is calculated for each phase on the high and low voltage side in blocks 7, 8, 9, 10 with any time interval and taking into account nonlinear components (harmonics).

Третьим существенным признаком является то, что выполняется сравнение отклонений значений активного сопротивления и индуктивности с номинальными значениями, установленными заводом-изготовителем оборудования, и между фазами, что позволяет, имея данные о величине отклонения (система диагностирования приведена ниже), осуществлять диагностику, контроль и защиту силового трансформатора.The third essential sign is that the deviations of the values of the active resistance and inductance are compared with the nominal values set by the manufacturer of the equipment and between the phases, which allows, having data on the magnitude of the deviation (the diagnostic system shown below), to carry out diagnostics, monitoring and protection power transformer.

Данное устройство УМДМ относится к мобильному типу, т.е. позволяет свободно переносить устройство и применять к трансформаторам любого конструктивного исполнения.This device UDMM refers to the mobile type, i.e. allows you to freely carry the device and apply to transformers of any design.

Фигура 1 отображает общую схему подключения устройства УМДМ. Наиболее оптимально, в части исходного обеспечения вспомогательного оборудования, применять это устройство для комплектных трансформаторных подстанций, но оно так же может быть применено для трансформаторных подстанций с отдельно стоящем распределительным устройством высокого напряжения. Трансформаторная подстанция, как правило, состоит из силового трансформатора, запитывающегося от трехфазного источника электропитания, распределительного устройства высокого напряжения (РУВН), распределительного устройства низкого напряжения (РУНН), питающего нагрузку.Figure 1 shows the General connection diagram of the device UDMM. It is most optimal, in terms of initial provision of auxiliary equipment, to use this device for complete transformer substations, but it can also be used for transformer substations with a separate high-voltage switchgear. A transformer substation, as a rule, consists of a power transformer powered by a three-phase power supply, a high voltage switchgear (LVRN), a low voltage switchgear (LVRN) supplying a load.

Ячейка РУВН, питающая трансформатор, содержит высоковольтный автоматический выключатель и, как правило, устройство релейной защиты, которое так же измеряет напряжение на стороне высокого напряжения. В дополнение, в случае стационарного исполнения устройства диагностики и мониторинга, может быть установлен независимый расцепитель, позволяющей отключить трансформатор от питающей сети. В некоторых выключателях эта функция уже встроена. Если отсутствует возможность измерения напряжения, то к питающей сети подключается трансформатор напряжения. Он может быть установлен как в отдельной ячейке, так и в свободном месте в существующей ячейке.The switchgear cell supplying the transformer contains a high-voltage circuit breaker and, as a rule, a relay protection device that also measures the voltage on the high-voltage side. In addition, in case of stationary execution of the diagnostic and monitoring device, an independent release can be installed, which allows disconnecting the transformer from the mains. In some switches, this function is already integrated. If there is no possibility of measuring voltage, then a voltage transformer is connected to the mains. It can be installed either in a separate cell or in a free space in an existing cell.

РУНН состоит из вводного шкафа и распределительного шкафа, который питает нагрузку. Схема РУНН в данном случае не принципиальна. Вводной шкаф включает в себя автоматический выключатель, трансформаторы тока, амперметр и вольтметр. Как правило, они уже содержаться в большинстве вводных шкафов, т.к. служат для контроля. Так же необходим частотомер. На практике его необходимо будет дополнительно установить. Но перерыва в электроснабжении не будет, если РУНН состоит из нескольких, например двух, секций, т.к. во время монтажных работ электропитание будет осуществляться по другой секции.RUNN consists of an introductory cabinet and a distribution cabinet that feeds the load. The RUNN scheme in this case is not fundamental. The opening cabinet includes a circuit breaker, current transformers, an ammeter and a voltmeter. As a rule, they are already contained in most opening cabinets, as serve to control. A frequency meter is also needed. In practice, it will need to be additionally installed. But there will be no interruption in power supply if the RUNN consists of several, for example, two, sections, because during installation, power will be supplied to another section.

