+

RU2700369C1 - Technical monitoring device of digital transformer by parameters of partial discharges in insulation - Google Patents

Technical monitoring device of digital transformer by parameters of partial discharges in insulation Download PDF

Info

Publication number
RU2700369C1
RU2700369C1 RU2018146408A RU2018146408A RU2700369C1 RU 2700369 C1 RU2700369 C1 RU 2700369C1 RU 2018146408 A RU2018146408 A RU 2018146408A RU 2018146408 A RU2018146408 A RU 2018146408A RU 2700369 C1 RU2700369 C1 RU 2700369C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
digital
pass filter
frequency
transformer
low
Prior art date
Application number
RU2018146408A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Дмитриевич Лебедев
Сергей Николаевич Литвинов
Алексей Васильевич Гусенков
Андрей Анатольевич Яблоков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ)
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ)
Priority to RU2018146408A priority Critical patent/RU2700369C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2700369C1 publication Critical patent/RU2700369C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/14Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to high-voltage engineering and can be used for diagnostics of technical state of digital transformers based on parameters of partial discharges in insulation. Device for monitoring technical state of digital transformer by parameters of partial discharges in insulation includes resistive voltage divider, which includes resistor of upper arm and resistive element of lower arm, and inductive sensor placed inside reference isolator of digital transformer, equipped with current converter, low-pass filter, high-pass filter, analogue-to-digital converter of a low-frequency signal, an analogue-to-digital converter of a high-frequency signal, a digital signal processing controller, a memory unit, a data transmission unit and an external database. Inductive sensor is connected between electrostatic screen of primary winding of electromagnetic current converter and grounded parts of transformer and is connected through high-pass filter to analogue-to-digital converter of high-frequency signal, which is connected to controller of digital signal processing. Resistive element of upper arm and resistive element of lower arm of resistive voltage divider are connected through low-pass filter to analog-digital converter of low-frequency signal, connected to digital signal processing controller, which is connected to memory unit connected via data transmission unit to external data base.
EFFECT: higher reliability of digital transformers functioning due to accuracy and timeliness of detecting development of defects inside isolation by parameters of partial discharges.
1 cl, 4 dwg

Description

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

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.) включающие содержащий питающий электромагнитный трансформатор, измерительный электромагнитный трансформатор тока, магнитотранзисторный преобразователь 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 тока и напряжения, 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 внутри 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.) comprising a supplying electromagnetic transformer, a measuring electromagnetic current transformer, a magnetotransistor converter and a Rogowski belt, covering the current-carrying conductor with a measured current, cylindrically shunt to the inner space included in the crosscuts current conductor and the primary voltage converter placed inside the support 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 current and voltage, 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, inside the insulation, at the interfaces of insulating materials and near conductive parts, discharge processes of various intensities with different development mechanisms can occur. 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 precisely internal partial discharges that cause insulation degradation. These discharges begin as local overlap of the defective zones of the dielectric and, over time, can cause breakdown of insulation.

Таким образом, для обеспечения надежной работы цифровых трансформаторов тока и напряжения и предотвращения аварий, связанных с повреждением изоляции от частичных разрядов, 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 from partial discharges, it is necessary to monitor discharge processes, determine their quantitative and qualitative characteristics, development trends.

