RU131198U1 - DEVICE FOR CONTROL OF ELECTRIC POWER SUPPLY LOSSES IN TRANSFORMERS - Google Patents

DEVICE FOR CONTROL OF ELECTRIC POWER SUPPLY LOSSES IN TRANSFORMERS Download PDF

Info

Publication number
RU131198U1
RU131198U1 RU2012121508/28U RU2012121508U RU131198U1 RU 131198 U1 RU131198 U1 RU 131198U1 RU 2012121508/28 U RU2012121508/28 U RU 2012121508/28U RU 2012121508 U RU2012121508 U RU 2012121508U RU 131198 U1 RU131198 U1 RU 131198U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
calculating
transformer
temperature
block
Prior art date
Application number
RU2012121508/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Валентинович Сушков
Александр Александрович Зябкин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ)
Priority to RU2012121508/28U priority Critical patent/RU131198U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU131198U1 publication Critical patent/RU131198U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
  • Protection Of Transformers (AREA)

Abstract

1. Устройство контроля добавочных потерь электроэнергии в трансформаторах, содержащее объект контроля - трансформатор, характеризующееся тем, что оно содержит датчик температуры окружающей среды, датчик тока, подключенный к объекту контроля, соединенные с блоком аналого-цифрового преобразователя, который, в свою очередь, соединен непосредственно с блоком расчета и анализа основных показателей, с блоком расчета интегральных показателей и с блоком расчета К-фактора сети, соединенный с блоком расчета температурной поправки, при этом к входу блока расчета интегральных показателей подключен блок базы данных, а к входу блока расчета температурной поправки подключен блок базы данных, подключенный к входу блока расчета и анализа основных показателей, подключенный к блоку графической интерпретации и сигнализации, к блоку управления, к блоку знаний, подключенного к блоку данных.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно устройство снабжено датчиком температуры, установленным на трансформаторе, соединенным с блоком аналого-цифрового преобразователя.1. A control device for additional losses of electricity in transformers, containing the control object - a transformer, characterized in that it contains an ambient temperature sensor, a current sensor connected to the control object, connected to an analog-to-digital converter unit, which, in turn, is connected directly with the unit for calculating and analyzing the main indicators, with the unit for calculating the integral indicators and with the unit for calculating the K-factor of the network, connected to the unit for calculating the temperature correction, while at the unit for calculating integral indicators, a database unit is connected, and a database unit is connected to the input of the unit for calculating the temperature correction, connected to the input of the unit for calculating and analyzing basic indicators, connected to the graphical interpretation and signaling unit, to the control unit, to the knowledge unit connected to data block. 2. The device according to claim 1, characterized in that the device is additionally equipped with a temperature sensor mounted on a transformer connected to an analog-to-digital converter unit.

Description

Полезная модель относится к области электрических машин, а именно к средствам контроля работоспособного состояния трансформаторов, и может быть использована для стендовой оценки восприимчивости трансформатора к тепловому рассеиванию энергии токов высших гармоник, непрерывного контроля температуры наиболее нагретой точки трансформатора и прогнозирования его предельной загрузки, в качестве блока корректирующего работу системы охлаждения трансформатора, информационного блока сигнализирующего или принимающего решение о необходимости разгрузки трансформатора или отключения трансформатора в результате критической перегрузки, при токах, меньших уставок защит, информационного блока регистрирующего изменение восприимчивости трансформатора к токам высших гармоник в процессе жизненного цикла и прогнозирующее на основании информационных трендов развивающиеся дефекты, информационного блока регистрирующего восприимчивость серийного трансформатора, отождествляющего парк трансформаторов с близкими параметрами (одинаковые завод, конструкция, мощность и др.), к наборам частот (уязвимость) и формирующего поправочные температурные коэффициенты для этой серии трансформаторов, информационного блока управления фильтрами высших гармоник.The utility model relates to the field of electrical machines, namely to means for monitoring the operational state of transformers, and can be used for bench assessment of the susceptibility of a transformer to thermal dissipation of the energy of higher harmonic currents, continuous monitoring of the temperature of the most heated point of the transformer and predicting its maximum load, as a unit correcting the operation of the cooling system of the transformer, the information block signaling or deciding on the need unloading of the transformer or shutdown of the transformer as a result of critical overload, at currents lower than the protection settings, the information block registering changes in the susceptibility of the transformer to high harmonics during the life cycle and predicting developing defects based on information trends, the information block registering the susceptibility of a serial transformer identifying the park transformers with similar parameters (the same plant, design, power, etc.), to set frequencies (vulnerability) and forming correction temperature coefficients for this series of transformers, information block for controlling higher harmonics filters.

