8
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(33),
июнь
2024
И
нтеграция
технологий
синхронизированных
век
-
торных
измерений
(
СВИ
)
в
автоматизированные
системы
управления
(
оперативно
-
информацион
-
ные
комплексы
— SCADA/OMS/DMS)
с
последую
-
щим
переходом
к
автоматизированным
системам
техноло
-
гического
управления
нового
поколения
(Wide Area Control
Systems — WACS)
предоставит
принципиально
новые
воз
-
можности
по
управлению
энергосистемой
.
Основное
пре
-
имущество
технологии
СВИ
связано
с
возможностью
расчета
на
любом
уровне
управления
на
базе
шести
синхрофазоров
тока
и
напряжения
конкретного
присоединения
около
сотни
параметров
режима
энергосистемы
по
основной
гармонике
(
рисунок
1),
а
при
использовании
синхрофазоров
с
различ
-
ных
присоединений
может
производиться
идентификация
параметров
самой
энергосистемы
.
Это
открывает
новые
возможности
для
управления
режимами
работы
энергосис
-
темы
и
позволяет
разрабатывать
системы
противоаварий
-
ной
и
режимной
автоматики
нового
поколения
.
Опыт
внедрения
СВИ
в
системах
мониторинга
переход
-
ных
режимов
(Wide Area Measurement System — WAMS)
и
прогресс
в
микроэлектронике
обеспечили
разработку
устройств
с
небольшими
массогабаритными
размерами
и
невысокой
стоимостью
,
сопоставимой
со
стоимостью
многофункциональных
измерительных
преобразователей
телемеханики
.
Это
позволяет
сделать
прогноз
о
массовом
применении
подобных
устройств
на
подстанциях
различных
классов
напряжения
и
в
распределительных
сетях
6–110
кВ
.
Данные
,
полученные
от
устройств
СВИ
,
могут
быть
использованы
для
расчета
параметров
моделей
(
схем
за
-
мещения
)
различного
электрооборудования
.
В
частности
,
Максим
ТОЛСТЫХ
,
главный
специалист
управления
инноваций
Департамента
технологического
развития
и
инноваций
ПАО
«
Россети
Северо
-
Запад
»
Разработка
алгоритмов
и
способов
мониторинга
состояния
силовых
трансформаторов
в
распредсетях
на
основе
синхронизированных
векторных
измерений
Внедрение
современных
информационно
-
коммуникацион
-
ных
технологий
позволяет
повышать
эффективность
кон
-
троля
жизненного
цикла
электрооборудования
подстанций
и
электрических
сетей
.
Этому
процессу
способствует
ши
-
рокое
использование
разнообразных
цифровых
датчиков
и
интеллектуального
электрооборудования
в
сочетании
с
применением
скоростных
коммуникаций
,
позволяя
ре
-
шать
не
только
типовые
задачи
в
части
релейной
защиты
и
автоматики
,
удаленного
управления
,
учета
электроэнер
-
гии
,
но
и
в
перспективе
обеспечивать
мониторинг
и
диагно
-
стику
высоковольтного
электрооборудования
.
Сергей
КУЛИКОВ
,
начальник
управления
инноваций
Департа
-
мента
технологического
развития
и
инноваций
ПАО
«
Россети
Северо
-
Запад
»
Контроль
технического
состояния
9
СВИ
позволяют
производить
верификацию
измерительных
трансформаторов
тока
и
напряжения
,
а
также
производить
онлайн
-
мониторинг
состояния
силовых
трансформаторов
.
Возможность
непрерывно
в
темпе
процесса
отслежи
-
вать
электромагнитные
параметры
силовых
трансформа
-
торов
с
помощью
устройств
СВИ
должна
позволить
снизить
эксплуатационные
затраты
за
счет
наличия
объективной
информации
об
их
техническом
состоянии
,
сокращения
продолжительности
и
изменения
периодичности
проведе
-
ния
технического
обслуживания
и
ремонта
,
а
также
в
целом
повысить
надежность
распределительных
электрических
сетей
и
уменьшить
вероятность
аварийных
отключений
.
Организация
мониторинга
состояния
и
диагностики
первичного
высоковольтного
оборудования
электрических
подстанций
(
ПС
)
является
важной
задачей
для
современ
-
ной
электроэнергетики
.
Анализ
,
оценка
и
прогнозирование
состояния
оборудования
ПС
,
в
том
числе
одного
из
наибо
-
лее
ответственных
и
дорогостоящих
элементов
—
силового
трансформатора
,
позволяют
не
только
продлить
срок
службы
оборудования
,
но
и
выявить
возникновение
дефекта
на
ран
-
ней
стадии
,
тем
самым
предотвратить
возникновение
и
раз
-
витие
аварийных
ситуаций
за
счет
своевременного
реагиро
-
вания
персонала
по
факту
возникновения
события
.