Известна система мониторинга частичных разрядов в электрической системе (Патент на изобретение РФ №2532142 «Способ и система мониторинга частичных разрядов», МПК G01R 31/12 (2006.01), 2014 г), содержащая: базу данных для хранения множества спектров отказов; контрольный модуль для отслеживания приема электрической системой импульсов; аналого-цифровой преобразователь для преобразования импульса из аналогового в цифровой сигнал; проверочный модуль для проверки достоверности принятого импульса путем идентифицирования, является ли импульс шумом или дублированным сигналом; детектор максимального уровня для определения значения максимального уровня принятого импульса; модульный генератор частотного спектра, способный генерировать частотный спектр импульса, полученного контрольным модулем, путем разбития импульса на две или более частотные составляющие; нормирующий модуль, служащий для нормирования значений максимального уровня каждой из предварительно заданных двух или более частотных составляющих принятого импульса к виду максимального уровня; компаратор, выполненный с возможностью после приема импульса: сравнивать 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, сохранять данные в базе данных, связывая импульс с двумя или более нормализованными частотными составляющими и известным состоянием отказа; группировать 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, создавать новую группу спектра отказов импульсов, сохраняемую в базе данных; и устройство для отображения точки, представляющей максимальный уровень принятого импульса, на диаграмме разброса вместе с точками, представляющими другие идентифицированные сходные максимальные уровни импульса.A known system 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", IPC G01R 31/12 (2006.01), 2014), comprising: a database for storing multiple failure spectra; a control module for monitoring the reception of impulses by the electrical system; analog-to-digital converter for converting a pulse from an analog to a digital signal; a test module for checking the reliability of the received pulse by identifying whether the pulse is noise or a duplicated signal; a maximum level detector for determining a value of a maximum level of a received pulse; a modular frequency spectrum generator capable of generating the frequency spectrum of a pulse received by a control module by breaking the pulse into two or more frequency components; a normalizing module that serves to normalize the values of the maximum level of each of the predefined two or more frequency components of the received pulse to the form of the maximum level; a comparator configured to, after receiving the pulse: compare 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, save the data in the database by linking the pulse to two or more normalized frequency components and the known failure state; group the spectrum of pulse failures with similar normalized frequency components in the scatter diagram stored in the 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 pulse failure spectrum stored in the database; and a device for displaying a point representing the maximum level of the received pulse on the scatter chart along with points representing other identified similar maximum pulse levels.

К недостаткам данной системы можно отнести отсутствие возможности отслеживания процессов развития величины кажущегося заряда, интенсивности разрядов и энергетических характеристик частичных разрядов, поскольку одно только спектральное содержание записываемых сигналов не дает полного представления о происходящих высокочастотных процессах.The disadvantages of this system include the inability to track the processes of development of the apparent charge, discharge intensity and energy characteristics of partial discharges, since the spectral content of the recorded signals alone does not give a complete picture of the high-frequency processes taking place.

Известно «Устройство мониторинга частичных разрядов» (Патент на изобретение РФ №2505828, МПК G01R 31/12 (2006.01), 2014 г.), содержащее: пиковый детектор для определения максимальных амплитуд импульсов, возникающих в электрической системе; триггерный модуль, выполненный с возможностью определения, превышает ли измеренная максимальная амплитуда импульса нижний порог срабатывания триггера и (или) верхний порог срабатывания триггера, и базу данных, в которой хранится множество импульсов или касающаяся их информация, зарегистрированная триггерным модулем, процессор, рассчитанный по меньшей мере на применение временного сдвига подвижного триггера, модуль преобразования координат для преобразования вектора из прямоугольной системы координат в полярную систему координат.It is known "Device for monitoring partial discharges" (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2505828, IPC G01R 31/12 (2006.01), 2014), containing: a peak detector for determining the maximum amplitudes of pulses arising in the electrical system; a trigger module, configured to determine whether the measured maximum pulse amplitude exceeds the lower trigger threshold and / or the upper trigger threshold, and a database in which a plurality of pulses or information relating to them recorded by the trigger module is stored, a processor calculated at As a result of applying a temporary shift of a moving trigger, a coordinate transformation module for converting a vector from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system.

Недостатком указанного устройства является низкая достоверность результатов из-за отсутствия возможности контроля частотных характеристик высокочастотных всплесков, а так же фазы возникновения относительно питающего напряжения, и возможного наложения сигналов с более низкой или высокой частотой от различного вида естественных разрядных процессов (например, от коронного разряда).The disadvantage of this device is the low reliability of the results due to the inability to control the frequency characteristics of high-frequency bursts, as well as the phase of occurrence relative to the supply voltage, and the possible imposition of signals with a lower or higher frequency from various types of natural discharge processes (for example, from corona discharge) .