Рост доли нелинейной нагрузки и как следствие увеличение несинусоидальности сетевого напряжения, делает необходимым учет влияния высших гармоник на объекты энергетики. Наиболее распространенным узлом электрических сетей является силовой трансформатор. Анализируя физику процессов, обеспечивающих преобразование напряжения из одной системы в другую, актуальным является необходимость учета эффектов, вызываемых токами высоких частот. С ростом доли высших гармоник в кривой основной частоты, проявляются процессы, сопряженные с дополнительным, тепловым рассеянием энергии: увеличением активного сопротивления в следствие скин- и эффекта близости, увеличением потерь вызванных вихревыми токами в магнитопроводе, в конструкционных узлах, пронизанных вытесненным магнитным потоком, вследствие проявления магнитной вязкости. Известны подходы к построению подобных устройств, основой которых является тепловая модель трансформатора, описанная в ГОСТ 14209-97 (85) и МЭК 60076-7 (1. Лыков А.А. Повышение эффективности работы систем электроснабжения на основе совершенствования моделей силовых трансформаторов и кабелей: автореф. дис. канд. тех. наук / КубГТУ. - Краснодар.: КубГТУ, 2007. - 24 с.; 2. Комков Е.Ю. Разработка проектно-диагностического комплекса для оптимизации жизненного цикла силовых трансформаторов с принудительным охлаждением: автореф. дис. канд. тех. наук / ИГЭУ. - Иваново: ИГЭУ, 2008. - 24 с.; 3. Валуйских А.О. Моделирование теплового режима трансформатора в системах управления мониторинга и диагностики / Дулькин И.Н., Филатов А.А., Цфасман Г.М. // «Электро», 2008, №1; 4. Слатинова М.Н. Обоснование рациональных режимных параметров силовых трансформаторов электропитающих систем для повышения надежности и качества их функционирования: дис. канд. тех. наук /. - Тула, 2010. - 137 с.)An increase in the proportion of non-linear load and, as a result, an increase in the non-sinusoidality of the mains voltage, makes it necessary to take into account the influence of higher harmonics on power facilities. The most common node in electrical networks is a power transformer. Analyzing the physics of processes that ensure the conversion of voltage from one system to another, it is urgent to take into account the effects caused by high-frequency currents. With an increase in the proportion of higher harmonics in the fundamental frequency curve, processes are associated with additional thermal dissipation of energy: an increase in active resistance due to the skin and proximity effect, an increase in losses caused by eddy currents in the magnetic circuit, in structural units penetrated by the displaced magnetic flux, due to manifestations of magnetic viscosity. Known approaches to the construction of such devices based on the thermal model of the transformer described in GOST 14209-97 (85) and IEC 60076-7 (1. Lykov A.A. Improving the efficiency of power supply systems based on improving models of power transformers and cables: abstract of dissertation of the candidate of technical sciences / KubGTU. - Krasnodar .: KubGTU, 2007. - 24 pp .; 2. Komkov E.Yu. Development of a design and diagnostic complex for optimizing the life cycle of power transformers with forced cooling: abstract Candidate of Technical Sciences / ISEU - Ivanovo: IGEU, 2008. - 24 pp .; 3. Valuyskikh AO Modeling of the thermal regime of a transformer in monitoring and diagnostic control systems / Dulkin I.N., Filatov A.A., Tsfasman G.M. // "Electro", 2008, No. 1; 4. Slatinova MN The rationale for the rational operating parameters of power transformers of power supply systems to improve the reliability and quality of their functioning: dissertation of the candidate of technical sciences /. - Tula, 2010. - 137 p.)

Основным контролируемым параметром является температура наиболее нагретой точки трансформатора, рассчитываемая либо непрерывно, либо итерационно, с некоторым интервалом.The main controlled parameter is the temperature of the most heated point of the transformer, calculated either continuously or iteratively, with a certain interval.

Структурная схема известного устройства содержит функционально подобные блоки, а именно блок нагрузки трансформатора, блок расчета постоянной времени нагрева обмотки, блок измерения температуры масла, блок автоматики управления охлаждением трансформатора, блок расчета изменения сопротивления обмотки от температуры, блок сравнения и сигнализации, блок расчета температуры обмотки (Лыков А.А. Повышение эффективности работы систем электроснабжения на основе совершенствования моделей силовых трансформаторов и кабелей: автореф. дис. канд. тех. наук / КубГТУ. - Краснодар.: КубГТУ, 2007. - 24 с.).The block diagram of the known device contains functionally similar blocks, namely, a transformer load unit, a unit for calculating the coil heating time constant, an oil temperature measuring unit, a transformer cooling automation control unit, a unit for calculating changes in winding resistance versus temperature, a comparison and signaling unit, and a coil temperature calculation unit (Lykov A.A. Improving the efficiency of power supply systems based on improving models of power transformers and cables: abstract of diss. . Those sciences / KubGTU -.. .: KubGTU Krasnodar, 2007 - 24)..

Известно устройство управления системой охлаждения трансформатора, содержащее ключевой блок теплового расчета трансформатора. Тепловая модель трансформатора представлена дифференциальными уравнениями динамики тепловых процессов, содержащими коэффициенты, характеризующие массогабаритные параметры трансформатора и процессы теплоотдачи (Комков Е.Ю. Разработка проектно-диагностического комплекса для оптимизации жизненного цикла силовых трансформаторов с принудительным охлаждением: автореф. дис. канд. тех. наук / ИГЭУ. - Иваново: ИГЭУ, 2008. - 24 с.).A device for controlling a transformer cooling system is known, comprising a key unit for thermal calculation of a transformer. The thermal model of the transformer is represented by differential equations of the dynamics of thermal processes containing coefficients characterizing the weight and size parameters of the transformer and heat transfer processes (Komkov E.Yu. Development of a design and diagnostic complex for optimizing the life cycle of power transformers with forced cooling: abstract of dissertation of the candidate of technical sciences / IGEU. - Ivanovo: IGEU, 2008. - 24 p.).

Общим недостатком представленных выше известных устройств является то, что в их структурах нет блока расчета К-фактора сети (или иного показателя качества ЭЭ), блока расчета температурной поправки, обеспечивающих учет влияния дополнительного нагрева от добавочных потерь.A common drawback of the known devices presented above is that in their structures there is no block for calculating the K-factor of the network (or another indicator of the quality of EE), a block for calculating the temperature correction, which takes into account the effect of additional heating from additional losses.

Известно устройство, предложенное к использованию в системах диагностики и мониторинга, содержащее блок расчета температур трансформатора (Валуйских А.О. Моделирование теплового режима трансформатора в системах управления мониторинга и диагностики / Дулькин И.Н., Филатов А.А., Цфасман Г.М. // «Электро», 2008, №1).A device is proposed for use in diagnostic and monitoring systems, containing a unit for calculating the temperature of a transformer (Valuyskih A.O. Modeling the thermal conditions of a transformer in control systems for monitoring and diagnostics / Dulkin I.N., Filatov A.A., Tsfasman G.M. . // "Electro", 2008, No. 1).