Параметры сети (напряжение, частота) не имеют принципиального значения, т.к. устройство мониторинга и диагностики может быть настроено под любые параметры.Network parameters (voltage, frequency) do not matter, because monitoring and diagnostic device can be configured to any parameters.

Фигура 2 отображает принципиальную схему УМДМ. Устройство содержит ряд блоков (таблица 1), которые собирают определенную информацию и производят необходимые вычисления. Сигналы приходят от всех трех фаз, что позволяет определить место дефекта.Figure 2 displays a schematic diagram of UDMM. The device contains a number of blocks (table 1) that collect certain information and perform the necessary calculations. Signals come from all three phases, which allows you to determine the location of the defect.

Сначала перечислим их, затем опишем принцип действия устройства.First we list them, then we describe the principle of operation of the device.

Таблица 1.
Назначение блоков УМДМ
Table 1.
The purpose of the blocks UDMM
Номер блокаBlock number НазначениеAppointment 1one приводит первичное напряжение к вторичному напряжениюleads primary voltage to secondary voltage 22 вычисляет разность напряженийcalculates the voltage difference 33 вычисляет средние значения напряженийcalculates average stress values 4four вычисляет производные тока для обмоток низкого напряжения (НН)calculates current derivatives for low voltage (LV) windings 55 вычисляет падения напряжений на активных сопротивленияхcalculates voltage drops at active resistances 66 уставки активного сопротивления обмотки ННlow voltage winding resistance settings 77 вычисляет индуктивностиcalculates inductance 88 приводит значения индуктивности к номинальной частотеconverts inductance values to rated frequency 99 вычисляет средние значения индуктивности за период времениcalculates the average inductance over a period of time 1010 вычисляет отклонения индуктивностиcalculates inductance deviations 11eleven уставки индуктивности обмотки ННLV winding inductance settings 1212 контроль отклонения индуктивности, активного сопротивленияcontrol of deviation of inductance, active resistance

Номер блокаBlock number НазначениеAppointment 1313 защита контролируемого силового трансформатораprotection of a controlled power transformer 14fourteen сбор информации от систем диагностики, принятие решенийcollecting information from diagnostic systems, making decisions 15fifteen дисплей (монитор)display (monitor) 1616 анализ гармонических составляющих в сетиnetwork harmonic analysis 1717 вычисляет производные тока для обмоток высокого напряжения (ВН)calculates current derivatives for high voltage (VH) windings 18eighteen вычисляет падения напряжений на активных сопротивленияхcalculates voltage drops at active resistances 1919 установка времениtime setting 20twenty уставки активного сопротивления обмотки ВНVN winding resistance settings 2121 уставки индуктивности обмотки ВНHV winding inductance settings 2222 вычисляет активное сопротивление обмотки ВНcalculates the active resistance of the HV winding 2323 вычисляет активное сопротивление обмотки ННcalculates the active resistance of the LV winding 2424 вычисляет отклонение активного сопротивленияcalculates the deviation of the active resistance TVTv трансформатор напряжения на стороне ВНHV voltage transformer TITi трансформатор тока (1 - ВН, 2 - НН)current transformer (1 - VN, 2 - VN) VV вольтметр (1 - ВН, 2 - НН)voltmeter (1 - VN, 2 - VN) AA амперметр (1 - ВН, 2 - НН)ammeter (1 - VN, 2 - VN) HzHz частометрfrequency meter

Принцип работы мобильного устройства мониторинга и диагностики силового трансформатора УМДМ следующий.The principle of operation of a mobile device for monitoring and diagnosing a power transformer UDMM is as follows.

Постоянный или периодический мониторинг состояния обмоток силового трансформатора обеспечивается путем определения значения отклонения индуктивности и активного сопротивления в блоках 10 и 24 от базовых значений, которые определяются на заводе-изготовителе оборудования, за определенный период времени, который можно установить в соответствующих блоках, а так же отклонение значения этих значений между фазами.Constant or periodic monitoring of the status of the windings of the power transformer is ensured by determining the deviation of the inductance and active resistance in blocks 10 and 24 from the basic values that are determined at the factory of the equipment for a certain period of time, which can be set in the corresponding blocks, as well as the deviation the values of these values between phases.

