RU2338215C1 - Method for diagnostics of ac power electric circuit - Google Patents

Method for diagnostics of ac power electric circuit Download PDF

Info

Publication number
RU2338215C1
RU2338215C1 RU2007115461/28A RU2007115461A RU2338215C1 RU 2338215 C1 RU2338215 C1 RU 2338215C1 RU 2007115461/28 A RU2007115461/28 A RU 2007115461/28A RU 2007115461 A RU2007115461 A RU 2007115461A RU 2338215 C1 RU2338215 C1 RU 2338215C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
current
frequency
mismatch
spectra
Prior art date
Application number
RU2007115461/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Сергеевич Петухов (RU)
Виктор Сергеевич Петухов
Original Assignee
Виктор Сергеевич Петухов
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 Виктор Сергеевич Петухов filed Critical Виктор Сергеевич Петухов
Priority to RU2007115461/28A priority Critical patent/RU2338215C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2338215C1 publication Critical patent/RU2338215C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: method comprises periodic recording of voltage and current time dependence in three phases by means of the current pickups and voltage ohmic pickups that feature a linear amplitude-frequency response, along with advancing through the low-pass filter. The resulted signals are converted into digital form, the every-phase voltage and current spectra are shaped. The spectra mismatch availability or absence in every phase is checked up, the said mismatch being displayed as the availability of a notable frequency component in the current spectrum not available in the voltage spectrum at the same frequency, at least for one of the phases. In the latter case, the availability of a non-linear element in the electric circuit is recorded. In every nest record, the spectra mismatch is compared, i.e. a new mismatch and a previous one. Given the increase in mismatch with time for at least one phase, it is concluded that the non-linear element availability is caused by the fault development. No-mismatch-state changes speak in favor of the non-linear element availability making no problems for the circuit non-linear parameters.
EFFECT: lower labor input, simplification, higher accuracy.
6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области диагностирования электрических цепей переменного тока, в том числе размещенных в труднодоступных местах, и выявления их неисправностей на ранних стадиях развития. В процессе эксплуатации силовой цепи с нагрузкой могут возникать повреждения отдельных элементов, что в свою очередь приводит к преждевременному выходу из строя. Необходимость заблаговременного выявления и мониторинга неисправностей труднодоступных ответственных цепей устройств, используемых, например, на предприятиях нефтегазового комплекса, атомных электростанциях и т.п., связана с обеспечением безопасной эксплуатации этих сложных систем в целом.The invention relates to the field of diagnosing AC electrical circuits, including those located in inaccessible places, and identifying their malfunctions in the early stages of development. During operation of the power circuit with the load, damage to individual elements may occur, which in turn leads to premature failure. The need for early detection and monitoring of malfunctions of hard-to-reach critical device circuits used, for example, in oil and gas enterprises, nuclear power plants, etc., is associated with ensuring the safe operation of these complex systems as a whole.

Известен способ определения технического состояния (диагностики) силовой электрической цепи переменного тока, при котором регистрируют и анализируют сигнал, порождаемый вибрацией оборудования, при этом регистрируют сигнал от переменной составляющей суммы фазных токов питания путем установки датчика напряжения одновременно на три фазы питающего кабеля, анализируют форму и амплитуду полученного сигнала и, сравнивая со значениями предыдущих измерений, оценивают возможность ее дальнейшей эксплуатации (RU №2213270, 2003).A known method for determining the technical condition (diagnostics) of an AC electric power circuit, in which a signal generated by equipment vibration is recorded and analyzed, and a signal from a variable component of the sum of phase supply currents is recorded by installing a voltage sensor simultaneously on three phases of a power cable, analyze the shape and the amplitude of the received signal and, comparing with the values of previous measurements, evaluate the possibility of its further operation (RU No. 2213270, 2003).

Недостатками этого способа является то, что он не обеспечивает дистанционного диагностирования, низкая точность диагностики, а также сложность необходимых измерений и ограниченность видов диагностируемых неисправностей.The disadvantages of this method is that it does not provide remote diagnosis, low diagnostic accuracy, as well as the complexity of the necessary measurements and the limited types of diagnosed faults.

Известен способ диагностики силовой электрической цепи электродвигателей переменного тока, при котором в течение заданного интервала времени производят запись значений фазного тока, потребляемого электродвигателем, с помощью датчика тока с линейной амплитудно-частотной характеристикой, выделяют анализируемые характерные частоты с помощью фильтра низких частот, преобразуют полученный сигнал из аналоговой в цифровую форму, а затем производят спектральный анализ полученного сигнала и сравнение значений амплитуд на характерных частотах с уровнем сигнала на частоте питающей сети (RU №2005110648, 2006, прототип).There is a method for diagnosing a power electric circuit of AC electric motors, in which, over a given time interval, the phase current values consumed by the electric motor are recorded using a current sensor with a linear amplitude-frequency characteristic, the analyzed characteristic frequencies are isolated using a low-pass filter, the received signal is converted from analog to digital, and then perform a spectral analysis of the received signal and compare the amplitudes at characteristic often max with the signal level at the frequency of the supply network (RU No. 2005110648, 2006, prototype).