Все вышеперечисленные устройства не пригодны для применения в условиях реальной эксплуатации для определения технического состояния цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов. Заявителю не известны устройства для контроля технического состояния цифровых трансформаторов по параметрам частичных разрядов в изоляции, обладающие высокой точностью и обеспечивающие достоверность результатов.All of the above devices are not suitable for use in actual use to determine the technical condition of a digital transformer by the parameters of partial discharges. The applicant does not know a device for monitoring 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.

В основу изобретения положена задача разработки устройства контроля технического состояния цифровых трансформаторов, основанного на достоверных реальных измерениях расширенного числа признаков однозначно характеризующих вид и количественные характеристики импульсов частичных разрядов, свидетельствующих о развития дефектов внутри изоляции.The basis of the invention is the task of developing a device for monitoring the technical condition of digital transformers, based on reliable real measurements of an expanded number of signs that uniquely characterize the type and quantitative characteristics of partial discharge pulses, indicating the development of defects inside the insulation.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности функционирования цифровых трансформаторов за счет точности и своевременности выявления развития дефектов внутри изоляции по параметрам частичных разрядов.The technical result of the invention is to increase the reliability of the operation of digital transformers due to the accuracy and timeliness of identifying the development of defects inside the insulation according to the parameters of partial discharges.

Технический результат достигается тем что, устройство контроля технического состояния цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов в изоляции содержит резистивный делитель напряжения, включающий резистивный элемент верхнего плеча и резистивный элемент нижнего плеча, и индуктивный датчик, помещенные внутрь опорного изолятора цифрового трансформатора, снабженного преобразователем тока, фильтр низких частот, фильтр высоких частот, аналого-цифровой преобразователь низкочастотного сигнала, аналого-цифровой преобразователь высокочастотного сигнала, контроллер обработки цифрового сигнала, блок памяти, блок передачи данных, внешнюю базу данных, при этом индуктивный датчик подключен между электростатическим экраном первичной обмотки электромагнитного преобразователя тока и заземленными частями трансформатора и соединен через фильтр высоких частот с аналого-цифровым преобразователем высокочастотного сигнала, который подключен к контроллеру обработки цифрового сигнала, резистивный элемент верхнего плеча и резистивный элемент нижнего плеча резистивного делителя напряжения подключены через фильтр низких частот к аналого-цифровому преобразователю низкочастотного сигнала, подключенному к контроллеру обработки цифрового сигнала, который соединен с блоком памяти, связанным через блок передачи данных, с внешней базой данных.The technical result is achieved in that the device for monitoring the technical condition of the digital transformer according to the parameters of partial discharges in the insulation contains a resistive voltage divider including a resistive element of the upper arm and a resistive element of the lower arm, and an inductive sensor placed inside the reference insulator of the digital transformer equipped with a current converter, a filter low pass, high pass filter, analog-to-digital converter of low-frequency signal, analog-to-digital converter A high-frequency signal, a digital signal processing controller, a memory unit, a data transmission unit, an external database, while the inductive sensor is connected between the electrostatic screen of the primary winding of the electromagnetic current transducer and the grounded parts of the transformer and is connected through a high-pass filter to an analog-to-digital high-frequency signal converter which is connected to the digital signal processing controller, the resistive element of the upper arm and the resistive element of the lower arm are resistive The second voltage divider is connected through a low-pass filter to an analog-to-digital low-frequency signal converter connected to a digital signal processing controller, which is connected to a memory unit connected via a data transfer unit to an external database.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведено устройство контроля технического состояния цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов в изоляции. На фиг. 2 приведено время-частотное распределение высокочастотных импульсов напряжения от токов частичных разрядов. На фиг. 3 приведено амплитудно-фазо-частотное распределение высокочастотных импульсов напряжения от токов частичных разрядов и период изменения напряжения промышленной частоты. На фиг. 4 приведены зависимости амплитуды кажущегося заряда и действующего значения промышленной частоты от времени.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a device for monitoring the technical condition of a digital transformer according to the parameters of partial discharges in isolation. In FIG. Figure 2 shows the time-frequency distribution of high-frequency voltage pulses from partial discharge currents. In FIG. 3 shows the amplitude-phase-frequency distribution of high-frequency voltage pulses from currents of partial discharges and the period of variation of the voltage of the industrial frequency. In FIG. Figure 4 shows the dependences of the amplitude of the apparent charge and the effective value of the industrial frequency on time.