С
целью
обеспечения
возможности
перехода
от
регламентного
(
плано
-
вого
)
осмотра
оборудования
к
предиктивному
анализу
состо
-
яния
оборудования
(
с
планово
-
предупредительного
механиз
-
ма
управления
ТОиР
к
риск
-
ориентированному
управлению
ТОиР
)
по
заказу
ПАО
«
Россети
Северо
-
Запад
»
АО
«
ФИЦ
»
совместно
с
ООО
«
Инженерный
центр
«
Энергосервис
»
вы
-
полнило
научно
-
исследовательскую
работу
(
далее
—
НИР
,
Работа
) «
Разработка
алгоритмов
и
способов
мониторинга
состояния
силовых
трансформаторов
в
распределительных
электрических
сетях
35–110
кВ
на
основе
синхронизирован
-
ных
векторных
измерений
».
В
настоящей
статье
приведены
основные
результаты
,
полученные
в
ходе
выполнения
НИР
.
ПРОБЛЕМАТИКА
В
настоящее
время
для
мониторинга
силовых
трансформа
-
торов
чаще
всего
используются
электрические
,
магнитные
,
тепловизионные
,
акустические
,
вибрационные
методы
кон
-
троля
,
а
также
хроматографический
анализ
растворенных
газов
в
жидком
диэлектрике
(
масле
) [1],
также
применяются
комплексные
методы
[2, 3].
Указанные
методы
разработаны
для
использования
их
совместно
с
планово
-
предупреди
-
тельным
подходом
к
ремонту
оборудования
и
не
могут
вы
-
полняться
в
автоматизированном
режиме
.
Невозможность
автоматизированного
мониторинга
силового
оборудования
приводит
к
фактической
невозможности
предиктивного
вы
-
явления
серьезных
неисправностей
оборудования
.
ПРЕДЛОЖЕННАЯ
МЕТОДИКА
В
выполненном
НИОКР
предложена
методика
монито
-
ринга
состояния
силовых
трансформаторов
в
распреде
-
лительных
электрических
сетях
35–110
кВ
на
основе
син
-
хронизированных
векторных
измерений
.
Методика
может
быть
реализована
на
ПС
,
обладаю
-
щих
информационно
-
измерительным
комплексом
(
ИИК
),
в
состав
которого
входят
устройства
,
представленные
на
рисунке
2.
Указанная
методика
заключается
в
следующем
:
–
осуществлении
расчета
параметров
силового
транс
-
форматора
по
измеряемым
значениям
синхровекто
-
ров
фазных
токов
и
напряжений
;
–
контроль
состояния
силового
трансформатора
путем
срав
-
нения
измеряемых
параметров
силового
трансформатора
Рис
. 2.
ИИК
,
необходимый
для
реализации
методики
на
двух
-
обмоточном
силовом
трансформаторе
(1, 2 —
измерительные
трансформаторы
тока
и
напряжения
; 3, 5 —
УСВИ
фазных
токов
и
напряжений
; 4 —
устройство
контроля
положения
ступеней
устройства
регулирования
напряжения
трансформа
-
тора
,
устройство
контроля
температуры
окружающей
среды
;
6 —
устройство
обработки
полученных
данных
; 7 —
устрой
-
ство
передачи
полученных
данных
)
Рис
. 1.
Синхровекторы
Быстрый
расчет
около
100
параметров
режима
присоединения
U
.
1(1)
,
U
.
2(1)
,
U
.
0(1)
,
İ
1(1)
,
İ
2(1)
,
İ
0(1)
,
S
.
a
(1)
,
S
.
b
(1)
,
S
.
c
(1)
,
S
.
(1)
,
S
.
1(1)
,
S
.
2(1)
,
S
.
0(1)
...
дополнительно
для
защиты
z
a
,
z
b
,
z
c
,
z
1
,
z
2
,
z
0
...
Быстрый
расчет
параметров
режима
присоединения
с
учетом
высших
гармоник
U
.
1
,
U
.
2
,
U
.
0
,
İ
1
,
İ
2
,
İ
0
,
S
.
a
,
S
.
b
,
S
.
c
,
S
.
,
S
.
1
,
S
.
2
,
S
.
0
...
дополнительно
для
защиты
z
a
,
z
b
,
z
c
,
z
1
,
z
2
,
z
0
...
Оценка
параметров
схемы
замещения
и
параметров
эквивалентной
энергосистемы
на
основе
синхровекторов
тока
и
напряжения
отдельных
присоединений
U
.
a
(1)
,
U
.
b
(1)
,
U
.
c
(1)
,
İ
a
(1)
,
İ
b
(1)
,
İ
c
(1)
,
f
Эквивалентные
синхровекторы
напряжения
и
тока
присоединения
U
.
a
,
U
.
b
,
U
.
c
,
İ
a
,
İ
b
,
İ
c
6
7
4
3
ВН
НН
1
2
5
10
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(33),
июнь
2024
с
их
теоретическими
значениями
с
учетом
нормативно
установленных
допустимых
отклонений
этих
параметров
и
погрешностей
различных
типов
.