Известное устройство помимо теплового изменения сопротивления обмотки дополнительно учитывает добавочные потери в обмотках на вихревые токи, что наделяет ее несколько большей адекватностью. Тем не менее не предусмотрено обеспечение непрерывного контроля синусоидальности и корректировку коэффициента добавочных потерь, как предложено в настоящем устройстве.In addition to the thermal change in the resistance of the winding, the known device additionally takes into account additional losses in the windings due to eddy currents, which makes it somewhat more adequate. Nevertheless, it is not envisaged to provide continuous monitoring of the sinusoidality and to adjust the coefficient of additional losses, as proposed in this device.

Наиболее близким по технической сущности и принятое за прототип является устройство, содержащее блок расчета температуры трансформатора (Слатинова М.Н. Обоснование рациональных режимных параметров силовых трансформаторов электропитающих систем для повышения надежности и качества их функционирования: дис. канд. тех. наук /. - Тула, 2010. - 137 с.). Особенностью этого устройства является то, что тепловая модель трансформатора учитывает дополнительный нагрев вследствие добавочных потерь, вызванных высшим гармоническим составом сетевого тока, оценены потери на вихревые токи в обмотках и прочих конструктивных элементах трансформатора.The closest in technical essence and adopted for the prototype is a device containing a unit for calculating the temperature of the transformer (Slatinova M.N. Justification of rational operating parameters of power transformers of power supply systems to improve the reliability and quality of their functioning: dissertation of the candidate of technical sciences /. - Tula , 2010 .-- 137 s.). A feature of this device is that the thermal model of the transformer takes into account additional heating due to additional losses caused by the higher harmonic composition of the mains current, the eddy current losses in the windings and other structural elements of the transformer are estimated.

Недостатком вышеуказанной тепловой модели является то, что она не учитывает всех процессов связанных с действием высших гармоник, к которым также необходимо отнести микротоки в магнитопроводе, непосредственно являющиеся потерями, а также вызывающие эффект магнитной вязкости, оказывающий влияние на потери короткого замыкания, изменение сопротивления вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости и др. Отметим, что указанные эффекты имеют трудноформализуемые связи как с потерями холостого хода, так и с потерями короткого замыкания, отношение которых введено в тепловую модель трансформатора известного устройства отдельным коэффициентом.The disadvantage of the above thermal model is that it does not take into account all processes associated with the action of higher harmonics, which also need to include microcurrents in the magnetic circuit, which are directly losses, and also cause the effect of magnetic viscosity, which affects the loss of short circuit, change in resistance due to surface effect and proximity effect, etc. Note that these effects have hardly formalizable relationships with both idle losses and short circuit losses. ia, the ratio of which is introduced into the thermal model of the transformer of the known device by a separate coefficient.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка устройства контроля, обеспечивающего предотвращение возможных аварий.The task to which the claimed utility model is directed is the development of a control device that ensures the prevention of possible accidents.

При осуществлении полезной модели поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в ограничении недопустимых перегрузок, продлении срока эксплуатации трансформаторов, не оснащенных защитой по температуре охлаждающей среды, сокращении расходов на ремонт и энергосбережении.When implementing a utility model, the task is solved by achieving a technical result, which is to limit unacceptable overloads, extend the life of transformers that are not equipped with protection for the temperature of the cooling medium, reduce repair costs and save energy.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве контроля добавочных потерь электроэнергии в трансформаторах, содержащим объект контроля - трансформатор, новым является то, что оно содержит датчик температуры окружающей среды, датчик тока, подключенный к объекту контроля, соединенные с блоком аналого-цифрового преобразователя, который в свою очередь соединен непосредственно с блоком расчета и анализа основных показателей, с блоком расчета интегральных показателей и с блоком расчета К-фактора сети, соединенный с блоком расчета температурной поправки, при этом к входу блока расчета интегральных показателей подключен блок базы данных, а к входу блока расчета температурной поправки подключен блок базы данных, подключенный к входу блока расчета и анализа основных показателей, подключенный к блоку графической интерпретации и сигнализации, к блоку управления, к блоку знаний, подключенного к блоку данных. Кроме того, дополнительно устройство снабжено датчиком температуры, установленным на трансформаторе, соединенным с блоком аналого-цифрового преобразователя.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for monitoring additional losses of electricity in transformers containing the control object - the transformer, the new is that it contains an ambient temperature sensor, a current sensor connected to the control object, connected to an analog-to-digital converter unit, which, in turn, is connected directly to the unit for calculating and analyzing key indicators, to the unit for calculating integral indicators and to the unit for calculating the K-factor of the network, connected to the unit calculation of the temperature correction, while the database unit is connected to the input of the calculation unit of integral indicators, and the database unit is connected to the input of the calculation block of temperature correction, connected to the input of the calculation and analysis of basic indicators, connected to the graphical interpretation and signaling unit, to the control unit to the knowledge block connected to the data block. In addition, the device is additionally equipped with a temperature sensor mounted on a transformer connected to an analog-to-digital converter unit.

Новым в предлагаемом устройстве является наличие блока непрерывного контроля К-фактора сети (или иного показателя качества ЭЭ), характеризующего гармонический вклад в сетевой ток, блока расчета температурной поправки, подбирающего коэффициент добавочных потерь, введенный в тепловую модель трансформатора, а также блока базы знаний, накапливающего опыт и производящего корректировку поправочного коэффициента и параметров тепловой модели трансформатора на основании измерений температуры трансформатора. Накопленные знания, представляющие собой соответствия значениям К-фактора сети (или иного показателя качества ЭЭ), значений температурной поправки, могут быть использованы для контроля серийных трансформаторов, имеющих близкие параметры (к примеру, одинаковые: мощность, исполнение, производитель и т.д.).New in the proposed device is the presence of a block of continuous monitoring of the K-factor of the network (or another indicator of the quality of EE), which characterizes the harmonic contribution to the network current, a block for calculating the temperature correction, which selects the coefficient of additional losses introduced into the thermal model of the transformer, as well as a knowledge base unit, accumulating experience and adjusting the correction factor and parameters of the thermal model of the transformer based on temperature measurements of the transformer. The accumulated knowledge, which corresponds to the values of the K-factor of the network (or another indicator of the quality of EE), the values of the temperature correction, can be used to control serial transformers having similar parameters (for example, the same: power, performance, manufacturer, etc. )

