RU2724991C1

RU2724991C1 - Method for determining technical state of insulation of a digital transformer based on partial discharge parameters

Info

Publication number: RU2724991C1
Application number: RU2019127809A
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Лебедев; Сергей Николаевич Литвинов; Сергей Алексеевич Словесный; Алексей Васильевич Гусенков
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2020-06-29

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: invention relates to high voltage engineering and can be used for diagnostics of technical state of insulation of digital transformers based on parameters of partial discharges. In the method of determining the technical state of insulation of a digital transformer based on partial discharge parameters, a digital transformer provided with a resistive voltage divider, which is arranged in an insulating body comprising a grounded lower flange of conductive material, additionally equipped with capacitive element electrode and two inductive sensors, wherein the first sensor is connected to the electrostatic screen grounding circuit, and the second sensor is connected between the capacitance element electrode and the lower grounded flange; industrial frequency voltage is recorded by a resistive voltage divider, high-frequency voltage pulses are recorded by inductive sensors, performing analogue-to-digital conversion of industrial frequency voltage and high-frequency voltage pulses, for the first half-wave of digitized high-frequency voltage pulses, polarity is determined, by a condition of heteropolarity of the first half-wave of high-frequency voltage pulses, selecting a useful voltage signal at the first inductive sensor, calculating a maximum value in the first half-wave of the useful signal voltage, number of high-frequency pulses of useful signal voltages during period of industrial frequency voltage variation, apparent charge of partial discharges, maximum value of apparent charge of partial discharges during observation, average value of apparent charge of partial discharges during observation, average current and power of partial discharges during the period of industrial frequency voltage variation, energy of partial discharges; phase characteristics of impulse voltages of useful signal relative to initial phase of industrial frequency voltage are measured, from which value of partial discharge ignition voltage is determined, value of apparent charge of partial discharges during observation is compared with threshold value, according to the comparison results conclusions are made on the insulation state of the measuring transformer.EFFECT: technical result is timely reliable and accurate determination of current technical state of insulation of digital transformers, high reliability of digital transformers.1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технике высоких напряжений и может быть использовано для диагностики технического состояния изоляции цифровых трансформаторов по параметрам частичных разрядов.The present invention relates to high voltage technology and can be used to diagnose the technical condition of the insulation of digital transformers according to the parameters of partial discharges.