Устройство контроля технического состояния цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов в изоляции содержит резистивный делитель напряжения, включающий резистивный элемент верхнего плеча 1 и резистивный элемент нижнего плеча 2, и индуктивный датчик 3, помещенные внутрь опорного изолятора 4 цифрового трансформатора, снабженного преобразователем тока 5. Индуктивный датчик 4 подключен между электростатическим экраном 6 первичной обмотки преобразователя тока 5 и заземленными частями трансформатора и соединен через фильтр высоких частот 7 с аналого-цифровым преобразователем высокочастотного сигнала 8. Резистивный элемент верхнего плеча 1 и резистивный элемент нижнего плеча 2 резистивного делителя напряжения подключены через фильтр низких частот 9 к аналого-цифровому преобразователю низкочастотного сигнала 10. Выходы аналого-цифрового преобразователя низкочастотного сигнала 10 и аналого-цифрового преобразователя высокочастотного сигнала 8 подключены к контроллеру обработки цифрового сигнала 11, соединенного с блоком памяти 12, связанного через блок передачи данных 13, с внешней базой данных 14.The device for monitoring the technical condition of the digital transformer according to the parameters of partial discharges in the insulation contains a resistive voltage divider, including a resistive element of the upper arm 1 and a resistive element of the lower arm 2, and an inductive sensor 3 placed inside the reference insulator 4 of the digital transformer equipped with a current converter 5. Inductive sensor 4 is connected between the electrostatic screen 6 of the primary winding of the current transformer 5 and the grounded parts of the transformer and is connected through a filter high frequencies 7 with an analog-to-digital converter of the high-frequency signal 8. The resistive element of the upper arm 1 and the resistive element of the lower arm 2 of the resistive voltage divider are connected via a low-pass filter 9 to the analog-to-digital converter of the low-frequency signal 10. The outputs of the analog-to-digital converter of the low-frequency signal 10 and an analog-to-digital converter of the high-frequency signal 8 is connected to a digital signal processing controller 11 connected to a memory unit 12, connected through a transmission unit data 13, with an external database 14.

