RU2428706C1 - Monitoring method of technical state of windings of three-winding transformers under load - Google Patents

Monitoring method of technical state of windings of three-winding transformers under load Download PDF

Info

Publication number
RU2428706C1
RU2428706C1 RU2010121702/28A RU2010121702A RU2428706C1 RU 2428706 C1 RU2428706 C1 RU 2428706C1 RU 2010121702/28 A RU2010121702/28 A RU 2010121702/28A RU 2010121702 A RU2010121702 A RU 2010121702A RU 2428706 C1 RU2428706 C1 RU 2428706C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
windings
values
voltages
current
currents
Prior art date
Application number
RU2010121702/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ефрем Иосифович Гольдштейн (RU)
Ефрем Иосифович Гольдштейн
Антон Викторович Прохоров (RU)
Антон Викторович Прохоров
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2010121702/28A priority Critical patent/RU2428706C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2428706C1 publication Critical patent/RU2428706C1/en

Links

Landscapes

  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: sets of instantaneous current values of each phase or two or three windings and voltages of each phase of all transformer windings are recorded for the same instants of time. Actual values of currents and voltages, phase shift angles between voltage and current of windings and between voltages of the first and the second, the first and the third windings are determined. Phase shift angle values between voltages of windings are reduced to nominal supply voltage frequency. Actual values of currents of windings are reduced to nominal voltages of windings. Actual values of active and reactive components of reduced currents are determined. Phase shift angle values between voltages of the first and the second windings, phase shift angle between voltages of the first and the third windings, and actual values of active and reactive components of reduced currents of windings are stored and accepted as base values. Base data is stored not less than for four various loading modes of transformer. Coefficients of equations of two characteristic planes are determined as per base data. As per sets of instantaneous values of currents of windings and voltages of the first, the second and the third windings for any loading operating mode of transformer there determined are phase shift angles between voltages of the first and the second, the first and the third windings and actual values of active and reactive components of reduced currents of windings. As per actual values of active and reactive components of reduced currents of windings, actual values of active and reactive components of reduced currents of windings and phase shift angles between voltages of the first and the second, the first and the third windings, which are determined for one of the base modes, and coefficients of equations of the appropriate characteristic planes there determined are values of base phase shift angles between voltages of the first and the second, the first and the third windings for current loading mode. Relative deviations of phase shift angle values between voltages of the first and the second, the first and the third windings of current mode of values of the appropriate base phase shift angles are determined. State of windings is estimated as per those values. ^ EFFECT: possibility of performing operative monitoring of transformers under load. ^ 4 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электромеханики, а именно к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использовано для контроля технического состояния обмоток трехобмоточных трансформаторов под нагрузкой.The invention relates to the field of electromechanics, and in particular to the use of information processing in electromechanics, and can be used to control the technical condition of the windings of three-winding transformers under load.

Известен способ оперативного контроля и защиты обмоток трансформаторов [Патент РФ №2339963, МПК G01R 31/06, опубл. 27.11.2008], заключающийся в том, что во время работы контролируемого силового трансформатора производят измерения мгновенных значений напряжения первичной обмотки, напряжения и тока вторичной обмотки. Приводят вторичные величины к первичным. Определяют разность напряжений первичной и вторичной обмоток. Одновременно определяют индуктивную составляющую разности напряжений, вычитая из полученной разности напряжений произведение приведенного тока вторичной обмотки и активного сопротивления обмоток. Определяют мгновенные значения производной приведенного тока вторичной обмотки по времени. Находят мгновенные значения индуктивности обмоток как отношение мгновенных значений индуктивной составляющей разности напряжений к мгновенным значениям производной приведенного тока вторичной обмотки. Усредняют полученные значения индуктивности на периоде. Определяют мощность активных потерь в обмотках и действующее значение приведенного тока вторичной обмотки, которые используют для определения активного сопротивления обмоток. При усреднении мгновенных значений индуктивности исключают пиковые значения. Затем определяют относительные отклонения полученных значений индуктивности и активного сопротивления обмоток от величин, определенных на заведомо исправном трансформаторе. Далее сравнивают полученные отклонения с заранее заданной уставкой, и если хотя бы одно из этих отклонений больше заданной уставки, то делают вывод о неисправном состоянии обмоток контролируемого трансформатора и подают сигнал на его отключение.There is a method of operational monitoring and protection of transformer windings [RF Patent No. 2339963, IPC G01R 31/06, publ. November 27, 2008], which consists in the fact that during operation of the controlled power transformer, measurements are made of the instantaneous values of the primary voltage, voltage and current of the secondary winding. Secondary values are brought to primary. The voltage difference of the primary and secondary windings is determined. At the same time, the inductive component of the voltage difference is determined by subtracting the product of the reduced current of the secondary winding and the active resistance of the windings from the obtained voltage difference. The instantaneous values of the time derivative of the reduced secondary current are determined. The instantaneous values of the inductance of the windings are found as the ratio of the instantaneous values of the inductive component of the voltage difference to the instantaneous values of the derivative of the reduced current of the secondary winding. Average the inductance values obtained over the period. The power of active losses in the windings and the effective value of the reduced current of the secondary winding are determined, which are used to determine the active resistance of the windings. When averaging instantaneous inductance values, peak values are eliminated. Then, the relative deviations of the obtained values of the inductance and active resistance of the windings from the values determined on a known-good transformer are determined. Next, the obtained deviations are compared with a predetermined set point, and if at least one of these deviations is greater than the set point, then a conclusion is made about the faulty state of the windings of the transformer being monitored and a signal is sent to turn it off.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

- использование в расчетах приведенных величин напряжений и токов;- use in the calculations of the given values of voltages and currents;

- необходимость сравнения контролируемых параметров с параметрами, определенными на заведомо исправном трансформаторе, что требует применения данного способа либо с момента ввода нового трансформатора в эксплуатацию (это сокращает область применения данного способа), либо предполагает определение необходимых параметров на исправном оборудовании аналогичного типа (это не всегда целесообразно, так как контролируемые параметры могут различаться даже для аналогичных трансформаторов из-за особенностей их изготовления);- the need to compare the monitored parameters with the parameters determined on a known-good transformer, which requires the application of this method either from the moment a new transformer is put into operation (this reduces the scope of this method), or involves determining the necessary parameters on non-defective equipment of a similar type (this is not always it is advisable, since the controlled parameters can vary even for similar transformers due to the peculiarities of their manufacture);

- отсутствуют процедуры для оперативного контроля обмоток трехобмоточных трансформаторов.- there are no procedures for the operational control of the windings of three-winding transformers.

Известен способ контроля состояния обмоток трансформатора [А.с. СССР №1742750, G01R 31/02, опубл. 23.06.1992], выбранный в качестве прототипа, включающий одновременные измерения напряжений и токов каждой обмотки при ограниченной нагрузке трансформатора в фиксированные моменты времени, определение значений параметров контроля и их отклонений от эталонных значений параметров контроля. Одновременно с измерением напряжений и токов обмоток дополнительно измеряют частоту напряжения сети. В качестве параметра контроля принимают полное сопротивление рассеяния трансформатора Z, если для контролируемого трансформатора справедливо соотношение A known method of monitoring the status of the transformer windings [A. USSR No. 1742750, G01R 31/02, publ. 06/23/1992], selected as a prototype, including simultaneous measurements of the voltages and currents of each winding with a limited transformer load at fixed time points, determination of the values of the control parameters and their deviations from the reference values of the control parameters. Simultaneously with the measurement of voltages and currents of the windings, the network voltage frequency is additionally measured. As a control parameter, take the total dissipation resistance of the transformer Z, if for the controlled transformer the ratio

X>>R,X >> R,

где X - индуктивное сопротивление обмоток,where X is the inductive resistance of the windings,

R - активное сопротивление обмоток.R is the active resistance of the windings.