В процессе работы силового трансформатора, питающего нагрузку, производятся измерения значения первичного напряжения U1 и вторичного напряжения U2, например, с помощью V1 и V2. Сигнал с V1 поступает на вход блока 1. В блоке 1 вычисляется приведенное к вторичному значению первичного напряженияDuring operation of the power transformer supplying the load, the primary voltage U 1 and the secondary voltage U 2 are measured, for example, using V 1 and V 2 . The signal from V 1 enters the input of block 1. In block 1, the reduced to the secondary value of the primary voltage is calculated

где Кт - коэффициент трансформации силового трансформатора.where K t is the transformation coefficient of the power transformer.

На вход блока 2 поступают сигналы с V2 и сигналы с выхода блока 1. В блоке 2 вычисления разности напряжений, приведенных к вторичной стороне. ΔU* определяется по формулеThe input of block 2 receives signals from V 2 and the signals from the output of block 1. In block 2, the calculation of the voltage difference is given to the secondary side. ΔU * is determined by the formula

где U2 - значение вторичного напряжения, измеренное V2.where U 2 is the value of the secondary voltage measured by V 2 .

В блоке 3 вычисление производится на заданном интервале времени, который может быть изменен в широких пределах в блоке 19In block 3, the calculation is performed at a given time interval, which can be changed over a wide range in block 19

где,Where,

- ΔU*j - значения разности приведенных напряжений на силовом трансформаторе;- ΔU * j are the values of the difference of the reduced voltages at the power transformer;

- t1 и t2 - временные границы интервала разбиения.- t 1 and t 2 are the time boundaries of the partition interval.

В блоке 17 и 4 вычисляется приращение по току на заданном интервале времени для обмоток ВН и НН соответственноIn block 17 and 4, the current increment is calculated for a given time interval for the HV and LV voltage windings, respectively

где ij - значение тока в первичной или вторичной обмотке силового трансформатора, измеренное A1 и А2.where ij is the current value in the primary or secondary winding of the power transformer, measured by A 1 and A 2 .

В блоке 18 и 5 вычисляется падение напряжения на активном сопротивлении трансформатора для обмоток ВН и НН соответственно как произведениеIn block 18 and 5, the voltage drop across the active resistance of the transformer for the HV and LV voltage windings, respectively, is calculated as the product

где Rm - значение активного сопротивления трансформатора, которое вычисляется по формуле для обмоток ВН и НН (расчет происходит в блоках 22 и 23 соответственно).where R m is the value of the active resistance of the transformer, which is calculated by the formula for the HV and LV voltage windings (the calculation occurs in blocks 22 and 23, respectively).

В блоке 7 определяется мгновенное значение индуктивности на заданном интервале времени для обмоток ВН и ННIn block 7 is determined by the instantaneous value of the inductance at a given time interval for the windings HV and LV

В блоке 8 вычисляется мгновенное значение индуктивности, приведенное к номинальной частоте для обмоток ВН и ННIn block 8, the instantaneous inductance value calculated to the rated frequency for the HV and LV voltage windings is calculated

где,Where,

- fa - измеренное частотомером значение частоты;- f a is the frequency value measured by the frequency meter;

- fr - номинальное значение частоты (fном=50 Гц).- f r - the nominal value of the frequency (f nom = 50 Hz).

В блоке 16 происходит анализ напряжения и тока на наличие гармоник. Данные о гармониках направляются в, например, фильтр для уточненной настройки его под реальные показатели сети.In block 16, the voltage and current are analyzed for harmonics. Harmonic data is sent to, for example, a filter for fine-tuning it to match the real network performance.

В блоке 9 вычисляется среднее значение индуктивности за каждый период для обмоток ВН и ННIn block 9, the average value of the inductance for each period for the HV and LV voltage windings is calculated

где N - число интервалов разбиения.where N is the number of partition intervals.

