RU2743887C1 - Automated method for diagnostics of technical state of support-rod porcelain insulation in digital substations - Google Patents
Automated method for diagnostics of technical state of support-rod porcelain insulation in digital substations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743887C1 RU2743887C1 RU2020116008A RU2020116008A RU2743887C1 RU 2743887 C1 RU2743887 C1 RU 2743887C1 RU 2020116008 A RU2020116008 A RU 2020116008A RU 2020116008 A RU2020116008 A RU 2020116008A RU 2743887 C1 RU2743887 C1 RU 2743887C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- support
- insulator
- time
- state
- rod
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Electric Cable Installation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к способам диагностики технического состояния опорно-стержневых фарфоровых изоляторов трансформаторных и тяговых подстанций без вывода из работы.The invention relates to the field of power engineering, and in particular to methods for diagnosing the technical condition of support-rod porcelain insulators of transformer and traction substations without taking out of service.
Проблема надежности силового оборудования, выработавшего нормативный срок службы, является очень актуальной, при оптимизации затрат единовременно пополнить парк новым оборудованием затруднительно [1].The problem of the reliability of power equipment that has developed the standard service life is very urgent, when optimizing costs, it is difficult to replenish the fleet with new equipment at a time [1].
Основной причиной отказов и аварий силового оборудования на трансформаторных и тяговых подстанциях, безусловно, является физический и моральный износ данного оборудования.The main reason for failures and accidents of power equipment at transformer and traction substations, of course, is the physical and moral deterioration of this equipment.
Опорно-стержневая фарфоровая изоляция (колонки разъединителей, разрядники, высоковольтные ввода, гирлянды изоляторов ВЛ и др.) - наибольшая составляющая оборудования электроэнергетических подстанций, которая подвергается износу. В процессе длительной эксплуатации опорно-стержневых фарфоровых изоляторов (ОСИ) вследствие воздействия внешних факторов (влага, перепады температур, механические нагрузки) и внутренних факторов (нарушение технологии изготовления и качество исходных материалов), в объеме изоляционной детали фарфорового изолятора образуются трещины, что приводит к разрушению изолятора под нагрузкой.Support-rod porcelain insulation (columns of disconnectors, arresters, high-voltage bushings, strings of insulators of overhead lines, etc.) is the largest component of the equipment of electric power substations, which is subject to wear and tear. During long-term operation of rod-shaped porcelain insulators (OSI) due to the influence of external factors (moisture, temperature drops, mechanical loads) and internal factors (violation of manufacturing technology and quality of raw materials), cracks form in the volume of the insulating part of the porcelain insulator, which leads to destruction of the insulator under load.
Актуальность диагностики и своевременной замены опорно-стрежневой фарфоровой изоляции обусловлено рядом факторов:The relevance of diagnostics and timely replacement of the support-rod porcelain insulation is due to a number of factors:
1. Предотвращение технологического нарушения, что является основным показателем надежности в электроэнергетике;1. Prevention of technological disruption, which is the main indicator of reliability in the electric power industry;
2. Безопасность обслуживающего персонала подстанции;2. Safety of the substation service personnel;
3. Оптимизация понесенных затрат на эксплуатацию подстанции и упущенной выгоды от профилактических и аварийных ремонтов ее оборудования.3. Optimization of the costs incurred for the operation of the substation and the lost profit from preventive and emergency repairs of its equipment.
Известен способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных изоляторов. При диагностике изолятора осуществляют бесконтактный прием импульсных сигналов частичных разрядов электромагнитным приемником (Патент RU №2679759 МПК G01R 31/12. Опубликовано: 12.02.2019 Бюл. №5).A known method of non-contact remote diagnostics of the state of high-voltage insulators. When diagnosing an insulator, contactless reception of pulsed signals of partial discharges is carried out by an electromagnetic receiver (Patent RU No. 2679759 IPC G01R 31/12. Published: 12.02.2019 Bull. No. 5).