В противном случае, а также при искажении формы кривой напряжения или тока в качестве параметров контроля принимают индуктивности рассеяния L и активные сопротивления R обмоток, что повышает точность предлагаемого способа.Otherwise, as well as when the shape of the voltage or current curve is distorted, the leakage inductance L and the active resistance R of the windings are taken as control parameters, which increases the accuracy of the proposed method.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

- зависимость величин контролируемых параметров от режимов работы трансформатора, что затрудняет различение естественных отклонений контролируемых параметров, вызванных изменением нагрузочного режима трансформатора, и отклонений, сигнализирующих об изменении технического состояния обмоток трансформатора;- the dependence of the values of the monitored parameters on the operating modes of the transformer, which makes it difficult to distinguish between natural deviations of the controlled parameters caused by changes in the load mode of the transformer, and deviations signaling a change in the technical condition of the transformer windings;

- ограничения на использование данного способа только в определенных нагрузочных режимах трансформатора затрудняют его использование в реальных условиях эксплуатации при постоянно меняющейся нагрузке;- restrictions on the use of this method only in certain load conditions of the transformer make it difficult to use in real operating conditions with a constantly changing load;

- использование при расчетах контролируемых параметров разностных уравнений с приведенными величинами может приводить к возникновению дополнительных погрешностей расчетов, так как в большинстве случаев используемые коэффициенты приведения отличаются от действительных коэффициентов трансформации, а члены разностных уравнений являются весьма близкими величинами.- the use of difference equations with the given values when calculating the controlled parameters of the parameters can lead to the appearance of additional calculation errors, since in most cases the used reduction coefficients differ from the actual transformation coefficients, and the terms of the difference equations are very close values.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа контроля технического состояния обмоток трехобмоточных трансформаторов под нагрузкой, позволяющего оперативно получать информацию об изменении технического состояния обмоток трансформаторов, только на основе данных о токах и напряжениях обмоток трансформатора, полученных в любых нагрузочных режимах контролируемых трансформаторов с момента начала осуществления их контроля.The objective of the invention is to provide a method for monitoring the technical condition of the windings of three-winding transformers under load, which allows you to quickly obtain information about changes in the technical condition of transformer windings, only on the basis of data on currents and voltages of transformer windings obtained in any load conditions of controlled transformers from the moment they are controlled .

Способ контроля технического состояния обмоток трехобмоточных трансформаторов под нагрузкой заключается в том, что одновременно измеряют напряжения и токи обмоток, а также частоту напряжения сети. Определяют значения параметров контроля и их отклонения от базовых значений.A method of monitoring the technical condition of the windings of three-winding transformers under load is that they simultaneously measure the voltages and currents of the windings, as well as the frequency of the mains voltage. The values of the control parameters and their deviations from the base values are determined.

В отличие от прототипа, при работе трансформатора в нагрузочном режиме, когда по его первой обмотке протекает ток, равный сумме токов, протекающих во второй и третьей обмотках, регистрируют для одних и тех же моментов времени массивы мгновенных значений токов каждой фазы или двух, или трех обмоток и напряжений каждой фазы первой, второй и третьей обмоток трансформатора. Для каждой фазы трансформатора по массивам мгновенных значений токов или двух, или трех обмоток определяют действующие значения этих токов. По массивам мгновенных значений напряжений первой, второй и третьей обмоток определяют действующие значения этих напряжений. По массивам мгновенных значений и величинам действующих значений напряжений и токов обмоток трансформатора определяют углы сдвига фаз между напряжением и током обмоток трансформатора. По массивам мгновенных значений и действующим значениям напряжений первой, второй и третьей обмоток трансформатора определяют углы сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток трансформатора. Приводят значения углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток трансформатора к номинальной частоте напряжения сети. Приводят действующие значения токов обмоток к номинальным напряжениям обмоток. Определяют действующие значения активной и реактивной составляющих приведенных токов обмоток трансформатора. Запоминают определенные значения угла сдвига фаз между напряжениями первой и второй обмоток, угла сдвига фаз между напряжениями первой и третьей обмоток, действующие значения активной и реактивной составляющих приведенных токов обмоток и принимают их в качестве базовых. Далее, повторяя приведенную выше последовательность действий, определяют углы сдвига фаз между напряжениями первой и второй обмоток, углы сдвига фаз между напряжениями первой и третьей обмоток, действующие значения активной и реактивной составляющих приведенных токов обмоток и запоминают базовые данные еще не менее чем для четырех различных нагрузочных режимов трансформатора. По указанным базовым данным о различных нагрузочных режимах определяют коэффициенты уравнений двух характеристических плоскостей. Затем по массивам мгновенных значений токов обмоток и напряжений первой, второй и третьей обмоток для любого нагрузочного режима работы трансформатора определяют углы сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток, действующие значения активной и реактивной составляющих приведенных токов обмоток. По действующим значениям активной и реактивной составляющих приведенных токов обмоток, определенным для текущего нагрузочного режима, действующим значениям активной и реактивной составляющих приведенных токов обмоток и углам сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток, определенным для одного из базовых режимов, и коэффициентам уравнений соответствующих характеристических плоскостей определяют величины базовых углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток для текущего нагрузочного режима. Определяют относительные отклонения величин углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток текущего режима от величин соответствующих базовых углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток, если величины отклонений выходят за предел, свидетельствующий об изменении технического состояния обмоток, формируют сигнал об изменении технического состояния обмоток трансформатора.Unlike the prototype, when the transformer is in load mode, when a current flows along its first winding, equal to the sum of the currents flowing in the second and third windings, arrays of instantaneous current values of each phase or two or three are recorded for the same time points windings and voltages of each phase of the first, second and third transformer windings. For each phase of the transformer, the arrays of instantaneous values of currents or two or three windings determine the effective values of these currents. The arrays of instantaneous voltage values of the first, second and third windings determine the effective values of these voltages. The arrays of instantaneous values and the values of the effective values of the voltages and currents of the transformer windings determine the phase angle between the voltage and current of the transformer windings. The arrays of instantaneous values and the current voltage values of the first, second and third transformer windings determine the phase angle between the voltages of the first and second, first and third transformer windings. The values of the phase angle angles between the voltages of the first and second, first and third windings of the transformer are brought to the rated frequency of the mains voltage. The current values of the winding currents are brought to the rated voltage of the windings. The effective values of the active and reactive components of the reduced currents of the transformer windings are determined. Remember certain values of the phase angle between the voltages of the first and second windings, the phase angle between the voltages of the first and third windings, the effective values of the active and reactive components of the reduced currents of the windings and take them as the base. Further, repeating the above sequence of steps, the phase angles between the voltages of the first and second windings, the phase angles between the voltages of the first and third windings, the effective values of the active and reactive components of the reduced currents of the windings are determined and the basic data is stored for at least four different load transformer modes. Based on the specified basic data on various load conditions, the coefficients of the equations of two characteristic planes are determined. Then, from the arrays of instantaneous values of the currents of the windings and voltages of the first, second and third windings for any load mode of operation of the transformer, phase angles between the voltages of the first and second, first and third windings, the effective values of the active and reactive components of the reduced currents of the windings are determined. According to the effective values of the active and reactive components of the reduced currents of the windings, determined for the current load mode, the effective values of the active and reactive components of the reduced currents of the windings and phase angles between the voltages of the first and second, first and third windings, determined for one of the basic modes, and the coefficients equations of the corresponding characteristic planes determine the values of the base angles of the phase shift between the voltages of the first and second, first and third windings for the current load heavy duty mode. The relative deviations of the values of the phase angle between the voltages of the first and second, first and third windings of the current mode from the values of the corresponding base phase angles between the voltages of the first and second, first and third windings are determined if the deviation values are outside the limit, indicating a change in the technical condition of the windings form a signal about a change in the technical condition of the transformer windings.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет по данным о токах и напряжениях обмоток трансформатора, полученных не менее чем в пяти различных нагрузочных режимах, определить для его текущего технического состояния зависимости углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток от нагрузочных токов трансформатора; на основании полученных зависимостей и данных о токах и напряжениях трансформатора, полученных в любом нагрузочном режиме, определить величины базовых значений и значений углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток в текущем режиме и определить их относительные отклонения. Это обеспечивает возможность осуществления оперативного контроля технического состояния обмоток как однофазного, так и трехфазного трехобмоточного трансформатора по отклонениям величин углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток трансформатора. При этом нет необходимости располагать информацией о конструкции трансформатора и, в частности, о его обмоточных данных.Thus, the proposed method allows, according to the data on currents and voltages of the transformer windings obtained in at least five different load conditions, to determine for its current technical condition the dependences of the phase angle between the voltages of the first and second, first and third windings on the load currents of the transformer; Based on the obtained dependencies and data on transformer currents and voltages obtained in any load mode, determine the values of the basic values and the values of the phase angle between the voltages of the first and second, first and third windings in the current mode and determine their relative deviations. This provides the possibility of real-time monitoring of the technical condition of the windings of both single-phase and three-phase three-winding transformers according to deviations of the values of the phase angle between the voltages of the first and second, first and third windings of the transformer. There is no need to have information about the design of the transformer and, in particular, about its winding data.