Широко известны цифровые трансформаторы тока и напряжения (например «Цифровой трансформатор тока и напряжения» по патенту на полезную модель №174411, МПК G01R 19/00, 2017 г., «Высоковольтное комбинированное цифровое устройство для измерения тока и напряжения» по патенту на полезную модель №159201 МПК G01R 19/00, 2017 г. и др.) содержащее питающий электромагнитный трансформатор, измерительный электромагнитный трансформатор тока, магнитотранзисторный преобразователь магнитного потока и пояс Роговского, охватывающие токопровод с измеряемым током, цилиндрический шунт с внутренней полостью, включенный в рассечку токопровода и первичный преобразователь напряжения, помещенный внутрь опорного изолятора. Цифровые измерительные трансформаторы предназначены для преобразования величин тока и напряжения в первичных цепях в цифровой код во вторичных цепях, содержащий информацию о мгновенных значениях токов и напряжений, которые используются для целей измерения, определения параметров качества электроэнергии, учета электроэнергии, релейной защиты и автоматики. При лабораторных, приемо-сдаточных испытаниях, а также в процессе эксплуатации изоляция цифровых измерительных трансформаторов подвергается воздействию высокого напряжения. При этом в толще изоляции, на границах раздела изоляционных материалов и вблизи проводящих частей возможно возникновение разрядных процессов различной интенсивности с различными механизмами развития. Некоторые из этих разрядов связаны с процессами ионизации околокатодного или околоанодного пространства или представляют собой поверхностные разряды, другая часть является следствием низкого качества изготовления изоляционных материалов или следствием развития внутреннего дефекта изоляции. Особую опасность для измерительных трансформаторов представляют именно внутренние частичные разряды, которые вызывают деградацию изоляции. Данные разряды начинаются как локальные перекрытия дефектных зон диэлектрика и со временем могут вызвать пробой изоляции.Digital current and voltage transformers are widely known (for example, “Digital current and voltage transformer” according to utility model patent No. 174411, IPC G01R 19/00, 2017, “High-voltage combined digital device for measuring current and voltage” according to the utility model patent No. 159201 IPC G01R 19/00, 2017, etc.) containing a supplying electromagnetic transformer, a measuring electromagnetic current transformer, a magnetotransistor magnetic flux transducer and a Rogowski belt, covering a current-conducting conductor with a measured current, a cylindrical shunt with an internal cavity included in the dissection of the current conductor and a primary voltage converter placed inside the reference insulator. Digital measuring transformers are designed to convert current and voltage values in primary circuits to a digital code in secondary circuits containing information on instantaneous values of currents and voltages, which are used for measurement purposes, determination of electric power quality parameters, electric power accounting, relay protection and automation. During laboratory, acceptance tests, as well as during operation, the insulation of digital measuring transformers is exposed to high voltage. Moreover, in the thickness of the insulation, at the interfaces of insulating materials and near conductive parts, the occurrence of discharge processes of various intensities with different development mechanisms is possible. Some of these discharges are associated with the processes of ionization of the near-cathode or near-anode space or are surface discharges, the other part is the result of poor manufacturing quality of insulating materials or the development of an internal insulation defect. Particularly dangerous for measuring transformers are internal partial discharges, which cause degradation of the insulation. These discharges begin as local overlap of the defective zones of the dielectric and, over time, can cause a breakdown of insulation.

Таким образом, для обеспечения надежной работы цифровых трансформаторов тока и напряжения и предотвращения аварий, связанных с повреждением изоляции частичными разрядами, необходимо осуществлять мониторинг разрядных процессов, определять их количественные и качественные характеристики, тенденции развития.Thus, to ensure reliable operation of digital current and voltage transformers and to prevent accidents associated with damage to insulation by partial discharges, it is necessary to monitor discharge processes, determine their quantitative and qualitative characteristics, development trends.

Известен способ мониторинга частичных разрядов в электрической системе (Патент на изобретение РФ №2532142 «Способ и система мониторинга частичных разрядов», MПК G01R 31/12 (2006.01), 2014 г), в котором: принимают импульс от электрической системы; идентифицируют, является ли импульс шумом или дублированным сигналом; если импульс является шумом или дублированным сигналом, тогда этот импульс отбрасывают; разбивают импульс на две или более частотные составляющие; нормализуют эти две или более частотные составляющие к виду максимального уровня; сравнивают две или более нормализованные частотные составляющие, связанные с принятым импульсом, с другим сохраненным множеством нормализованных, предварительно заданных частотных составляющих, связанных с другими импульсами, для идентифицирования сходных импульсов, указывающих известное состояние отказа; если импульс идентифицирован как импульс, указывающий известное состояние отказа, сохраняют данные в базе данных, связывая импульс с двумя или более нормализованными частотными составляющими и известным состоянием отказа; группируют спектр отказов импульсов со сходными нормализованными частотными составляющими в диаграмме разброса, сохраняемой в базе данных; если нормализованные частотные составляющие импульса не сходны с нормализованными частотными составляющими текущей группы, создают новую группу спектра отказов импульсов, сохраняемую в базе данных; и если импульс идентифицирован как указывающий известное состояние отказа, уведомляют пользователя о наличии состояния отказа.A known method for monitoring partial discharges in an electrical system (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2532142 "Method and system for monitoring partial discharges", MPK G01R 31/12 (2006.01), 2014), in which: receive a pulse from the electrical system; identify whether the pulse is a noise or a duplicated signal; if the pulse is noise or a duplicated signal, then this pulse is discarded; break the pulse into two or more frequency components; normalize these two or more frequency components to the maximum level view; comparing two or more normalized frequency components associated with the received pulse, with another stored set of normalized, predefined frequency components associated with other pulses, to identify similar pulses indicating a known failure state; if the pulse is identified as a pulse indicating a known failure state, data is stored in the database by linking the pulse to two or more normalized frequency components and a known failure state; grouping the spectrum of pulse failures with similar normalized frequency components in a scatter diagram stored in a database; if the normalized frequency components of the pulse are not similar to the normalized frequency components of the current group, create a new group of the spectrum of failure pulses stored in the database; and if the pulse is identified as indicating a known failure state, notify the user of the presence of the failure state.