Недостатком способа является использование узконаправленной электромагнитной антенны и приемника. Большое количество оборудования, используемого в работе подстанции, создает помехи при передаче сигналов, тем самым снижает надежность системы диагностики.The disadvantage of this method is the use of a narrowly directed electromagnetic antenna and receiver. A large number of equipment used in the operation of the substation interferes with the transmission of signals, thereby reducing the reliability of the diagnostic system.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному решению является способ диагностики, сущность которого заключается в воздействии на изолятор посредством возбудителя вибраций и оценки сигнала отклика изолятора по уровню основного тона (Патент RU №2275647, МПК G01R 31/00. Опубликовано: 27.04.2006, Бюл. №12).The closest in technical essence to the proposed solution is a diagnostic method, the essence of which is to influence the insulator by means of a vibration exciter and evaluate the insulator response signal by the level of the fundamental tone (Patent RU No. 2275647, IPC G01R 31/00. Published: 27.04.2006, Bul . No. 12).
Достоинством известного устройства является возможность производить диагностику без вывода оборудования из работы.The advantage of the known device is the ability to perform diagnostics without taking the equipment out of operation.
Недостатком рассматриваемого способа является отсутствие автоматизации процесса диагностики изоляторов и продолжительное время обслуживания при эксплуатации опорно-стержневой изоляции.The disadvantage of this method is the lack of automation of the process of diagnostics of insulators and a long service time during the operation of support-rod insulation.
Предлагаемое техническое решение позволяет устранить эти недостатки.The proposed technical solution allows you to eliminate these disadvantages.
Задачами заявляемого изобретения является:The objectives of the claimed invention are:
1) Обеспечение диагностики опорно-стержневой изоляции в режиме реального времени;1) Providing diagnostics of support-rod insulation in real time;
2) Снижение аварийных выходов оборудования из строя на электроэнергетических подстанциях;2) Reduction of emergency equipment failures at power substations;
3) Безопасность обслуживаемого персонала при включении и/или отключении высоковольтного оборудования электроэнергетической подстанции.3) Safety of the serviced personnel when switching on and / or disconnecting high-voltage equipment of an electric power substation.
Техническим результатом изобретения является предупреждение технологических нарушений в режиме реального времени при включении и/или отключении разъединителей на электроэнергетических подстанциях для сокращения времени технического обслуживания.The technical result of the invention is the prevention of technological violations in real time when switching on and / or off disconnectors at power substations to reduce the time of maintenance.
Настоящий технический результат достигается посредством автоматизированного способа диагностики технического состояния опорно-стержневой фарфоровой изоляции на цифровых подстанциях. Воздействие на изолятор происходит посредством возбудителя вибрации, после чего оценивается сигнал отклика изолятора со спектральной плотностью и измеряется ее уровень с пиком основного тона, причем сигнал о состоянии каждого опорного фарфорового изолятора поступает посредством информационного обмена по протоколу МЭК 61850-9-2LE между микропроцессорными комплексами на автоматизированное рабочее место (АРМ) персонала электроэнергетической подстанции в режиме реального времени, где оценивается отклонение от показаний предыдущих откликов и прогнозируется по времени критическое состояние каждого изолятора. С помощью встроенного самонастраивающегося обучающего элемента программного комплекса, в составе системы SCADA, задается увеличение или уменьшение интервалов времени контроля состояния опорных изоляторов, для уточнения прогноза их профилактической замены и сокращения времени технического обслуживания ОСИ, которые оперативно выделяют в критическую группу замены.The present technical result is achieved by means of an automated method for diagnosing the technical condition of the support-rod porcelain insulation at digital substations. The impact on the insulator occurs by means of a vibration exciter, after which the response signal of the insulator with spectral density is estimated and its level with the peak of the fundamental tone is measured, and the signal about the state of each supporting porcelain insulator is received through information exchange according to the IEC 61850-9-2LE protocol between microprocessor complexes on an automated workstation (AWS) for power substation personnel in real time, where the deviation from the readings of previous responses is assessed and the critical state of each insulator is predicted in time. With the help of the built-in self-adjusting training element of the software complex, as part of the SCADA system, an increase or decrease in the time intervals for monitoring the state of the support insulators is set, in order to clarify the forecast of their preventive replacement and reduce the maintenance time of the OSI, which are quickly allocated to the critical replacement group.