Методика
основана
на
использовании
Г
-
образной
схе
-
мы
замещения
для
двухобмоточного
трансформатора
(
ри
-
сунок
3).
В
состав
методики
включены
формулы
для
расчета
с
использованием
СВИ
в
режиме
реального
времени
таких
величин
,
как
:
коэффициент
трансформации
,
напряжение
короткого
замыкания
,
потери
короткого
замыкания
,
поте
-
ри
холостого
хода
,
суммарные
потери
,
ток
холостого
хода
,
сопротивление
продольной
ветви
Г
-
образной
схемы
заме
-
щения
трансформатора
,
сопротивление
поперечной
ветви
Г
-
образной
схемы
замещения
трансформатора
.
Для
каждой
из
перечисленных
величин
согласно
нормативной
докумен
-
тации
определены
максимальные
допустимые
отклонения
от
номинальных
значений
.
Аналогично
рассматривается
и
Т
-
образная
схема
замещения
.
Методика
предполагается
к
использованию
в
системе
мониторинга
силового
трансформатора
(
СМСТ
),
функцио
-
нальная
структура
которого
представлена
на
рисунке
4.
Индексы
i
и
j
обозначают
номер
(
сторону
напряжения
)
и
фазу
обмотки
трансформатора
соответственно
.
Все
пред
-
ставленные
контролируемые
параметры
трансформатора
соответствуют
измеряемым
и
рассчитываемым
параме
-
трам
.
Измерение
и
расчет
этих
параметров
является
не
-
обходимым
и
достаточным
условием
для
работы
СМСТ
на
базе
СВИ
.
В
графе
«
Контроль
предельных
отклонений
»
ука
-
заны
обозначения
нормативно
установленных
отклонений
рассчитываемых
и
измеряемых
параметров
трансформа
-
тора
от
их
теоретических
значений
.
В
нижнем
правом
углу
в
блоке
«
Система
поддержки
принятия
решения
»
обозна
-
чены
три
цвета
:
зеленый
—
нормальная
работа
трансфор
-
матора
,
желтый
—
предупреждение
о
аномальных
откло
-
нениях
в
расчетных
параметрах
,
красный
—
сигнализация
о
неисправности
трансформатора
.
Описание
функциональной
структуры
СМСТ
можно
представить
следующим
образом
.
На
первом
этапе
произ
-
Рис
. 3.
Г
-
образная
схема
замещения
двухобмоточного
транс
-
форматора
Рис
. 4.
Функциональная
структура
СМСТ
Прогнозирование
возможных
повреждений
Витковые
замыкания
«
Пожар
»
в
стали
магнитопровода
Перегрузка
трансформатора
Обрыв
цепи
Повреждение
РПН
Перенапряжения
Внутренние
КЗ
Деформация
магнитопровода
Деформация
обмоток
Обработка
и
анализ
полученных
отклонений
Расчет
пределов
допускаемой
погрешности
Контроль
предельных
отклонений
±
U
I
±
f
ПКЭ
±
k
т
±
Z
i
±
Z
0
±
S
Система
поддержки
принятия
решений
ПКЭ
k
т
j
f
i
T
,
H
,
P
k
п
j
U
.
ij
,
İ
ij
Z
.
ij
,
Z
.
0
j
P
0
,
Q
к
cos
ij
P
ij
,
Q
ij
P
j
,
Q
i
I
0
,
U
к
Контролируемые
параметры
Z
0
Z
12
Контроль
технического
состояния
11
водится
обработках
данных
синхронизированных
вектор
-
ных
измерений
:
осуществляется
измерение
и
расчет
всех
контролируемых
параметров
силового
трансформатора
.
При
наличии
температурных
датчиков
,
осуществляющих
контроль
температуры
наиболее
нагретой
точки
обмоток
или
температуры
верхних
слоев
масла
в
трансформаторе
,
учитывается
также
их
влияние
на
сопротивление
обмоток
трансформатора
.
При
отсутствии
температурных
датчиков
температура
обмоток
трансформатора
может
быть
прибли
-
зительно
рассчитана
по
известным
зависимостям
от
коэф
-
фициента
загрузки
трансформатора
,
температуры
окру
-
жающей
среды
и
типа
конструкции
трансформатора
и
его
системы
охлаждения
.
Далее
для
всех
параметров
трансформатора
,
для
кото
-
рых
подразумевается
сравнение
с
нормативно
установлен
-
ными
отклонениями
от
теоретических
значений
,
производит
-
ся
расчет
пределов
допускаемой
погрешности
измерений
.
Для
каждого
сравниваемого
параметра
согласно
уста
-
новленным
требованиям
[4–7]
задаются
допустимые
от
-
клонения
от
его
теоретического
значения
.
