RU2422966C1

RU2422966C1 - Method to monitor insulation resource

Info

Publication number: RU2422966C1
Application number: RU2010112951/07A
Authority: RU
Inventors: Александр Ильич Левиуш (RU); Александр Ильич Левиуш; Александр Михайлович Наумов (RU); Александр Михайлович Наумов; Владимир Александрович Наумов (RU); Владимир Александрович Наумов; Владимир Сергеевич Петров (RU); Владимир Сергеевич Петров; Валерий Михайлович Стрелков (RU); Валерий Михайлович Стрелков; Герман Георгиевич Фокин (RU); Герман Георгиевич Фокин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Экра"
Priority date: 2010-04-05
Filing date: 2010-04-05
Publication date: 2011-06-27

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: method to monitor insulation resource includes treatment of equipment with the specified treatment frequency, which exceeds the industrial frequency at least by a factor of ten, measurement of instantaneous voltage values on electric equipment, comparison of measured instantaneous values modules with a rated value of the amplitude voltage at the electric equipment, detection of overvoltage, detection of value, which is in inverse relation with the detected permissible duration of exposure to each of the detected overvoltages, and its addition to the current value of the spent insulation resource. At the same time the specified value is periodically subtracted from the current value of the spent insulation resource, if overvoltages are not registered for the specified period of time, which makes it possible to take into account recovery processes that occur in the insulation in case overvoltage is not available for a long period of time. ^ EFFECT: increased validity of the spent insulation resource monitoring and provision of possibility of a more complete usage of the available electric equipment resource without reduction of operational reliability. ^ 2 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к электроэнергетике и, в частности, к средствам автоматического контроля ресурса изоляции высоковольтного электрооборудования в процессе его эксплуатации.The invention relates to the electric power industry and, in particular, to means for automatically controlling the insulation resource of high-voltage electrical equipment during its operation.

Уровень техникиState of the art

Ресурс изоляции высоковольтного электрооборудования в настоящее время регламентирован межгосударственным стандартом ГОСТ 1516.3-96 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции». Стандарт, в частности, устанавливает соответствие между каждым из нескольких фиксированных относительных значений перенапряжений (т.е. значений напряжения, превышающих номинальное значение, принятое за 1,0) и фиксированными величинами максимально допустимых длительностей воздействия этих перенапряжений на изоляцию электрооборудования и тем самым определяет интенсивность, с которой расходуется ресурс изоляции под воздействием перенапряжений различной степени.The insulation resource of high-voltage electrical equipment is currently regulated by the interstate standard GOST 1516.3-96 “Electrical equipment of alternating current for voltages from 1 to 750 kV. Requirements for dielectric strength ”. The standard, in particular, establishes a correspondence between each of several fixed relative values of overvoltages (i.e. voltage values exceeding the nominal value taken as 1.0) and fixed values of the maximum allowable durations of exposure of these overvoltages to the insulation of electrical equipment and thereby determines the intensity , with which the insulation resource is consumed under the influence of overvoltages of various degrees.

Известен способ автоматического контроля расхода ресурса изоляции электрооборудования в соответствии с указанным стандартом [патент RU 2145760, МПК H02H 9/04, 9/08, 2000 г.], выбранный в качестве прототипа. Согласно прототипу каждый полупериод промышленной частоты определяют амплитудное (т.е. максимальное за полупериод) значение напряжения на электрооборудовании, сравнивают измеренное напряжение с несколькими фиксированными значениями перенапряжений, по каждому из которых подсчитывают расход ресурса путем суммирования чисел, определяемых допустимой длительностью воздействия бóльшего из превышенных фиксированных значений перенапряжений, и определяют израсходованный ресурс изоляции, суммируя числа, накопленные отдельно по каждому из превышенных фиксированных значений перенапряжений.A known method of automatically controlling the consumption of the insulation resource of electrical equipment in accordance with the specified standard [patent RU 2145760, IPC H02H 9/04, 9/08, 2000], selected as a prototype. According to the prototype, each half-period of industrial frequency is determined by the amplitude (i.e., maximum half-period) voltage value on electrical equipment, the measured voltage is compared with several fixed values of overvoltages, for each of which the resource consumption is calculated by summing the numbers determined by the allowable exposure duration of the longer than the fixed overvoltage values, and determine the consumed isolation resource by summing the numbers accumulated separately for each and overshooting of the fixed values surge.

Недостаток прототипа - низкая достоверность контроля расходуемого ресурса изоляции. Это вызвано двумя причинами.The disadvantage of the prototype is the low reliability of the control of the consumed isolation resource. There are two reasons for this.