В блоке 10 производится сравнение значения La за период со значением уставки Loj из блока 21 и 11 для обмоток ВН и НН соответственно и вычисляется их отличиеIn block 10, a comparison is made of the value of L a for the period with the setting value of L oj from block 21 and 11 for the HV and HV windings, respectively, and their difference is calculated

где,Where,

- La - среднее значение индуктивности за период;- L a - the average value of the inductance for the period;

- Lr - значение уставки индуктивности силового трансформатора для обмоток ВН и НН, определяемое экспериментально на заводе-изготовителе оборудования.- L r is the value of the inductance setting of the power transformer for the HV and LV voltage windings, determined experimentally at the equipment manufacturer.

В блоке 24 производится сравнение значения Ra за период со значением уставки Rr из блока 6 и 20 для обмоток ВН и НН соответственно и вычисляется их отличиеIn block 24, the value of R a for the period is compared with the set value R r from block 6 and 20 for the HV and LV windings, respectively, and their difference is calculated

где,Where,

- Ra - среднее значение активного сопротивления за период измерения (из блока 22 и 23);- R a - the average value of the active resistance for the measurement period (from block 22 and 23);

где Rr - значение уставки активного сопротивления трансформатора. Определяются по результатам эксперимента на заводе-изготовителе оборудования.where R r is the value of the setpoint resistance of the transformer. They are determined by the results of an experiment at the equipment manufacturer.

Отклонение для активного и индуктивного сопротивлений в пределах 2,5% является нормальным. Отклонения в пределах 5% показывает зарождение разрушающих процессов, но не требуется отключение его от сети и ремонта. Отклонения 6-15% сигнализируют об опасности, подается сигнал оператору. Необходимо выполнить мероприятия по выводу трансформатора в ремонт без отключения ответственных потребителей от сети. Отклонения 25% - аварийное отключение трансформатора от сети.Deviation for active and inductive resistances within 2.5% is normal. Deviations within 5% indicate the emergence of destructive processes, but it does not require disconnecting it from the network and repair. Deviations of 6-15% signal a danger, a signal is sent to the operator. It is necessary to take measures to bring the transformer into repair without disconnecting the responsible consumers from the network. Deviations 25% - emergency disconnection of the transformer from the network.

В случае возникновения начальных деформаций, а также в случае внутреннего виткового замыкания в обмотках трансформатора происходит развивающееся увеличение либо уменьшение значения ΔL, ΔR от периода к периоду, что сопровождает необратимое разрушение обмоток силового трансформатора. При этом с блока 12 поступает сигнал на блок 14, который анализирует полученные данные и принимает решения, такие как о необходимости экстренного отключения от питающей сети, продолжении измерений, сигнализации, что начались разрушения и др. При этом на дисплей 15 выводится световая или текстовая информация, которая указывает о режиме работы и состоянии обмоток трансформатора. Так же блок 14 позволяет принимать данные с других диагностических систем, анализировать (при соответствующей настройке) и принимать более точные решения по диагностированию. В случае аварийной ситуации, с блока 14 подается сигнал на блок 13 защиты, где формируется сигнал на отключение выключателя, и отправляется на реле или независимый расцепитель. Дисплей (монитор) (блок 15) позволяет контролировать весь процесс мониторинга и диагностирования. При подключении к нему дополнительных модулей возможна передача данных на расстояние в центральный диспетчерский пункт или местным операторам. Блок 16, который анализирует качество сети, а именно наличие гармоник, позволяет выявить их и передать эту информацию на фильтр гармоник, что позволит повысить качество электроэнергии и срок службы оборудования.In the event of initial deformations, as well as in the case of an internal winding circuit in the transformer windings, a developing increase or decrease in the ΔL, ΔR value from period to period occurs, which accompanies the irreversible destruction of the power transformer windings. At the same time, a signal is sent from block 12 to block 14, which analyzes the received data and makes decisions, such as the need for an emergency disconnection from the supply network, continuing measurements, signaling that destruction has begun, etc. At the same time, light or text information is displayed on display 15 , which indicates the operation mode and condition of the transformer windings. Block 14 also allows you to receive data from other diagnostic systems, analyze (with the appropriate settings) and make more accurate diagnostic decisions. In case of an emergency, a signal is sent from block 14 to the protection block 13, where a signal is generated to trip the circuit breaker, and sent to a relay or shunt trip. The display (monitor) (block 15) allows you to control the entire process of monitoring and diagnosis. When additional modules are connected to it, it is possible to transmit data at a distance to the central control room or to local operators. Block 16, which analyzes the quality of the network, namely the presence of harmonics, allows you to identify them and transmit this information to the harmonics filter, which will improve the quality of electricity and the life of the equipment.