На чертеже представлена аппаратная схема устройства, реализующего рассматриваемый способ.The drawing shows a hardware diagram of a device that implements the considered method.

В таблице 1 приведены паспортные данные трехфазного трехобмоточного трансформатора ТДТН-63000/110, модель которого использовалась при апробации разработанного способа контроля технического состояния обмоток трехобмоточных трансформаторов под нагрузкой.Table 1 shows the passport data of the three-phase three-winding transformer TDTN-63000/110, the model of which was used to test the developed method for monitoring the technical condition of the windings of three-winding transformers under load.

В таблице 2 приведены значения выходных величин функциональных блоков, полученные по результатам апробации при определении коэффициентов уравнений характеристических плоскостей.Table 2 shows the values of the output values of the functional blocks obtained by testing in determining the coefficients of the equations of the characteristic planes.

В таблице 3 приведены значения коэффициентов уравнений характеристических плоскостей, полученные при апробации.Table 3 shows the values of the coefficients of the equations of the characteristic planes obtained during testing.

В таблице 4 приведены значения выходных величин функциональных блоков, полученные по экспериментальным данным при определении отклонений углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток трансформатора от базовых величин.Table 4 shows the values of the output values of the functional blocks obtained from experimental data when determining the deviations of the phase angle between the voltages of the first and second, first and third windings of the transformer from the base values.

Предлагаемый способ контроля технического состояния обмоток трехобмоточных трансформаторов под нагрузкой может быть реализован при помощи устройства, которое содержит регистратор электрических сигналов 1 (РЭС), подключенный через коммутатор к трансформаторам тока и напряжения схемы измерения трехобмоточного трансформатора (на чертеже не показан). Выходы регистратора электрических сигналов 1 (РЭС) соединены с входами блока расчета действующих значений тока 2 (БРТ), входами блока расчета действующих значений напряжений 3 (БРН), входами блока расчета углов сдвига фаз между напряжениями 4 (БРФн-н), входами блока расчета углов сдвига фаз между напряжением и током 5 (БРФн-т). Выходы блока расчета действующих значений тока 2 (БРТ) соединены с входами блока расчета углов сдвига фаз между напряжением и током 5 (БРФн-т) и входами блока приведения тока 6 (БПТ). Выходы блока расчета действующих значений напряжений 3 (БРН) соединены с входами блока расчета углов сдвига фаз между напряжениями 4 (БРФн-н), с входами блока расчета углов сдвига фаз между напряжением и током 5 (БРФн-т) и входами блока приведения тока 6 (БПТ). Один из входов блока расчета углов сдвига фаз между напряжениями 4 (БРФн-н) соединен с выходом устройства измерения частоты сети (на чертеже не показано). Выходы блока расчета углов сдвига фаз между напряжением и током 5 (БРФн-т) и блока приведения тока 6 (БПТ) соединены с входами блока расчета активной составляющей тока 7 (БРАТ) и входами блока расчета реактивной составляющей тока 8 (БРРТ). Выходы блока расчета углов сдвига фаз между напряжениями 4 (БРФн-н) соединены с входами блока расчета коэффициентов 9 (БРК), блока расчета базовых углов 10 (БРБУ) и блока расчета отклонений углов 11 (БРОУ). Выходы блока расчета активной составляющей тока 7 (БРАТ) и блока расчета реактивной составляющей тока 8 (БРРТ) соединены с входами блока расчета коэффициентов 9 (БРК) и блока расчета базовых углов 10 (БРБУ). Выходы блока расчета коэффициентов 9 (БРК) соединены с входами блока расчета базовых углов 10 (БРБУ). Выходы блока расчета базовых углов 10 (БРБУ) соединены с входами блока расчета отклонений углов 11 (БРОУ), выходы которого соединены с устройством сбора и передачи данных (на чертеже не показан).The proposed method for monitoring the technical condition of the windings of three-winding transformers under load can be implemented using a device that contains an electrical signal recorder 1 (RES) connected via a switch to current and voltage transformers for measuring a three-winding transformer (not shown). The outputs of the electrical signal recorder 1 (RES) are connected to the inputs of the unit for calculating the effective values of current 2 (BRT), the inputs of the unit for calculating the effective values of voltage 3 (BRN), the inputs of the unit for calculating the phase angle between voltages 4 (BRFn-n), the inputs of the calculation unit angle of phase shift between voltage and current 5 (BRFn-t). The outputs of the unit for calculating the effective values of current 2 (BRT) are connected to the inputs of the unit for calculating the phase angle between voltage and current 5 (BRFn-t) and the inputs of the unit for bringing current 6 (BPT). The outputs of the unit for calculating the effective values of voltages 3 (BRN) are connected to the inputs of the unit for calculating the angles of phase shift between voltages 4 (BRFn-n), with the inputs of the unit for calculating the angles of phase shift between voltage and current 5 (BRFn-t) and the inputs of the unit for bringing current 6 (BPT). One of the inputs of the block for calculating the phase angle between the voltages 4 (BRFn-n) is connected to the output of the network frequency measuring device (not shown in the drawing). The outputs of the block for calculating the phase angle between voltage and current 5 (BRFn-t) and the block for bringing the current 6 (BPT) are connected to the inputs of the block for calculating the active component of current 7 (BRAT) and the inputs of the block for calculating the reactive component of current 8 (BRT). The outputs of the block for calculating the angles of phase shift between the voltages 4 (BRFn-n) are connected to the inputs of the block for calculating the coefficients 9 (BRK), the block for calculating the base angles 10 (BRBU) and the block for calculating the deviations of the angles 11 (BRU). The outputs of the unit for calculating the active component of current 7 (BRAT) and the unit for calculating the reactive component of current 8 (BRRT) are connected to the inputs of the unit for calculating the coefficients 9 (BRK) and the unit for calculating the base angles 10 (BRBU). The outputs of the unit for calculating the coefficients 9 (DBK) are connected to the inputs of the unit for calculating the base angles 10 (BRBU). The outputs of the block for calculating the base angles 10 (BRBU) are connected to the inputs of the block for calculating the deviations of the angles 11 (BROU), the outputs of which are connected to a device for collecting and transmitting data (not shown).