К недостаткам данного способа можно отнести отсутствие фиксации процессов развития частичного разряда, интенсивности разрядов и их энергетических характеристик частичных разрядов, поскольку одно только спектральное содержание записываемых сигналов не дает полного представления о происходящих процессах старения изоляции.The disadvantages of this method include the lack of fixing the processes of the development of a partial discharge, the intensity of the discharges and their energy characteristics of the partial discharges, since the spectral content of the recorded signals alone does not give a complete picture of the processes of insulation aging.

Известен Способ мониторинга частичных разрядов в электрической системе (Патент на изобретение РФ №2505828 «Устройство мониторинга частичных разрядов», МПК G01R 31/12 (2006.01), 2014 г.), заключающийся в том, что определяют нижний порог срабатывания триггера и верхний порог срабатывания триггера, при этом нижний и верхний пороги срабатывания триггера являются уровнями амплитуды электрических импульсов, и верхний порог срабатывания триггера соответствует более высокой амплитуде, чем нижний порог срабатывания триггера, определяют длительность меньшего временного интервала, отслеживают по меньшей мере одну фазу электрической системы с целью обнаружения импульса на протяжении меньшего временного интервала, определяют максимальную амплитуду импульса, возникающего в электрической системе на протяжении меньшего временного интервала, устанавливают, превышает ли измеренная максимальная амплитуда импульса нижний порог срабатывания триггера и (или) верхний порог срабатывания триггера, присваивают импульсу коэффициент пульсации, если максимальная амплитуда импульса превышает нижний порог срабатывания триггера и (или) верхний порог срабатывания триггера, регистрируют импульс или касающуюся его информацию, если коэффициент пульсации, соответствующий импульсу, меньше предварительно заданного порогового коэффициента пульсаций в меньшем временном интервале, применяют временной сдвиг подвижного триггера, так что, если импульс превышает нижний порог срабатывания триггера, но не верхний порог срабатывания триггера, а коэффициент пульсации равен предварительно заданному числу пульсаций, регистрируют промежуток во времени на протяжении меньшего временного интервала, в котором это имеет место, и прекращают регистрацию импульсов с амплитудой, превышающей нижний порог срабатывания триггера, но не верхний порог срабатывания триггера, до наступления этого промежутка во времени в следующем меньшем временном интервале, и переустанавливают на ноль промежуток во времени временного сдвига подвижного триггера, и начинают регистрацию на протяжении следующего меньшего временного интервала импульсов с амплитудой, превышающей только нижний порог срабатывания триггера, после того, как величина временного сдвига подвижного триггера становится равной величине меньшего временного интервала, и сохраняют зарегистрированные импульсы в запоминающем устройстве.The Known Method for monitoring partial discharges in an electrical system (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2505828 "Device for monitoring partial discharges", IPC G01R 31/12 (2006.01), 2014), which consists in determining the lower trigger threshold and the upper threshold trigger, the lower and upper trigger thresholds are the levels of the amplitude of the electrical pulses, and the upper trigger threshold corresponds to a higher amplitude than the lower trigger threshold of the trigger, determine the duration of a shorter time interval, track at least one phase of the electrical system to detect the pulse for a shorter time interval, determine the maximum amplitude of the pulse that occurs in the electrical system for a shorter time interval, determine whether the measured maximum amplitude of the pulse exceeds the lower trigger threshold and (or) the upper trigger threshold, assign pulse coefficient of ripple, if the maximum amplitude of the pulse exceeds the lower threshold of the trigger and (or) the upper threshold of the trigger, register the pulse or information relating to it, if the ripple coefficient corresponding to the pulse is less than a predetermined threshold ripple coefficient in a shorter time interval, apply a time shift moving trigger, so that if the pulse exceeds the lower trigger threshold, but not the upper trigger threshold, and the ripple coefficient is equal to a predetermined number of pulsations, a time interval is recorded for a shorter time interval in which this takes place and the pulses are stopped with an amplitude exceeding the lower trigger threshold of the trigger, but not the upper trigger threshold of the trigger, before this time interval occurs in the next shorter time interval, and reset the interval in time of the time shift of the movable about the trigger, and registration is started for the next shorter time interval of pulses with an amplitude exceeding only the lower trigger threshold of the trigger, after the value of the time shift of the moving trigger becomes equal to the value of the shorter time interval, and the registered pulses are stored in the storage device.