Недостатками данного способа являются повышенная трудоемкость и сложность оценки результатов, поскольку любая модулируемая частота f учитывается в спектре дважды - по обе стороны питающего напряжения f1, т.е. в виде f1+f и в виде f1+f, чем обусловлена недостаточная точность диагностирования и отсутствие возможности увеличения числа анализируемых гармоник частоты f.The disadvantages of this method are the increased complexity and complexity of evaluating the results, since any modulated frequency f is taken into account in the spectrum twice - on both sides of the supply voltage f 1 , i.e. in the form f 1 + f and in the form f 1 + f, which is due to insufficient diagnostic accuracy and the inability to increase the number of analyzed harmonics of frequency f.

Технической задачей изобретения является создание эффективного и удобного способа диагностики, а также расширение арсенала способов диагностики силовой электрической цепи переменного тока.An object of the invention is the creation of an effective and convenient diagnostic method, as well as the expansion of the arsenal of methods for diagnosing an AC power circuit.

Технический результат состоит в снижении трудоемкости, связанной с тем, что при совпадении линий в спектрах тока и напряжения отсутствует необходимость проверки состояния спектра на каждой характерной частоте при каждой операции диагностики каждого элемента цепи, что сильно сокращает нагрузку на персонал, особенно при большом количестве электропотребителей на объекте, реализация способа обеспечивается в режиме дистанционного диагностирования (в электрощите питания и/или управления), упрощении процедуры диагностирования (не требует снятия нагрузки) при полной автоматизации процесса диагностики, повышении точности и расширении диагностических возможностей за счет использования наиболее эффективных датчиков и проведения измерений в оптимальных условиях, обеспечивающих полную достоверность диагностической информации, расширении возможностей по контролю состояния цепи во времени и прогнозированию остаточного ресурса по нарастанию признаков нелинейности в цепи.The technical result consists in reducing the complexity associated with the fact that when the lines coincide in the current and voltage spectra, there is no need to check the state of the spectrum at each characteristic frequency for each diagnostic operation of each circuit element, which greatly reduces the staff load, especially with a large number of power consumers the facility, the implementation of the method is provided in the remote diagnostics mode (in the power supply and / or control panel), simplifying the diagnostic procedure (does not require removal of the load) with full automation of the diagnostic process, increasing accuracy and expanding diagnostic capabilities through the use of the most efficient sensors and performing measurements under optimal conditions, providing complete reliability of diagnostic information, expanding the ability to monitor the state of the circuit in time and predicting the residual life by increasing signs of nonlinearity in the chain.

Возможность реализации способа и получения технического результата с помощью заявляемого способа основана на том, что наличие электрических и механических неисправностей приводит к изменениям гармонического состояния потребляемого тока при том же гармоническом составе питающего напряжения. Эти гармонические составы сравниваются между собой. Следствием указанных изменений является возникновение нелинейности цепи, сопровождающееся появлением разных частотных составляющих в спектрах тока и напряжения. Это дает возможность выявить наличие или отсутствие рассогласования спектров тока и напряжения в каждой фазе, выражающегося в присутствии в спектре тока значительной частотной составляющей, отсутствующей в спектре напряжения на этой же частоте, хотя бы для одной из фаз, что характерно для неисправностей оборудования.The possibility of implementing the method and obtaining a technical result using the proposed method is based on the fact that the presence of electrical and mechanical failures leads to changes in the harmonic state of the current consumption with the same harmonic composition of the supply voltage. These harmonic compositions are compared with each other. The consequence of these changes is the emergence of non-linearity of the circuit, accompanied by the appearance of different frequency components in the current and voltage spectra. This makes it possible to identify the presence or absence of a mismatch in the current and voltage spectra in each phase, which is expressed in the presence in the current spectrum of a significant frequency component that is absent in the voltage spectrum at the same frequency, at least for one of the phases, which is typical for equipment malfunctions.

Питающее напряжение не является идеально синусоидальным, поэтому в получаемых спектрах тока и напряжения присутствуют гармоники, обусловленные качеством питающего напряжения. Любая характерная частота f учитывается только в спектре тока. Развитие электрических и механических неисправностей во времени приводит к нарастанию изменений спектров и позволяет объективно планировать остаточный ресурс цепи.The supply voltage is not ideally sinusoidal, therefore, harmonics due to the quality of the supply voltage are present in the resulting current and voltage spectra. Any characteristic frequency f is taken into account only in the current spectrum. The development of electrical and mechanical malfunctions over time leads to an increase in spectral changes and allows you to objectively plan the residual life of the circuit.