Зависимости поправочного коэффициента от К-фактора сети (или иного показателя ЭЭ) могут быть получены и иными способами, к примеру, можно установить связь температуры трансформатора, измеренной тепловизором, с ретроспективными данными изменения К-фактора сети (или иного показателя качества ЭЭ). Зависимость в этом случае можно получить в результате анализа достаточного объема накопленной информации.The dependences of the correction coefficient on the K-factor of the network (or another EE indicator) can be obtained in other ways, for example, you can establish the relationship between the transformer temperature measured by the thermal imager and retrospective data on the change in the K-factor of the network (or another indicator of EE quality). Dependence in this case can be obtained by analyzing a sufficient amount of accumulated information.

Устройство, контролируя гармонический состав сетевого напряжения, оценивает добавочные потери, по которым рассчитывает ожидаемый температурный режим и предупреждает перегрев, вызывающий ускоренное старение изоляции, и как следствие увеличенные расходы на обслуживание, возможный аварийный выход из строя трансформатора. В результате оценки добавочных потерь устройство может сигнализировать о тепловой перегрузке, ограничивать основную электрическую нагрузку, подавать сигнал на отключение. Анализируя гармонический состав сетевого напряжения, устройство формирует сигнал, который может быть использован для управления фильтром, в случае его применения в связке с устройством. Скоординированная работа устройства и фильтра, в случае его совместного применения, повышает качество сетевого напряжения, снижает потери электроэнергии в электроустановках.The device, controlling the harmonic composition of the mains voltage, estimates the additional losses by which it calculates the expected temperature and prevents overheating, which causes accelerated aging of the insulation, and as a result, increased maintenance costs, possible emergency failure of the transformer. As a result of the assessment of additional losses, the device can signal thermal overload, limit the main electrical load, and send a trip signal. By analyzing the harmonic composition of the mains voltage, the device generates a signal that can be used to control the filter, if used in conjunction with the device. The coordinated operation of the device and the filter, if used together, increases the quality of the mains voltage, reduces the loss of electricity in electrical installations.

На фиг. представлена принципиальная схема устройства.In FIG. A schematic diagram of the device is presented.

Устройство для контроля объекта - трансформатора содержит датчик температуры окружающей среды (ДТВ) 1, датчик температуры трансформатора (ДТТ) 2, датчик тока (ДТ) 3, соединенные с блоком аналого-цифрового преобразователя (БАЦП) 4, который в свою очередь соединен непосредственно с блоком расчета и анализа основных показателей (БРАОП) 5, блок 4 соединен последовательно с блоком 5 через блок расчета интегральных показателей (БРИП) 6, блок 4 соединен с блоком 5 последовательно через блок расчета К-фактора сети (БРКФС) 7 и блок расчета температурной поправки (БРТП) 8. К входу блока 6, помимо блока 4, подключен блок базы данных (БД) 9. К входу блока 8, помимо блока 7, подключен блок базы данных (БД) 9, блок 9 последовательно подключен к входу блока 5. Блок 5 последовательно подключен к блоку графической интерпретации и сигнализации (БГИС) 10, также последовательно подключен к блоку управления (БУ) 11, к блоку знаний (БЗ) 12. Блок 12 последовательно подключен к блоку 9.The device for monitoring the transformer object contains an ambient temperature sensor (DTV) 1, a transformer temperature sensor (DTT) 2, a current sensor (DT) 3 connected to an analog-to-digital converter unit (BACP) 4, which in turn is connected directly to block calculation and analysis of key indicators (BRAOP) 5, block 4 is connected in series with block 5 through the block calculation of integral indicators (BRIP) 6, block 4 is connected to block 5 in series through the block calculation of K-factor network (BRKFS) 7 and the temperature calculation block popr avki (BRTP) 8. To the input of block 6, in addition to block 4, a database block (DB) is connected 9. To the input of block 8, in addition to block 7, a database block (DB) 9 is connected, block 9 is connected in series to the input of block 5 Block 5 is connected in series to the graphical interpretation and signaling unit (BGIS) 10, is also connected in series to the control unit (BU) 11, to the knowledge unit (KB) 12. Block 12 is connected in series to block 9.

Датчики ДТ 3, ДТТ 2, ДТВ 1 представляют собой устройства, преобразующие измеряемые величины в электрический сигнал, для последующей передачи в БАЦП 4, а именно термоэлектрический датчик ДТВ 1 - температуру окружающего воздуха, термоэлектрический датчик ДТТ 2 - температуру трансформатора, индукционный датчик ДТ 3 - мгновенные значения тока.The DT 3, DTT 2, DTV 1 sensors are devices that convert the measured values into an electric signal for subsequent transmission to BACP 4, namely the DTV 1 thermoelectric sensor - ambient temperature, the DTT 2 thermoelectric sensor - transformer temperature, the DT 3 induction sensor - instantaneous current values.

Блок БАЦП 4 представляет собой аналогово-цифровой преобразователь.The BACP 4 unit is an analog-to-digital converter.

Блок БРИП 6 представляет собой контроллер, организующий математический модуль для осуществления расчета эквивалентного значения коэффициента нагрузки, действующего значения нагрузочных токов, средних значений температур.The BRIP 6 block is a controller that organizes a mathematical module for calculating the equivalent value of the load coefficient, the effective value of the load currents, and average temperatures.

Блок БРКФС 7 представляет собой контролер, организующий математический модуль для расчета К-фактора сети (или иного показателя качества ЭЭ).Block BRKFS 7 is a controller that organizes a mathematical module for calculating the K-factor of the network (or other indicator of the quality of energy efficiency).