Недостатком указанного способа является низкая достоверность результатов из-за отсутствия возможности контроля частотных характеристик высокочастотных импульсов, а так же фазы их возникновения относительно фазы питающего напряжения, и из-за низкой помехоустойчивости, обусловленной тем, что спектральный состав электромагнитных помех совпадает с частотным спектром импульсных полезных сигналов.The disadvantage of this method is the low reliability of the results due to the inability to control the frequency characteristics of high-frequency pulses, as well as the phase of their occurrence relative to the phase of the supply voltage, and due to the low noise immunity due to the fact that the spectral composition of electromagnetic interference coincides with the frequency spectrum of pulse useful signals.

Известен способ диагностики высоковольтного оборудования по параметрам частичных разрядов (Патент на изобретение РФ №2536795, МПК G01R 31/12 (2006.01), 2014 г.), заключающийся в том, что электромагнитное поле частичных разрядов в изоляции воспринимают индуктивным и емкостным датчиками, выходные сигналы которых фильтруют, усиливают и умножают один на другой и в соответствии со знаком произведения формируют информативные сигналы, первый из этих сигналов пропорционален текущему среднему значению кажущегося заряда частичных разрядов, а второй - текущему среднему значению длительности импульсов тока, вызванных частичными разрядами, с помощью первого сигнала корректируется скорость изменения напряженности электрического поля в изоляции, обеспечивая стабилизацию текущего среднего значения кажущегося заряда частичных разрядов, а с помощью второго определяют зависимость длительности импульсов тока, вызванных частичными разрядами, от напряжения на высоковольтном вводе диагностируемого оборудования.A known method for the diagnosis of high-voltage equipment according to the parameters of partial discharges (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2536795, IPC G01R 31/12 (2006.01), 2014), which consists in the fact that the electromagnetic field of partial discharges in isolation is perceived by inductive and capacitive sensors, output signals which are filtered, amplified and multiplied one by one and according to the sign of the product form informative signals, the first of these signals is proportional to the current average value of the apparent charge of partial discharges, and the second to the current average value of the duration of current pulses caused by partial discharges, using the first signal the rate of change of the electric field in the insulation is adjusted, ensuring the stabilization of the current average value of the apparent charge of partial discharges, and using the second one, the dependence of the duration of current pulses caused by partial discharges on the voltage at the high-voltage input of the diagnosed is determined and I.

Недостатком указанного способа является низкая достоверность результатов из-за применения усилителей, которые вносят искажение в измеряемый высокочастотный сигнал и потери информации о частотном спектре и длительности импульсов высокочастотных разрядов в связи с применением усредняющей RC-цепи и амплитудного модулятора, что затрудняет возможность его применения для мониторинга состояния изоляции.The disadvantage of this method is the low reliability of the results due to the use of amplifiers that introduce distortion into the measured high-frequency signal and loss of information about the frequency spectrum and pulse duration of high-frequency discharges due to the use of an averaging RC circuit and an amplitude modulator, which makes it difficult to use for monitoring isolation conditions.