Сущность изобретения состоит в том, что способ диагностики силовой электрической цепи переменного тока предусматривает, что периодически, в условиях температуры окружающей среды от минус 5 до плюс 35°С и относительной влажности не более 80% производят контрольную запись зависимостей от времени напряжения и тока по отходящим к нагрузке кабельным линиям в трех фазах, выполняемую при установившемся в течение не менее 5 мин режиме с помощью датчиков тока-датчиков Холла и омических датчиков напряжения, имеющих линейную амплитудно-частотную характеристику с допустимым отклонением от линейности не более ±3 дБ, с последующим пропусканием через фильтр низких частот с частотой среза выше наибольшей полезной частоты сигнала, далее преобразуют с помощью аналого-цифрового преобразователя полученные сигналы из аналоговой в цифровую форму и формируют с помощью вычислительных средств спектры напряжения и тока по каждой из фаз со степенью разрешения 0,01-0,2 Гц, после чего производят сравнение обоих спектров, при котором проверяют наличие или отсутствие рассогласования спектров тока и напряжения в каждой фазе, выражающегося в присутствии в спектре тока значительной частотной составляющей, отсутствующей в спектре напряжения на этой же частоте, хотя бы для одной из фаз, и в этом случае фиксируют наличие нелинейного элемента в электрической сети, при каждой очередной контрольной записи сравнивают вновь полученное рассогласование спектров с предыдущим и при выявлении нарастания рассогласования во времени, хотя бы для одной из фаз, делают вывод о том, что наличие нелинейного элемента обусловлено развитием неисправности, а при отсутствии изменений рассогласования делают вывод о том, что наличие нелинейного элемента обусловлено не представляющими опасности нелинейными параметрами цепи, обусловленными ее составом, и конфигурацией.The essence of the invention lies in the fact that the diagnostic method of the power electric circuit of an alternating current provides that periodically, at ambient temperatures from minus 5 to plus 35 ° C and relative humidity of not more than 80%, a control record of the time and voltage dependences on the outgoing to the load of cable lines in three phases, performed when the mode has been established for at least 5 minutes using the current sensors-Hall sensors and ohmic voltage sensors having a linear amplitude-frequency a characteristic with an allowable deviation from linearity of not more than ± 3 dB, followed by passing through a low-pass filter with a cutoff frequency higher than the highest useful signal frequency, and then, using an analog-to-digital converter, the received signals are converted from analog to digital and spectra are formed using computational means voltage and current for each phase with a resolution of 0.01-0.2 Hz, after which both spectra are compared, in which the presence or absence of a mismatch in the current spectra is checked and voltage in each phase, which is expressed in the presence in the current spectrum of a significant frequency component that is not present in the voltage spectrum at the same frequency, at least for one of the phases, in which case the presence of a nonlinear element in the electric network is recorded, at each next control record they are compared again the obtained mismatch of the spectra with the previous one and when detecting an increase in the mismatch in time, at least for one of the phases, it is concluded that the presence of a nonlinear element is due to the development of a malfunction, and In the absence of mismatch changes, it is concluded that the presence of a non-linear element is caused by non-hazardous non-linear parameters of the circuit due to its composition and configuration.

Предпочтительно каждую запись значений напряжения и тока производят с интервалом не более 6 месяцев в течение периода времени, находящегося в интервале 15-525 с, выполняют предпочтительно с разрешением по частоте не менее 0,01-0,2 Гц, с помощью датчиков тока и напряжения с линейной амплитудно-частотной характеристикой, предпочтительно в диапазоне частот от 0 до 10 кГц в целях снижения эффекта растекания спектра при выполнении спектрального анализа используются оконные функции, выделяют анализируемые частоты с помощью фильтра низких частот ниже частоты Найквиста, преобразование из аналоговой в цифровую форму осуществляют с помощью АЦП с диапазоном не менее 14 разрядов, спектральный анализ и сравнение амплитуд производят преимущественно в области амплитуд от минус 100 дБ до 0 дБ путем выявления пиков (амплитуд напряжения и/или тока) на характерных частотах, характер неисправности выявляют путем сравнения значений амплитуд тока на характерных частотах.Preferably, each recording of voltage and current values is performed with an interval of not more than 6 months for a period of time in the range of 15-525 s, preferably performed with a frequency resolution of at least 0.01-0.2 Hz, using current and voltage sensors with a linear amplitude-frequency characteristic, preferably in the frequency range from 0 to 10 kHz, in order to reduce the spreading effect of the spectrum when performing spectral analysis, window functions are used, the analyzed frequencies are isolated using a low-pass filter Nyquist frequencies, conversion from analog to digital is carried out using an ADC with a range of at least 14 bits, spectral analysis and comparison of amplitudes is carried out mainly in the amplitude range from minus 100 dB to 0 dB by identifying peaks (voltage and / or current amplitudes) at characteristic frequencies, the nature of the malfunction is detected by comparing the values of the amplitudes of the current at characteristic frequencies.

