RU2367969C1

RU2367969C1 - Method of automated monitoring state of capacitor-type paper-oil insulation for group of three-phase electrical devices at operating voltage under operation conditions

Info

Publication number: RU2367969C1
Application number: RU2008111418/28A
Authority: RU
Inventors: Станислав Лукьянович Кужеков (RU); Станислав Лукьянович Кужеков; Андрей Александрович Дегтярев (RU); Андрей Александрович Дегтярев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "Квазар"
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2009-09-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and electrical power engineering and is meant for in-service inspection of the state of insulation of high-voltage equipment, for example, transformers, shunt reactors at operating voltage through measurement of partial discharge characteristics in the insulation. Average current of partial discharge pulses is measured and compared with a given value. Frequency of partial discharge pulses exceeding a certain value is also measured. Measurement is done in a given time interval, which is chosen for each phase in an angle interval from 7π/6 to 3π/2 of the voltage period of the corresponding phase. Further, there is successive comparison of the average current of partial discharge pulses in corresponding phases for all electrical devices between themselves and frequency of the said pulses with given values and between themselves. The faulty phase of an electrical device is selectively detected from average current and frequency of the said pulses in it exceeding given values and corresponding values in that phase for the rest of the electrical devices.

EFFECT: possibility of preventing failure of electrical equipment with severe consequences.

4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может использоваться на электрических станциях и подстанциях для автоматизированного эксплуатационного контроля состояния изоляции высоковольтного оборудования распределительных устройств, например трансформаторов тока (ТТ) и вводов силовых трансформаторов, автотрансформаторов и шунтирующих реакторов под рабочим напряжением путем измерения характеристик частичных разрядов в изоляции.The invention relates to electrical engineering and electric power industry and can be used at power plants and substations for automated operational monitoring of the insulation status of high-voltage equipment of switchgears, for example current transformers (CT) and inputs of power transformers, autotransformers and shunt reactors under operating voltage by measuring the characteristics of partial discharges in insulation .

В настоящее время одним из эффективных средств контроля состояния изоляции являются системы, производящие измерение характеристик частичных разрядов. При этом могут измеряться одна или несколько величин: кажущийся заряд, частота следования импульсов частичных разрядов, средний ток частичных разрядов, средняя мощность частичных разрядов и др.Currently, one of the most effective means of monitoring the state of insulation is systems that measure the characteristics of partial discharges. In this case, one or several quantities can be measured: the apparent charge, the pulse repetition rate of the partial discharges, the average current of the partial discharges, the average power of the partial discharges, etc.

В настоящее время большинством исследователей в области техники высоких напряжений признано, что значение кажущегося заряда не в полной мере характеризует состояние изоляции. Это объясняется тем, что редкие единичные импульсы частичных разрядов, характеризуемые относительно высоким значением кажущегося заряда, менее опасны, чем частые импульсы, характеризуемые меньшим значением кажущегося заряда.Currently, most researchers in the field of high voltage technology have recognized that the value of the apparent charge does not fully characterize the state of insulation. This is because the rare single pulses of partial discharges, characterized by a relatively high value of the apparent charge, are less dangerous than frequent pulses, characterized by a lower value of the apparent charge.

Известен способ контроля состояния бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа электротехнических объектов, в котором производится измерение суммы амплитуд импульсов, поступающих на вход устройства контроля изоляции за одну секунду, причем суммируются только импульсы с амплитудой, превышающей заданное значение [Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. - Л.: Энергия, 1979, с.46]. Указанный способ реализуется с помощью устройства, в состав которого обычно входят фильтр верхних частот, широкополосный усилитель, пороговое устройство, пропускающее все импульсы, амплитуды которых больше заданной, таймер и сумматор.A known method of monitoring the state of paper-oil insulation of the condenser type of electrical objects, in which the measurement of the sum of the amplitudes of the pulses arriving at the input of the insulation control device in one second, and only the pulses with an amplitude exceeding the specified value are summed [G. Kuchinsky Partial discharges in high voltage structures. - L .: Energy, 1979, p. 46]. The specified method is implemented using a device, which usually includes a high-pass filter, a broadband amplifier, a threshold device that transmits all pulses whose amplitudes are greater than the specified one, a timer and an adder.

Недостатком способа измерения, положенного в основу данного устройства, является его невысокая селективность: он обеспечивает общую сигнализацию о повреждении изоляции элементов распределительного устройства (РУ) или вводов силовых трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов (далее вводы) без указания на конкретный элемент с поврежденной изоляцией. Дополнительным недостатком способа является снижение чувствительности реализующего его устройства при увеличении числа элементов РУ. Кроме того, следует отметить влияние на чувствительность и селективность способа высокочастотных помех, обусловленных коронными разрядами на проводах высоковольтного оборудования. Отмеченные явления могут привести к недостаточной чувствительности способа к развивающимся повреждениям изоляции.The disadvantage of the measurement method underlying this device is its low selectivity: it provides a general signaling about damage to the insulation of the elements of the switchgear (RU) or the inputs of power transformers, autotransformers and reactors (hereinafter inputs) without indicating a specific element with damaged insulation. An additional disadvantage of this method is the decrease in the sensitivity of the device that implements it with an increase in the number of RU elements. In addition, it should be noted the influence on the sensitivity and selectivity of the method of high-frequency interference caused by corona discharges on the wires of high-voltage equipment. The noted phenomena can lead to insufficient sensitivity of the method to developing damage to the insulation.

Известен способ контроля состояния бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа электротехнических объектов, описанный в книге [Аксенов Ю.П. Мониторинг технического состояния высоковольтной изоляции электрооборудования энергетического назначения в эксплуатации и при ремонтах. - М.: Научтехлитиздат.С.59-62], в котором измеряют значения амплитуд q_i импульсов частичных зарядов и сравнивают их с заданными значениями. Фиксируют количества N_i импульсов частичных разрядов, амплитуды которых превышают заданные значения, на основе которых получают интегральную зависимость N_i (q_i).A known method of monitoring the state of paper-oil insulation of the capacitor type of electrical objects described in the book [Aksenov Yu.P. Monitoring the technical condition of high-voltage insulation of electrical equipment for energy purposes in operation and during repairs. - M .: Nauchtekhlitizdat. S. 59-62], in which the values of the amplitudes q _{i of the} pulses of partial charges are measured and compared with the given values. The number N _{i of} pulses of partial discharges, the amplitudes of which exceed the specified values, on the basis of which the integral dependence N _i (q _i ) is obtained, is fixed.