Все вышеперечисленные способы не применимы в условиях реальной эксплуатации для определения технического состояния цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов. Заявителю не известны способы определения технического состояния цифровых трансформаторов по параметрам частичных разрядов в изоляции, обладающие высокой точностью и обеспечивающие достоверность результатов.All of the above methods are not applicable in actual use to determine the technical condition of a digital transformer by the parameters of partial discharges. The applicant does not know how to determine the technical condition of digital transformers by the parameters of partial discharges in isolation, which are highly accurate and ensure the reliability of the results.

Целью изобретения является разработка способа определения технического состояния изоляции цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов.The aim of the invention is to develop a method for determining the technical condition of the insulation of a digital transformer by the parameters of partial discharges.

Технический результат изобретения заключается в своевременном достоверном и точном определении текущего технического состояния изоляции цифровых трансформаторов по параметрам частичных разрядов, в повышении надежности функционирования цифровых трансформаторов.The technical result of the invention lies in the timely reliable and accurate determination of the current technical condition of the insulation of digital transformers by the parameters of partial discharges, in improving the reliability of the operation of digital transformers.

Технический результат достигается тем что, в способ определения технического состояния изоляции цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов, цифровой трансформатор, снабженный резистивным делителем напряжения, который размещен в изоляционном корпусе, содержащем заземленный нижний фланец из проводящего материала, дополнительно оснащают электродом емкостного элемента и двумя индуктивными датчиками, при этом первый датчик включают в цепь заземления электростатического экрана, а второй подключают между электродом емкостного элемента и нижним заземленным фланцем; напряжение промышленной частоты регистрируют с помощью резистивного делителя напряжения, высокочастотные импульсы напряжений регистрируют индуктивными датчиками, производят аналого-цифровое преобразование напряжения промышленной частоты и высокочастотных импульсов напряжений, для первой полуволны оцифрованных высокочастотных импульсов напряжений определяют полярность, по условию разнополярности первой полуволны высокочастотных импульсов напряжений выбирают полезный сигнал напряжения на первом индуктивном датчике, вычисляют максимальное значение в первой полуволне напряжения полезного сигнала, количество высокочастотных импульсов напряжений полезного сигнала за период изменения напряжения промышленной частоты, кажущийся заряд частичных разрядов, максимальное значение кажущегося заряда частичных разрядов за время наблюдения, среднее значение кажущегося заряда частичных разрядов за время наблюдения, средние ток и мощность частичных разрядов за период изменения напряжения промышленной частоты, энергию частичных разрядов; измеряют фазовые характеристики импульсных напряжений полезного сигнала относительно начальной фазы напряжения промышленной частоты, по которым определяют величину напряжения зажигания частичных разрядов, сравнивают величину кажущегося заряда частичных разрядов за время наблюдения с пороговым значением, по результатам сравнения делают выводы о состоянии изоляции измерительного трансформатора.The technical result is achieved by the fact that, in a method for determining the technical condition of the insulation of a digital transformer by the parameters of partial discharges, a digital transformer equipped with a resistive voltage divider, which is placed in an insulating housing containing a grounded bottom flange of conductive material, is additionally equipped with a capacitive element electrode and two inductive sensors wherein the first sensor is connected to the ground circuit of the electrostatic shield, and the second is connected between the electrode of the capacitive element and the lower grounded flange; industrial frequency voltage is recorded using a resistive voltage divider, high-frequency voltage pulses are recorded by inductive sensors, analog-to-digital conversion of industrial frequency voltage and high-frequency voltage pulses is performed, the polarity is determined for the first half-wave of digitized high-frequency voltage pulses, the useful polarity of the first half-wave of high-frequency voltage pulses is selected voltage signal at the first inductive sensor, calculate the maximum value in the first half-wave of the voltage of the useful signal, the number of high-frequency voltage pulses of the useful signal for the period of variation of the industrial frequency voltage, the apparent charge of partial discharges, the maximum value of the apparent charge of partial discharges during the observation, the average value of the apparent charge of partial discharges during the observation time, average current and power of partial discharges during the period of voltage variation of the industrial part ota, partial discharge energy; measure the phase characteristics of the pulse voltages of the useful signal relative to the initial phase of the industrial frequency voltage, which determine the magnitude of the ignition voltage of partial discharges, compare the magnitude of the apparent charge of partial discharges during the observation period with a threshold value, and draw conclusions about the insulation state of the measuring transformer from the results of the comparison.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведено устройство, реализующее способ определения технического состояния цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов в изоляции. На фиг. 2 приведено распределение импульсных напряжений, формируемых токами частичных разрядов на индуктивных датчиках, относительно начальной фазы напряжения промышленной частоты.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a device that implements a method for determining the technical condition of a digital transformer by the parameters of partial discharges in isolation. In FIG. Figure 2 shows the distribution of impulse voltages generated by partial discharge currents on inductive sensors, relative to the initial phase of the industrial frequency voltage.