Блок БРТП 8 представляет собой контролер, организующий математический модуль для осуществления вычислений поправочного температурного коэффициента на основании рассчитанного значения К-фактора сети (или иного показателя качества ЭЭ).The BRTP block 8 is a controller that organizes a mathematical module for calculating the correction temperature coefficient based on the calculated value of the K-factor of the network (or another indicator of the quality of EE).

Блок БД 9 представляет собой накопитель цифровой информации, организующий базу данных, содержащую необходимые параметры трансформатора и необходимые соотношения для анализа его режима работы.Block DB 9 is a digital information storage device that organizes a database containing the necessary parameters of the transformer and the necessary ratios for the analysis of its operating mode.

Блок БРАОП 5 представляет собой контролер, организующий математический модуль для расчета температур, предельно допустимых значений коэффициента нагрузки трансформатора.The BRAOP 5 block is a controller organizing a mathematical module for calculating temperatures, maximum permissible values of the transformer load factor.

Блок БЗ 12 представляет собой контролер, организующий математический модуль, осуществляющий уточнение параметров тепловой модели трансформатора, расчет связей между К-фактором сети и температурной поправкой, а также перезапись их в блоке БД 9.Block BZ 12 is a controller that organizes a mathematical module that refines the parameters of the thermal model of the transformer, calculates the relationships between the K-factor of the network and the temperature correction, as well as overwrites them in the database unit 9.

Блок БГИС 10 представляет собой контроллер, формирующий, в случае подключения к нему табло сигнализации или монитора, сигнал, интерпретирующий значения контролируемых параметров.Block BGIS 10 is a controller that generates, in the case of connecting to it an alarm board or monitor, a signal that interprets the values of the monitored parameters.

Блок БУ 11 представляет собой контроллер, формирующий сигналы управления нагрузкой, нагнетателями системы охлаждения, фильтрами высших гармоник.Block BU 11 is a controller that generates control signals for the load, superchargers of the cooling system, filters of higher harmonics.

Блоки устройства связаны между собой шинами передачи информации (на фиг. показано).The blocks of the device are interconnected by information transfer buses (shown in Fig.).

Блок БРКФС 7 представляет собой контроллер, осуществляющий расчет К-фактора напряжения сети по формуле (1).Block BRKFS 7 is a controller that performs the calculation of the K-factor of the mains voltage according to the formula (1).

Figure 00000002
(1)
Figure 00000002
(one)

где m - число отслеживаемых устройством гармоник в сети, h - порядковый номер гармоники, ih - среднеквадратичное значение тока гармоники с номером h.where m is the number of harmonics monitored by the device in the network, h is the serial number of harmonics, i h is the root mean square value of the harmonic current with number h.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Непрерывные сигналы, снимаемые с датчиков, оцифровываются блоком аналого-цифрового преобразователя БАЦП 4. Массивы мгновенных значений обрабатываются блоком БРИП 6, производящим расчет интегральных параметров для тепловой модели трансформатора, содержащейся в блоке БРАОП 5, а именно: коэффициента нагрузки К (о.е.), среднее значение температуры охлаждающей среды

Figure 00000003
(°C) и блоком БРКФС 7, производящим расчет К-фактора сети (о.е.), необходимого для расчета блоком БРТП 8 поправочного температурного коэффициента Ψ (о.е.). С блоков БРИП 6, БРТП 8, БАЦП 4, БД 9 среднее значение температуры охлаждающей среды
Figure 00000004
(°C), коэффициент нагрузки К (о.е.) (БРИП 6), отношение потерь короткого замыкания к потерям холостого хода трансформатора d (о.е.), номинальное значение превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающей среды
Figure 00000005
(°C), номинальное значение превышения температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла в верхних слоях
Figure 00000006
(°C), постоянная времени масла τм (мин.), постоянная времени обмотки τоб (мин.), показатель степени обмотки y (о.е.), показатель степени масла x (о.е.) (БД 9), поправочный коэффициент Ψ (о.е.) (БРКФС 7) поступают на блок БРАОП 5, производящий непрерывный расчет температуры наиболее нагретой точки обмотки и сравнение ее с предельным значением, а также экстраполирующий предельный график нагрузки трансформатора.Continuous signals taken from the sensors are digitized by the BACP 4 analog-to-digital converter unit. Arrays of instantaneous values are processed by the BRIP 6 unit, which calculates the integral parameters for the thermal model of the transformer contained in the BRAOP 5 unit, namely, the load coefficient K (p.u. ), the average value of the temperature of the cooling medium
Figure 00000003
(° C) and the BRKFS 7 unit, which calculates the K-factor of the network (pu), which is necessary for the BRTP 8 to calculate the correction temperature coefficient Ψ (pu). With BRIP 6, BRTP 8, BACP 4, BD 9 blocks, the average value of the temperature of the cooling medium
Figure 00000004
(° C), load factor K (pu) (BRIP 6), ratio of short circuit losses to transformer idle losses d (pu), nominal value, excess of oil temperature in the upper layers over ambient temperature
Figure 00000005
(° C), the nominal value of the temperature rise of the most heated winding point over the temperature of the oil in the upper layers
Figure 00000006
(° C), oil time constant τ m (min.), Winding time constant τ r (min.), Indicator of the degree of winding y (p.u.), indicator of the degree of oil x (p.u.) (DB 9) , correction factor Ψ (pu) (BRKFS 7) is supplied to the BRAOP 5 unit, which continuously calculates the temperature of the warmest point of the winding and compares it with the limit value, as well as extrapolates the load curve of the transformer.

Расчет температуры наиболее нагретой точки трансформатора (ННТ) представлен ниже.The calculation of the temperature of the most heated point of the transformer (NNT) is presented below.