Отличительными признаками являются:Distinctive features are:
в качестве самонастраивающегося обучающего элемента системы SCADA используется встроенный программный комплекс;an embedded software package is used as a self-adjusting teaching element of the SCADA system;
в основу программного комплекса, в составе системы SCADA, заложен принцип прогнозирования с помощью искусственной нейронной сети (ИНС), которая включает в себя:the basis of the software complex, as part of the SCADA system, is based on the principle of forecasting using an artificial neural network (ANN), which includes:
- краткосрочное прогнозирование с упреждением on-line до 10-15 суток;- short-term forecasting with advance on-line up to 10-15 days;
- среднесрочное прогнозирование с упреждением от 20 до 60 дней;- medium-term forecasting with a lead time of 20 to 60 days;
- долгосрочное прогнозирование с упреждением до 1,5 лет;- long-term forecasting with a lead time of up to 1.5 years;
сигнал о состоянии опорного фарфорового изолятора на АРМ персонала электроэнергетической подстанции поступает посредством информационного обмена по протоколу МЭК 61850-9-2LE между микропроцессорными комплексами в режиме реального времени по каждому изолятору, это дает возможность предупреждения технологических нарушений в on-line режиме при включении и/или отключении разъединителей на электроэнергетических подстанциях;the signal about the state of the supporting porcelain insulator at the workstation of the personnel of the electric power substation is received through information exchange according to the IEC 61850-9-2LE protocol between microprocessor complexes in real time for each insulator, this makes it possible to prevent technological violations in the on-line mode when switching on and / or disconnecting disconnectors at power substations;
на АРМ посредством программного комплекса, в составе системы SCADA, на основе искусственной нейронной сети оценивают отклонение с показаниями предыдущих откликов и прогнозируют по времени критическое состояние каждого изолятора, что позволяет достаточно точно определить время замены изолятора;on the AWP using the software complex, as part of the SCADA system, on the basis of an artificial neural network, the deviation with the readings of the previous responses is assessed and the critical state of each insulator is predicted in time, which makes it possible to accurately determine the time for replacing the insulator
на АРМ с помощью встроенного самонастраивающегося обучающего элемента программного комплекса, в составе системы SCADA, задают увеличение или уменьшение интервалов времени контроля состояния опорных изоляторов, для уточнения прогноза их профилактической замены и сокращения времени технического обслуживания;on the AWP using the built-in self-adjusting training element of the software complex, as part of the SCADA system, an increase or decrease in the time intervals for monitoring the state of the support insulators is set, in order to clarify the forecast of their preventive replacement and reduce the maintenance time;
опорные изоляторы, которые посредством прогноза ИНС не соответствуют заданным показателям технической надежности и эталонным значениям спектральной формы, выделяют в критическую группу замены;support insulators, which, by means of the ANN forecast, do not correspond to the specified indicators of technical reliability and the reference values of the spectral shape, are allocated to the critical replacement group;
при автоматизированном контроле ОСИ с помощью ИНС появляется возможность перехода от планово-предупредительного ремонта к ремонту по техническому обслуживанию.with the automated control of the OSI using the ANN, it becomes possible to switch from scheduled preventive maintenance to maintenance repair.
Сравнение заявляемого решения с аналогами и прототипом, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».Comparison of the proposed solution with analogs and the prototype did not allow to identify in them the features that distinguish the proposed solution, which allows us to conclude that the criterion of "novelty" is met.
На чертеже приведена схема диагностики технического состояния опорно-стержневых фарфоровых изоляторов в системе сбора, обработки, отображения и мониторинга данных SCADA в реальном времени, включающая: 1 - опорно-стрежневой фарфоровый изолятор; 2 - излучатель звуковых колебаний; 3 - акселерометр; 4 - блок принимающий отклик; 5 - информационный обмен по протоколу МЭК 61850-9-2LE между микропроцессорными комплексами; 6 - блок отображения и архивирования информации об изоляторах; 7 - автоматизированное рабочее место; 8 - система SCADA.The drawing shows a diagram of diagnostics of the technical condition of support-rod porcelain insulators in the system of collection, processing, display and monitoring of SCADA data in real time, including: 1 - support-rod porcelain insulator; 2 - emitter of sound vibrations; 3 - accelerometer; 4 - block receiving the response; 5 - information exchange under the IEC 61850-9-2LE protocol between microprocessor complexes; 6 - unit for displaying and archiving information about insulators; 7 - automated workstation; 8 - SCADA system.
Автоматизированный способ диагностики технического состояния опорно-стержневой изоляции на цифровых подстанциях осуществляется следующим образом.An automated method for diagnosing the technical condition of support-rod insulation at digital substations is carried out as follows.