На фиг. 1 изображен цифровой трансформатор, содержащий преобразователь тока 1 с электростатическим экраном 2 и резистивный делитель напряжения, размещенные в изоляционном корпусе 3. Резистивный делитель напряжения включает резистивный элемент верхнего плеча 4 и резистивный элемент нижнего плеча 5. Изоляционный корпус 3 содержит нижний заземленный фланец из проводящего материала (на чертеже не показан). Цифровой трансформатор дополнительно оснащен электродом емкостного элемента 6, первым индуктивным датчиком 7, который включен в цепь заземления электростатического экрана 2 и вторым индуктивным датчиком 8, который подключен между электродом емкостного элемента и нижним заземленным фланцем. Резистивный элемент верхнего плеча 4 и резистивный элемент нижнего плеча 5 резистивного делителя напряжения подключены через фильтр низких частот 9 к аналого-цифровому преобразователю низкочастотного сигнала 11. Индуктивные датчики 7 и 8 подключены через фильтр высоких частот 10 к аналого-цифровому преобразователю высокочастотного сигнала 12. Выходы аналого-цифровых преобразователей 11 и 12 подключены к контроллеру обработки цифрового сигнала 13, соединенного с блоком памяти 14, связанного через блок передачи данных 15, с внешней базой данных 16.In FIG. 1 shows a digital transformer comprising a current transducer 1 with an electrostatic shield 2 and a resistive voltage divider located in an insulating housing 3. The resistive voltage divider includes a resistive element of the upper arm 4 and a resistive element of the lower arm 5. The insulating housing 3 contains a lower grounded flange of conductive material (not shown in the drawing). The digital transformer is additionally equipped with an electrode of the capacitive element 6, the first inductive sensor 7, which is included in the ground circuit of the electrostatic shield 2 and the second inductive sensor 8, which is connected between the electrode of the capacitive element and the lower grounded flange. The resistive element of the upper arm 4 and the resistive element of the lower arm 5 of the resistive voltage divider are connected through a low-pass filter 9 to the analog-to-digital converter of the low-frequency signal 11. Inductive sensors 7 and 8 are connected through the high-pass filter 10 to the analog-to-digital converter of the high-frequency signal 12. Outputs analog-to-digital converters 11 and 12 are connected to a digital signal processing controller 13 connected to a memory unit 14, connected through a data transfer unit 15, to an external database 16.