Недостатком данного способа измерения является то, что он предназначен для контроля одного объекта, а не группы их. Кроме того, он предназначен для периодического эксплуатационного контроля каждого объекта в отдельности и не может осуществить селективный автоматизированный эксплуатационный контроль группы объектов. Необходимость автоматизированного контроля (мониторинга) объясняется тем, что развитие повреждений в некоторых видах изоляции имеет лавинообразный характер и относительно редкий периодический контроль может оказаться неэффективным. Частый периодический контроль в условиях эксплуатации практически невозможен из-за загруженности персонала большими объемами работ.The disadvantage of this measurement method is that it is designed to control one object, and not a group of them. In addition, it is intended for periodic operational control of each object separately and cannot carry out selective automated operational control of a group of objects. The need for automated control (monitoring) is explained by the fact that the development of damage in some types of insulation is avalanche-like and a relatively rare periodic control may be ineffective. Frequent periodic monitoring under operating conditions is practically impossible due to the workload of personnel with large volumes of work.

Известен способ периодического контроля состояния бумажно-масляной изоляции электротехнических объектов, реализованный в устройстве автоматической регистрации частичных разрядов (АРЧР), описанном в книге [Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. - Л.: Энергия, 1979, с.216-218]. Данный способ предназначен для регистрации в лабораторных условиях амплитудного спектра частичных разрядов, возникающих в одном испытуемом объекте. Он основан на измерении амплитуд и частот следования импульсов. Для активного подавления помех используется знаковременной принцип селекции, базирующийся на том, что импульсы частичных разрядов в испытуемом объекте и соединительном конденсаторе имеют разные знаки.A known method of periodically monitoring the state of paper-oil insulation of electrical objects, implemented in the device for automatic registration of partial discharges (ARCR), described in the book [G. Kuchinsky Partial discharges in high voltage structures. - L .: Energy, 1979, S. 216-218]. This method is intended for registration in laboratory conditions of the amplitude spectrum of partial discharges arising in one test object. It is based on measuring amplitudes and pulse repetition rates. For the active suppression of interference, the time-based selection principle is used, based on the fact that the partial discharge pulses in the test object and the connecting capacitor have different signs.

Недостатком указанного способа является то, что он предназначен для измерения характеристик изоляции в лабораторных, а не производственных условиях. Он не предназначен также для контроля группы объектов и не может осуществить селективный контроль изоляции каждого из указанных объектов.The disadvantage of this method is that it is designed to measure the characteristics of insulation in laboratory rather than production conditions. It is also not intended to control a group of objects and cannot carry out selective monitoring of the isolation of each of these objects.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ контроля высокочастотной помехи на шинах распределительного устройства высокого или сверхвысокого напряжения, описанный в статье [Арбаев Э.Г. Оценка состояния изоляции трансформаторов тока ТФРМ на напряжение 330-750 кВ. - Энергетик, 2005, №7, с.35-36] и реализованный в сигнализаторе частичных разрядов, выполненном по схеме измерителя радиопомех. Фактически в данном способе измеряют средний ток частичных разрядов и сравнивают его с заданным значением.Closest to the technical nature of the present invention is a method of controlling high-frequency interference on the tires of a switchgear of high or ultra-high voltage, described in the article [Arbaev E.G. Assessment of the insulation state of TFRM current transformers at a voltage of 330-750 kV. - Energetik, 2005, No. 7, p. 35-36] and implemented in the partial discharge detector, made according to the scheme of the radio noise meter. In fact, in this method, the average partial discharge current is measured and compared to a predetermined value.

Недостатком способа-прототипа является его невысокая селективность: он позволяет фиксировать повреждение изоляции элементов распределительного устройства (РУ) или вводов силовых трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов (далее вводы) без указания на конкретный элемент с поврежденной изоляцией. Дополнительным недостатком способа является зависимость чувствительности реализующего его устройства от количества элементов РУ. Кроме того, следует отметить влияние на чувствительность и селективность способа высокочастотных помех, обусловленных коронными разрядами на проводах высоковольтного оборудования. Отмеченные явления могут привести к недостаточной чувствительности устройства к развивающимся повреждениям изоляции.The disadvantage of the prototype method is its low selectivity: it allows you to record damage to the insulation of the elements of the switchgear (RU) or the inputs of power transformers, autotransformers and reactors (hereinafter inputs) without indicating a specific element with damaged insulation. An additional disadvantage of this method is the dependence of the sensitivity of the device implementing it on the number of elements of the switchgear. In addition, it should be noted the influence on the sensitivity and selectivity of the method of high-frequency interference caused by corona discharges on the wires of high-voltage equipment. The noted phenomena can lead to insufficient sensitivity of the device to developing insulation damage.

Задача, положенная в основу изобретения, заключается в обеспечении автоматизированного контроля состояния под рабочим напряжением в условиях эксплуатации бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа группы трехфазных электротехнических объектов, а также в обеспечении селективной сигнализации о повреждении любого из контролируемых объектов, относящихся к данному распределительному устройству при наличии высокочастотных помех, вызванных коронными разрядами.The task underlying the invention is to provide automated monitoring of the state under operating voltage under operating conditions of paper-oil insulation of a condenser type of a group of three-phase electrical objects, as well as to provide selective signaling of damage to any of the controlled objects related to this switchgear, if any high-frequency interference caused by corona discharges.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в предупреждении возможности катастрофических отказов электротехнических объектов с отягчающими последствиями (взрыв, пожар, повреждение находящегося вблизи оборудования).The technical result obtained by using the present invention is to prevent the possibility of catastrophic failures of electrical objects with aggravating consequences (explosion, fire, damage to equipment located nearby).