В качестве регистратора электрических сигналов 1 (РЭС) может быть использован цифровой регистратор электрических сигналов типа «Парма» или «БИМ». Блок расчета действующих значений тока 2 (БРТ), блок расчета действующих значений напряжений 3 (БРН), блок расчета углов сдвига фаз между напряжениями 4 (БРФн-н), блок расчета углов сдвига фаз между напряжением и током 5 (БРФн-т), блок приведения тока 6 (БПТ), блок расчета активной составляющей тока 7 (БРАТ), блок расчета реактивной составляющей тока 8 (БРРТ), блок расчета коэффициентов 9 (БРК), блок расчета базовых углов 10 (БРБУ), блок расчета отклонений углов 11 (БРОУ) могут быть выполнены на микроконтроллере AT89S8253 серии С51 производителя Atmel.As a recorder of electrical signals 1 (RES) can be used a digital recorder of electrical signals of the type "Parma" or "BIM". A unit for calculating the effective values of current 2 (BRT), a unit for calculating the effective values of voltages 3 (BRN), a unit for calculating phase angle angles between voltages 4 (BRFn-n), a unit for calculating phase angles between voltage and current 5 (BRFn-t), current reduction unit 6 (BPT), current active component calculation unit 7 (BRAT), current reactive component calculation unit 8 (BRRT), coefficient calculation unit 9 (BRK), base angle calculation unit 10 (BRU), angle deviation calculation unit 11 (BROW) can be performed on the AT89S8253 microcontroller C51 series manufacturer Atmel.

Апробация предлагаемого способа контроля технического состояния обмоток трехобмоточных трансформаторов под нагрузкой была проведена на модели трехфазного трехобмоточного трансформатора типа ТДТН-63000/110. Паспортные данные моделируемого трансформатора представлены в таблице 1.Testing of the proposed method for monitoring the technical condition of the windings of three-winding transformers under load was carried out on the model of a three-phase three-winding transformer type TDTN-63000/110. The passport data of the simulated transformer are presented in table 1.

Для этого первую обмотку трансформатора номинальным напряжением 110 кВ подключают к источнику питания с номинальной частотой 50 Гц, а к его второй обмотке напряжением 35 кВ и третьей обмотке напряжением 10 кВ подключают нагрузку.To do this, the first winding of the transformer with a nominal voltage of 110 kV is connected to a power source with a nominal frequency of 50 Hz, and a load is connected to its second winding of 35 kV and a third winding of 10 kV.

При помощи регистратора электрических сигналов 1 (РЭС) в рабочем режиме для одних и тех же моментов времени регистрируют массивы мгновенных значений токов первой и второй обмоток и напряжений первой, второй и третьей обмоток с дискретностью по времени Δt=0,0003125 с, что соответствует числу отсчетов на периоде N=64.Using the electrical signal recorder 1 (RES) in the operating mode for the same points in time, arrays of instantaneous values of currents of the first and second windings and voltages of the first, second and third windings with a time resolution of Δt = 0.0003125 s are recorded, which corresponds to the number samples on the period N = 64.

С выхода регистратора электрических сигналов 1 (РЭС) массивы мгновенных значений токов первой |i1(tj)| и второй |i2(tj)| обмоток поступают на вход блока расчета углов сдвига фаз между напряжением и током 5 (БРФн-т) и на вход блока расчета действующих значений тока 2 (БРТ), в котором по массивам мгновенных значений токов первой |i1(tj)| и второй |i2(tj)| обмоток определяют:From the output of the recorder of electrical signals 1 (RES) arrays of instantaneous values of the currents of the first | i 1 (t j ) | and the second | i 2 (t j ) | windings are fed to the input of the block for calculating the phase angle between voltage and current 5 (BRFn-t) and to the input of the block for calculating the effective values of current 2 (BRT), in which the first | i 1 (t j ) | and the second | i 2 (t j ) | windings determine:

- действующее значение тока первой обмотки- the current value of the current of the first winding

Figure 00000001
;
Figure 00000001
;

- действующее значение тока второй обмотки- the effective current value of the second winding

Figure 00000002
Figure 00000002

где N - число отсчетов мгновенных значений на периоде тока.where N is the number of samples of instantaneous values on the current period.

С выхода блока расчета действующих значений тока 2 (БРТ) данные о действующих значениях токов первой I1 и второй I2 обмоток поступают на вход блока расчета углов сдвига фаз между напряжением и током 5 (БРФн-т) и блока приведения тока 6 (БПТ).From the output of the unit for calculating the effective values of current 2 (BRT), the data on the current values of the currents of the first I 1 and second I 2 windings are fed to the input of the unit for calculating the phase angle between voltage and current 5 (BRFn-t) and the unit for bringing current 6 (BPT) .

С других выходов регистратора электрических сигналов 1 (РЭС) массивы мгновенных значений напряжений первой |u1(tj)|, второй |u2(tj)| и третьей |u3(tj)| обмоток поступают на вход блока расчета действующих значений напряжений 3 (БРН), вход блока расчета углов сдвига фаз между напряжениями 4 (БРФн-н) и вход блока расчета углов сдвига фаз между напряжением и током 5 (БРФн-т).From other outputs of the recorder of electrical signals 1 (RES) arrays of instantaneous voltage values of the first | u 1 (t j ) |, the second | u 2 (t j ) | and the third | u 3 (t j ) | windings are fed to the input of the unit for calculating the effective values of voltages 3 (BRN), the input of the unit for calculating the phase angle between the voltages 4 (BRFn-n) and the input of the unit for calculating the phase angle between the voltage and current 5 (BRFn-t).

В блоке расчета действующих значений напряжений 3 (БРН) по массивам мгновенных значений напряжений первой |u1(tj)|, второй |u2(tj)| третьей |u3(tj)| обмоток определяют:In the block for calculating the effective values of stresses 3 (BRN) by arrays of instantaneous stress values of the first | u 1 (t j ) |, the second | u 2 (t j ) | third | u 3 (t j ) | windings determine:

- действующее значение напряжения первой обмотки- the effective value of the voltage of the first winding

Figure 00000003
;
Figure 00000003
;

- действующее значение напряжения второй обмотки- the actual voltage value of the second winding

Figure 00000004
;
Figure 00000004
;

- действующее значение напряжения третьей обмотки- the effective voltage value of the third winding

Figure 00000005
Figure 00000005

где N - число отсчетов мгновенных значений на периоде напряжения.where N is the number of samples of instantaneous values on the voltage period.

С выходов блока расчета действующих значений напряжений 3 (БРН) данные о действующих значениях напряжений первой U1, второй U2 и третьей U3 обмоток поступают на вход блока расчета углов сдвига фаз между напряжениями 4 (БРФн-н), вход блока расчета углов сдвига фаз между напряжением и током 5 (БРФн-т) и вход блока приведения тока 6 (БПТ).From the outputs of the unit for calculating the effective values of stresses 3 (BRN), data on the effective values of the voltages of the first U 1 , second U 2 and third U 3 windings are fed to the input of the unit for calculating the phase angle between voltages 4 (BRFn-n), the input of the unit for calculating the shear angles phases between voltage and current 5 (BRFn-t) and the input of the block bringing the current 6 (BPT).

В блоке расчета углов сдвига фаз между напряжением и током 5 (БРФн-т) по массивам мгновенных значений напряжений и токов первой |u1(tj)|, |i1(tj)| и второй |u2(tj)|, |i2(tj)| обмоток и действующим значениям напряжений и токов первой U1, I1 и второй U2, I2 обмоток определяют:In the block for calculating phase angle angles between voltage and current 5 (BRFn-t) using arrays of instantaneous values of voltages and currents of the first | u 1 (t j ) |, | i 1 (t j ) | and the second | u 2 (t j ) |, | i 2 (t j ) | windings and current values of voltages and currents of the first U 1 , I 1 and second U 2 , I 2 windings are determined:

- угол сдвига фаз между напряжением и током первой обмотки- phase angle between voltage and current of the first winding

Figure 00000006
;
Figure 00000006
;

- угол сдвига фаз между напряжением и током второй обмотки- phase angle between voltage and current of the second winding

Figure 00000007
Figure 00000007

С выхода блока расчета углов сдвига фаз между напряжением и током 5 (БРФн-т) значения углов сдвига фаз между напряжением и током первой

Figure 00000008
и второй
Figure 00000009
обмоток трансформатора поступают на вход блока расчета активной составляющей тока 7 (БРАТ) и вход блока расчета реактивной составляющей тока 8 (БРРТ).From the output of the block for calculating the phase angle between voltage and current 5 (BRFn-t) the values of the phase angle between voltage and current of the first
Figure 00000008
and second
Figure 00000009
transformer windings are fed to the input of the unit for calculating the active component of the current 7 (BRAT) and the input of the unit for calculating the reactive component of the current 8 (BRRT).