С блока БРАОП 5 информация о текущих значениях показателей передается на блок БГИС 10, формирующий сигнал, в случае подключения к устройству табло сигнализации или монитора, интерпретирующий значения контролируемых параметров, и блок управления (БУ 11) формирующий управляющие сигналы системам охлаждения, фильтрации, регулирования нагрузки, коммутационным аппаратам. В процессе работы, устройство, оснащенное каналом измерения температуры трансформатора, производит корректировку параметров тепловой математической модели трансформатора, организованной в блоке БРАОП 5, и перезаписывает значения в базу данных, организованную в блоке БД 9. С целью удешевления устройства, каналом измерения температуры (ДТТ 2) могут оснащаться только те трансформаторы, для которых не известны поправочные температурные коэффициенты, соответствующие значениям К-фактора сети (или иного показателя качества ЭЭ). Данные, накопленные устройством, подключенным к серийному трансформатору, можно распространять на устройства, контролирующие работу трансформаторов той же серии и близкими параметрами. При этом оснащение устройства каналом измерения температуры трансформатора не обязательно.From the BRAOP block 5, information about the current values of the indicators is transmitted to the BGIS 10 block, which generates a signal, in case of connecting an alarm board or monitor to the device, interprets the values of the monitored parameters, and a control unit (BU 11) generates control signals for the cooling, filtering, and load control systems switching devices. In the process, a device equipped with a transformer temperature measuring channel adjusts the parameters of the thermal mathematical model of the transformer organized in the BRAOP 5 block and overwrites the values in the database organized in the DB 9 block. To reduce the cost of the device, the temperature measuring channel (DTT 2 ) can only be equipped with transformers for which correction temperature coefficients are not known that correspond to the values of the K-factor of the network (or another indicator of the quality of EE). The data accumulated by the device connected to the serial transformer can be distributed to devices that control the operation of transformers of the same series and similar parameters. However, equipping the device with a transformer temperature measuring channel is not necessary.

Температуру наиболее нагретой точки трансформатора в блоке БРАОП 5 для режима увеличения нагрузки определяют следующим образом.The temperature of the most heated point of the transformer in the block BRAOP 5 for the mode of increasing the load is determined as follows.

Температуру ННТ в тепловом режиме повышения температуры рассчитываем с интервалом Δt=tn+1-tn=4τоб (мин.) по следующим формулам:The temperature of the NNT in the thermal regime of temperature increase is calculated with the interval Δt = t n + 1 -t n = 4τ rpm (min.) According to the following formulas:

Figure 00000007
, (2)
Figure 00000007
, (2)

где

Figure 00000008
- средняя температура окружающей среды (°C) за период Δt (мин.) вычисляемая по формуле (°C):Where
Figure 00000008
- the average ambient temperature (° C) for the period Δt (min.) calculated by the formula (° C):

Figure 00000009
(3)
Figure 00000009
(3)

где

Figure 00000010
- превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающей среды (°C) к концу расчетного интервала времени вычисляемое по формуле (°C):Where
Figure 00000010
- the excess of oil temperature in the upper layers over the ambient temperature (° C) at the end of the calculated time interval calculated by the formula (° C):

Figure 00000011
(4)
Figure 00000011
(four)

где

Figure 00000012
- установившееся превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающей среды (°C) в предшествующем расчетном интервале времени,Where
Figure 00000012
- the steady-state excess of the oil temperature in the upper layers over the ambient temperature (° C) in the previous calculated time interval,

Figure 00000013
- расчетное превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающей среды (°C) в установившемся режиме с эквивалентным коэффициентом нагрузки Кn+1 рассчитываемое по формуле (°C):
Figure 00000013
- the calculated excess of the oil temperature in the upper layers above the ambient temperature (° C) in steady state with an equivalent load factor K n + 1 calculated by the formula (° C):

Figure 00000014
(5)
Figure 00000014
(5)

где Кn+1 - эквивалентное значение коэффициента нагрузки на расчетном интервале времени рассчитываемое как среднее арифметическое от начального и конечного значений коэффициентов нагрузки (о.е.),

Figure 00000015
- номинальное значение превышения температуры масла в верхних слоях над температурой окружающей среды (°C), d - отношение потерь короткого замыкания к потерям холостого хода трансформатора (о.е.), x - показатель степени масла (о.е.).where K n + 1 is the equivalent value of the load factor in the estimated time interval calculated as the arithmetic average of the initial and final values of the load factors (p.u.),
Figure 00000015
- the nominal value of the excess of oil temperature in the upper layers over the ambient temperature (° C), d is the ratio of short circuit losses to transformer idle losses (pu), x is the oil degree index (pu).

τ - тепловая постоянная времени трансформатора (мин.);τ is the thermal time constant of the transformer (min.);

Figure 00000016
- превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла в верхних слоях (°C) к концу текущего расчетного интервала времени вычисляемое по формуле (°C):
Figure 00000016
- excess of the temperature of the warmest point of the winding over the temperature of the oil in the upper layers (° C) by the end of the current calculated time interval calculated by the formula (° C):

Figure 00000017
(6)
Figure 00000017
(6)

где

Figure 00000018
- установившееся значение превышения температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла в верхних слоях (°C) в предшествующем расчетном интервале времени,Where
Figure 00000018
- the steady-state value of the temperature rise of the most heated winding point over the temperature of the oil in the upper layers (° C) in the previous calculated time interval,

Figure 00000019
- расчетное значение превышения температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла в верхних слоях (°C) в установившемся режиме с эквивалентным коэффициентом нагрузки Кn+1 рассчитываемое по формуле (°C):
Figure 00000019
- the calculated value of the temperature rise of the most heated winding point over the oil temperature in the upper layers (° C) in steady state with an equivalent load factor K n + 1 calculated by the formula (° C):

Figure 00000020
(7)
Figure 00000020
(7)

где

Figure 00000021
- номинальное значение превышения температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла в верхних слоях (°C), y - показатель степени обмотки (о.е.);Where
Figure 00000021
- the nominal value of the temperature rise of the most heated winding point over the oil temperature in the upper layers (° C), y is the indicator of the degree of winding (pu);

Ψ - поправочный коэффициент, учитывающий добавочные потери при соответствующем значении К-фактора сети (о.е.).Ψ - correction factor taking into account additional losses with the corresponding value of the K-factor of the network (pu).