Первая из них состоит в следующем. Согласно таблице Б.2 указанного стандарта, в которой приводится восемь фиксированных значений перенапряжения, допустимая длительность перенапряжения сильно зависит от величины относительных перенапряжений (например, для силовых трансформаторов при изменении относительного перенапряжения от 1,025 до 1,25 его допустимая длительность воздействия меняется от 8 часов до 20 сек соответственно). Поэтому сравнение измеренных перенапряжений только с несколькими фиксированными перенапряжениями (например, с приведенными в указанной таблице стандарта) и, как следствие, выбор одного значения допустимой длительности воздействия для всех перенапряжений, попадающих в интервал между двумя стандартизованными значениями, сопровождается значительными погрешностями.The first of these is as follows. According to Table B.2 of the specified standard, which lists eight fixed values of overvoltage, the permissible overvoltage depends heavily on the magnitude of the relative overvoltages (for example, for power transformers, when the relative overvoltage changes from 1.025 to 1.25, its allowable exposure duration varies from 8 hours to 20 sec respectively). Therefore, a comparison of the measured overvoltages with only a few fixed overvoltages (for example, with those given in the specified table of the standard) and, as a result, the choice of one value of the permissible exposure duration for all overvoltages falling in the interval between two standardized values, is accompanied by significant errors.

Другая причина низкой достоверности контроля, выполняемого согласно прототипу, состоит в том, что в прототипе измеряют и сравнивают с номинальным амплитудным значением только одно (максимальное за полупериод) значение измеренного напряжения и характеризуют им интенсивность расхода ресурса изоляции за весь полупериод. Перенапряжения часто сопровождаются искажением синусоидальной формы напряжения и появлением кратковременных всплесков, превышающих амплитудное значение синусоидального напряжения. Наличие таких всплесков напряжения необходимо учитывать при определении расходуемого ресурса изоляции, однако в прототипе учитывается только один (максимальный за полупериод промышленной частоты) всплеск, по величине которого устанавливают интенсивность расхода ресурса изоляции на протяжении целого полупериода.Another reason for the low reliability of the control performed according to the prototype is that in the prototype only one value (maximum per half-period) of the measured voltage is measured and compared with the nominal amplitude value and characterize it by the intensity of consumption of the insulation resource for the entire half-period. Overvoltages are often accompanied by distortion of the sinusoidal voltage and the appearance of short-term surges exceeding the amplitude value of the sinusoidal voltage. The presence of such surges must be taken into account when determining the consumed insulation resource, however, the prototype takes into account only one (maximum per half-period of industrial frequency) surge, the magnitude of which determines the intensity of consumption of the insulation resource over the entire half-period.

В результате прототип дает лишь грубую, приблизительную оценку расходуемого ресурса и для того, чтобы гарантировать надежную работу электрооборудования, приходится эксплуатировать его с укороченным межремонтным периодом.As a result, the prototype gives only a rough, rough estimate of the consumed resource and in order to guarantee the reliable operation of electrical equipment, it is necessary to operate it with a shortened overhaul period.

Задача изобретения - устранить указанный недостаток.The objective of the invention is to eliminate this drawback.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Технический результат изобретения - повышение достоверности контроля расходуемого ресурса изоляции и соответственно возможность более полно использовать имеющийся ресурс электрооборудования без снижения эксплуатационной надежности.The technical result of the invention is to increase the reliability of monitoring the consumed insulation resource and, accordingly, the ability to more fully use the existing resource of electrical equipment without compromising operational reliability.

Предметом изобретения является способ контроля ресурса изоляции высоковольтного электрооборудования, заключающийся в том, что с заданной частотой обработки, по меньшей мере, на порядок превышающей промышленную частоту, измеряют мгновенные значения напряжения на электрооборудовании, сравнивают модули измеренных мгновенных значений с номинальной величиной амплитудного напряжения на электрооборудовании, выявляют перенапряжения, находят величину, обратно зависящую от найденной допустимой длительности воздействия каждого выявленного перенапряжения, и добавляют ее к текущему значению израсходованного ресурса изоляции.The subject of the invention is a method for monitoring the insulation resource of high-voltage electrical equipment, which consists in the fact that with a given processing frequency of at least an order of magnitude higher than the industrial frequency, the instantaneous voltage values of the electrical equipment are measured, the modules of the measured instantaneous values are compared with the nominal value of the amplitude voltage of the electrical equipment, identify overvoltage, find a value that inversely depends on the found acceptable duration of exposure of each detected about overvoltage, and add it to the current value of the consumed isolation resource.

Это обеспечивает получение вышеуказанного технического результата.This provides the above technical result.

Изобретение имеет развитие, которое состоит в том, что из текущего значения израсходованного ресурса изоляции периодически вычитают заданную величину, если перенапряжения не зафиксированы в течение заданного времени.The invention has a development, which consists in the fact that the set value is periodically subtracted from the current value of the consumed insulation resource if the overvoltage is not fixed for a specified time.