Теоретические
значения
выбираются
в
зависимости
от
типа
параметра
.
Например
,
для
напряжений
—
его
номинальное
значение
,
для
коэффициента
трансформации
—
значение
,
рассчитан
-
ное
по
паспортным
характеристикам
либо
по
результатам
последних
испытаний
.
Согласно
предложенной
в
Работе
процедуре
сравне
-
ния
измеряемых
(
рассчитываемых
)
параметров
транс
-
форматора
с
их
теоретическими
значениями
производится
обработка
и
анализ
полученных
данных
.
Дополнительная
обработка
данных
подразумевает
необходимость
разде
-
ления
отклонений
параметров
,
вызванных
реальными
по
-
вреждениями
,
с
отклонениями
,
которые
возникли
по
причи
-
не
изменения
режима
работы
трансформатора
.
В
случае
,
если
изменение
режима
работы
трансформатора
является
допустимым
(
например
,
при
нарушении
в
работе
измери
-
тельного
канала
),
сис
тема
мониторинга
продолжает
даль
-
нейший
анализ
данных
без
сигнализации
о
повреждении
трансформатора
,
выдавая
предупреждение
о
возможной
причине
возникших
отклонений
.
В
случае
,
если
установле
-
но
,
что
отклонения
параметров
трансформатора
вызвано
изменениями
,
произошедшими
в
его
работе
,
СМСТ
сигна
-
лизирует
о
нарушении
в
работе
силового
трансформатора
.
Далее
системой
могут
быть
использованы
различные
су
-
ществующие
алгоритмы
определения
типа
произошедше
-
го
повреждения
по
отклонению
тех
или
иных
параметров
трансформатора
.
В
конечном
итоге
,
система
мониторинга
трансформа
-
тора
должна
выполнить
функции
системы
поддержки
при
-
нятия
решения
,
то
есть
предложить
управляющему
персо
-
налу
действия
,
которые
необходимо
предпринять
в
данной
ситуации
(
осуществлять
дальнейшее
наблюдение
,
провести
дополнительный
осмотр
и
/
или
испытания
трансформатора
,
произвести
немедленное
отключение
трансформатора
).
ОПЫТНЫЙ
СТЕНД
В
ходе
выполнения
НИР
проведена
последовательная
апробация
разработанной
методики
с
использованием
ими
-
тационного
моделирования
и
последующая
верификация
результатов
с
использованием
лабораторной
установки
.
Имитационное
моделирование
осуществлялось
в
среде
MATLAB/Simulink,
где
произведено
сравнение
физических
свойств
разработанной
математической
модели
трансфор
-
матора
(
рисунок
5),
и
физической
модели
силового
транс
-
форматора
в
составе
MATLAB/Simulink.
В
результате
моделирования
подтверждена
кор
-
ректность
методики
в
части
расчетных
выражений
для
Рис
. 5.
Математическая
модель
двухобмоточного
трансформатора
в
MATLAB/Simulink
PMU2
all1.mat
PMU1
PMU2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2–
1–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
2+
1+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
3
4
PMU1
PMU1
PMU2
PS
PMU1
PMU2
Lp
L1
AC
Voltage
Vin
vi1
v1
v2
i1
i2
Rp
Rs
R1
Load
Lo
Ls
L2
vi2
Ro
Вычислитель
Запись
данных
Схема
замещения
Измерения
ВН
Измерения
НН
R, L1
12
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(33),
июнь
2024
определения
параметров
схемы
замещения
математиче
-
ской
модели
трансформатора
.
Дальнейшая
апробация
разработанной
методики
осу
-
ществлялась
с
использованием
лабораторной
установки
.
В
лабораторных
условиях
использовался
трансформатор
типа
ТСЗИ
-1,6.
Внешний
вид
установки
представлен
на
рисунке
6.
Схема
лабораторной
установки
представлена
на
рисунке
7.
Рис
. 6.
Внешний
вид
лабораторной
установки
Рис
. 7.
Схема
лабораторной
установки
R2
R2
R1
L1
QF3
QF1
QF2
QF4
QF7
QF8
QF9
QF10
QF5
QF6
VA1
T1
220/21 B
~220 B
УСВИ
УСВИ
L
N
T2
21/220 B
VA2
QF11
QF12
QF13
QF14
L1
L1
L1
L1
L1
C2
C1
C1
C2
C2
C2
C2
C1
R2
R2
R2
R2
R2
R2
Контроль
технического
состояния
13
С
лабораторным
трансформатором
произведена
се
-
рия
испытаний
,
при
которых
применялись
различные
типы
и
уровни
нагрузки
;
трансформатор
подвергался
воз
-
действию
искусственных
повреждений
обмоток
и
магни
-
топровода
.
На
рисунках
8
и
9
приведены
примеры
рассчи
-
тываемых
параметров
лабораторного
трансформатора
во
время
опыта
с
витковым
замыканием
в
обмотке
НН
.