Устройство контроля технического состояния цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов в изоляции работает следующим образом. В процессе работы цифрового трансформатора по первичной обмотке преобразователя тока 5 протекает ток нагрузки, при этом относительно заземленных частей к трансформатору приложено фазное напряжение промышленной частоты, которое после масштабного преобразования в резистивном элементе верхнего плеча 1 резистивного делителя напряжения регистрируют в резистивном элементе нижнего плеча 2 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 10. Под воздействием высокого напряжения внутри изоляции, на границах раздела изоляционных материалов и вблизи проводящих частей (например, в изоляции первичной обмотки преобразователя тока, в изоляции вторичной обмотки преобразователя тока от первичной обмотки, в стеклотекстолитовой основе, во внешнем и в основном слоях изоляции) возможно возникновение разрядных процессов. При этом происходит падение напряжения в неоднородностях изоляции и перераспределение заряда между емкостью изоляции и параллельно подключенными к ней емкостями, что формирует высокочастотный ток в электрической цепи, регистрируемый в виде высокочастотного импульса напряжения индуктивным датчиком 3. Зарегистрированный сигнал подвергают высокочастотной фильтрации в фильтре высоких частот 7 для исключения помех и оцифровывают в аналого-цифровом преобразователе высокочастотного сигнала 8. В контроллере обработки цифрового сигнала 11 для оцифрованных сигналов вычисляют фазу высокочастотного импульса напряжения от тока частичного разряда относительно напряжения промышленной частоты, амплитуду и полярность высокочастотного импульса напряжения от тока частичного разряда, количество высокочастотных импульсов напряжения от тока частичного разряда за период изменения напряжения промышленной частоты, кажущийся заряд, максимальное значение кажущегося заряда за время наблюдения, среднее значение кажущегося заряда за время наблюдения, средние ток и мощность частичных разрядов за период изменения напряжения промышленной частоты, энергию частичного разряда. Так же в контроллере обработки цифрового сигнала 11 производят нормализацию и преобразование Фурье высокочастотного импульса напряжения от тока частичного разряда, вычисляют эффективное время и частоту указанного импульса.A device for monitoring the technical condition of a digital transformer according to the parameters of partial discharges in isolation works as follows. During the operation of the digital transformer, a load current flows through the primary winding of the current transducer 5, while a phase voltage of industrial frequency is applied to the transformer relative to the grounded parts, which, after a large-scale conversion in the resistive element of the upper arm 1 of the resistive voltage divider, is recorded in the resistive element of the lower arm 2 of the resistive divider voltage. 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 10. Under the influence of high voltage inside the insulation, at the interfaces of insulating materials and near conductive parts (for example, in the insulation of the primary winding of the current converter , in the insulation of the secondary winding of the current converter from the primary winding, in a fiberglass-based, in the outer and main insulation layers) zhno occurrence of discharge processes. In this case, a voltage drop occurs in the inhomogeneities of the insulation and redistribution of the charge between the insulation capacitance and the capacitors connected in parallel to it, which generates a high-frequency current in the electrical circuit, recorded as a high-frequency voltage pulse by the inductive sensor 3. The registered signal is subjected to high-frequency filtering in a high-pass filter 7 elimination of interference and digitize in the analog-to-digital Converter of the high-frequency signal 8. In the controller processing the digital signal 11 For the digitized signals, the phase of the high-frequency voltage pulse from the partial discharge current relative to the industrial frequency voltage is calculated, the amplitude and polarity of the high-frequency voltage pulse from the partial discharge current, the number of high-frequency voltage pulses from the partial discharge current for the period of variation of the industrial frequency voltage, apparent charge, maximum value of the apparent charge during the observation, the average value of the apparent charge during the observation, average current and partial power discharges for a period of voltage variation of industrial frequency, partial discharge energy. Also, in the controller for processing the digital signal 11, normalization and Fourier transform of the high-frequency voltage pulse from the partial discharge current are performed, the effective time and frequency of the specified pulse are calculated.

Преобразование Фурье цифрового сигнала производят после определения фазы его возникновения.The Fourier transform of a digital signal is carried out after determining the phase of its occurrence.

Нормализацию цифрового сигнала производят после определения его фазы по выражению:The digital signal is normalized after determining its phase by the expression:

Figure 00000001
где
Figure 00000001
Where

s - i-ая выборка вектора значений сигнала;s is the i-th sample of the vector of signal values;

N - количество выборок дискретного сигнала. Эквивалентное время рассчитывают по выражению:N is the number of samples of a discrete signal. Equivalent time is calculated by the expression:

Figure 00000002
где
Figure 00000002
Where

Figure 00000003
- спектральная плотность мощности нормализованного сигнала;
Figure 00000003
- spectral power density of the normalized signal;

Ni - значение i-го отсчета времени. Эквивалентную частоту рассчитывают по выражениюN i is the value of the i-th time reference. The equivalent frequency is calculated by the expression

Figure 00000004
где
Figure 00000004
Where

sni(fi) - Фурье преобразование нормализованного высокочастотного сигнала;s ni (f i ) - Fourier transform of the normalized high-frequency signal;

fi - i-oe значение частоты дискретного Фурье преобразования.f i - i-oe value of the frequency of the discrete Fourier transform.