Способ определения технического состояния изоляции цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов осуществляется следующим образом. Цифровой трансформатор, снабженный резистивным делителем напряжения, размещенным в изоляционном корпусе 3, содержащем заземленный нижний фланец из проводящего материала, дополнительно оснащают электродом емкостного элемента 6, индуктивный датчик 7 включают в цепь заземления электростатического экрана 2, а индуктивный датчик 8 подключают между электродом емкостного элемента 6 и нижним заземленным фланцем. В процессе работы цифрового трансформатора к его изоляции приложено фазное напряжение промышленной частоты, которое после масштабного преобразования в резистивном элементе верхнего плеча 4 резистивного делителя напряжения регистрируют на резистивном элементе нижнего плеча 5 резистивного делителя напряжения. Зарегистрированный сигнал подвергают низкочастотной фильтрации в фильтре низких частот 9 для исключения высокочастотных помех и оцифровывают в аналого-цифровом преобразователе низкочастотного сигнала 11. Под воздействием высокого напряжения в толще изоляции, на границах раздела изоляционных материалов и вблизи проводящих частей возможно возникновение разрядных процессов. При этом на дефектных участках изоляции происходит кратковременное уменьшение напряжения, вызывающие перераспределение зарядов на всех участках изоляционной конструкции, что сопровождается появлением высокочастотных импульсов напряжения, которые регистрируют индуктивными датчиками 7 и 8. Зарегистрированные сигналы подают на вход фильтра высоких частот 10 для исключения низкочастотных помех и оцифровывают в аналого-цифровом преобразователе высокочастотного сигнала 12.A method for determining the technical state of insulation of a digital transformer by the parameters of partial discharges is as follows. A digital transformer equipped with a resistive voltage divider located in an insulating casing 3 containing a grounded bottom flange of conductive material is additionally equipped with an electrode of a capacitive element 6, an inductive sensor 7 is connected to the ground circuit of the electrostatic screen 2, and an inductive sensor 8 is connected between the electrode of the capacitive element 6 and bottom grounded flange. During the operation of the digital transformer, an industrial frequency phase voltage is applied to its insulation, which, after a large-scale conversion in the resistive element of the upper arm 4 of the resistive voltage divider, is recorded on the resistive element of the lower arm 5 of the resistive voltage divider. The registered signal is subjected to low-pass filtering in a low-pass filter 9 to eliminate high-frequency interference and digitized in an analog-to-digital converter of the low-frequency signal 11. Under the influence of high voltage in the thickness of the insulation, discharge processes may occur at the interfaces of insulating materials and near conductive parts. In this case, a short-term voltage decrease occurs in the defective sections of the insulation, causing a redistribution of charges in all sections of the insulation structure, which is accompanied by the appearance of high-frequency voltage pulses, which are recorded by inductive sensors 7 and 8. The registered signals are fed to the input of the high-pass filter 10 to eliminate low-frequency noise and digitize in the analog-to-digital converter of the high-frequency signal 12.

В контроллере обработки цифрового сигнала 13 для первой полуволны оцифрованных высокочастотных импульсов напряжений определяют полярность, по условию разнополярности первой полуволны высокочастотных импульсов напряжений, зарегистрированных на индуктивных датчиках 7 и 8 выбирают полезный сигнал на первым индуктивным датчиком 7 в цепи заземления электростатического экрана 2, вычисляют: максимальное значение напряжения в первой полуволне напряжения полезного сигнала, количество высокочастотных импульсов напряжения полезного сигнала за период изменения напряжения промышленной частоты, по максимальному значению напряжения первой полуволны вычисляют кажущийся заряд частичных разрядов, максимальное значение кажущегося заряда частичных разрядов за время наблюдения, среднее значение кажущегося заряда частичных разрядов за время наблюдения, средние ток и мощность частичных разрядов за период изменения напряжения промышленной частоты, энергию частичных разрядов.In the controller for processing the digital signal 13, the polarity is determined for the first half-wave of the digitized high-frequency voltage pulses, according to the condition of the different polarity of the first half-wave of the high-frequency voltage pulses recorded on inductive sensors 7 and 8, a useful signal is selected on the first inductive sensor 7 in the ground circuit of the electrostatic shield 2, calculate: maximum the voltage value in the first half-wave of the useful signal voltage, the number of high-frequency voltage pulses of the useful signal for the period of variation of the industrial frequency voltage, the apparent value of the partial discharges, the maximum value of the apparent charge of partial discharges during the observation time, the average value of the apparent charge of partial discharges are calculated from the maximum voltage of the first half-wave during the observation, average current and power of partial discharges for a period of variation of voltage of industrial frequency, energy of partial discharges.