В блоке расчета углов сдвига фаз между напряжениями 4 (БРФн-н) по массивам мгновенных значений напряжений первой |u1(tj)|, второй |u2(tj)|, и третьей |u3(tj)| обмоток и действующим значениям напряжений первой U1, второй U2 и третьей U3 обмоток, а также значению частоты питающей сети f1, измеренному во время регистрации массивов мгновенных значений токов |i1(tj)|, |i2(tj)| и напряжений |u1(tj)|, |u2(tj)|, |u3(tj)|, и известному номинальному значению частоты fnom определяют:In the block for calculating the phase angle between the voltages 4 (BRFn-n) by arrays of instantaneous voltage values of the first | u 1 (t j ) |, the second | u 2 (t j ) |, and the third | u 3 (t j ) | windings and the current voltage values of the first U 1 , second U 2 and third U 3 windings, as well as the value of the supply network frequency f 1 measured during the registration of arrays of instantaneous current values | i 1 (t j ) |, | i 2 (t j ) | and voltages | u 1 (t j ) |, | u 2 (t j ) |, | u 3 (t j ) |, and the known nominal frequency value f nom determine:

- угол сдвига фаз между напряжениями первой и второй обмоток- phase angle between the voltages of the first and second windings

Figure 00000010
Figure 00000010

- угол сдвига фаз между напряжениями первой и третьей обмоток- phase angle between the voltages of the first and third windings

Figure 00000011
Figure 00000011

С выхода блока расчета углов сдвига фаз между напряжениями 4 (БРФн-н) значения углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй

Figure 00000012
, первой и третьей
Figure 00000013
обмоток трансформатора поступают на соответствующие входы блока расчета коэффициентов 9 (БРК) и блока расчета базовых углов 10 (БРБУ).From the output of the block for calculating the phase angle between the voltages 4 (BRFn-n) the values of the phase angle between the voltages of the first and second
Figure 00000012
first and third
Figure 00000013
transformer windings are supplied to the corresponding inputs of the coefficient calculation block 9 (DBK) and the base angle calculation block 10 (BRBU).

В блоке приведения тока 6 (БПТ) действующие значения токов первой I1 и второй I2 обмоток приводят к номинальному напряжению первой обмотки Unom1 по данным о действующем значении напряжения первой обмотки U1:In the current drive unit 6 (BTC), the current values of the currents of the first I 1 and second I 2 windings lead to the rated voltage of the first winding U nom1 according to the current voltage value of the first winding U 1 :

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

С выхода блока приведения тока 6 (БПТ) приведенные действующие значения токов первой

Figure 00000016
и второй
Figure 00000017
обмоток поступают на входы блока расчета активной составляющей тока 7 (БРАТ) и блока расчета реактивной составляющей тока 8 (БРРТ).From the output of the current driving unit 6 (BPS), the current values of the currents of the first
Figure 00000016
and second
Figure 00000017
windings are fed to the inputs of the unit for calculating the active component of current 7 (BRAT) and the unit for calculating the reactive component of current 8 (BRRT).

В блоке расчета активной составляющей тока 7 (БРАТ) по величинам углов сдвига фаз между напряжением и током первой

Figure 00000018
и второй
Figure 00000019
обмоток трансформатора и величинам действующих значений приведенных токов первой
Figure 00000020
и второй
Figure 00000021
обмоток определяют:In the block for calculating the active component of current 7 (BRAT) by the values of the phase angle between voltage and current of the first
Figure 00000018
and second
Figure 00000019
transformer windings and the values of the effective values of the reduced currents of the first
Figure 00000020
and second
Figure 00000021
windings determine:

- действующее значение активной составляющей приведенного тока первой обмотки- the effective value of the active component of the reduced current of the first winding

Figure 00000022
;
Figure 00000022
;

- действующее значение активной составляющей приведенного тока второй обмотки- the effective value of the active component of the reduced current of the second winding

Figure 00000023
Figure 00000023

С выхода блока расчета активной составляющей тока 7 (БРАТ) данные о величинах действующих значений активных составляющих приведенных токов первой

Figure 00000024
и второй
Figure 00000025
обмоток поступают на входы блока расчета коэффициентов 9 (БРК) и блока расчета базовых углов 10 (БРБУ).From the output of the unit for calculating the active component of current 7 (BRAT), data on the values of the effective values of the active components of the reduced currents of the first
Figure 00000024
and second
Figure 00000025
windings are fed to the inputs of the coefficient calculation block 9 (DBK) and the base angle calculation block 10 (BRBU).

В блоке расчета реактивной составляющей тока 8 (БРРТ) по величинам углов сдвига фаз между напряжением и током первой

Figure 00000018
и второй
Figure 00000019
обмоток трансформатора и величинам действующих значений приведенных токов первой
Figure 00000020
и второй
Figure 00000021
обмоток определяют:In the unit for calculating the reactive component of current 8 (BRRT) by the values of the phase angle between the voltage and current of the first
Figure 00000018
and second
Figure 00000019
transformer windings and the values of the effective values of the reduced currents of the first
Figure 00000020
and second
Figure 00000021
windings determine:

- действующее значение реактивной составляющей приведенного тока первой обмотки- the effective value of the reactive component of the reduced current of the first winding

Figure 00000026
;
Figure 00000026
;

- действующее значение реактивной составляющей приведенного тока второй обмотки- the effective value of the reactive component of the reduced current of the second winding

Figure 00000027
Figure 00000027

С выхода блока расчета реактивной составляющей тока 8 (БРРТ) данные о величинах действующих значений реактивных составляющих приведенных токов первой

Figure 00000028
и второй
Figure 00000029
обмоток поступают на входы блока расчета коэффициентов 9 (БРК) и блока расчета базовых углов 10 (БРБУ).From the output of the unit for calculating the reactive component of current 8 (BRRT) data on the values of the effective values of the reactive components of the reduced currents of the first
Figure 00000028
and second
Figure 00000029
windings are fed to the inputs of the coefficient calculation block 9 (DBK) and the base angle calculation block 10 (BRBU).

В блоке расчета коэффициентов 9 (БРК) по результатам расчетов для данного нагрузочного режима запоминают базовые данные об угле сдвига фаз между напряжениями первой и второй обмоток

Figure 00000030
, угле сдвига фаз между напряжениями первой и третьей обмоток
Figure 00000031
и действующих значениях активных и реактивных составляющих приведенных токов первой
Figure 00000032
,
Figure 00000033
и второй
Figure 00000034
,
Figure 00000035
обмоток (индекс b1 указывает на принадлежность к базовым величинам первого нагрузочного режима).In the block for calculating the coefficients 9 (DBK) according to the results of calculations for this load mode, basic data on the angle of phase shift between the voltages of the first and second windings are stored
Figure 00000030
, phase angle between the voltages of the first and third windings
Figure 00000031
and current values of active and reactive components of the reduced currents of the first
Figure 00000032
,
Figure 00000033
and second
Figure 00000034
,
Figure 00000035
windings (index b1 indicates belonging to the basic values of the first load mode).