Полученные результаты вычислений сохраняют в блоке памяти блоком памяти 12 и через блок передачи данных 13 передают во внешнюю базу данных 14. Хранящуюся во внешней базе данных 14 информацию используют при построении время-частотного распределения высокочастотных импульсов напряжения от токов частичных разрядов (фиг. 2), при построении на одном графике амплитудно-фазо-частотного распределения высокочастотных импульсов напряжения от токов частичных разрядов и периода изменения напряжения промышленной частоты (фиг. 3), при построении зависимостей амплитуды кажущегося заряда и действующего значения напряжения промышленной частоты от времени (фиг. 4), обеспечивающих получение более полного представления о происходящих высокочастотных процессах и возможность определения вида разряда. По графику время-частотного распределения высокочастотных импульсов напряжения от токов частичных разрядов (фиг. 2) выделяют области разрядов со схожими энергетическими характеристиками. По графику амплитудно-фазо-частотного распределения высокочастотных импульсов напряжения от токов частичных разрядов и периода изменения напряжения промышленной частоты (фиг. 3) для выделенных областей определяют шум и импульсы напряжения других разрядов от различного вида разрядных процессов (например, от коронного разряда). Определяют диапазон фаз возникновения высокочастотных импульсов напряжения, по которому определяют высокочастотные импульсы напряжения от внутренних частичных разрядов. По зависимостям амплитуды кажущегося заряда (сплошная линия на фиг. 4) и действующего значения напряжения промышленной частоты от времени (пунктирная линия на фиг. 4) определяют величину напряжения зажигания частичного разряда и величину кажущегося заряда. Сравнивают величину кажущегося заряда за время наблюдения с пороговым значением (штрих-пунктирная линия на фиг. 4), определенными опытным путем или, например, регламентируемыми ГОСТ 7746-2015 и ГОСТ 1983-2015, по результатам сравнения делают выводы о возможности дальнейшей эксплуатации трансформатора.The obtained calculation results are stored in the memory unit by the memory unit 12 and transmitted through the data transfer unit 13 to an external database 14. The information stored in the external database 14 is used to construct the time-frequency distribution of high-frequency voltage pulses from partial discharge currents (Fig. 2), when building on one graph the amplitude-phase-frequency distribution of high-frequency voltage pulses from the currents of partial discharges and the period of variation of the voltage of the industrial frequency (Fig. 3), when building awns apparent charge current amplitude value and frequency voltage versus time (FIG. 4), providing obtaining a better understanding of the processes occurring high and the possibility of determining the type of discharge. According to the graph of the time-frequency distribution of high-frequency voltage pulses from the partial discharge currents (Fig. 2), discharge regions with similar energy characteristics are distinguished. According to the graph of the amplitude-phase-frequency distribution of high-frequency voltage pulses from partial discharge currents and the period of variation of the industrial frequency voltage (Fig. 3), noise and voltage pulses of other discharges from various types of discharge processes (for example, from corona discharge) are determined for the selected areas. The phase range of the occurrence of high-frequency voltage pulses is determined by which the high-frequency voltage pulses from internal partial discharges are determined. The dependences of the amplitude of the apparent charge (solid line in Fig. 4) and the effective voltage of the industrial frequency versus time (dashed line in Fig. 4) determine the magnitude of the partial discharge ignition voltage and the magnitude of the apparent charge. The value of the apparent charge during the observation is compared with a threshold value (dash-dotted line in Fig. 4), determined empirically or, for example, regulated by GOST 7746-2015 and GOST 1983-2015, based on the comparison results draw conclusions about the possibility of further operation of the transformer.