Поставленная задача решается с помощью способа автоматизированного контроля под рабочим напряжением в условиях эксплуатации состояния бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа группы трехфазных электротехнических объектов, заключающегося в измерении среднего тока импульсов частичных разрядов и сравнении его с заданным значением, дополнительно измеряется частота следования импульсов частичных разрядов, превышающих заданный уровень, причем измерения проводятся в течение заданного интервала времени, а интервал времени выбирается для каждой фазы в промежутке углов от 7π/6 до 3π/2 периода напряжения соответствующей фазы, далее поочередно производится сравнение среднего тока импульсов частичных разрядов в одноименных фазах всех электротехнических объектов между собой и частот следования указанных импульсов с заданными значениями и между собой, а поврежденную фазу электротехнического объекта селективно выявляют по превышению в ней средним током и частотой следования указанных импульсов заданных значений и соответствующих величин в той же фазе остальных электротехнических объектов.The problem is solved using the method of automated control under operating voltage in the operating condition of the paper-oil insulation of the capacitor type of a group of three-phase electrical objects, which consists in measuring the average current of the pulses of partial discharges and comparing it with a given value, in addition, the repetition rate of the pulses of partial discharges exceeding a predetermined level, and the measurements are carried out over a given time interval, and the time interval is selected for each phase in the interval of angles from 7π / 6 to 3π / 2 of the voltage period of the corresponding phase, then the average current of the pulses of partial discharges in the phases of the same name among all electrical objects and the repetition rates of the indicated pulses with the given values and with each other are compared and the damaged phase of the electrical object is selectively detected by exceeding the average current and the pulse repetition rate of the specified values and corresponding values in the same phase of the remaining elec Engineer- ing objects.

На фиг.1 приведена временная диаграмма выбора интервалов времени измерений для каждой фазы; на фиг.2 приведена функциональная схема системы, реализующей предлагаемый способ; на фиг.3 - функциональная схема блока обработки аналоговых сигналов; на фиг.4 - функциональная схема блока предварительной обработки цифровых сигналов.Figure 1 shows a timing chart of the selection of measurement time intervals for each phase; figure 2 shows a functional diagram of a system that implements the proposed method; figure 3 is a functional block diagram of the processing of analog signals; figure 4 is a functional block diagram of the preliminary processing of digital signals.

Группа трехфазных электротехнических объектов I (ГТЭО), включающая в себя электротехнические объекты 1 (ЭO1),…, 2 (ЭОК),…, 3 (ЭON), каждый из которых представлен на фиг.2 шестью емкостями С1_Ai, C2_Ai, C1_Bi, C2_Bi, C1_Ci, С2_Ci, где i=1,…, K,…,N, подключены к трехфазному питающему напряжению А, В, С. К измерительным выводам 4 (ИВ1_A), 5 (ИВ1_В), 6 (ИВ1_С) электротехнического объекта 1 (ЭO1);…; 7 (ИВК_А), 8 (ИВК_В), 9 (ИВКс) электротехнического объекта 2 (ЭОК);…; 10 (ИBN_A), 11 (ИBN_B), 12 (ИBN_C) электротехнического объекта 3 (ЭОN) подключена группа входов автоматизированной системы контроля II (АСК) для автоматизированного контроля под рабочим напряжением состояния бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа группы трехфазных электротехнических объектов. Вторая группа входов АСК подключена к заземляемым выводам 13 (З1_А), 14 (З1_в), 15 (З1_C),…, 16 (ЗК_А), 17 (ЗК_В), 18 (ЗК_C),…, 19 (ЗN_A), 20 (ЗN_B), 21 (ЗN_C) электротехнических объектов 1 (ЭО1),…, 2 (ЭОК),…, 3 (ЭОN).Group of three-phase electrotechnical objects I (TEO), which includes electrotechnical objects 1 (EO1), ..., 2 (EOK), ..., 3 (EON), each of which is represented in figure 2 by six capacities C1 _Ai , C2 _Ai , C1 _Bi , C2 _Bi , C1 _Ci , C2 _Ci , where i = 1, ..., K, ..., N, are connected to the three-phase supply voltage A, B, C. To test terminals 4 (IV1 _A ), 5 (IV1 _V ), 6 (IV1 _C ) of the electrical object 1 (EO1); ...; 7 (ИВК _А ), 8 (ИВК _В ), 9 (ИВКс) of an electrotechnical object 2 (EOK); ...; 10 (IBN _A ), 11 (IBN _B ), 12 (IBN _C ) of the electrical object 3 (EON) connected to the input group of the automated control system II (ASK) for automated monitoring of the state of paper-oil insulation of the condenser type of a group of three-phase electrical objects under operating voltage . The second group of ACK inputs is connected to the grounded terminals 13 (З1 _А ), 14 (З1 _в ), 15 (З1 _C ), ..., 16 (ЗК _А ), 17 (ЗК _В ), 18 (ЗК _C ), ..., 19 ( ZN _A ), 20 (ZN _B ), 21 (ZN _C ) of electrical objects 1 (EO1), ..., 2 (EOK), ..., 3 (EON).