На фиг.1 изображены примеры диаграмм спектра тока и спектра напряжения, фаза А, на фиг.2 изображены примеры диаграмм спектра тока и спектра напряжения, фаза В, на фиг.3 изображены примеры диаграмм спектра тока и спектра напряжения, фаза С, на фиг.4 изображены другие примеры диаграмм спектра тока и спектра напряжения, фаза А, на фиг.5 изображены другие примеры диаграмм спектра тока и спектра напряжения, фаза В, на фиг.6 изображены другие примеры диаграмм спектра тока и спектра напряжения, фаза С.Figure 1 shows examples of diagrams of a current spectrum and voltage spectrum, phase A, figure 2 shows examples of diagrams of a current spectrum and voltage spectrum, phase B, figure 3 shows examples of diagrams of a current spectrum and voltage spectrum, phase C, .4 shows other examples of diagrams of a current spectrum and a voltage spectrum, phase A, figure 5 shows other examples of diagrams of a current spectrum and a voltage spectrum, phase B, figure 6 shows other examples of diagrams of a current spectrum and a voltage spectrum, phase C.

На чертежах фиг.1-6, содержащих частотные характеристики, диаграммы спектров тока находятся вверху, диаграммы спектров напряжения - внизу, амплитуды сигналов откладываются по вертикали, частоты - по горизонтали.In the drawings of figures 1-6, containing frequency characteristics, diagrams of current spectra are at the top, diagrams of voltage spectra are at the bottom, signal amplitudes are plotted vertically, frequencies - horizontally.

Спектры фиг.4-6 записаны после истечения установленного срока, например, через 6 месяцев после записи спектров по фиг.1-3.The spectra of FIGS. 4-6 are recorded after the expiration of the set period, for example, 6 months after recording the spectra of FIGS. 1-3.

Измерительный комплекс для реализации способа, как правило, содержит следующее оборудование: портативный компьютер, аналогово-цифровой преобразователь, датчики тока - датчики Холла и омические датчики напряжения; все датчики имеют линейную амплитудно-частотную характеристику с допустимым отклонением от линейности не более ±3 дБ, подключенные к отходящим к нагрузке кабельным линиям в трех фазах, низкочастотный фильтр (кондиционер сигнала). Нагрузка представляет собой нагрузку рассматриваемой кабельной линии (цепи).The measuring complex for implementing the method, as a rule, contains the following equipment: a laptop computer, an analog-to-digital converter, current sensors - Hall sensors and ohmic voltage sensors; all sensors have a linear amplitude-frequency characteristic with an allowable deviation from linearity of not more than ± 3 dB, connected to three-phase outgoing cable lines to the load, and a low-pass filter (signal conditioner). The load is the load of the cable line (circuit) in question.

Необходимость наличия указанного фильтра с частотой среза выше наибольшей полезной частоты сигнала для недопущения появления ложных спектров обусловлена тем, что получаемые результаты измерения представляют собой не непрерывную функцию, а выборку значений, полученных с определенным шагом аргумента по времени - Δ. Величину, обратную Δ, называют частотой дискретизации. Половину частоты дискретизации называют частотой Найквиста.The need for the specified filter with a cutoff frequency higher than the highest useful signal frequency to prevent the appearance of false spectra is due to the fact that the obtained measurement results are not a continuous function, but a sample of values obtained with a certain time argument step Δ. The reciprocal of Δ is called the sampling rate. Half the sampling rate is called the Nyquist frequency.

Figure 00000001
Figure 00000001

Низкочастотный фильтр должен отфильтровывать (не пропускать) сигналы с частотой, меньшей частоты Найквиста, искажающие диагностическую спектрограмму, т.е. предотвращать возникновение ложных сигналов.The low-pass filter should filter out (not pass) signals with a frequency lower than the Nyquist frequency, distorting the diagnostic spectrogram, i.e. prevent false signals.

Запись спектров производится в условиях температуры окружающей среды от минус 5 до плюс 35°С и относительной влажности не более 80%.Spectra are recorded at ambient temperatures from minus 5 to plus 35 ° C and relative humidity not more than 80%.

Диагностирование оборудования производится путем выполнения и последующего анализа данных следующих измерений, как правило, не реже, чем раз в 6 месяцев.Diagnostics of equipment is carried out by performing and subsequent analysis of the data of the following measurements, as a rule, at least once every 6 months.