Учет величины активного сопротивления силового трансформатора в блоке 5 и 18, а затем при вычислении индуктивности в блоке 7 позволяет увеличить точность измерения величины индуктивности трансформатора и повысить надежность работы устройства в целом.Taking into account the value of the active resistance of the power transformer in block 5 and 18, and then when calculating the inductance in block 7, it allows to increase the accuracy of measuring the magnitude of the inductance of the transformer and to increase the reliability of the device as a whole.

Во время работы синхросигналы с блока 12 осуществляют синхронизацию измерения значений di/dt и ua с соответствующим шагом дискретизации.During operation, the clock signals from block 12 synchronize the measurement of the values of di / dt and u a with the corresponding sampling step.

В блоках 10 и 24 так же происходит сравнение индуктивности и активного сопротивления между фазами, что позволяет при отсутствии информации по ряду параметров от заводов-изготовителей оборудования произвести оценку состояния оборудования. Отличия между значениями указанных параметров не должны составлять более 2% для нормального состояния. Превышение показывает о наличие дефекта.In blocks 10 and 24, the inductance and the active resistance between the phases are also compared, which allows, in the absence of information on a number of parameters from equipment manufacturers, to evaluate the condition of the equipment. Differences between the values of these parameters should not be more than 2% for a normal state. Excess indicates a defect.

Блок 19 позволяет задавать любые временные интервалы, уменьшая и увеличивая которые можно производить контроль через каждую минуту, через сутки и т.д.Block 19 allows you to set any time intervals, decreasing and increasing which you can control every minute, every other day, etc.

Достоинства вышеописанного устройства.The advantages of the above device.

Приведенное выше устройство позволит контролировать состояние обмоток силовых трансформаторов без отключения их (трансформаторов) от сети, а также осуществлять их защиту в случае возникновения деформаций обмоток или их повреждения, позволит отправлять информацию диспетчерам, т.е. осуществлять дистанционный контроль. Это повышает бесперебойность электроснабжения потребителей электрической энергии.The above device will allow you to monitor the status of the windings of power transformers without disconnecting them (transformers) from the network, as well as to protect them in the event of deformation of the windings or their damage, it will allow sending information to dispatchers, i.e. carry out remote control. This increases the uninterrupted power supply of consumers of electric energy.

Список источников для рассмотрения в ходе экспертизы 1. Богданов В.И., Богданов В.В., Степаненко Е.Б. Способ диагностики индуктивных обмоток. Патент на изобретение RU №2388004, кл. G01R 31/06, 2009.The list of sources for consideration during the examination 1. Bogdanov VI, Bogdanov VV, Stepanenko EB A method for diagnosing inductive windings. Patent for invention RU No. 2388004, class. G01R 31/06, 2009.

2. Шлегель О.А., Хренников А.Ю., Жнякин О.В. Устройство для испытания трансформатора токами короткого замыкания. Авт. свид. СССР N 1821759, кл. G01R 31/02, 1993 г.2. Schlegel O.A., Khrennikov A.Yu., Zhnjakin O.V. Device for testing transformer with short circuit currents. Auth. testimonial. USSR N 1821759, class G01R 31/02, 1993

3. Yaya Liu; Ning Wang; Jianzhou Zhao. Oil-immersed inverted current transformer with function of insulation online monitoring. Патент CN №101707127 (A), кл. G01R 15/18; H01F 27/28; H01F 27/30; H01F 38/28, 2010.3. Yaya Liu; Ning Wang; Jianzhou Zhao. Oil-immersed inverted current transformer with function of insulation online monitoring. CN Patent No. 101707127 (A), CL G01R 15/18; H01F 27/28; H01F 27/30; H01F 38/28, 2010.