Это позволяет учесть процессы восстановления, идущие в изоляции при длительном отсутствии перенапряжений.This allows you to take into account the recovery processes that occur in isolation with a prolonged absence of overvoltage.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На фиг.1 представлена функциональная блок-схема, иллюстрирующая осуществление способа с учетом его развития. Фиг.2 иллюстрирует характер зависимости допустимой длительности воздействия перенапряжения от его величины.Figure 1 presents a functional block diagram illustrating the implementation of the method, taking into account its development. Figure 2 illustrates the nature of the dependence of the allowable duration of the effect of overvoltage on its value.

Блок-схема содержит аналого-цифровой преобразователь(АЦП) 1 и функциональные блоки 2-9, отражающие последовательность операций над получаемыми с АЦП 1 цифровыми данными для осуществления предлагаемого способа. Функции блоков 2-9 могут быть реализованы на программируемом микропроцессорном терминале. Блок 2 на фиг.1 снабжен вертикальной стрелкой, иллюстрирующей его запуск с частотой обработки, которая выбирается, по меньшей мере, на порядок больше промышленной частоты.The block diagram contains an analog-to-digital converter (ADC) 1 and function blocks 2-9, which reflect the sequence of operations on digital data received from the ADC 1 for implementing the proposed method. The functions of blocks 2-9 can be implemented on a programmable microprocessor terminal. Block 2 in figure 1 is equipped with a vertical arrow, illustrating its launch with a processing frequency that is selected at least an order of magnitude greater than the industrial frequency.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

АЦП 1 преобразует мгновенные значения аналогового напряжения, поступающего от датчика напряжения на электрооборудование (например, от измерительного трансформатора напряжения), в цифровые отсчеты.The ADC 1 converts the instantaneous values of the analog voltage coming from the voltage sensor to electrical equipment (for example, from a voltage measuring transformer) into digital readings.

Блок 2 с заданной частотой обработки принимает от АЦП 1 цифровые отсчеты (мгновенные значения напряжения) и сравнивает их модули с номинальной амплитудой синусоидального напряжения. Частота обработки, по меньшей мере, на порядок превышает промышленную частоту и определяется максимальной частотой спектра контролируемых перенапряжений. В случае превышения номинальной амплитуды модуль данного отсчета фиксируется как перенапряжение и его значение выдается в блок 3. В тех случаях, когда номинальная амплитуда не превышена (т.е. перенапряжения нет), сигнал на выход блока 2 не поступает.Block 2 with a given processing frequency receives from the ADC 1 digital samples (instantaneous voltage values) and compares their modules with the nominal amplitude of the sinusoidal voltage. The processing frequency is at least an order of magnitude higher than the industrial frequency and is determined by the maximum frequency of the spectrum of controlled overvoltages. If the nominal amplitude is exceeded, the module of this reference is recorded as an overvoltage and its value is output to block 3. In cases where the nominal amplitude is not exceeded (i.e. there is no overvoltage), the signal to the output of block 2 is not received.

Блок 3 определяет интенсивность расхода ресурса изоляции, соответствующую величине перенапряжения, зафиксированного блоком 2, следующим образом.Block 3 determines the intensity of the consumption of the insulation resource corresponding to the amount of overvoltage recorded by block 2, as follows.

В памяти микропроцессорного терминала хранится (в виде подробной таблицы цифровых значений) зависимость допустимой длительности воздействия от величины перенапряжения, полученная путем интерполяции соответствующих данных, приведенных в вышеуказанном стандарте (см. фиг.2). Выбирая из указанной таблицы цифровое значение длительности, соответствующее поступившему из блока 2 значению перенапряжения, блок 3 находит допустимую длительность его воздействия и выдает ее в блок 4.The memory of the microprocessor terminal stores (in the form of a detailed table of digital values) the dependence of the allowable exposure duration on the magnitude of the overvoltage obtained by interpolating the corresponding data given in the above standard (see figure 2). Choosing from the specified table a digital value of the duration corresponding to the overvoltage value received from block 2, block 3 finds the permissible duration of its impact and gives it to block 4.

Блок 4 вычисляет относительный расход ресурса изоляции, пропорциональный интенсивности расхода ресурса на интервале Δt обработки как величину, обратную допустимой длительности T_i воздействия, полученной из блока 3 на i-м интервале обработки. Использование высокой частоты обработки позволяет считать, что перенапряжение на электрооборудовании, а следовательно, и интенсивность расхода ресурса на одном интервале обработки практически не меняется. Поэтому величина относительного ресурса, израсходованного за этот интервал, может быть сразу получена из таблицы, если в ней вместо допустимых длительностей воздействия будут храниться обратные им величины. При этом коэффициент пропорциональности, используемый для вычисления расходуемого ресурса, лишь масштабирует вычисления и может выбираться из соображений удобства.Block 4 calculates the relative consumption of the insulation resource, proportional to the intensity of the resource consumption in the processing interval Δt as the reciprocal of the allowable exposure duration T _i obtained from block 3 on the i-th processing interval. The use of a high processing frequency allows us to assume that the overvoltage on the electrical equipment, and therefore the resource consumption rate at one processing interval, remains practically unchanged. Therefore, the value of the relative resource spent for this interval can be immediately obtained from the table if, instead of the permissible exposure durations, the values inverse to it are stored in it. At the same time, the proportionality coefficient used to calculate the consumed resource only scales the calculations and can be selected for convenience.