В состав автоматизированной системы контроля II (АСК) входят модули контроля 22 (МК1),…, 23 (МКК),…, 24 (MKN) - по числу электротехнических объектов. Входами автоматизированной системы контроля II (АСК) являются входы модулей контроля 22 (МК1),…, 23 (МКК),…, 24 (MKN), которые, в свою очередь, являются входами блоков присоединения к объекту 25 (БПO1_А), 26 (БПО1_B), 27 (БПО1_С),…, 28 (БПОК_A), 29 (БПОК_в), 30 (БПОК_с),…, 31 (BПON_A), 32 (БПОN_в), 33 (BПONc). К выходам указанных блоков присоединения к объекту подключены соответственно входы блоков коммутации и аварийной защиты 34 (БКАЗ1_А), 35 (БКАЗ1_в), 36 (БКАЗ1_С),…, 37 (БКАЗК_A), 38 (БКАЗК_в), 39 (БКАЗК_С),…, 40 (БKAЗN_A), 41 (БKAЗN_B), 42 (БKAЗN_C). К выходам блоков коммутации и аварийной защиты 34-42 подключены соответственно входы блоков обработки аналоговых сигналов 43 (БОАС1),…, 44 (БОАСК),…, 45 (БOACN), выходы которых подключены соответственно к входам блоков предварительной обработки цифровых сигналов 46 (БПОЦС1),…, 47 (БПОЦСК),…, 48 (БПОЦСN). Выходы блоков предварительной обработки цифровых сигналов 46-48 подключены ко входам блока окончательной обработки цифровых сигналов 49 (БООЦС). К дополнительному входу блока 49 (БООЦС) подключен выход блока формирования синхросигнала 51 (БФСС). Выходы 49 (БООЦС) подключены ко входам блока сигнализации 50 (БС).The automated control system II (ASK) includes control modules 22 (MK1), ..., 23 (MKK), ..., 24 (MKN) - according to the number of electrical objects. The inputs of the automated control system II (ASK) are the inputs of the control modules 22 (MK1), ..., 23 (MKK), ..., 24 (MKN), which, in turn, are the inputs of the units connecting to the object 25 (BPO1 _A ), 26 (BPO1 _B ), 27 (BPO1 _S ), ..., 28 (BPOK _A ), 29 (BPOK _c ), 30 (BPOK _s ), ..., 31 (BPON _A ), 32 (BPON _c ), 33 (BPOc). The inputs of the switching and emergency protection units 34 (BKAZ1 _A ), 35 (BKAZ1 _c ), 36 (BKAZ1 _C ), ..., 37 (BKAZK _A ), 38 (BKAZK _c ), 39 (BKAZK _C ), ..., 40 (BKAZN _A ), 41 (BKAZN _B ), 42 (BKAZN _C ). The outputs of the switching and emergency protection units 34-42 are connected respectively to the inputs of the analog signal processing units 43 (BOAS1), ..., 44 (BOASK), ..., 45 (BOACN), the outputs of which are connected respectively to the inputs of the digital signal preprocessing units 46 (BPOPS1 ), ..., 47 (BPOPSK), ..., 48 (BPOPSN). The outputs of the digital signal preprocessing units 46-48 are connected to the inputs of the digital signal final processing unit 49 (BOOCS). To the additional input of block 49 (BOOCS) is connected the output of the block forming the clock 51 (BFSS). The outputs 49 (BOOCS) are connected to the inputs of the signaling unit 50 (BS).

Блоки обработки аналоговых сигналов 43 (БОАС1),…, 44 (БОАСК),…, 45 (БOACN) выполнены однотипно. На фиг.3 в качестве примера приведена функциональная схема блока обработки аналоговых сигналов 44 (БОАСК) электротехнического объекта К. Указанный блок состоит из трех каналов измерения токов утечки фаз 52 (КИТ_А), 53 (КИТ_В), 54 (КИТ_C). В состав каналов измерения токов утечки фаз входят измерительные шунты 55 (ИШК_А), 56 (ИШК_В), 57 (ИШК_C), подключенные к выходам блоков коммутации и аварийной защиты 37 (БКАЗК_А), 38 (БКАЗК_В), 39 (БКАЗК_С), дифференциальные усилители 58 (ДУК_А), 59 (ДУК_В), 60 (ДУК_С), подключенные к указанным шунтам, и фильтры верхних частот 61 (ФВЧК_A), 62 (ФВЧК_В), 63 (ФВЧК_С), подключенные к выходам указанных дифференциальных усилителей. Выходы фильтров верхних частот 61 (ФВЧК_А), 62 (ФВЧК_В), 63 (ФВЧК_С) являются выходами блока обработки аналоговых сигналов 44 (БОАСК), а также входами блока предварительной обработки цифровых сигналов 47 (БПОЦСК).Blocks of processing analog signals 43 (BOAS1), ..., 44 (BOASK), ..., 45 (BOACN) are made the same way. Figure 3 shows, by way of example, a functional diagram of the analog signal processing unit 44 (BOASK) of the electrical facility K. The indicated unit consists of three channels for measuring leakage currents of phases 52 (KIT _A ), 53 (KIT _B ), 54 (KIT _C ). The channels of measuring the phase leakage currents include measuring shunts 55 (ISHK _A ), 56 (ISHK _B ), 57 (ISHK _C ) connected to the outputs of the switching and emergency protection units 37 (BKAZK _A ), 38 (BKAZK _B ), 39 ( BKAZK _C ), differential amplifiers 58 (DUK _A ), 59 (DUK _B ), 60 (DUK _S ) connected to the indicated shunts, and high-pass filters 61 (FVCHK _A ), 62 (FVCHK _B ), 63 (FVCHK _C ) connected to the outputs of these differential amplifiers. The outputs of the high-pass filters 61 (high-pass filter _A ), 62 (high-pass filter _B ), 63 (high-pass filter _C ) are the outputs of the analog signal processing unit 44 (BOASK), as well as the inputs of the digital signal preprocessing unit 47 (BPOPSK).