На
этих
рисунках
синим
цветом
обозначены
расчет
-
ные
значения
параметров
,
фиолетовым
цветом
—
гра
-
ницы
их
погрешности
измерений
,
красной
сплошной
линией
—
теоретические
(
паспортные
)
значения
пара
-
метров
трансформатора
,
красной
пунктирной
линией
—
допустимые
согласно
установленных
норм
(
ГОСТ
Р
52719-2007)
отклонения
от
паспортных
значений
.
Пери
-
од
выполнения
опыта
виткового
замыкания
выделен
на
схеме
пунктирной
серой
линией
.
По
рисунку
8
можно
установить
,
что
произошло
сту
-
пенчатое
изменение
коэффициента
трансформации
.
Это
является
признаком
возможного
дефекта
.
Характер
зависимости
,
приведенной
на
рисунке
9,
подтверждает
наличие
дефекта
—
расчетные
потери
холостого
хода
трансформатора
вышли
за
допустимые
пределы
.
Таким
образом
,
проведенные
в
рамках
НИОКР
опы
-
ты
подтвердили
возможность
выявления
дефектов
си
-
ловых
трансформаторов
с
использованием
СВИ
тока
и
напряжения
для
контроля
состояния
трансформато
-
ров
в
рабочем
режиме
.
АПРОБАЦИЯ
НА
РЕАЛЬНОМ
ОБОРУДОВАНИИ
В
ходе
НИОКР
опытно
-
промышленная
система
монито
-
ринга
состояния
силового
трансформатора
на
основе
СВИ
его
фазных
токов
и
напряжений
была
установ
-
лена
на
двух
объектах
ПАО
«
Россети
Северо
-
Запад
»:
ПС
110/35
кВ
№
8 (
ТД
-10000/35
У
1)
и
ПС
110/35
кВ
№
7
(
ТДТН
-40000/110)
в
г
.
Архангельске
.
На
рисунках
10
и
11
для
примера
приведены
харак
-
теристики
трансформатора
ПС
110/35
кВ
№
8,
получен
-
ные
в
рамках
ОПЭ
.
Условные
обозначения
на
рисунках
идентичны
использованным
ранее
на
рисунке
8.
Рис
. 8.
Изменение
коэффициента
трансформации
Рис
. 9.
Изменение
потерь
холостого
хода
Время
(
мин
)
Время
(
мин
)
K
Т
K
Т
K
Т
n
K
Т
n
P
X
[Wh]
P
X
[Wh]
P
X
n
[Wh]
P
X
n
[Wh]
35
35
10,3
10,2
10,1
10
9,9
9,8
50
45
40
35
30
25
20
40
40
45
45
50
50
14
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(33),
июнь
2024
С
использованием
рассмотренных
в
рамках
рабо
-
ты
зависимостей
физических
величин
на
всем
периоде
наблюдения
сделан
вывод
—
трансформатор
работает
в
нормативных
пределах
на
основании
того
,
что
кон
-
тролируемые
параметры
трансформатора
находятся
в
пределах
нормативно
установленных
допустимых
отклонений
с
учетом
допускаемой
погрешности
изме
-
рений
.
Полученный
вывод
подтверждается
отсутствием
выявленных
дефектов
на
рассматриваемом
трансфор
-
маторе
за
время
периода
наблюдения
.
По
трансформа
-
тору
,
установленному
на
ПС
110/35
кВ
№
7,
получены
похожие
результаты
.
СРАВНЕНИЕ
КОНЦЕПЦИИ
МОНИТОРИНГА
СОСТОЯНИЯ
СИЛОВОГО
ТРАНСФОРМАТОРА
НА
БАЗЕ
СВИ
С
ДЕЙСТВУЮЩИМИ
РЕГЛАМЕНТАМИ
При
сравнении
функций
системы
мониторинга
состоя
-
ния
силового
трансформатора
с
теми
задачами
обслу
-
живающего
персонала
объектов
электроэнергетики
,
которые
выполняются
согласно
установленным
НТД
,
возникает
вопрос
о
замещении
или
дополнении
части
этих
задач
функциями
СМСТ
.
Этот
вопрос
рассматри
-
вался
в
рамках
выполнения
НИР
,
где
была
принята
концепция
,
что
система
мониторинга
трансформатора
в
перспективе
должна
обеспечить
переход
от
техниче
-
ского
обслуживания
силовых
трансформаторов
соглас
-
но
установленному
плану
на
техническое
обслуживание
по
состоянию
.
Тем
не
менее
положения
действующих
ре
-
гламентов
,
регулирующих
вопросы
технического
обслу
-
живания
силовых
трансформаторов
,
остаются
в
силе
,
и
их
положения
необходимо
исполнять
в
любом
слу
-
чае
[1, 4–7].
Рассмотрим
несколько
сравнений
нормативных
требо
-
ваний
действующих
регламентов
и
функций
СМСТ
,
которые
могут
их
заменить
или
дополнить
.