Во всех случаях производится мониторинг и спектральный анализ потребляемого тока нагрузки кабельной линии.In all cases, monitoring and spectral analysis of the consumed load current of the cable line is performed.

Для этого производят в трех фазах запись зависимостей от времени напряжения и тока в линии питания в течение достаточного интервала времени, предпочтительно в пределах 15-525 с, несколько раз производят запись значений тока и напряжения в цепи, с разрешением по частоте не менее 0,01-0,2 Гц, с помощью датчиков Холла и омических датчиков напряжения с линейной амплитудно-частотной характеристикой в диапазоне частот от 0 до 10 кГц, подключенного к входу фильтра.To do this, the voltage and current dependences in the supply line are recorded in three phases in a sufficient time interval, preferably within 15-525 s, the current and voltage in the circuit are recorded several times with a frequency resolution of at least 0.01 -0.2 Hz, using Hall sensors and ohmic voltage sensors with a linear amplitude-frequency characteristic in the frequency range from 0 to 10 kHz, connected to the input of the filter.

Эту запись проводят неоднократно, как правило, пятикратно. В процессе записи выделяют анализируемые характерные частоты с помощью фильтра низких частот (не пропускающего частоты выше частоты Найквиста).This recording is carried out repeatedly, as a rule, five times. In the process of recording, the analyzed characteristic frequencies are isolated using a low-pass filter (not passing a frequency higher than the Nyquist frequency).

Для проведения диагностики преобразуют полученный сигнал из аналоговой в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с диапазоном не менее 14 разрядов, а затем производят спектральный анализ полученного сигнала и спектры, полученные при пяти измерениях, усредняют с помощью ЭВМ. Формируют с помощью вычислительных средств спектры тока и напряжения, производят сравнение обоих спектров (спектральный анализ). Спектральный анализ и сравнение амплитуд производят преимущественно в области амплитуд от минус 100 дБ до 0 дБ путем выявления пиков (амплитуд напряжения и/или тока) на характерных частотах.For diagnostics, the received signal is converted from analog to digital using an analog-to-digital converter (ADC) with a range of at least 14 bits, and then a spectral analysis of the received signal is performed and the spectra obtained in five measurements are averaged using a computer. Form the spectra of current and voltage using computational tools, compare both spectra (spectral analysis). Spectral analysis and comparison of amplitudes is carried out mainly in the range of amplitudes from minus 100 dB to 0 dB by identifying peaks (amplitudes of voltage and / or current) at characteristic frequencies.

При сравнении проверяют наличие или отсутствие рассогласования спектров тока и напряжения в каждой фазе, выражающегося в присутствии в спектре тока значительной частотной составляющей, отсутствующей в спектре напряжения на этой же частоте, хотя бы для одной из фаз. В последнем случае фиксируют наличие нелинейного элемента в электрической сети. При каждой очередной контрольной записи, проводимой с интервалом не более 6 месяцев, сравнивают вновь полученное рассогласование спектров с предыдущим и при выявлении нарастания рассогласования во времени, хотя бы для одной из фаз, делают вывод о том, что наличие нелинейного элемента обусловлено развитием неисправности. Характер неисправности выявляют путем сравнения значений амплитуд тока на характерных частотах, приведенных на фиг.1-6.When comparing, the presence or absence of a mismatch of the current and voltage spectra in each phase is expressed, which is expressed in the presence in the current spectrum of a significant frequency component that is absent in the voltage spectrum at the same frequency, at least for one of the phases. In the latter case, the presence of a nonlinear element in the electric network is recorded. For each next control recording, carried out with an interval of not more than 6 months, the newly obtained mismatch of the spectra is compared with the previous one, and if an increase in the mismatch in time is detected, at least for one of the phases, it is concluded that the presence of a nonlinear element is due to the development of a malfunction. The nature of the malfunction is identified by comparing the values of the amplitudes of the current at the characteristic frequencies shown in figures 1-6.

В качестве примера рассматривается две составляющих в области амплитуд от минус 100 дБ до 0 дБ в каждом из приведенных на фиг.1-6 спектров.As an example, we consider two components in the amplitude range from minus 100 dB to 0 dB in each of the spectra shown in Figs.

На фиг.1 видно, что в фазе А в спектре тока на частоте 54 Гц присутствует значительная частотная составляющая (значение - 41,74), отсутствующая в спектре напряжения на этой же частоте. Данное рассогласование спектров подлежит контролю через установленный интервал времени (6 месяцев). Частотная составляющая на частоте 42 Гц присутствует как в спектре тока, так и в спектре напряжения и в качестве рассогласования не рассматривается.Figure 1 shows that in phase A in the current spectrum at a frequency of 54 Hz there is a significant frequency component (a value of 41.74), which is absent in the voltage spectrum at the same frequency. This mismatch of the spectra is subject to control after a specified time interval (6 months). The frequency component at a frequency of 42 Hz is present both in the current spectrum and in the voltage spectrum and is not considered as a mismatch.