Блоки присоединения к объекту 25 (БПО1_A), 26 (БПО1_B), 27 (БПО1_С),…, 28 (БПОК_A), 29 (БПОК_в), 30 (БПОК_C),…, 31 (БПON_A), 32 (БПON_B), 33 (БПON_C) и блоки коммутации и аварийной защиты 34 (БКАЗ1_А), 35 (БКАЗ1_В), 36 (БКАЗ1_С),…, 37 (БКАЗК_А), 38 (БКАЗК_В), 39 (БКАЗК_С),…, 40 (БКАЗN_А), 41 (БKAЗN_B), 42 (БKAЗN_C) выполнены как в аналогичных устройствах и системах контроля бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа (например, в разработках фирм «Виброцентр» (г.Пермь), «Промэлектроника» (г.Саратов)).Blocks of connection to the facility 25 (BPO1 _A ), 26 (BPO1 _B ), 27 (BPO1 _S ), ..., 28 (BPOK _A ), 29 (BPOK _c ), 30 (BPOK _C ), ..., 31 (BPO _A ), 32 (BPON _B ), 33 (BPON _C ) and switching and emergency protection units 34 (BKAZ1 _A ), 35 (BKAZ1 _V ), 36 (BKAZ1 _C ), ..., 37 (BKAZK _A ), 38 (BKAZK _B ), 39 (BKAZK _C ), ..., 40 (BKAZN _A ), 41 (BKAZN _B ), 42 (BKAZN _C ) are made as in similar devices and systems for monitoring paper-oil insulation of the condenser type (for example, in the developments of Vibrocentre firms (g. Perm), "Promelectronics" (Saratov)).

Блоки предварительной обработки цифровых сигналов 46 (БПОЦС1),…, 47 (БПОЦСК),…, 48 (БПОЦСN) выполнены однотипно. На фиг.4 в качестве примера приведена функциональная схема блока предварительной обработки цифровых сигналов 47 (БПОЦСК). Блок состоит из трех активных двухполупериодных выпрямителей 64 (АДПВК_А), 65 (АДПВК_В), 66 (АДПВК_C), выходы которых подключены к блоку разделения и коммутации сигналов 67 (БРКСК). К выходам 67 (БРКСК) подключены входы блока интегрирования и нормирования сигналов 68 (БИНСК) и блока формирования и счета импульсов 69 (БФСИК). Выходы 69 (БФСИК) и аналого-цифрового преобразователя 70 (АЦПК) являются входами микропроцессорного контроллера 71 (МПКК), выходы которого подключены к блоку окончательной обработки цифровых сигналов 49 (БООЦС), также к 67 (БРКСК) подключены управляющие сигналы микропроцессорного контроллера 71 (МПКК).Blocks of preliminary processing of digital signals 46 (BPOPS1), ..., 47 (BPOPSK), ..., 48 (BPOPSN) are made the same way. In Fig.4 as an example, a functional diagram of the block of preliminary processing of digital signals 47 (BPOPSK). The block consists of three active half-wave rectifiers 64 (ADPVK _A ), 65 (ADPVK _B ), 66 (ADPVK _C ), the outputs of which are connected to the signal separation and switching block 67 (BRKSK). The outputs 67 (BRKSK) are connected to the inputs of the unit for integration and normalization of signals 68 (BINSK) and the unit for generating and counting pulses 69 (BFSIK). The outputs 69 (BFSIK) and the analog-to-digital converter 70 (ATSPK) are the inputs of the microprocessor controller 71 (MPKK), the outputs of which are connected to the unit for final processing of digital signals 49 (BOOCC), and control signals of the microprocessor controller 71 are also connected to 67 (BRKSK) ( IPPC).

Рассмотрим пример реализации способа с помощью автоматизированной системы контроля состояния бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа группы трехфазных электротехнических объектов.Consider an example of the implementation of the method using an automated system for monitoring the state of paper-oil insulation of a capacitor type group of three-phase electrical objects.

Удобно проводить анализ поведения системы в трех характерных режимах:It is convenient to analyze the behavior of the system in three characteristic modes:

- исправное состояние бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа всей группы трехфазных электротехнических объектов, коронные разряды в изоляции отсутствуют;- the working condition of the paper-oil insulation of the capacitor type of the entire group of three-phase electrical objects, corona discharges in the insulation are absent;

- исправное состояние бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа всей группы трехфазных электротехнических объектов при наличии коронных разрядов;- the working condition of the paper-oil insulation of the capacitor type of the entire group of three-phase electrical objects in the presence of corona discharges;