Claims (1)

Устройство мониторинга, диагностики, защиты трансформаторов от деформаций обмоток и повреждения (ухудшения свойств) изоляции обмоток без отключения их (трансформаторов) от питающей сети и нагрузки, характеризующееся тем, что содержит выходы измерительных элементов (тока, напряжения, частоты), включенных в цепь каждой фазы первичной и вторичной обмотки, которые соединены с выходом элемента, задающего время для получения данных и расчета, с входами блоков вычисления активного сопротивления, приведения первичного напряжения к вторичному, вычисления разности напряжений, вычисления падения напряжения на активных сопротивлениях, приведения значения индуктивности к номинальной частоте, выходы которых соединены с соответствующими входами блоков вычисления производных тока для первичного и вторичного напряжений, вычисления среднего значения напряжений, вычисления индуктивности, вычисления средних значений индуктивности для всех напряжений, всех фаз за установленный промежуток времени, вычисления отклонений активного сопротивления и индуктивности для всех напряжений, всех фаз за установленный промежуток времени, относительно фаз и номинальных значений, которые определяются заводом-изготовителем оборудования при соответствующих испытаниях, после чего данные передаются на блок контроля индуктивности и активного сопротивления для первичного и вторичного напряжений и всех фаз, откуда информация передается на блок, объединяющий информацию со всех устройств контроля, мониторинга и диагностики, принимает решение по полученным величинам (отклонениям) (отклонение для активного и индуктивного сопротивлений в пределах 2,5% является нормальным; отклонения в пределах 5% показывает зарождение разрушающих процессов, но не требуется отключение его от сети и ремонта; отклонения 6-15% сигнализируют об опасности, подается сигнал оператору, необходимо выполнить мероприятия по выводу трансформатора в ремонт без отключения ответственных потребителей от сети; отклонения 25% - аварийное отключение трансформатора от сети; отклонения между фазами измеряемых значений активного сопротивления и индуктивности для нормального состояния не должно превышать 2%) на продолжение работы или отключение трансформатора от сети путем подачи сигнала на расцепитель и/или реле вводного автоматического выключателя или другого защитного устройства трансформатора, так же вся информация подается на монитор (дисплей), с помощью которого осуществляется информирование людей о состоянии оборудования.
Figure 00000001
A device for monitoring, diagnostics, protection of transformers from winding deformation and damage (deterioration) of the insulation of the windings without disconnecting them (transformers) from the mains and load, characterized in that it contains the outputs of the measuring elements (current, voltage, frequency) included in each circuit phases of the primary and secondary windings, which are connected to the output of the element that sets the time for receiving data and calculation, with the inputs of the blocks for calculating the active resistance, bringing the primary voltage to the secondary, calculating the voltage difference, calculating the voltage drop across the active resistances, bringing the inductance value to the nominal frequency, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the current derivative calculation blocks for the primary and secondary voltages, calculating the average voltage value, calculating the inductance, calculating the average inductance values for all voltages, all phases for a specified period of time, calculating the deviations of the active resistance and inductance for all voltages, in all phases for a specified period of time, relative to the phases and nominal values, which are determined by the manufacturer of the equipment during appropriate tests, after which the data are transmitted to the inductance and active resistance control unit for primary and secondary voltages and all phases, from where information is transmitted to the unit uniting information from all control, monitoring and diagnostic devices, makes a decision on the received values (deviations) (deviation for active and inductive minutes within 2.5% is normal; deviations within 5% indicate the initiation of destructive processes, but it does not require disconnecting it from the network and repair; deviations of 6-15% signal a danger, a signal is sent to the operator, it is necessary to take measures to bring the transformer into repair without disconnecting responsible consumers from the network; deviations of 25% - emergency shutdown of the transformer from the network; the deviations between the phases of the measured values of the active resistance and inductance for the normal state should not exceed 2%) for continued operation or disconnecting the transformer from the network by supplying a signal to the trip unit and / or relay of the input circuit breaker or other protective device of the transformer, all information is also sent to monitor (display), with the help of which people are informed about the condition of the equipment.
Figure 00000001
RU2011108790/07U 2011-03-09 2011-03-09 MOBILE DEVICE FOR MONITORING, DIAGNOSTICS AND PROTECTION OF POWER TRANSFORMERS WITHOUT DISCONNECTING THEM FROM LOAD RU105536U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011108790/07U RU105536U1 (en) 2011-03-09 2011-03-09 MOBILE DEVICE FOR MONITORING, DIAGNOSTICS AND PROTECTION OF POWER TRANSFORMERS WITHOUT DISCONNECTING THEM FROM LOAD