Полученное блоком 4 значение расходуемого ресурса далее добавляется сумматором 5 к текущему значению израсходованного ресурса Р изоляции, которое храниться в ячейке 6 памяти микропроцессорного терминала, реализующего предлагаемый способ.The value of the consumed resource obtained by block 4 is then added by the adder 5 to the current value of the consumed isolation resource P, which is stored in the memory cell 6 of the microprocessor terminal that implements the proposed method.

Вышеописанные операции выполняются над относительными величинами: значения напряжений могут обрабатываться, например, в виде их отношения к номинальной величине амплитудного напряжения, а значения расходуемого ресурса изоляции - в виде долей полного ресурса изоляции, условно принятого за единицу. Таким образомThe above operations are performed on relative values: the voltage values can be processed, for example, in the form of their relation to the nominal value of the amplitude voltage, and the values of the consumed insulation resource - in the form of fractions of the total insulation resource, conventionally taken as a unit. In this way

При отсутствии перенапряжений в течение достаточно длительного времени ресурс изоляции постепенно восстанавливается. Исходя из этого свойства изоляции изобретение предусматривает развитие, которое может быть осуществлено следующим образом.In the absence of overvoltage for a sufficiently long time, the insulation resource is gradually restored. Based on this property of insulation, the invention provides for the development, which can be carried out as follows.

Таймер 7 обнуляется при выдаче блоком 2 в блок 3 данных о каждом перенапряжении. При отсутствии таких обнулений (т.е. при отсутствии сигналов о перенапряжении) таймер 7 через заданное время срабатывает и запускает блок 8, который с помощью сумматора 5 обеспечивает периодическое вычитание заранее заданных относительных величин из текущего относительного значения израсходованного ресурса изоляции, хранимого в ячейке 6 памяти микропроцессорного терминала. Когда это значение достигнет нуля, на выходе дешифратора 9 нулевого значения появляется сигнал, поступающий на инверсный вход блока 8 и останавливающий его.The timer 7 is reset when block 2 issues block 3 data on each overvoltage. In the absence of such nullifications (i.e., in the absence of signals about overvoltage), the timer 7 after a specified time is activated and starts block 8, which, using the adder 5, periodically subtracts the predetermined relative values from the current relative value of the consumed isolation resource stored in cell 6 microprocessor terminal memory. When this value reaches zero, at the output of the zero-value decoder 9 a signal appears that arrives at the inverse input of block 8 and stops it.

Данные о текущем значении израсходованного ресурса изоляции, хранимые в ячейке 6, и об исчерпании ресурса изоляции могут быть использованы для автоматического управления рабочим напряжением на контролируемом оборудовании (например, для компенсации емкостных перенапряжений на линии электропередачи путем подключения шунтирующих реакторов и снятия напряжения с оборудования, исчерпавшего ресурс изоляции) и/или для информирования персонала.Data on the current value of the consumed insulation resource stored in cell 6 and on the exhaustion of the insulation resource can be used to automatically control the operating voltage on the controlled equipment (for example, to compensate for capacitive overvoltages on a power line by connecting shunt reactors and removing voltage from equipment that has exhausted isolation resource) and / or to inform staff.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить достоверность контроля расходуемого ресурса изоляции и за счет этого продлить межремонтный период обслуживания электрооборудования без снижения его надежности.Using the proposed method allows to increase the reliability of monitoring the consumed insulation resource and thereby extend the overhaul period of maintenance of electrical equipment without compromising its reliability.

Claims

1. The method of controlling the insulation resource of high-voltage equipment, which consists in the fact that with a given processing frequency of at least an order of magnitude higher than the industrial frequency, instantaneous voltage values on electrical equipment are measured, modules of measured instantaneous values are compared with rated amplitude voltage on electrical equipment, and overvoltage is detected , find the acceptable duration of its impact and add to the current value of the consumed isolation resource the relative consumption of the resource for processing the shaft, as the reciprocal of the found valid duration of exposure.

2. The method according to claim 1, characterized in that the predetermined value is periodically subtracted from the current value of the consumed insulation resource if the overvoltage is not fixed for a given time.