- частичные разряды в бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа в фазе одного из электротехнических объектов.- partial discharges in paper-oil insulation of the capacitor type in the phase of one of the electrical objects.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Рассмотрим исправное состояние бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа всех электротехнических объектов 1 (ЭO1),…, 2 (ЭОК),…, 3 (ЭON) группы трехфазных электротехнических объектов I при отсутствии в них коронных разрядов. В напряжениях на емкостях C2_Ai, C2_Bi, С2_Ci где i=1,…, K,…,N, соответственно, между зажимами 4 (ИВ1_A), 5 (ИВ1_в),…12 (ИBN_C) и 13 (З1_А), 14 (З1_В),…, 21 (ЗN_C), соответственно, модулей контроля 22 (МК1),…, 23 (МКК),…, 24 (MKN), т.е. на входах блоков присоединения к объекту 25 (БПО1_А),26 (БПО1_В), 27 (БПО1_С),…, 28 (БПОК_А), 29 (БПОК_в), 30 (БПОК_С),…, 31 (БПОN_А), 32 (БПON_В), 33 (БПОN_с) отсутствуют составляющие, характерные для частичных и коронных разрядов. Указанные составляющие отсутствуют также в напряжении на выходах указанных блоков, а также блоков 34 (БКАЗ1_А), 35 (БКАЗ1_В), 36 (БКАЗ1_С),…, 37 (БКАЗК_А), 38 (БКАЗК_В), 39 (БКАЗК_С),…, 40 (БKAЗN_A), 41 (БKAЗN_B), 42 (БKAЗN_C). Так как в напряжении на входах блоков 43 (БОАС1),…, 44 (БОАСК),…, 45 (БОАСN) отсутствуют составляющие, характерные для частичных и коронных разрядов, то выходные сигналы указанных блоков близки к нулю, что обеспечивается фильтрами высоких частот, например 61 (ФВЧК_А), 62 (ФВЧК_В), 63 (ФВЧК_С) в блоке 44 (БОАСК). Следовательно, входные и выходные сигналы блоков 46 (БПОЦС1),…, 47 (БПОЦСК),…, 48 (БПОЦСN) также близки к нулю. В блоке 49 (БООЦС) определяется отсутствие ухудшения состояния изоляции электротехнических объектов I (ГТЭО). Блок сигнализации 50 (БС) не выдает сигнала о неисправности изоляции электротехнических объектов.Consider the working condition of the paper-oil insulation of the condenser type of all electrical objects 1 (EO1), ..., 2 (EOK), ..., 3 (EON) of the group of three-phase electrical objects I in the absence of corona discharges in them. In the voltages at the capacitances C2 _Ai , C2 _Bi , C2 _Ci where i = 1, ..., K, ..., N, respectively, between terminals 4 (IV1 _A ), 5 (IV1 _in ), ... 12 (IBN _C ) and 13 ( Z1 _A ), 14 (Z1 _B ), ..., 21 (ZN _C ), respectively, of the control modules 22 (MK1), ..., 23 (MKK), ..., 24 (MKN), i.e. at the inputs of the units connecting to the object 25 (BPO1 _A ), 26 (BPO1 _V ), 27 (BPO1 _S ), ..., 28 (BPOK _A ), 29 (BPOK _c ), 30 (BPOK _S ), ..., 31 (BPON _A ), 32 (BPON _V ), 33 (BPOON _s ) there are no components characteristic of partial and corona discharges. The indicated components are also absent in the voltage at the outputs of these blocks, as well as blocks 34 (BKAZ1 _A ), 35 (BKAZ1 _V ), 36 (BKAZ1 _S ), ..., 37 (BKAZK _A ), 38 (BKAZK _B ), 39 (BKAZK _S ), ..., 40 (BKAZN _A ), 41 (BKAZN _B ), 42 (BKAZN _C ). Since the voltage at the inputs of blocks 43 (BOAC1), ..., 44 (BOASK), ..., 45 (BOASN) lacks components characteristic of partial and corona discharges, the output signals of these blocks are close to zero, which is ensured by high-pass filters, for example, 61 (high-pass filter _A ), 62 (high-pass filter _B ), 63 (high-pass filter _C ) in block 44 (BOASK). Therefore, the input and output signals of blocks 46 (BPOPS1), ..., 47 (BPOPSK), ..., 48 (BPOPSN) are also close to zero. In block 49 (BOOCS), the absence of deterioration of the insulation status of electrical facilities I (STE) is determined. The alarm unit 50 (BS) does not give a signal about a malfunction in the insulation of electrical objects.

Рассмотрим исправное состояние бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа группы трехфазных электротехнических объектов I (ГТЭО): 1 (ЭO1),…, 2 (ЭОК),…, 3 (ЭОN) при наличии коронных разрядов. Для высоковольтного оборудования характерным является наличие коронных разрядов, которые имеют в спектральном составе составляющие, трудно отличимые от частичных разрядов. Так как уровень коронного разряда определяется напряженностью электрического поля на поверхности проводника, то в первом приближении интенсивность таких разрядов во всех фазах всех электротехнических объектов одинакова, причем знаки импульсов коронных разрядов в одноименных фазах электротехнических объектов в один и тот же момент времени также одинаковы. Кроме того, интенсивность импульсов коронных разрядов более высока в положительный полупериод напряжения сети [Сви П.М. Методы и средства диагностики оборудования высокого напряжения. - М.: Энергоатомиздат, 1992. С.117-119]. Указанные обстоятельства позволяет выполнить отстройку от помех, обусловленных коронными разрядами.Consider the working condition of the paper-oil insulation of the capacitor type of the group of three-phase electrical engineering objects I (GTEO): 1 (EO1), ..., 2 (EOK), ..., 3 (EON) in the presence of corona discharges. The presence of corona discharges, which have components in the spectral composition that are difficult to distinguish from partial discharges, is characteristic for high-voltage equipment. Since the level of the corona discharge is determined by the electric field strength on the surface of the conductor, in the first approximation the intensity of such discharges in all phases of all electrical objects is the same, and the signs of the pulses of corona discharges in the same phases of electrical objects at the same time are also the same. In addition, the intensity of the pulses of the corona discharges is higher in the positive half-period of the mains voltage [Sw. P.M. Methods and diagnostic tools for high voltage equipment. - M .: Energoatomizdat, 1992. S.117-119]. These circumstances allows you to perform the offset from interference caused by corona discharges.

Пусть интенсивность коронных разрядов в какой-либо фазе одного из электротехнических объектов, например на фазе В электротехнического объекта 2 (ЭОК), более высока, чем в остальных фазах этого же объекта и других объектов. В этом случае в напряжениях на емкости С2_ВК, соответственно между зажимамиLet the intensity of corona discharges in any phase of one of the electrotechnical objects, for example, at phase B of the electrotechnical object 2 (EOK), be higher than in other phases of the same object and other objects. In this case, in the voltages on the capacitance C2 _VK , respectively, between the terminals