В
таблице
1
приведены
нормы
периодического
контроля
за
состоянием
силово
-
го
трансформатора
согласно
СТО
34.01-23.1-001-2017
Рис
. 10.
Сравнение
коэффициента
трансформации
трансформатора
ПС
110/35
кВ
№
8 (
июль
2019
года
)
Рис
. 11.
Сравнение
потерь
короткого
замыкания
трансформатора
ПС
110/35
кВ
№
8 (
июль
2019
года
)
Время
(
ч
)
Время
(
ч
)
K
Т
K
Т
K
Т
n
K
Т
n
P
k
[Wh]
P
k
[Wh]
P
k
n
[Wh]
P
k
n
[Wh]
0
0
24
24
48
48
72
72
96
96
120
120
144
144
168
168
192
192
216
216
240
240
264
264
288
288
312
312
336
336
360
360
384
384
408
408
5,9
5,85
5,8
5,75
5,7
80
60
40
20
0
Контроль
технического
состояния
15
в
сравнении
с
функциями
,
которые
выполняет
СМСТ
на
базе
СВИ
.
Согласно
таблице
1,
не
-
которые
виды
периодическо
-
го
контроля
не
производятся
в
СМСТ
(
речь
идет
исклю
-
чительно
о
функциях
СВИ
токов
и
напряжения
транс
-
форматора
,
а
не
о
комплекс
-
ной
системе
мониторинга
),
с
другой
стороны
,
некоторые
виды
периодического
контро
-
ля
осуществляются
СМСТ
непрерывно
,
в
то
время
как
согласно
действующему
ре
-
гламенту
эти
виды
контроля
либо
не
производятся
в
про
-
цессе
эксплуатации
(
произ
-
водятся
при
вводе
в
эксплу
-
атацию
,
при
капитальных
ремонтах
трансформатора
либо
по
решению
техниче
-
ского
руководителя
)
либо
производятся
в
установлен
-
ные
регламентные
сроки
с
пе
-
риодичностью
от
нескольких
месяцев
до
нескольких
лет
.
Исходя
из
положений
СТО
34.01-23.1-001-2017,
большая
часть
испытаний
как
периодических
,
так
и
непе
-
риодических
,
производится
либо
в
период
пуска
силового
трансформатора
в
эксплуатацию
,
либо
при
его
ремонтах
.
В
период
эксплуатации
силового
трансформатора
,
как
видно
из
таблицы
1,
периодический
контроль
состояния
силового
трансформатора
осуществляется
достаточно
редко
,
так
как
не
обеспечиваются
необходимые
усло
-
вия
для
проведения
испытаний
.
Кроме
того
,
многие
из
испытаний
в
период
эксплуатации
трансформатора
про
-
изводятся
по
решению
технического
руководителя
элек
-
троэнергетического
объекта
.
Таким
образом
,
одной
из
основных
задач
системы
мониторинга
трансформатора
является
формирование
условий
для
принятия
руководи
-
телем
подобных
решений
в
периоды
между
плановыми
испытаниями
силового
трансформатора
.
Объединим
в
одну
таблицу
все
те
функции
,
которые
вы
-
полняет
система
мониторинга
силового
трансформатора
на
базе
СВИ
(
таблица
2).
Таким
образом
,
можно
подвести
итог
сравнения
концеп
-
ции
системы
мониторинга
трансформатора
на
базе
СВИ
с
положениями
действующих
регламентов
,
регулирующих
периодический
контроль
за
состоянием
силовых
трансфор
-
маторов
:
Табл
. 1.
Периодический
контроль
за
состоянием
силового
трансформатора
Наименование
АСМД
Действующий
норматив
СМСТ
на
базе
СВИ
на
базе
СВИ
110
кВ
35
кВ
110
кВ
Хроматографический
анализ
газов
6
мес
.
6
мес
.
не
производится
Измерение
сопротивления
изоляции
4
года
не
производится
Измерение
тангенса
угла
ди
электрических
потерь
изоляции
обмоток
4
года
не
производится
Измерение
сопротивления
обмоток
постоянному
току
–
4
года
непрерывно
*
Проверка
коэффициента
трансформации
–
–
непрерывно
Измерение
потерь
холостого
хода
–
–
непрерывно
*
Измерение
сопротивления
короткого
замыкания
–
–
непрерывно
Оценка
состояния
переключающих
устройств
1
год
1
год
непрерывно
**
Тепловизионный
контроль
состояния
3
года
3
года
не
производится
Испытание
трансформаторного
масла
4
года
2
года
не
производится
*
расчет
активного
сопротивления
обмоток
трансформатора
и
потерь
холостого
хода
произво
-
дится
через
параметры
Г
-
образной
схемы
замещения
трансформатора
согласно
предложенной
методике
мониторинга
**
в
рамках
настоящей
работы
на
базе
СВИ
рассматривается
только
контроль
положения
РПН
1.