Полученные результаты вычислений сохраняют в блоке памяти 14 и через интерфейс 15 передают во внешнюю базу данных 16. Хранящуюся во внешней базе данных 16 информацию используют при измерении фазовых характеристик импульсных напряжений полезного сигнала относительно начальной фазы напряжения промышленной частоты (фиг. 2), по которым определяют величину напряжения зажигания частичных разрядов, сравнивают величину кажущегося заряда частичных разрядов за время наблюдения с пороговыми значениями, определенными опытным путем или регламентируемыми соответствующими стандартами (например, ГОСТ 7746-2015 и ГОСТ 1983-2015), по результатам сравнения делают выводы о состоянии изоляции и возможности дальнейшей эксплуатации измерительного трансформатора.The obtained calculation results are stored in the memory unit 14 and transmitted via the interface 15 to the external database 16. The information stored in the external database 16 is used to measure the phase characteristics of the pulse voltages of the useful signal relative to the initial phase of the industrial frequency voltage (Fig. 2), which determine the magnitude of the ignition voltage of partial discharges, compare the magnitude of the apparent charge of partial discharges during the observation period with threshold values determined empirically or regulated by relevant standards (for example, GOST 7746-2015 and GOST 1983-2015), draw conclusions about the state of insulation and the possibility of further operation of the measuring transformer.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять мониторинг разрядных процессов в изоляции цифровых измерительных трансформаторов, определять их количественные и качественные характеристики, выявлять на ранней стадии возникновение дефектов внутренней изоляции по параметрам частичных разрядов, предотвращать аварии, связанные с повреждением изоляции частичными разрядами, обеспечивая повышение надежности функционирования цифровых трансформаторов.The proposed method allows to monitor discharge processes in the insulation of digital measuring transformers, to determine their quantitative and qualitative characteristics, to detect the occurrence of internal insulation defects at the early stage by the parameters of partial discharges, to prevent accidents associated with damage to the insulation by partial discharges, providing increased reliability of the operation of digital transformers.

Claims

A method for determining the technical condition of the insulation of a digital transformer by the parameters of partial discharges, characterized in that the digital transformer equipped with a resistive voltage divider, which is placed in an insulating housing containing a grounded bottom flange of conductive material, is additionally equipped with a capacitive element electrode and two inductive sensors, the first sensor is connected to the ground circuit of the electrostatic shield, and the second is connected between the electrode of the capacitive element and the lower grounded flange; industrial frequency voltage is recorded using a resistive voltage divider, high-frequency voltage pulses are recorded by inductive sensors, analog-to-digital conversion of industrial frequency voltage and high-frequency voltage pulses is performed, the polarity is determined for the first half-wave of digitized high-frequency voltage pulses, the useful polarity of the first half-wave of high-frequency voltage pulses is selected voltage signal at the first inductive sensor, calculate the maximum value in the first half-wave of the voltage of the useful signal, the number of high-frequency voltage pulses of the useful signal for the period of variation of the industrial frequency voltage, the apparent charge of partial discharges, the maximum value of the apparent charge of partial discharges during the observation, the average value of the apparent charge of partial discharges during the observation time, average current and power of partial discharges during the period of voltage variation of the industrial part ota, partial discharge energy; measure the phase characteristics of the pulse voltages of the useful signal relative to the initial phase of the industrial frequency voltage, which determine the magnitude of the ignition voltage of partial discharges, compare the magnitude of the apparent charge of partial discharges during the observation period with a threshold value, and draw conclusions about the insulation state of the measuring transformer from the results of the comparison.