На фиг.2 видно, что в фазе В в спектре тока на частоте 54 Гц присутствует значительная частотная составляющая (значение - 42,15), отсутствующая в спектре напряжения на этой же частоте. Данное рассогласование спектров подлежит контролю через установленный интервал времени (6 месяцев). Частотная составляющая на частоте 42 Гц присутствует как в спектре тока, так и в спектре напряжения и в качестве рассогласования не рассматривается.Figure 2 shows that in phase B in the current spectrum at a frequency of 54 Hz there is a significant frequency component (value - 42.15), absent in the voltage spectrum at the same frequency. This mismatch of the spectra is subject to control after a specified time interval (6 months). The frequency component at a frequency of 42 Hz is present both in the current spectrum and in the voltage spectrum and is not considered as a mismatch.

На фиг.3 видно, что в фазе С в спектре тока на частоте 54 Гц присутствует значительная частотная составляющая (значение - 41,94), отсутствующая в спектре напряжения на этой же частоте. Данное рассогласование спектров подлежит контролю через установленный интервал времени (6 месяцев). Частотная составляющая на частоте 42 Гц присутствует как в спектре тока, так и в спектре напряжения и в качестве рассогласования не рассматривается.Figure 3 shows that in phase C in the current spectrum at a frequency of 54 Hz there is a significant frequency component (value - 41.94), which is absent in the voltage spectrum at the same frequency. This mismatch of the spectra is subject to control after a specified time interval (6 months). The frequency component at a frequency of 42 Hz is present both in the current spectrum and in the voltage spectrum and is not considered as a mismatch.

На фиг.4 видно, что в фазе А в спектре тока частотная составляющая на частоте 54 Гц увеличилась до значения -30,74 и, следовательно, является признаком неисправности.Figure 4 shows that in phase A in the current spectrum the frequency component at a frequency of 54 Hz increased to a value of -30.74 and, therefore, is a sign of malfunction.

На фиг.5 видно, что в фазе В в спектре тока частотная составляющая на частоте 54 Гц увеличилась до значения -30,25 и, следовательно, является признаком неисправности.Figure 5 shows that in phase B in the current spectrum, the frequency component at a frequency of 54 Hz increased to a value of -30.25 and, therefore, is a sign of malfunction.

На фиг.6 видно, что в фазе С в спектре тока частотная составляющая на частоте 54 Гц увеличилась до значения -26,94 и, следовательно, является признаком неисправности.Figure 6 shows that in phase C in the current spectrum, the frequency component at a frequency of 54 Hz increased to a value of -26.94 and, therefore, is a sign of malfunction.

Если бы изменение рассогласования отсутствовало, делался бы вывод о том, что наличие нелинейного элемента обусловлено не представляющими опасности нелинейными параметрами цепи, обусловленными ее составом и конфигурацией,If there was no change in the mismatch, it would be concluded that the presence of a non-linear element is caused by non-hazardous non-linear parameters of the circuit due to its composition and configuration,

Регулярное проведение измерений (мониторинг) оборудования в стабильных условиях и в установившемся режиме позволяет выявлять неисправности на ранней стадии возникновения, отслеживать динамику их развития, определять остаточный ресурс оборудования и планировать рациональные сроки проведения ремонтов.Regular measurements (monitoring) of equipment in stable conditions and in a steady state allows you to identify malfunctions at an early stage of occurrence, track the dynamics of their development, determine the residual life of the equipment and plan rational terms for repairs.

Характер неисправности в частных случаях может выявляться путем сравнения значений амплитуд тока на характерных частотах.The nature of the malfunction in particular cases can be detected by comparing the values of the current amplitudes at characteristic frequencies.

Расчет частот и обнаружение в спектре тока характерных гармоник производится преимущественно автоматически.Frequency calculations and detection of characteristic harmonics in the current spectrum are predominantly automatic.

В результате изобретения создан эффективный и удобный способ диагностики, а также расширен арсенал способов диагностики силовой электрической цепи переменного тока.As a result of the invention, an effective and convenient diagnostic method was created, and the arsenal of methods for diagnosing an AC power electric circuit was expanded.