На опорно-стрежневые фарфоровые изоляторы 1 устанавливают излучатель звуковых колебаний 2 и акселерометр 3. Акселерометром является измерительное устройство, предназначенное для измерения состояния тела изолятора по спектральной плотности мощности вибрации [3; 4, с. 11].On the support-
Излучателем звуковых колебаний (акустический излучатель) называется устройство, предназначенное для возбуждения акустических волн в газообразных, жидких и твердых средах. Излучатели звука преобразуют в энергию звукового поля энергию какого-либо другого вида [5]. На излучатель 2 при помощи генератора звуковых колебаний подают сигнал в диапазоне частот 500-20000 Гц. Акселерометр 3 регистрирует показания, обрабатывает сигнал, в результате которого получают частотную характеристику изолятора. Данные передаются на блок принимающего отклика 4, после чего по протоколу МЭК 61850-9-2LE происходит информационная передача 5 в блок отображения и архивирования информации об изоляторах 6, далее на автоматизированное рабочее место 7 персонала электроэнергетической подстанции посредством совокупной системы SCADA 8.An emitter of sound vibrations (acoustic emitter) is a device designed to excite acoustic waves in gaseous, liquid and solid media. Sound emitters convert energy of any other type into sound field energy [5]. A signal in the frequency range of 500-20000 Hz is supplied to the
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) - это программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления [6].SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) is a software package designed to develop or provide real-time operation of systems for collecting, processing, displaying and archiving information about a monitoring or control object [6].
В блоке принятия решения 4, по заданному алгоритму обрабатывается частотная характеристика изолятора по форме спектральной плотности мощности вибрации. Сигнал о состоянии каждого опорного фарфорового изолятора подают на автоматизированное рабочее место 7 персонала электроэнергетической подстанции в режиме реального времени.In
На АРМ 7 посредством программного комплекса, в составе системы SCADA, на основе искусственной нейронной сети оценивают отклонение с показаниями предыдущих откликов и прогнозируют по времени состояние каждого изолятора используя данные блока 6 отображения и архивирования информации об изоляторах, с представлением на экране таблицы с убыванием показателя критического состояния. На АРМ 7 по специальному алгоритму с самонастраивающимися обучающими элементами системы SCADA 8 задаются интервалы времени технического контроля опорных изоляторов для уточнения прогноза профилактической их замены, в условиях нелинейного изменения показателя критического состояния. По уточненным данным таблицы [7] убывающих показателей критического состояния изоляторов принимается решение вышестоящим оперативным персоналом субъекта электроэнергетики о критичном изоляторе, включенном в группу замены, с целью оперативной оптимизации опорных фарфоровых изоляторов на данной подстанции.On AWP 7, using the software complex, as part of the SCADA system, on the basis of an artificial neural network, the deviation with the readings of the previous responses is estimated and the state of each isolator is predicted in time using the data of the
Источники информацииSources of information
1. Луковенко А.С. Повышение надежности оборудования электрических подстанций тягового электроснабжения при работе в критических режимах / А.С. Луковенко, P.M. Христинич // ЭЛЕКТРО. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. - 2016. - №2. - С. 36-40. - ISSN 1995-5685.1. Lukovenko A.S. Improving the reliability of equipment for electrical substations of traction power supply when operating in critical modes / A.S. Lukovenko, P.M. Khrisinich // ELECTRO. Electrical engineering, power engineering, electrical industry. - 2016. - No. 2. - S. 36-40. - ISSN 1995-5685.
2. Патент RU №2679759, МПК G01R 31/12. Опубликовано: 12.02.2019, Бюл. №5.2. Patent RU No. 2679759, IPC G01R 31/12. Published: 12.02.2019, Bul. No. 5.
3. Патент RU №2275647, МПК G01R 31/00. Опубликовано: 27.04.2006, Бюл. №12.3. Patent RU No. 2275647, IPC G01R 31/00. Published: 27.04.2006, Bul. No. 12.
4. ГОСТ 18955-73 Акселерометры низкочастотные линейные. Термины и определения.4. GOST 18955-73 Low-frequency linear accelerometers. Terms and Definitions.
5. Излучатели звука // URL: http://knowledge.Su/i/izluchateli-zvuka.5. Sound emitters // URL: http://knowledge.Su/i/izluchateli-zvuka.