8 (ИВК_В) и 17 (ЗК_В) модуля контроля 23 (МКК), т.е. на входах блока присоединения к объекту 29 (БПОК_В), появляется ток с составляющими, характерными для указанного процесса. Эти составляющие возникают также в напряжении на выходе блока 29 (БПОК_В), а также блока 38 (БКАЗК_В). В напряжении на входе блока 44 (БОАСК) также имеются составляющие, характерные для коронных разрядов. В напряжении на измерительном шунте 56 (ИШК_В) также появляются составляющие, характерные для коронных разрядов. Подключенный к измерительному шунту дифференциальный усилитель 59 (ДУК_В) усиливает полезный сигнал и увеличивает отношения «сигнал/помеха» в своем выходном напряжении. Напряжение с выхода дифференциального усилителя после высокочастотной фильтрации с помощью фильтра верхних частот 62 (ФВЧК_В) подается на вход блока предварительной обработки цифровых сигналов 47 (БПОЦСК), т.е. на вход активного двухполупериодного выпрямителя 65 (АДПВК_B). С выхода активного двухполупериодного выпрямителя ток с составляющими, характерными для коронных разрядов, подается через блок разделения и коммутации сигналов 67 (БРКСК) на входы блока интегрирования и нормирования сигналов 68 (БИНСК), с выхода которого сигнал поступает на входы аналого-цифрового преобразователя 70 (АЦПК), и блок формирования и счета импульсов 69 (БФСИК), с выходов которых сигнал, содержащий составляющие характерные для коронных разрядов, в цифровой форме подается на вход микропроцессорного контроллера 71 (МПКК). С выхода микропроцессорного контроллера, т.е. с выхода блока 47 (БПОЦСК) сигнал, содержащий составляющие характерные для коронных разрядов, подается на вход блока окончательной обработки цифровых сигналов 49 (БООЦС). Так как импульсы коронных разрядов возникают в положительные полупериоды напряжения сети, а измерение среднего тока импульсов разрядов и частоты следования указанных импульсов выполняется в промежутке углов от 7π/6 до 3π/2 периода напряжения соответствующей фазы, т.е. в отрицательный полупериод, то измеренный средний ток импульсов разрядов не будет превышать заданного значения, что выявляется в блоке окончательной обработки цифровых сигналов 49 (БООЦС) и сигнализация о повреждении изоляции контролируемых объектов отсутствует.8 (CPI _B ) and 17 (CC _B ) of the control module 23 (ICC), i.e. at the inputs of the unit connecting to the object 29 (BPOK _V ), a current appears with components characteristic of the specified process. These components also arise in the voltage at the output of block 29 (BPOK _B ), as well as block 38 (BKAZK _B ). The voltage at the input of block 44 (BOASK) also contains components characteristic of corona discharges. In the voltage at the measuring shunt 56 (ISHK _B ), components characteristic of corona discharges also appear. Connected to the measuring shunt, differential amplifier 59 (DUK _B ) amplifies the useful signal and increases the signal-to-noise ratio in its output voltage. The voltage from the output of the differential amplifier after high-pass filtering using a high-pass filter 62 (high-pass filter _V ) is supplied to the input of the digital signal preprocessing unit 47 (BPOPSK), i.e. to the input of an active half-wave rectifier 65 (ADPVK _B ). From the output of the active half-wave rectifier, a current with components characteristic of corona discharges is supplied through the signal separation and switching unit 67 (BRKSK) to the inputs of the signal integration and normalization unit 68 (BINSK), from which the signal is fed to the inputs of the analog-to-digital converter 70 ( ATSPK), and a pulse generation and counting unit 69 (BFSIK), from the outputs of which a signal containing components characteristic of corona discharges is digitally fed to the input of microprocessor controller 71 (MPKK). From the output of the microprocessor controller, i.e. from the output of block 47 (BPOPSK), a signal containing components characteristic of corona discharges is fed to the input of the block of final processing of digital signals 49 (BOOTSS). Since corona discharge pulses occur in positive half-periods of the mains voltage, and the average current of discharge pulses and the pulse repetition rate of these pulses are measured in the range of angles from 7π / 6 to 3π / 2 of the voltage period of the corresponding phase, i.e. in the negative half-period, then the measured average current of the discharge pulses will not exceed the specified value, which is detected in the block of final processing of digital signals 49 (BOOCS) and there is no alarm about damage to the insulation of the controlled objects.

Рассмотрим третий характерный режим: возникновение частичных разрядов в изоляции какой-либо фазы одного из электротехнических объектов, например, в изоляции фазы В электротехнического объекта 2 (ЭОК). В этом случае в напряжениях на емкости С2_ВК, соответственно между зажимами 8 (ИВК_В) и 17 (ЗК_В) модуля контроля 23 (МКК), т.е. на входах блока присоединения к объекту 29 (БПОК_В), появляется ток с составляющими, характерными для указанного процесса. Указанные составляющие возникают также в напряжении на выходе этого блока, а также блока 38 (БКАЗК_В). В напряжении на измерительном шунте 56 (ИШК_В) блока обработки аналоговых сигналов 44 (БОАСК) также появляются составляющие, характерные для частичных разрядов. Дифференциальный усилитель 59 (ДУК_В), подключенный к измерительному шунту 56 (ИШК_В), усиливает полезный сигнал и увеличивает отношение «сигнал/помеха» в своем выходном напряжении. Напряжение с выхода дифференциального усилителя 59 (ДУК_В) после высокочастотной фильтрации с помощью фильтров верхних частот 62 (ФВЧК_В) подается на вход блока предварительной обработки цифровых сигналов 47 (БПОЦСК). Так как в напряжениях между измерительными выводами 8 (ИВК_В) и соответственной точкой заземления 17 (ЗК_В) имеются составляющие с частотами, характерными для частичных разрядов, то в напряжении на выходе фильтра верхних частот 62 (ФВЧК_В) появляются значительные по величине составляющие, характерные для частичных разрядов. Указанные составляющие представляют собой прямоугольные импульсы напряжения с длительностью в десятки наносекунд. В блоке предварительной обработки цифровых сигналов 47 (БПОЦСК) осуществляется выпрямление сигнала, поступающего с 62 (ФВЧК_В), измерение среднего тока импульсов частичных разрядов, а также измерение частот указанных импульсов. В блоке окончательной обработки цифровых сигналов 49 (БООЦС) производится сравнение среднего тока и частоты следования указанных им пульсов с заданными уровнями и выявление объекта с повышенными средним током и частотой следования импульсов частичных разрядов, т.е. электротехнического объекта 2 (ЭОК). Блок сигнализации 50 (БС) выдает сигнал о неисправности изоляции фазы В контролируемого объекта 2 (ЭОК). Использование нескольких заданных значений среднего тока импульсов и частот их следования позволяет прогнозировать остаточный ресурс изоляции, т.е. время, в течение которого допускается работа контролируемого объекта с развивающимся дефектом изоляции.Consider the third characteristic mode: the occurrence of partial discharges in the isolation of any phase of one of the electrical objects, for example, in the isolation of phase B of the electrical object 2 (EEC). In this case, at the voltages at the capacitance C2 _VK , respectively, between the terminals 8 (IVK _V ) and 17 (ZK _V ) of the control module 23 (MKK), i.e. at the inputs of the unit connecting to the object 29 (BPOK _V ), a current appears with components characteristic of the specified process. These components also arise in the voltage at the output of this block, as well as block 38 (BKAZK _B ). In the voltage at the measuring shunt 56 (ISHK _B ) of the analog signal processing unit 44 (BOASK), components characteristic of partial discharges also appear. A differential amplifier 59 (ALC _B ) connected to a measuring shunt 56 (ASC _B ) amplifies the useful signal and increases the signal-to-noise ratio in its output voltage. The voltage from the output of the differential amplifier 59 (DUK _V ) after high-pass filtering using high-pass filters 62 (HPFB _V ) is supplied to the input of the digital signal preprocessing unit 47 (BPOPSK). Since the voltages between the measuring terminals 8 (IVK _V ) and the corresponding grounding point 17 (ZK _V ) contain components with frequencies characteristic of partial discharges, significant components appear in the voltage at the output of the high-pass filter 62 (HPF _V ), characteristic for partial discharges. These components are rectangular voltage pulses with a duration of tens of nanoseconds. The preprocessing unit 47 digital signals (BPOTSSK) rectification the signal is supplied with 62 (FVCHK _B), the measurement of average discharge current pulses and measuring frequency of said pulses. In the block of final processing of digital signals 49 (BOOCS), the average current and the pulse rate of the indicated pulses with specified levels are compared and an object with an increased average current and the pulse repetition rate of partial discharges is identified, i.e. electrical object 2 (EOK). The alarm unit 50 (BS) gives a signal about a malfunction of the insulation of phase B of the controlled object 2 (EOK). The use of several specified values of the average current of the pulses and their repetition frequencies allows us to predict the residual insulation resource, i.e. the time during which the operation of the controlled object with a developing insulation defect is allowed.