Предлагаемое устройство позволяет осуществлять мониторинг разрядных процессов, определять их количественные и качественные характеристики, точно и своевременно выявлять развития дефектов внутри изоляции по параметрам частичных разрядов, предотвращать аварии, связанные с повреждением изоляции от частичных разрядов, обеспечивая повышение надежности функционирования цифровых трансформаторов.The proposed device allows you to monitor discharge processes, determine their quantitative and qualitative characteristics, accurately and in a timely manner to identify the development of defects inside the insulation by the parameters of partial discharges, prevent accidents associated with damage to the insulation from partial discharges, providing increased reliability of the operation of digital transformers.

Claims (1)

Устройство контроля технического состояния цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов в изоляции, отличающееся тем, что содержит резистивный делитель напряжения, включающий резистивный элемент верхнего плеча и резистивный элемент нижнего плеча, и индуктивный датчик, помещенные внутрь опорного изолятора цифрового трансформатора, снабженного преобразователем тока, фильтр низких частот, фильтр высоких частот, аналого-цифровой преобразователь низкочастотного сигнала, аналого-цифровой преобразователь высокочастотного сигнала, контроллер обработки цифрового сигнала, блок памяти, блок передачи данных, внешнюю базу данных, при этом индуктивный датчик подключен между электростатическим экраном первичной обмотки преобразователя тока и заземленными частями трансформатора и соединен через фильтр высоких частот с аналого-цифровым преобразователем высокочастотного сигнала, который подключен к контроллеру обработки цифрового сигнала, резистивный элемент верхнего плеча и резистивный элемент нижнего плеча резистивного делителя напряжения подключены через фильтр низких частот к аналого-цифровому преобразователю низкочастотного сигнала, подключенному к контроллеру обработки цифрового сигнала, который соединен с блоком памяти, связанным через блок передачи данных с внешней базой данных.A device for monitoring the technical condition of a digital transformer by partial discharge parameters in isolation, characterized in that it contains a resistive voltage divider, including a resistive element of the upper arm and a resistive element of the lower arm, and an inductive sensor placed inside the reference insulator of the digital transformer equipped with a current converter, low filter high-pass filter, high-pass filter, low-frequency analog-to-digital converter, high-frequency analog-to-digital converter a signal, a digital signal processing controller, a memory unit, a data transmission unit, an external database, while the inductive sensor is connected between the electrostatic screen of the primary winding of the current transformer and the grounded parts of the transformer and is connected through a high-pass filter to an analog-to-digital high-frequency signal converter, which is connected to the digital signal processing controller, the resistive element of the upper arm and the resistive element of the lower arm of the resistive voltage divider h low-pass filter to an analog-to-digital low-frequency signal converter connected to a digital signal processing controller, which is connected to a memory unit connected via an data transmission unit to an external database.
RU2018146408A 2018-12-26 2018-12-26 Technical monitoring device of digital transformer by parameters of partial discharges in insulation RU2700369C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146408A RU2700369C1 (en) 2018-12-26 2018-12-26 Technical monitoring device of digital transformer by parameters of partial discharges in insulation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146408A RU2700369C1 (en) 2018-12-26 2018-12-26 Technical monitoring device of digital transformer by parameters of partial discharges in insulation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2700369C1 true RU2700369C1 (en) 2019-09-16

Family

ID=67989515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018146408A RU2700369C1 (en) 2018-12-26 2018-12-26 Technical monitoring device of digital transformer by parameters of partial discharges in insulation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2700369C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778977C1 (en) * 2021-11-26 2022-08-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Complex for automated measurement and control of parameters of high-frequency transformers