Система
мониторинга
не
заменяет
действующие
норма
-
тивные
требования
по
периодическому
обслуживанию
силовых
трансформаторов
,
а
дополняет
и
расширяет
возможности
для
их
исполнения
.
2.
Система
мониторинга
на
базе
СВИ
может
обеспечить
снижение
требований
к
периодичности
некоторых
видов
контроля
за
состоянием
силового
трансформатора
.
Эти
положения
относятся
к
рекомендациям
по
изменению
действующих
нормативов
обслуживания
электрообору
-
дования
.
3.
Основной
задачей
СМСТ
является
выявление
факта
аномального
отклонения
в
работе
трансформатора
(
повреждения
)
и
оценка
его
степени
опасности
(
тяжести
)
для
дальнейшей
работы
трансформа
-
тора
по
отклонению
контролируемых
параметров
трансформатора
.
При
этом
отклонения
одних
и
тех
же
параметров
трансформатора
может
свидетель
-
ствовать
о
развитии
разного
рода
повреждений
.
Поэтому
СМСТ
выполняет
функции
прогнозиро
-
вания
и
предот
вращения
развития
разных
типов
повреждений
силового
трансформатора
.
Точное
определение
типа
и
тяжести
повреждения
является
задачей
технической
диагностики
.
16
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(33),
июнь
2024
Табл
. 2.
Функции
системы
мониторинга
на
базе
СВИ
№
п
/
п
Параметр
,
характеристика
Тип
контроля
Примечание
Контролируемые
параметры
1
Фазные
напряжения
обмоток
прямой
измерение
2
Фазные
токи
обмоток
прямой
измерение
3
Фазные
активные
и
реактивные
мощности
прямой
измерение
4
Частота
сети
прямой
измерение
5
ПКЭ
прямой
измерение
6
Фазные
коэффициенты
мощности
обмоток
прямой
измерение
7
Параметры
окружающей
среды
(
температура
,
влажность
,
давление
)
прямой
измерение
8
Импендансы
продольных
и
поперечных
ветвей
схем
замещения
косвенный
вычисление
9
Фазные
и
суммарные
потери
активной
и
реактивной
мощности
косвенный
вычисление
10
Ток
холостого
хода
по
фазам
косвенный
вычисление
11
Напряжение
короткого
замыкания
косвенный
вычисление
12
Потери
короткого
замыкания
косвенный
вычисление
13
Потери
холостого
хода
косвенный
вычисление
14
Коэффициент
трансформации
по
фазам
косвенный
вычисление
15
Контроль
перегрузочной
способности
трансформатора
(
в
том
числе
контроль
сквозных
токов
КЗ
)
косвенный
вычисление
16
Контроль
состояния
РПН
косвенный
вычисление
Определение
повреждений
1
Витковые
замыкания
косвенный
по
параметрам
продольной
ветви
2
«
Пожар
»
в
стали
магнитопровода
косвенный
по
параметрам
поперечной
ветви
3
Бросок
тока
намагничивания
(
БТН
)
косвенный
по
данным
СВИ
токов
4
Перегрузка
косвенный
по
данным
СВИ
токов
5
Грозовые
и
коммутационные
перенапряжения
косвенный
по
данным
СВИ
напряжений
6
Повышения
рабочего
напряжения
косвенный
по
данным
СВИ
напряжений
7
Повреждения
устройства
регулирования
напряжения
косвенный
по
данным
СВИ
токов
,
по
изменению
рассчитываемого
коэффициента
трансформации
8
Деформация
обмоток
косвенный
по
параметрам
схемы
замещения
,
по
измеряемому
коэффициенту
трансформации
9
Обрыв
цепи
косвенный
по
данным
СВИ
токов
10
Нарушение
конструкции
магнитопровода
косвенный
по
параметрам
поперечной
ветви
4.
Система
мониторинга
на
базе
СВИ
может
выполнять
различные
функции
(
мониторинг
,
измерение
ПКЭ
,
учет
электроэнергии
и
др
.).
РЕЗУЛЬТАТЫ
И
ВЫВОДЫ
В
ходе
настоящей
работы
была
разработана
итоговая
ме
-
тодика
мониторинга
состояния
силового
трансформатора
на
базе
СВИ
,
его
фазных
токов
и
напряжений
.
Проведены
лабораторные
исследования
,
а
также
анализ
данных
измерений
,
полученных
в
ходе
опыт
-
но
-
промышленной
эксплуатации
систем
мониторинга
силовых
трансформаторов
на
базе
СВИ
.
Результаты
анализа
подтверждают
эффективность
предлагаемых
решений
по
реализации
мониторинга
состояния
силового
трансформатора
с
применением
технологии
синхронизи
-
рованных
векторных
измерений
.