При этом снижена трудоемкость, связанная с тем, что при совпадении линий в спектрах тока и напряжения отсутствует необходимость проверки состояния спектра на каждой характерной частоте при каждой операции диагностики каждого элемента цепи, что сильно сокращает нагрузку на персонал, особенно при большом количестве электропотребителей на объекте, реализация способа обеспечивается в режиме дистанционного диагностирования (в электрощите питания и/или управления), упрощена процедура диагностирования (не требует снятия нагрузки) при полной автоматизации процесса диагностики, повышена точность и расширены диагностические возможности за счет использования наиболее эффективных датчиков и проведения измерений в оптимальных условиях, обеспечивающих полную достоверность диагностической информации, расширена возможность по контролю состояния цепи во времени и прогнозированию остаточного ресурса по нарастанию признаков нелинейности в цепи.This reduces the complexity associated with the fact that when the lines coincide in the current and voltage spectra, there is no need to check the state of the spectrum at each characteristic frequency for each diagnostic operation of each circuit element, which greatly reduces the staff load, especially with a large number of electric consumers at the facility, the implementation of the method is provided in the remote diagnostics mode (in the power supply and / or control panel), the diagnostic procedure is simplified (does not require load removal) when fully automation of the diagnostic process, the accuracy is improved and diagnostic capabilities are expanded through the use of the most efficient sensors and measurements under optimal conditions, ensuring the complete reliability of the diagnostic information, the ability to monitor the state of the circuit in time and predict the residual life by increasing signs of nonlinearity in the circuit is expanded.

Claims (6)

1. Способ диагностики силовой электрической цепи переменного тока, при котором периодически, в условиях температуры окружающей среды от минус 5 до плюс 35°С и относительной влажности не более 80% производят контрольную запись зависимостей от времени напряжения и тока по отходящим к нагрузке кабельным линиям в трех фазах, выполняемую при установившемся в течение не менее 5 мин режиме с помощью датчиков тока-датчиков Холла и омических датчиков напряжения, имеющих линейную амплитудно-частотную характеристику с допустимым отклонением от линейности не более ±3 дБ, с последующим пропусканием через фильтр низких частот с частотой среза выше наибольшей полезной частоты сигнала, далее преобразуют с помощью аналого-цифрового преобразователя полученные сигналы из аналоговой в цифровую форму и формируют с помощью вычислительных средств спектры напряжения и тока по каждой из фаз со степенью разрешения 0,01-0,2 Гц, после чего производят сравнение обоих спектров, при котором проверяют наличие или отсутствие рассогласования спектров тока и напряжения в каждой фазе, выражающегося в присутствии в спектре тока значительной частотной составляющей, отсутствующей в спектре напряжения на этой же частоте, хотя бы для одной из фаз, и в этом случае фиксируют наличие нелинейного элемента в электрической сети, при каждой очередной контрольной записи сравнивают вновь полученное рассогласование спектров с предыдущим и при выявлении нарастания рассогласования во времени, хотя бы для одной из фаз, делают вывод о том, что наличие нелинейного элемента обусловлено развитием неисправности, а при отсутствии изменений рассогласования делают вывод о том, что наличие нелинейного элемента обусловлено не представляющими опасности нелинейными параметрами цепи, обусловленными ее составом, и конфигурацией.1. A method for diagnosing an AC electric power circuit, in which periodically, under conditions of ambient temperature from minus 5 to plus 35 ° C and relative humidity of not more than 80%, a control record of the time and voltage dependences is made along cable lines going to the load in three phases, which is carried out when the mode is established for at least 5 minutes with the help of current sensors-Hall sensors and ohmic voltage sensors having a linear amplitude-frequency characteristic with an acceptable deviation from the linear no more than ± 3 dB, followed by passing through a low-pass filter with a cut-off frequency higher than the highest useful signal frequency, then, using an analog-to-digital converter, they convert the received signals from analog to digital and form, using computing means, voltage and current spectra for each of phases with a resolution of 0.01-0.2 Hz, after which both spectra are compared, in which the presence or absence of a mismatch between the current and voltage spectra in each phase, expressed in the presence of, is checked In the current spectrum there is a significant frequency component that is absent in the voltage spectrum at the same frequency, at least for one of the phases, in which case the presence of a nonlinear element in the electric network is recorded, with each next control recording, the newly obtained mismatch of the spectra is compared with the previous one and at detecting an increase in the mismatch in time, at least for one of the phases, they conclude that the presence of a nonlinear element is due to the development of a malfunction, and in the absence of changes in the mismatch, I do It concludes that the presence of a non-linear element is caused by non-hazardous non-linear parameters of the circuit due to its composition and configuration. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждую запись значений напряжения и тока производят с интервалом не более 6 месяцев, в течение 15-525 с выполняют предпочтительно с разрешением по частоте не менее 0,01-0,2 Гц с помощью датчиков тока и напряжения с линейной амплитудно-частотной характеристикой предпочтительно в диапазоне частот от 0 до 10 кГц.2. The method according to claim 1, characterized in that each recording of the voltage and current values is performed with an interval of not more than 6 months, preferably within 15-525 s, with a frequency resolution of at least 0.01-0.2 Hz using current and voltage sensors with a linear amplitude-frequency characteristic, preferably in the frequency range from 0 to 10 kHz. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в целях снижения эффекта растекания спектра при выполнении спектрального анализа используются оконные функции.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that in order to reduce the spreading effect of the spectrum when performing spectral analysis, window functions are used. 4. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что выделяют анализируемые частоты с помощью фильтра низких частот ниже частоты Найквиста.4. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the analyzed frequencies are isolated using a low-pass filter below the Nyquist frequency. 5. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что преобразование из аналоговой в цифровую форму осуществляют с помощью АЦП с диапазоном не менее 14 разрядов.5. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the conversion from analog to digital is carried out using an ADC with a range of at least 14 bits. 6. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что спектральный анализ и сравнение амплитуд производят преимущественно в области амплитуд от минус 100 дБ до 0 дБ путем выявления пиков (амплитуд напряжения и/или тока) на характерных частотах.6. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the spectral analysis and comparison of the amplitudes is carried out mainly in the range of amplitudes from minus 100 dB to 0 dB by identifying peaks (voltage and / or current amplitudes) at characteristic frequencies.
RU2007115461/28A 2007-04-25 2007-04-25 Method for diagnostics of ac power electric circuit RU2338215C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007115461/28A RU2338215C1 (en) 2007-04-25 2007-04-25 Method for diagnostics of ac power electric circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007115461/28A RU2338215C1 (en) 2007-04-25 2007-04-25 Method for diagnostics of ac power electric circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2338215C1 true RU2338215C1 (en) 2008-11-10