Далее, повторяя приведенную выше последовательность действий, определяют еще для четырех различных нагрузочных режимов работы трансформатора: углы сдвига фаз между напряжениями первой и второй

Figure 00000036
, первой и третьей
Figure 00000037
обмоток, действующие значения активных и реактивных составляющих приведенных токов первой
Figure 00000024
,
Figure 00000028
и второй
Figure 00000025
,
Figure 00000029
обмоток; запоминают в блоке расчета коэффициентов 9 (БРК) базовые данные об углах сдвига фаз между напряжениями первой и второй обмоток
Figure 00000038
,
Figure 00000039
,
Figure 00000040
,
Figure 00000041
углах сдвига фаз между напряжениями первой и третьей обмоток
Figure 00000042
,
Figure 00000043
,
Figure 00000044
,
Figure 00000045
и действующих значениях активных и реактивных составляющих приведенных токов первой
Figure 00000046
,
Figure 00000047
,
Figure 00000048
,
Figure 00000049
,
Figure 00000050
,
Figure 00000051
,
Figure 00000052
,
Figure 00000053
и второй
Figure 00000054
,
Figure 00000055
,
Figure 00000056
,
Figure 00000057
,
Figure 00000058
,
Figure 00000059
,
Figure 00000060
,
Figure 00000061
обмоток (индексы b2, b3, b4, b5 указывают на принадлежность к базовым величинам второго, третьего, четвертого и пятого нагрузочным режимам).Further, repeating the above sequence of actions, determine for another four different load operating modes of the transformer: the phase angle between the voltages of the first and second
Figure 00000036
first and third
Figure 00000037
windings, the effective values of the active and reactive components of the reduced currents of the first
Figure 00000024
,
Figure 00000028
and second
Figure 00000025
,
Figure 00000029
windings; remember in the block calculating the coefficients 9 (DBK) basic data on the phase angle between the voltages of the first and second windings
Figure 00000038
,
Figure 00000039
,
Figure 00000040
,
Figure 00000041
angles of phase shift between the voltages of the first and third windings
Figure 00000042
,
Figure 00000043
,
Figure 00000044
,
Figure 00000045
and current values of active and reactive components of the reduced currents of the first
Figure 00000046
,
Figure 00000047
,
Figure 00000048
,
Figure 00000049
,
Figure 00000050
,
Figure 00000051
,
Figure 00000052
,
Figure 00000053
and second
Figure 00000054
,
Figure 00000055
,
Figure 00000056
,
Figure 00000057
,
Figure 00000058
,
Figure 00000059
,
Figure 00000060
,
Figure 00000061
windings (indices b2, b3, b4, b5 indicate belonging to the basic values of the second, third, fourth and fifth load modes).

По указанным базовым данным о пяти различных нагрузочных режимах в блоке расчета коэффициентов 9 (БРК) определяют коэффициенты уравнений двух характеристических плоскостей:According to the specified basic data on five different load conditions in the block calculation of the coefficients 9 (DBK) determine the coefficients of the equations of two characteristic planes:

- коэффициенты уравнения характеристической плоскости

Figure 00000062
:are the coefficients of the equation of the characteristic plane
Figure 00000062
:

Figure 00000063
Figure 00000063

- коэффициенты уравнения характеристической плоскости

Figure 00000064
:are the coefficients of the equation of the characteristic plane
Figure 00000064
:

Figure 00000065
Figure 00000065

С выхода блока расчета коэффициентов 9 (БРК) коэффициенты А1, А2, А3, A4, A5 и В1, В2, В3, B4, В5 уравнений характеристических плоскостей

Figure 00000062
и
Figure 00000064
ступают на вход блока расчета базовых углов 10 (БРБУ).From the output of the block for calculating coefficients 9 (DBK), the coefficients A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 and B 1 , B 2 , B 3 , B 4 , B 5 equations of the characteristic planes
Figure 00000062
and
Figure 00000064
step on the input of the base angle calculation block 10 (BRBU).

Результаты расчетов, проведенных по первому этапу, для модели трансформатора ТДТН-63000/110 приведены в таблицах 2 и 3.The results of the calculations carried out in the first stage for the transformer model TDTN-63000/110 are shown in tables 2 and 3.

Затем по ранее указанной последовательности для любого нагрузочного режима определяют углы сдвига фаз между напряжениями первой и второй

Figure 00000036
, первой и третьей
Figure 00000037
обмоток трансформатора, действующие значения активных и реактивных составляющих приведенных токов первой
Figure 00000024
,
Figure 00000028
и второй
Figure 00000025
,
Figure 00000029
обмоток трансформатора.Then, according to the previously indicated sequence, for any load regime, phase angles are determined between the voltages of the first and second
Figure 00000036
first and third
Figure 00000037
transformer windings, the effective values of the active and reactive components of the reduced currents of the first
Figure 00000024
,
Figure 00000028
and second
Figure 00000025
,
Figure 00000029
transformer windings.

Информация о действующих значениях активных составляющих приведенных токов первой

Figure 00000024
второй
Figure 00000025
обмоток с выхода блока расчета активной составляющей тока 7 (БРАТ) и информация о действующем значениях реактивных составляющих приведенных токов первой
Figure 00000028
и второй
Figure 00000029
обмоток с выхода блока расчета реактивной составляющей тока 8 (БРРТ) поступают на вход блока расчета базовых углов 10 (БРБУ).Information about the effective values of the active components of the reduced currents of the first
Figure 00000024
second
Figure 00000025
windings from the output of the unit for calculating the active component of current 7 (BRAT) and information about the current values of the reactive components of the reduced currents of the first
Figure 00000028
and second
Figure 00000029
windings from the output of the unit for calculating the reactive component of the current 8 (BRRT) are fed to the input of the unit for calculating the base angles 10 (BRBU).

В блоке расчета базовых углов 10 (БРБУ) по действующим значениям активных и реактивных составляющих приведенных токов первой

Figure 00000024
,
Figure 00000028
и второй
Figure 00000025
,
Figure 00000029
обмоток трансформатора, базовым данным об углах сдвига фаз между напряжениями первой и второй
Figure 00000030
, первой и третьей
Figure 00000031
обмоток, действующих значениях активных и реактивных составляющих приведенных токов первой
Figure 00000032
,
Figure 00000033
и второй
Figure 00000034
,
Figure 00000035
обмоток и коэффициентам А1, А2, А3, А4, А5 и В1, В2, В3, В4, В5 уравнений характеристических плоскостей
Figure 00000062
и
Figure 00000064
определяют величины базовых углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток, соответствующие текущему нагрузочному режиму трансформатора в его исходном техническом состоянииIn the block for calculating the base angles 10 (BRBU) according to the current values of the active and reactive components of the reduced currents of the first
Figure 00000024
,
Figure 00000028
and second
Figure 00000025
,
Figure 00000029
transformer windings, basic data on the phase angle between the voltages of the first and second
Figure 00000030
first and third
Figure 00000031
windings, the effective values of the active and reactive components of the reduced currents of the first
Figure 00000032
,
Figure 00000033
and second
Figure 00000034
,
Figure 00000035
windings and coefficients A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 and B 1 , B 2 , B 3 , B 4 , B 5 equations of characteristic planes
Figure 00000062
and
Figure 00000064
determine the magnitude of the basic phase angle between the voltages of the first and second, first and third windings, corresponding to the current load mode of the transformer in its original technical condition

Figure 00000066
Figure 00000066

Figure 00000067
Figure 00000067

С выхода блока расчета базовых углов 10 (БРБУ) значения базовых углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй

Figure 00000068
первой и третьей
Figure 00000069
обмоток поступают на вход блока расчета отклонений углов 11 (БРОУ).From the output of the base angle calculation block 10 (BRBU), the values of the base angles of the phase shift between the voltages of the first and second
Figure 00000068
first and third
Figure 00000069
windings are fed to the input of the block for calculating the deviations of angles 11 (BROW).

На другой вход блока расчета отклонений углов 11 (БРОУ) с выхода блока расчета углов сдвига фаз между напряжениями 4 (БРФн-н) поступают значения углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй

Figure 00000070
, первой и третьей
Figure 00000037
обмоток трансформатора.At the other input of the block for calculating the deviations of angles 11 (BROW) from the output of the block for calculating the angles of phase shift between voltages 4 (BRFn-n), the values of the angles of phase shift between the voltages of the first and second
Figure 00000070
first and third
Figure 00000037
transformer windings.