Контроль
технического
состояния
17
Помимо
решения
поставленных
задач
,
результаты
настоящей
работы
,
предусматривают
необходимый
задел
для
последующих
исследований
в
области
мо
-
ниторинга
состояния
силовых
трансформаторов
по
его
электрическим
параметрам
.
Применение
синхро
-
низированных
векторных
измерений
для
мониторинга
параметров
силовых
трансформаторов
дает
высокую
точность
определения
контрольных
значений
пара
-
метров
,
что
позволит
продлить
срок
службы
транс
-
форматора
за
счет
своевременного
реагирования
на
отклонения
его
параметров
,
не
допуская
развития
дефектов
,
которые
могут
привести
к
возникновению
аварийных
ситуаций
.
В
результате
выполнения
научно
-
исследова
-
тельской
работы
были
получены
патентоспособные
результаты
,
в
результате
чего
ПАО
«
Россети
Севе
-
ро
-
Запад
»
получило
патент
на
изобретение
«
Способ
мониторинга
состояния
трехфазного
силового
транс
-
форматора
».
ЛИТЕРАТУРА
1.
СТО
34.01-23.1-001-2017.
Объем
и
нормы
испытаний
электро
-
оборудования
. URL: https://svel.ru/tekhnicheskaya-dokumentaciya/
otraslevye-standarty/sto-34-01-23-1-001-2017/.
2.
Долин
А
.,
Смекалов
В
.,
Першина
Н
.,
Смекалов
С
.
Силовые
трансформаторы
35
кВ
и
выше
.
Современные
методы
ком
-
плексной
диагностики
. URL: https://masters.donntu.ru/2010/etf/
polyakov/library/article5.htm.
3. Smekalov V.V., Dolin A.P., Pershina N.F. Condition assessment and
lifetime extension of power transformers. CIGRE Session 2002.
S 12-102. 7 p.
4.
ГОСТ
Р
52719-2007.
Трансформаторы
силовые
.
Общие
техни
-
ческие
условия
. URL: https://docs.cntd.ru/docu ment/ 1200050072.
5.
СТО
70238424.29.180.002-2011.
Силовые
трансформаторы
(
автотрансформаторы
)
и
реакторы
.
Организация
эксплуата
-
ции
и
технического
обслуживания
.
Нормы
и
требования
. URL:
https://docs.cntd.ru/document/1200100366.
6.
Идельчик
В
.
И
.
Электрические
системы
и
сети
.
М
.:
Энерго
-
атомиздат
, 1989. 592
с
.
7.
Правила
технической
эксплуатации
электроустановок
потре
-
бителей
(
с
изменениями
2021
года
). URL: https://docs.cntd.ru/
document/351621634.
на
ПЕЧАТНУЮ
версию
1
номер
—
2400 /
1125
руб
.
3
номера
—
7020 /
3240
руб
.
6
номеров
—
12 480 /
5760
руб
.
В
стоимость
включена
доставка
журнала
Почтой
России
заказной
бандеролью
.
Подписаться
на
печатную
версию
можно
через
агентства
:
• «
Урал
-
Пресс
» — 36859 (
на
полугодие
),
36861
(
на
год
)
• «
Почта
России
» —
П
7579 (
на
полугодие
)
на
ЭЛЕКТРОННУЮ
версию
3
номера
—
3000
/
1800
руб
.
6
номеров
—
6000
/
3600
руб
.
Предоставляется
доступ
к
личному
кабинету
для
просмотра
журнала
на
сайте
издательства
в
течение
выбранного
периода
подписки
,
а также
изданий
за
предыдущий
год
,
находящихся
в закрытом
доступе
,
без
права
их рас
-
пространения
,
в
том
числе
отдельных
частей
или
материалов
.
_________________________________________________________
*
НДС
не
облагается
Ïîäïèñêà-2024
на
журнал
«
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и распределение
»
можно
подписаться
через
редакцию
:
–
на
сайте
eepir.ru
в
разделе
«
Подписка
»
–
запросом
на
почту
–
по
телефону
+7 (495) 645-12-41
СТОИМОСТЬ
*
подписки
для
юридических
/
физических
лиц
С
ЛЮБОГО
НОМЕРА
НА
ЛЮБОЙ
ПЕРИОД
_________________________________________________________
*
НДС
не
облагается
Оригинал статьи: Разработка алгоритмов и способов мониторинга состояния силовых трансформаторов в распредсетях на основе синхронизированных векторных измерений
Внедрение современных информационно-коммуникационных технологий позволяет повышать эффективность контроля жизненного цикла электрооборудования подстанций и электрических сетей. Этому процессу способствует широкое использование разнообразных цифровых датчиков и интеллектуального электрооборудования в сочетании с применением скоростных коммуникаций, позволяя решать не только типовые задачи в части релейной защиты и автоматики, удаленного управления, учета электроэнергии, но и в перспективе обеспечивать мониторинг и диагностику высоковольтного электрооборудования.