6. SCADA // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/SCADA.6. SCADA // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/SCADA.
7. ЦЭ/ N 197-5/3 Технологические карты на работы по содержанию и ремонту устройств контактной сети электрифицированных железных дорог. Книга I. Капитальный ремонт ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА N 6.20.7. TsE / N 197-5 / 3 Technological maps for the maintenance and repair of overhead line devices of electrified railways. Book I. Overhaul TECHNOLOGICAL MAP N 6.20.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020116008A RU2743887C1 (en) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | Automated method for diagnostics of technical state of support-rod porcelain insulation in digital substations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020116008A RU2743887C1 (en) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | Automated method for diagnostics of technical state of support-rod porcelain insulation in digital substations |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2743887C1 true RU2743887C1 (en) | 2021-03-01 |
Family
ID=74857485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020116008A RU2743887C1 (en) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | Automated method for diagnostics of technical state of support-rod porcelain insulation in digital substations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2743887C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2275647C2 (en) * | 2003-07-02 | 2006-04-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "ЛОГОТЕХ" | Method for diagnostics of technical state of supporting-rod porcelain high-voltage isolator |
US20080103732A1 (en) * | 2006-11-01 | 2008-05-01 | Abb Research Ltd. | Electrical substation monitoring and diagnostics |
US20110101989A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-05-05 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Systems and methods for testing the standoff capability of an overhead power transmission line |
RU2613130C1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-03-15 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Automated equipment monitoring device for electric substation |
-
2020
- 2020-04-20 RU RU2020116008A patent/RU2743887C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2275647C2 (en) * | 2003-07-02 | 2006-04-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "ЛОГОТЕХ" | Method for diagnostics of technical state of supporting-rod porcelain high-voltage isolator |
US20080103732A1 (en) * | 2006-11-01 | 2008-05-01 | Abb Research Ltd. | Electrical substation monitoring and diagnostics |
US20110101989A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-05-05 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Systems and methods for testing the standoff capability of an overhead power transmission line |
RU2613130C1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-03-15 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Automated equipment monitoring device for electric substation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0148342B1 (en) | Abnormality system and its method for a high voltage power supply apparatus | |
Li et al. | Condition monitoring and diagnosis of high-voltage equipment in China-recent progress | |
CN106597225A (en) | Distribution network on-line state monitoring system and on-line monitoring method thereof | |
CN202938928U (en) | On-line detection system for transformer winding temperature | |
KR20180031454A (en) | Appartus and method monitoring insulator strings | |
US20220043040A1 (en) | Method and system for monitoring the operating state of an energy supply network | |
RU2743887C1 (en) | Automated method for diagnostics of technical state of support-rod porcelain insulation in digital substations | |
CN114137373A (en) | GIL equipment fault joint positioning and early warning method based on vibration and voiceprint characteristic quantity extraction | |
CN103498790B (en) | Based on group of pump state monitoring method and the device of optical fiber grating sensing | |
CN117849495A (en) | Transformer operation performance evaluation method and system | |
KR101360979B1 (en) | Mold transformer diagnose system using severity assessment | |
CN102393505A (en) | Online monitoring device for characteristics of high-voltage circuit breaker | |
CN202362427U (en) | High voltage breaker characteristic on-line monitoring device | |
CN113659725B (en) | Monitoring system applied to high-voltage switch cabinet and handcart circuit breaker thereof | |
CN103323119A (en) | Online temperature measuring system of high-voltage switch cabinet of transformer substation | |
KR101358049B1 (en) | Mold transformer diagnose system | |
CN207440235U (en) | A kind of GIS device ultrasonic wave partial discharge detecting system | |
JP2020198726A (en) | Communication system and communication device | |
CN112014593A (en) | Device and method for monitoring and evaluating quality condition of railway track basic equipment | |
CN109655721A (en) | 10kV partial discharge of switchgear realtime on-line monitoring method and device | |
Nazarychev et al. | The Inspection of the Technical State of Critical Infrastructure Facilities | |
CN219456056U (en) | Switch injury real-time supervision device | |
CN209979772U (en) | Pre-discharge test device for floating hanging object of power transmission line | |
CN108335036B (en) | Method for evaluating AC sampling state of intelligent substation protection measurement and control | |
KR101316693B1 (en) | Mold transformer diagnose mothod using severity assessment |