Family

ID=40230432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007115461/28A RU2338215C1 (en) 2007-04-25 2007-04-25 Method for diagnostics of ac power electric circuit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2338215C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453855C1 (en) * 2011-03-15 2012-06-20 Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика" - Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" Diagnostic method for electric circuits with variable structure
RU2518843C2 (en) * 2012-09-24 2014-06-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "АСЕ" Device for diagnosis and control of alternating-current circuits
RU2631492C2 (en) * 2012-06-28 2017-09-22 Лабиналь Пауэр Системз Device and control method of electrical power network

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453855C1 (en) * 2011-03-15 2012-06-20 Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика" - Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" Diagnostic method for electric circuits with variable structure
RU2631492C2 (en) * 2012-06-28 2017-09-22 Лабиналь Пауэр Системз Device and control method of electrical power network
RU2518843C2 (en) * 2012-09-24 2014-06-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "АСЕ" Device for diagnosis and control of alternating-current circuits

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gaouda et al. Application of multiresolution signal decomposition for monitoring short-duration variations in distribution systems
RU2626231C1 (en) Method of diagnostics of technical condition and electromechanical device remaining lifetime estimation with asynchronous motor
JP6945371B2 (en) Diagnostic equipment for rotating machine systems, power converters, rotating machine systems, and diagnostic methods for rotating machine systems.
KR20200010449A (en) Diagnostic device of electric motor
RU2431152C2 (en) Method of diagnostics of electrically driven mechanisms and systems
CN104380553B (en) The action test system of protection relay system
RU2338215C1 (en) Method for diagnostics of ac power electric circuit
CN116819218A (en) Automatic testing method and system for inverter
US20130187389A1 (en) Method for predictive monitoring of switch contactors and system therefor
CN117289022B (en) Power grid harmonic detection method and system based on Fourier algorithm
CA3040716C (en) Method and apparatus for predicting life cycle of a splice
KR101133234B1 (en) Resolution increase method of device defect signal by synthesizing of electric motor 3 phase current signal
US9964583B2 (en) Method and apparatus for predicting life cycle of a splice
Dimopoulos et al. Wavelet energy-based testing using supply current measurements
KR101646981B1 (en) Data processing system for evaluating safety of structure, and method for the same
RU2532762C1 (en) Method to diagnose and assess residual resource of ac electric drives
Yuan et al. Variable amplitude Fourier series with its application in gearbox diagnosis—Part II: Experiment and application
Cristaldi et al. Condition based maintenance through electrical signature analysis: a case study
RU2546993C1 (en) Method to diagnose technical condition of electric drive by evaluation of dynamics of its electrical parameters
RU2655948C1 (en) Device for registration, identification of overloads and estimation of residual resource of insulation of submersible electric motors
JPS61186871A (en) Diagnosing device for electric motor
JP7319345B2 (en) Rotating machinery diagnostic device and method
Radil et al. Frequency estimation of power system signals using a new spectrum leakage correction algorithm
JP5961082B2 (en) Circuit breaker operation status determination device and circuit breaker operation status determination method
SU1707239A1 (en) Method of diagnostics of sucker-rod pump plants

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110426