Температуру наиболее нагретой точки трансформатора в блоке БРАОП 5 для режима снижения нагрузки определяют следующим образом.The temperature of the most heated point of the transformer in the block BRAOP 5 for the mode of load reduction is determined as follows.

Температуру ННТ в тепловом режиме снижения температуры рассчитываем с интервалом Δt=tn+1-tn=4τоб (мин.), по следующим формулам (°C):The temperature of the NNT in the thermal regime of temperature reduction is calculated with the interval Δt = t n + 1 -t n = 4τ rpm (min.), According to the following formulas (° C):

Figure 00000022
(8)
Figure 00000022
(8)

где

Figure 00000023
Figure 00000024
- средняя температура окружающей среды (°C) за период Δt вычисляемая по формуле (°C):Where
Figure 00000023
Figure 00000024
- the average ambient temperature (° C) for the period Δt calculated by the formula (° C):

Figure 00000025
(9)
Figure 00000025
(9)

где

Figure 00000026
- превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающей среды (°C) к концу расчетного интервала времени вычисляемое по формуле (°C):Where
Figure 00000026
- the excess of oil temperature in the upper layers over the ambient temperature (° C) at the end of the calculated time interval calculated by the formula (° C):

Figure 00000027
(10)
Figure 00000027
(10)

где

Figure 00000028
- установившееся превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающей среды (°C) в предшествующем расчетном интервале времени,Where
Figure 00000028
- the steady-state excess of the oil temperature in the upper layers over the ambient temperature (° C) in the previous calculated time interval,

Figure 00000029
- расчетное превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающей среды (°C) в установившемся режиме с эквивалентным коэффициентом нагрузки Kn+1 рассчитываемое по формуле (°C):
Figure 00000029
- the calculated excess of the oil temperature in the upper layers over the ambient temperature (° C) in steady state with an equivalent load factor K n + 1 calculated by the formula (° C):

Figure 00000030
, (11)
Figure 00000030
, (eleven)

где Кn+1 - эквивалентное значение коэффициента нагрузки на расчетном интервале времени рассчитываемое как среднее арифметическое от начального и конечного значений коэффициентов нагрузки (о.е.),

Figure 00000031
- номинальное значение превышения температуры масла в верхних слоях над температурой окружающей среды (°C), d - отношение потерь короткого замыкания к потерям холостого хода трансформатора (о.е.), x - показатель степени масла (о.е.), τ - тепловая постоянная времени трансформатора (мин.);where K n + 1 is the equivalent value of the load factor in the estimated time interval calculated as the arithmetic average of the initial and final values of the load factors (p.u.),
Figure 00000031
is the nominal value of the excess of oil temperature in the upper layers over the ambient temperature (° C), d is the ratio of short circuit losses to transformer idle losses (p.u.), x is an indicator of the degree of oil (pu), τ - thermal time constant of the transformer (min.);

Figure 00000032
- превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла в верхних слоях (°C) к концу текущего расчетного интервала времени вычисляемое по формуле (°C):
Figure 00000032
- the excess of the temperature of the warmest point of the winding over the temperature of the oil in the upper layers (° C) by the end of the current calculated time interval calculated by the formula (° C):

Figure 00000033
(12)
Figure 00000033
(12)

где

Figure 00000034
- установившееся превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла в верхних слоях (°C) в предшествующем расчетном интервале времени,Where
Figure 00000034
- the steady-state excess of the temperature of the warmest point of the winding over the temperature of the oil in the upper layers (° C) in the previous calculated time interval,

Figure 00000035
- расчетное значение превышения температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла в верхних слоях (°C) в установившемся режиме с эквивалентным коэффициентом нагрузки Kn+1 рассчитываемое по формуле (°C):
Figure 00000035
- the calculated value of the temperature rise of the most heated winding point over the oil temperature in the upper layers (° C) in steady state with an equivalent load factor K n + 1 calculated by the formula (° C):

Figure 00000036
(13)
Figure 00000036
(13)

где

Figure 00000037
- номинальное значение превышения температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла в верхних слоях (°C), y - показатель степени обмотки (о.е.);Where
Figure 00000037
- the nominal value of the temperature rise of the most heated winding point over the oil temperature in the upper layers (° C), y is the indicator of the degree of winding (pu);

Ψ - поправочный коэффициент, учитывающий добавочные потери при соответствующем значении К-фактора сети (о.е.).Ψ - correction factor taking into account additional losses with the corresponding value of the K-factor of the network (pu).

Таким образом, заявляемое устройство, контролируя гармонический состав сетевого напряжения, оценивает добавочные потери, рассчитывает ожидаемый температурный режим и предупреждает перегрев, вызывающий ускоренное старение изоляции, и как следствие увеличенные расходы на обслуживание, возможный аварийный выход из строя трансформатора. Устройство формирует сигнал, который может быть использован для управления фильтром, в случае его применения в связке с устройством. Скоординированная работа устройства и фильтра, в случае его совместного применения, повышает качество сетевого напряжения, снижает потери электроэнергии в электроустановках.Thus, the claimed device, controlling the harmonic composition of the mains voltage, estimates the additional losses, calculates the expected temperature and prevents overheating, which causes accelerated aging of the insulation, and as a result, increased maintenance costs, a possible emergency failure of the transformer. The device generates a signal that can be used to control the filter, if used in conjunction with the device. The coordinated operation of the device and the filter, if used together, increases the quality of the mains voltage, reduces the loss of electricity in electrical installations.