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996035128A1 (en) * 1995-05-02 1996-11-07 Abb Research Ltd. Monitoring of internal partial discharges on a power transformer
RU2393494C1 (en) * 2009-05-08 2010-06-27 Валерий Сергеевич Поляков Device for continuously monitoring partial discharge signals in insulation of three-phase high voltage devices under operation conditions
RU2505828C2 (en) * 2008-08-25 2014-01-27 Эском Холдингс Лимитед Apparatus for monitoring partial discharges
RU2536795C1 (en) * 2013-08-06 2014-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) High-voltage diagnostic method against partial discharge parameters
CN206710490U (en) * 2016-08-31 2017-12-05 广州供电局有限公司 One kind on-line monitoring intelligent voltage transformer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996035128A1 (en) * 1995-05-02 1996-11-07 Abb Research Ltd. Monitoring of internal partial discharges on a power transformer
RU2505828C2 (en) * 2008-08-25 2014-01-27 Эском Холдингс Лимитед Apparatus for monitoring partial discharges
RU2393494C1 (en) * 2009-05-08 2010-06-27 Валерий Сергеевич Поляков Device for continuously monitoring partial discharge signals in insulation of three-phase high voltage devices under operation conditions
RU2536795C1 (en) * 2013-08-06 2014-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) High-voltage diagnostic method against partial discharge parameters
CN206710490U (en) * 2016-08-31 2017-12-05 广州供电局有限公司 One kind on-line monitoring intelligent voltage transformer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778977C1 (en) * 2021-11-26 2022-08-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Complex for automated measurement and control of parameters of high-frequency transformers
RU2837035C1 (en) * 2024-11-08 2025-03-25 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерный центр "Энергосервис" Method of checking metrological characteristics of combined measuring current and voltage transformer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2700368C1 (en) Method for determining technical state of a digital transformer based on parameters of partial discharges in insulation
Fuhr Procedure for identification and localization of dangerous PD sources in power transformers
Hu et al. Transfer function characterization for HFCTs used in partial discharge detection
MX2012013801A (en) NEW PROCEDURE FOR TRIALING AND DIAGNOSING IN REAL TIME THE SOURCES OF PARTIAL DOWNLOADS THAT ARE PRODUCED IN HIGH VOLTAGE EQUIPMENT AND FACILITIES IN SERVICE OR OUT OF SERVICE AND ITS PHYSICAL SYSTEM FOR THE PRACTICAL APPLICATION OF THE PROCEDURE.
US20150142344A1 (en) Method and apparatus for measuring partial discharge charge value in frequency domain
Rodrigo et al. Study of partial discharge charge evaluation and the associated uncertainty by means of high frequency current transformers
Deng et al. Nonlinear dielectric response characteristics of damp oil-paper insulation and application of HW model in time-frequency conversion
US20210356507A1 (en) State analysis of an electrical operating resource
Xu et al. Loss current studies of partial discharge activity
RU2724991C1 (en) Method for determining technical state of insulation of a digital transformer based on partial discharge parameters
RU2367969C1 (en) Method of automated monitoring state of capacitor-type paper-oil insulation for group of three-phase electrical devices at operating voltage under operation conditions
RU2700369C1 (en) Technical monitoring device of digital transformer by parameters of partial discharges in insulation
Zydron et al. Time-frequency analysis of excitation signals used to determine the transfer function of the power transformers windings
Rathnayaka et al. Early detection of induction motor's defects using an inductively coupled impedance extraction method
Vecino et al. Development of a programmable partial discharge generator for the evaluation of partial discharge measuring devices
Faifer et al. A measurement system for the on-line diagnostics of power transformer bushings
Train et al. The detection of partial discharges in high voltage potential transformers in service
Zydron et al. Comparison of pseudorandom white-noise generators used as signal source for wideband analysis of transformer windings impedance
Vecino et al. Characterization of partial discharge measuring instruments by the generation of reference insulation defects in an experimental setup
Burada et al. Evaluation of Corona in Partial Discharge and Radio Interference Measurement Circuits
US20240319257A1 (en) Testing device and method for testing a high or medium-voltage cable
Si et al. UHF characteristic of PD in oil-paper insulation under DC voltage
Hoek et al. A Modern Approach to Differential Partial Discharge Diagnosis on Instrument Transformer
Wang et al. Study on pulse current of typical PD models in power transformer
Warren Partial discharge testing on air-cooled generators in marine environments

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200204

Effective date: 20200204

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载