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011108790/07U RU105536U1 (en) 2011-03-09 2011-03-09 MOBILE DEVICE FOR MONITORING, DIAGNOSTICS AND PROTECTION OF POWER TRANSFORMERS WITHOUT DISCONNECTING THEM FROM LOAD

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU105536U1 true RU105536U1 (en) 2011-06-10

Family

ID=44737301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011108790/07U RU105536U1 (en) 2011-03-09 2011-03-09 MOBILE DEVICE FOR MONITORING, DIAGNOSTICS AND PROTECTION OF POWER TRANSFORMERS WITHOUT DISCONNECTING THEM FROM LOAD

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU105536U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU176983U1 (en) * 2017-08-03 2018-02-05 Общество с ограниченной ответственностью "МИРТЕК" Electric energy consumption meter with electrical installation with power transformer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU176983U1 (en) * 2017-08-03 2018-02-05 Общество с ограниченной ответственностью "МИРТЕК" Electric energy consumption meter with electrical installation with power transformer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100188240A1 (en) Continuous condition monitoring of transformers
EP2680017A1 (en) A method of early detection of feeder lines with a high-ohm ground fault in compensated power networks
NZ768661A (en) A method, system and assembly for determining a reduction of remaining service lifetime of an electrical device during a specific time period of operation of the electrical device
Cazacu et al. Derating the three-phase power distribution transformers under nonsinusoidal operating conditions: A case study
KR20120002291A (en) Power quality monitoring system and method thereof
Braunlich et al. Assessment of insulation condition of large power transformers by on-site electrical diagnostic methods
RU2537744C1 (en) Method of diagnostics of induction motor stator windings insulation
RU112525U1 (en) AUTOMATED DIAGNOSTIC AND MONITORING SYSTEM OF POWER CABLE LINES INSULATION
KR20200121152A (en) Transformer diagnostic equipment
RU105536U1 (en) MOBILE DEVICE FOR MONITORING, DIAGNOSTICS AND PROTECTION OF POWER TRANSFORMERS WITHOUT DISCONNECTING THEM FROM LOAD
CN103743977B (en) The high-voltage large current associating temperature rise verification platform of equipotential temperature measuring equipment
KR101165298B1 (en) The partial discharge measuring method for power cable in nuclear power plant using vlf voltage source and hfctpd device
RU162784U1 (en) POWER TRANSFORMER MONITORING DEVICE
RU176983U1 (en) Electric energy consumption meter with electrical installation with power transformer
Zavoda The key role of intelligent electronic devices (IED) in advanced Distribution Automation (ADA)
RU2522808C1 (en) Method of technical state diagnostics for high-voltage transformer in network of power plant generator voltage
Patrizi et al. Reliability Prediction of an innovative Power Quality Meter
KR101360979B1 (en) Mold transformer diagnose system using severity assessment
RU2642521C2 (en) Device for diagnostics of interturn short-circuits in power transformer windings
CN112379176B (en) Transformer loss acquisition system and method
RU198361U1 (en) Mobile installation for the diagnosis of power distribution transformers
JP2019160850A (en) Acceleration deterioration test equipment and test method of transformer
KR100880563B1 (en) Digital Power Transducer
CN210514502U (en) Reactor test system
Khrennikov Fault detection of electrical equipment. Diagnostic methods

Legal Events

Date Code Title Description
TK1K Correction to the publication in the bulletin (utility model)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG1K- IN JOURNAL: 16-2011 FOR TAG: (73)

TK1K Correction to the publication in the bulletin (utility model)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -TK1K- IN JOURNAL: 20-2011

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20150310