В блоке расчета отклонений углов 11 (БРОУ) определяют отклонения величин углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток трансформатора от величин базовых углов сдвига фаз между напряжениями соответствующих обмоток трансформатора:In the block for calculating the deviations of the angles 11 (BROW), the deviations of the values of the phase angle between the voltages of the first and second, first and third transformer windings from the values of the basic phase angle between the voltages of the corresponding transformer windings are determined:

Figure 00000071
Figure 00000071

Figure 00000072
Figure 00000072

В качестве окончательного результата на выходе блока расчета отклонений углов 11 (БРОУ) получают значения отклонений углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй Δ12, первой и третьей Δ13 обмоток трансформатора, определенных в текущем режиме, от величин базовых углов сдвига фаз между напряжениями соответствующих обмоток трансформатора.As the final result, at the output of the block for calculating the deviations of the angles 11 (BROW), the values of the deviations of the phase angle angles between the voltages of the first and second Δ 12 , the first and third Δ 13 of the transformer windings, determined in the current mode, from the values of the basic phase angle between the voltages of the corresponding transformer windings.

С выхода блока расчета отклонений углов 11 (БРОУ) значения отклонений углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй Δ12, первой и третьей Δ13 обмоток трансформатора поступают на вход устройства сбора и передачи данных. Процедуры по определению отклонений углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй Δ12, первой и третьей Δ13 обмоток повторяют с некоторой заданной периодичностью на протяжении всего времени эксплуатации трансформатора.From the output of the block for calculating the deviations of the angles 11 (BROW), the values of the deviations of the angles of the phase shift between the voltages of the first and second Δ 12 , the first and third Δ 13 of the transformer windings are input to the data acquisition and transmission device. The procedures for determining the deviations of the phase angle angles between the voltages of the first and second Δ 12 , first and third Δ 13 windings are repeated with a predetermined frequency throughout the entire life of the transformer.

Если величины отклонений Δ12 и Δ13 выходят за предел, свидетельствующий об изменении технического состояния обмоток, формируют сигнал об изменении технического состояния обмоток трансформатора.If the values of the deviations Δ 12 and Δ 13 go beyond the limit, indicating a change in the technical condition of the windings, form a signal about a change in the technical condition of the windings of the transformer.

Определенные по такому способу для трех нагрузочных режимов отклонения величин углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток модели трехфазного трехобмоточного трансформатора ТДТН-63000/110 от величин базовых углов сдвига фаз между напряжениями соответствующих обмоток трансформатора имеют следующие значения (таблица 3):The deviations of the values of the phase angle angles between the voltages of the first and second, first and third windings of the TDTN-63000/110 three-phase three-winding transformer model determined from this method for three load modes from the values of the basic phase angle angles between the voltages of the corresponding transformer windings have the following values (table 3) :

для режима №6 (отсутствие повреждения):for mode No. 6 (no damage):

Δ12A=-0,138%; Δ12B=-0,138%; Δ12C=0,149%; Δ13A=-0,038%; Δ13B=-0,187%; Δ13C=0,164%;Δ 12A = -0.138%; Δ 12B = -0.138%; Δ 12C = 0.149%; Δ 13A = -0.038%; Δ 13B = -0.187%; Δ 13C = 0.164%;

для режима №7 (моделирование повреждения - увеличение индуктивных сопротивлений обмоток на 0,5%):for mode No. 7 (damage modeling - an increase in the inductance of the windings by 0.5%):

Δ12A=-0,519%; Δ12B=-0,655%; Δ12C=-0,487%; Δ13A=-0,551%; Δ13B=-0,702%; Δ13C=-0,489%;Δ 12A = -0.519%; Δ 12B = -0.655%; Δ 12C = -0.487%; Δ 13A = -0.551%; Δ 13B = -0.702%; Δ 13C = -0.489%;

для режима №8 (моделирование повреждения - увеличение индуктивных сопротивлений обмоток на 2%):for mode No. 8 (damage modeling - an increase in the inductance of the windings by 2%):

Δ12A=-2,291%; Δ12B=-2,053%; Δ12C=-1,909%; Δ13A=-2,512%; Δ13B=-2,182%; Δ13C=-2,004%.Δ 12A = -2.291%; Δ 12B = -2.053%; Δ 12C = -1.909%; Δ 13A = -2.512%; Δ 13B = -2.182%; Δ 13C = -2.004%.

В рассматриваемом примере для отклонений Δ12 и Δ13 предел, свидетельствующий об изменении технического состояния обмоток, принят равным ±0,25%. Таким образом, для режимов №7, №8 будет сформирован сигнал об изменении технического состояния обмоток трансформатора, в то время как для режима №1 такой сигнал будет отсутствовать.In this example, for deviations Δ 12 and Δ 13 the limit indicating a change in the technical condition of the windings is taken to be ± 0.25%. Thus, for modes No. 7, No. 8, a signal will be generated about a change in the technical condition of the transformer windings, while for mode No. 1, such a signal will be absent.

Контроль технического состояния обмоток трехобмоточных трансформаторов под нагрузкой при измерении токов первой, второй и третьей обмоток трансформатора осуществляется аналогичным образом. Отличие составляет лишь то, что при определении коэффициентов уравнения характеристической плоскости

Figure 00000064
и далее при определении базовых значений угла и
Figure 00000037
вместо значений активных
Figure 00000073
и реактивных
Figure 00000074
составляющих приведенного тока второй обмотки используют значения активных
Figure 00000075
и реактивных
Figure 00000076
составляющих приведенного тока третьей обмотки.Monitoring the technical condition of the windings of three-winding transformers under load when measuring currents of the first, second and third transformer windings is carried out in a similar way. The only difference is that when determining the coefficients of the equation of the characteristic plane
Figure 00000064
and further in determining the base values of the angle and
Figure 00000037
instead of active
Figure 00000073
and jet
Figure 00000074
the components of the reduced current of the second winding use the values of active
Figure 00000075
and jet
Figure 00000076
components of the reduced current of the third winding.

Возможность определения углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток трехобмоточного трансформатора в его нагрузочных режимах, а также величин отклонений этих углов от их базовых значений для любого нагрузочного режима, позволяет осуществлять оперативный контроль технического состояния обмоток однофазных и трехфазных трехобмоточных трансформаторов под нагрузкой.The ability to determine the phase angle between the voltages of the first and second, first and third windings of a three-winding transformer in its load conditions, as well as the values of the deviations of these angles from their base values for any load mode, allows operational monitoring of the technical condition of the windings of single-phase and three-phase three-winding transformers under load.