Claims (2)

1. Устройство контроля добавочных потерь электроэнергии в трансформаторах, содержащее объект контроля - трансформатор, характеризующееся тем, что оно содержит датчик температуры окружающей среды, датчик тока, подключенный к объекту контроля, соединенные с блоком аналого-цифрового преобразователя, который, в свою очередь, соединен непосредственно с блоком расчета и анализа основных показателей, с блоком расчета интегральных показателей и с блоком расчета К-фактора сети, соединенный с блоком расчета температурной поправки, при этом к входу блока расчета интегральных показателей подключен блок базы данных, а к входу блока расчета температурной поправки подключен блок базы данных, подключенный к входу блока расчета и анализа основных показателей, подключенный к блоку графической интерпретации и сигнализации, к блоку управления, к блоку знаний, подключенного к блоку данных.1. A control device for additional losses of electricity in transformers, containing the control object - a transformer, characterized in that it contains an ambient temperature sensor, a current sensor connected to the control object, connected to an analog-to-digital converter unit, which, in turn, is connected directly with the unit for calculating and analyzing the main indicators, with the unit for calculating the integral indicators and with the unit for calculating the K-factor of the network, connected to the unit for calculating the temperature correction, while at the unit for calculating integral indicators, a database unit is connected, and a database unit is connected to the input of the unit for calculating the temperature correction, connected to the input of the unit for calculating and analyzing key indicators, connected to the graphical interpretation and signaling unit, to the control unit, to the knowledge unit connected to data block. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно устройство снабжено датчиком температуры, установленным на трансформаторе, соединенным с блоком аналого-цифрового преобразователя.
Figure 00000001
2. The device according to claim 1, characterized in that the device is additionally equipped with a temperature sensor mounted on a transformer connected to an analog-to-digital converter unit.
Figure 00000001
RU2012121508/28U 2012-05-24 2012-05-24 DEVICE FOR CONTROL OF ELECTRIC POWER SUPPLY LOSSES IN TRANSFORMERS RU131198U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121508/28U RU131198U1 (en) 2012-05-24 2012-05-24 DEVICE FOR CONTROL OF ELECTRIC POWER SUPPLY LOSSES IN TRANSFORMERS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121508/28U RU131198U1 (en) 2012-05-24 2012-05-24 DEVICE FOR CONTROL OF ELECTRIC POWER SUPPLY LOSSES IN TRANSFORMERS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU131198U1 true RU131198U1 (en) 2013-08-10

Family

ID=49160065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012121508/28U RU131198U1 (en) 2012-05-24 2012-05-24 DEVICE FOR CONTROL OF ELECTRIC POWER SUPPLY LOSSES IN TRANSFORMERS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU131198U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563331C1 (en) * 2014-06-02 2015-09-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" Method of determination of losses in transformer and device for its implementation
CN105527500A (en) * 2015-11-30 2016-04-27 工业和信息化部电子第五研究所 Temperature controllable transformer loss measuring system
RU2743902C1 (en) * 2020-06-03 2021-03-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Method for determination of dry transformer heating time constant

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563331C1 (en) * 2014-06-02 2015-09-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" Method of determination of losses in transformer and device for its implementation
CN105527500A (en) * 2015-11-30 2016-04-27 工业和信息化部电子第五研究所 Temperature controllable transformer loss measuring system
CN105527500B (en) * 2015-11-30 2018-11-13 工业和信息化部电子第五研究所 The transformer loss measuring system of temperature-controllable
RU2743902C1 (en) * 2020-06-03 2021-03-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Method for determination of dry transformer heating time constant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Susa et al. A simple model for calculating transformer hot-spot temperature
CA2702210C (en) Transformer through-fault current monitor
CN107560757B (en) Method and system for estimating upper oil temperature of air-cooled transformer
RU131198U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF ELECTRIC POWER SUPPLY LOSSES IN TRANSFORMERS
CN103383433B (en) The status monitoring of stator core of ship generator and fault early warning method
CN104198068A (en) Temperature monitoring device and temperature monitoring method for winding of oil immersed transformer
KR101777695B1 (en) Method for preventing the over-heating of Transformer
CN111989901B (en) Method, controller and medium for protecting transformer
CN105699799A (en) Oil-immersed transformer overtemperature warning method under harmonic condition
CN111623884B (en) Transformer hot spot temperature identification method and system based on improved heat network model
Srinivasan et al. Prediction of transformer insulation life with an effect of environmental variables
CN108205339B (en) Thermal resistance monitoring method and device for cold plate
CN104199484A (en) Method and device for measuring intelligent cooling control temperature of oil-immersed transformer based on overall temperature monitoring
CN111177907B (en) Automatic assessment method and device for service life of reactor
RU2453859C2 (en) Device for determining allowable values and overload time for power oil-filled transformer equipment
CN111562450B (en) System and method for monitoring service life of reactor
RU2554574C2 (en) High-voltage electrotechnical equipment (hvee) monitoring system
CN109240195B (en) Control method and control system for cooling system of oil-immersed converter transformer
KR100995709B1 (en) Load management equipment for oil filled transformers
Wetzer Operation of transformers: Impact of harmonic loading on transformer losses
RU118481U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE ACCEPTABLE DURATION OF OVERLOADING AND MONITORING THE EFFICIENCY OF THE COOLING SYSTEM OF A POWER OIL TRANSFORMER
CN113189416B (en) Method, device, system, equipment and medium for detecting high-temperature fault of frequency converter
Wan et al. Calculation Method of Hot Spot Temperature of Distribution Power Transmission Equipment Insulation Winding Based on Eddy Current Loss Density Distribution
RU150185U1 (en) DEVICE FOR MEASURING VOLTAGE OF A POWER TRANSFORMER
CN113092914B (en) Transformer loss monitoring method and transformer loss monitoring system

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20150525