Предлагаемый способ обладает следующей совокупностью свойств, которую не имеет ни один из известных способов того же назначения:The proposed method has the following set of properties that none of the known methods of the same purpose have:

- селективная сигнализация о недопустимом ухудшении бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа различного высоковольтного оборудования (маслонаполненные вводы силовых трансформаторов, автотрансформаторов, реакторов и выключателей, маслонаполненные трансформаторы тока), что достигнуто за счет выявления наибольших средних токов и частот следования импульсов частичных разрядов в поврежденной фазе контролируемого объекта от аналогичных значений в неповрежденных фазах контролируемого объекта и во всех фазах остальных неповрежденных контролируемых объектов;- selective signaling about unacceptable deterioration of the paper-oil insulation of the capacitor type of various high-voltage equipment (oil-filled bushings of power transformers, autotransformers, reactors and switches, oil-filled current transformers), which was achieved by identifying the highest average currents and pulse repetition rates in the damaged phase of the controlled object from similar values in the intact phases of the controlled object and in all phases of the remaining intact controlled objects;

- отсутствие ложной сигнализации при коронном разряде, что достигнуто за счет сравнения среднего тока и частоты следования импульсов разрядов в отрицательный полупериод со средним током и частотой следования указанных импульсов в положительный полупериод в каждой из фаз каждого контролируемого объекта;- the absence of a false alarm during corona discharge, which was achieved by comparing the average current and pulse repetition rate of the discharges in the negative half period with the average current and the pulse repetition rate of the indicated pulses in the positive half period in each phase of each controlled object;

- отсутствие ложной сигнализации, обусловленной неэквипотенциальностью точек заземления контролируемых объектов, т.к. в любом случае средний ток импульсов частичных разрядов в поврежденном элементе превышает средний ток импульсов в других элементах;- the absence of a false alarm due to the nonequipotentiality of the grounding points of the controlled objects, because in any case, the average current of pulses of partial discharges in the damaged element exceeds the average current of pulses in other elements;

- отсутствие неправильных срабатываний при атмосферных осадках на загрязненной изоляции, что обусловлено малым уровнем возникающих при этом импульсов частичных разрядов;- the absence of incorrect responses during precipitation on contaminated insulation, which is due to the low level of partial discharge pulses arising from this;

- отсутствие ложной сигнализации при несимметричных напряжениях в высоковольтной сети, что достигнуто за счет сравнения среднего тока импульсов частичных разрядов в одноименных фазах контролируемых объектов. При этом все одноименные фазы контролируемых объектов находятся под одинаковым напряжением и средний ток импульсов в поврежденном объекте превышает средние токи импульсов в других объектах;- the absence of a false alarm at asymmetric voltages in the high-voltage network, which is achieved by comparing the average current of partial discharge pulses in the same phases of the controlled objects. Moreover, all phases of the same name of the controlled objects are under the same voltage and the average pulse current in the damaged object exceeds the average pulse currents in other objects;

- отсутствие ложной сигнализации, обусловленной токами влияний при отключении контролируемого объекта от питающей сети, т.к. при этом импульсы частичных разрядов отсутствуют.- the absence of a false alarm due to currents of influences when the controlled object is disconnected from the mains, because while the pulses of partial discharges are absent.

Claims

A method of automated control under operating voltage in a state of operation of a paper-oil insulation of a capacitor type of a group of three-phase electrical objects, which consists in measuring the average current of partial discharges and comparing it with a given value, characterized in that they additionally measure the pulse repetition rate of the partial discharges exceeding the specified level moreover, the measurements are carried out over a given time interval, and the time interval is selected for each phase in the interval y global from 7π / 6 to 3π / 2 of the voltage period of the corresponding phase, then alternately compare the average current of partial discharge pulses in the same phases of all electrical objects with each other and the pulse repetition rates of these pulses with specified values and with each other, and the damaged phase of the electrical object is selectively detected when the average current and the pulse repetition rate exceed the specified values and the corresponding values in the same phase of the remaining electrical objects in the same phase.