Figure 00000077
Figure 00000077

Figure 00000078
Figure 00000079
Figure 00000078
Figure 00000079

Figure 00000080
Figure 00000081
Figure 00000080
Figure 00000081

Claims (1)

Способ контроля технического состояния обмоток трехобмоточных трансформаторов под нагрузкой, заключающийся в том, что одновременно измеряют напряжения и токи обмоток, а также частоту напряжения сети, определяют значения параметров контроля и их отклонения от базовых значений, отличающийся тем, что при работе трансформатора в нагрузочном режиме, когда по его первой обмотке протекает ток, равный сумме токов, протекающих во второй и третьей обмотках, регистрируют для одних и тех же моментов времени массивы мгновенных значений токов каждой фазы или двух или трех обмоток и напряжений каждой фазы первой, второй и третьей обмоток трансформатора, для каждой фазы трансформатора по массивам мгновенных значений токов или двух или трех обмоток определяют действующие значения этих токов, по массивам мгновенных значений напряжений первой, второй и третьей обмоток определяют действующие значения этих напряжений, по массивам мгновенных значений и величинам действующих значений напряжений и токов обмоток трансформатора определяют углы сдвига фаз между напряжением и током обмоток трансформатора, по массивам мгновенных значений и действующим значениям напряжений первой, второй и третьей обмоток трансформатора определяют углы сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток трансформатора, приводят значения углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток трансформатора к номинальной частоте напряжения сети, приводят действующие значения токов обмоток к номинальным напряжениям обмоток, определяют действующие значения активной и реактивной составляющих приведенных токов обмоток трансформатора, запоминают определенные значения угла сдвига фаз между напряжениями первой и второй обмоток, угла сдвига фаз между напряжениями первой и третьей обмоток, действующие значения активной и реактивной составляющих приведенных токов обмоток и принимают их в качестве базовых, далее, повторяя приведенную выше последовательность действий, определяют углы сдвига фаз между напряжениями первой и второй обмоток, углы сдвига фаз между напряжениями первой и третьей обмоток, действующие значения активной и реактивной составляющих приведенных токов обмоток и запоминают базовые данные еще не менее чем для четырех различных нагрузочных режимов трансформатора, по указанным базовым данным о различных нагрузочных режимах определяют коэффициенты уравнений двух характеристических плоскостей, затем по массивам мгновенных значений токов обмоток и напряжений первой, второй и третьей обмоток для любого нагрузочного режима работы трансформатора определяют углы сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток, действующие значения активной и реактивной составляющих приведенных токов обмоток, по действующим значениям активной и реактивной составляющих приведенных токов обмоток, определенным для текущего нагрузочного режима, действующим значениям активной и реактивной составляющих приведенных токов обмоток и углам сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток, определенным для одного из базовых режимов, и коэффициентам уравнений соответствующих характеристических плоскостей определяют величины базовых углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток для текущего нагрузочного режима, определяют относительные отклонения величин углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток текущего режима от величин соответствующих базовых углов сдвига фаз между напряжениями первой и второй, первой и третьей обмоток, если величины отклонений выходят за предел, свидетельствующий об изменении технического состояния обмоток, формируют сигнал об изменении технического состояния обмоток трансформатора. The method of monitoring the technical condition of the windings of three-winding transformers under load, which consists in simultaneously measuring the voltage and currents of the windings, as well as the frequency of the mains voltage, determining the values of the control parameters and their deviations from the basic values, characterized in that when the transformer is in load mode, when a current equal to the sum of the currents flowing in the second and third windings flows through its first winding, arrays of instantaneous current values are recorded for the same time instants phase or two or three windings and voltages of each phase of the first, second and third windings of the transformer, for each phase of the transformer, the current values of currents or two or three windings determine the effective values of these currents from arrays of instantaneous voltage values of the first, second and third windings the effective values of these voltages, from the arrays of instantaneous values and the values of the effective values of the voltages and currents of the transformer windings, determine the phase angle between the voltage and current of the windings transformer, the arrays of instantaneous values and the current voltage values of the first, second and third transformer windings determine the phase angle between the voltages of the first and second, first and third transformer windings, give the values of the phase angle between the voltages of the first and second, first and third transformer windings rated frequency of the mains voltage, bring the current values of the winding currents to the rated voltage of the windings, determine the effective values of the active and reactive components current transformer windings, remember certain values of the phase angle between the voltages of the first and second windings, the phase angle between the voltages of the first and third windings, the effective values of the active and reactive components of the given currents of the windings and take them as the base, then repeating the above sequence actions, determine the phase angle between the voltages of the first and second windings, the phase angle between the voltages of the first and third windings, the effective values of the active and react the current components of the given winding currents and remember the basic data for at least four different load modes of the transformer, the specified basic data on the different load modes determine the coefficients of the equations of two characteristic planes, then the arrays of instantaneous values of the currents of the windings and voltages of the first, second and third windings for any load mode of operation of the transformer determine the phase angle between the voltages of the first and second, first and third windings, the valid value the active and reactive components of the reduced currents of the windings, according to the actual values of the active and reactive components of the reduced currents of the windings, determined for the current load mode, the effective values of the active and reactive components of the reduced currents of the windings and the phase angles between the voltages of the first and second, first and third windings, defined for one of the basic modes, and the coefficients of the equations of the corresponding characteristic planes determine the values of the base angles of the phase shift between voltage the first and second, first and third windings for the current load mode, determine the relative deviations of the values of the phase angle between the voltages of the first and second, first and third windings of the current mode from the values of the corresponding basic phase angles between the voltages of the first and second, first and third windings if the deviations are outside the limit, indicating a change in the technical condition of the windings, form a signal about a change in the technical condition of the transformer windings.
RU2010121702/28A 2010-05-27 2010-05-27 Monitoring method of technical state of windings of three-winding transformers under load RU2428706C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010121702/28A RU2428706C1 (en) 2010-05-27 2010-05-27 Monitoring method of technical state of windings of three-winding transformers under load

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010121702/28A RU2428706C1 (en) 2010-05-27 2010-05-27 Monitoring method of technical state of windings of three-winding transformers under load

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2428706C1 true RU2428706C1 (en) 2011-09-10

Family

ID=44757721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010121702/28A RU2428706C1 (en) 2010-05-27 2010-05-27 Monitoring method of technical state of windings of three-winding transformers under load

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2428706C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650695C2 (en) * 2012-11-09 2018-04-17 Бомбардир Транспортацион Гмбх Method and device for monitoring transformer state

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650695C2 (en) * 2012-11-09 2018-04-17 Бомбардир Транспортацион Гмбх Method and device for monitoring transformer state

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150168478A1 (en) Method and apparatus for measuring load tap changer characteristics
KR101532495B1 (en) Method and apparatus for transformer diagnosis
Rezaei-Zare Behavior of single-phase transformers under geomagnetically induced current conditions
Cataliotti et al. A novel approach to current transformer characterization in the presence of harmonic distortion
Bhide et al. Analysis of winding inter-turn fault in transformer: A review and transformer models
Venikar et al. A novel offline to online approach to detect transformer interturn fault
CN102435858A (en) Method and system for online measurement of short-circuit loss and open-circuit loss of transformer
Ballal et al. Interturn faults detection of transformers by diagnosis of neutral current
Luszcz et al. Voltage harmonic distortion measurement issue in smart-grid distribution system
RU2428706C1 (en) Monitoring method of technical state of windings of three-winding transformers under load
Langkowski et al. Grid impedance determination—relevancy for grid integration of renewable energy systems
RU2390035C1 (en) Method for control of technical condition of single-phase and three-phase double-winding transformers in working mode
RU2478977C1 (en) Method for control of deformation of windings of step-down three-phase double winding three-legged power transformer under operational currents and voltages
Decner et al. Diagnostic tests of turn-to-turn insulation
Zhou et al. A model considering deep saturation of the iron core for 10 kV potential transformers
Czapp et al. A new method of fault loop resistance measurement in low voltage systems with residual current devices
RU2638904C1 (en) Method for measuring power losses from nonsinusoidal currents in three-phase transformers and four-wire power transmission lines
Bertrand et al. A simulation model for transformer internal faults base for the study of protection and monitoring systems
RU2704394C1 (en) Method for remote determination of the phase-to-ground closure point
Ghaderi et al. Inductive Current Transformer Core Parameters Behaviour vs. Temperature Under Different Working Conditions
RU2390034C1 (en) Method for operative control of short-circuit resistance in single-phase double-winding transformer in working mode
Soliman et al. On-line estimation of transformer model parameters
Kaczmarek et al. Voltage transformer operation in connection with the power quality
Pham et al. Duality-based lumped transformer equivalent circuit at low frequencies under single-phase excitation
RU88159U1 (en) DEVICE FOR MONITORING THE TECHNICAL CONDITION OF SINGLE-PHASE AND THREE-PHASE TWO-WAY TRANSFORMERS IN OPERATING MODE

Legal Events

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

Effective date: 20120528