УСТРОЙСТВО ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА ПО ОСТАТОЧНОМУ РЕСУРСУ Российский патент 2009 года по МПК H01F41/00 G01R31/06 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для прогнозирования остаточного ресурса силового трансформатора, расчета надежности по остаточному ресурсу и определения времени до возникновения отказа силового трансформатора.

Известно устройство «Устройство контроля технического состояния объекта диагностики по остаточному ресурсу», позволяющее контролировать техническое состояние объекта диагностики путем фиксации номера отказавшего элемента диагностики, расчета надежности всего устройства и прогноза номера отказа следующего элемента (патент РФ №2279703, 2004 г.).

Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению. Оно содержит датчики пускового контроля, блок элементов ИЛИ, электронный ключ, блок регистрации отказавших элементов, датчик времени, цифроаналоговый преобразователь, генераторы изменяющегося и опорного напряжения, триггер, элемент ИЛИ, счетчик, блок регистрации остаточного ресурса, блок регистров, дешифратор, блок расчета надежности устройства с учетом остаточного ресурса, блок ранжирования отказов по остаточному ресурсу, блок принятия решения по выбору отказавшего элемента, блоки регистрации отказавшего элемента. Недостатком этого устройства является невозможность определения остаточного ресурса до возникновения отказа функционального элемента.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет автоматизированного учета факторов, снижающих ресурс, расчета сработанного ресурса и принятия решения по прогнозу дальнейшего функционирования силового трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что в структурную схему заявляемого устройства, изображенную на чертеже, введены датчик температуры 2, аналого-цифровой преобразователь 3, электронный ключ 4, формирователь временных интервалов 5, устройство управления 6, постоянное запоминающее устройство 7, блок памяти 8, вычислительное устройство 9, устройство сравнения 10, задатчик значений нормативных ресурсов 11, логическое устройство 12, цифроаналоговый преобразователь 13 и устройство формирования выходного сигнала 14. Датчик температуры 2, являющийся входом устройства, размещен в предварительно определенной наиболее нагретой точке трансформатора 1. Выход датчика температуры 2 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 3. Выход аналого-цифрового преобразователя 3 соединен с входом электронного ключа 4. Выход формирователя временных интервалов 5 соединен с вторым входом электронного ключа 4. Выход электронного ключа 4 соединен с входом постоянного запоминающего устройства 7, выход которого соединен с первым входом вычислительного устройства 9. Выход вычислительного устройства 9 соединен с первым входом блока памяти 8. Первый выход блока памяти 8 соединен с вторым входом вычислительного устройства 9, а второй выход блока памяти 8 соединен с первым входом устройства сравнения 10. Выход задатчика значений нормативных ресурсов 11 связан с вторым входом устройства сравнения 10. Выход устройства сравнения 10 связан с первым входом логического устройства 12. Выход логического устройства 12 связан с входом цифроаналогового преобразователя 13. Выход цифроаналогового преобразователя 13 связан с входом устройства формирователя выходного сигнала 14, выход которого является общим выходом заявляемого устройства. Выходы устройства управления 6 связаны со вторыми входами датчика температуры 2, блока памяти 8, задатчика значений нормативных ресурсов 11, логического устройства 12 и с входом формирователя временных интервалов 5.

Устройство работает следующим образом. Датчик температуры 2 осуществляет непрерывное измерение температуры наиболее нагретой точки трансформатора. Пока электронный ключ 4 находится в закрытом состоянии, сигнал с датчика 2, преобразованный в аналого-цифровом преобразователе 3, не поступает в постоянное запоминающее устройство 7. Формирователь временных интервалов 5 формирует импульс, поступающий на электронный ключ 4, открывая его. Таким образом, формирователь временных интервалов 5 формирует шаг измерений температуры за единицу времени. Сигнал, соответствующий измеренной температуре ϑ_i, с аналого-цифрового преобразователя 3 поступает в постоянное запоминающее устройство 7. В постоянном запоминающем устройстве 7 записаны значения температур наиболее нагретой точки трансформатора и соответствующие им значения фактического сработанного ресурса, рассчитанные по формуле [1]

где R₀ - нормативный ресурс трансформатора, сработанный за единицу времени при номинальном значении температуры наиболее нагретой точки ϑ₀, в именованных единицах;

R_i - фактический ресурс трансформатора, сработанный за единицу времени при температуре наиболее нагретой точки ϑ_i, в именованных единицах;

ϑ_i - фактическое значение температуры наиболее нагретой точки трансформатора, °С;

Δϑ - абсолютное отклонение температуры наиболее нагретой точки, °С;

ϑ₀ - номинальное значение температуры наиболее нагретой точки, °С.

Значение фактического сработанного ресурса трансформатора при измеренной температуре наиболее нагретой точки R_i поступает в вычислительное устройство 9. Одновременно с этим в вычислительное устройство 9 с блока памяти 8 поступает значение сработанного фактического ресурса трансформатора, рассчитанное за предыдущий шаг измерений R_i-1. При этом память обнуляется, а суммированное значение фактического сработанного ресурса трансформатора R_i+l=R_i+R_i-1 записывается в блок памяти. С блока памяти 8 значение R_i+1 поступает в устройство сравнения 10, где сравнивается со значениями сработанных ресурсов, соответствующих наработке до проведения технических обслуживаний и ремонта при эксплуатации трансформатора в нормативных условиях . Если

…

,

где к<1- коэффициент, учитывающий время на принятие решения и его реализацию, то сигнал с устройства сравнения 10 через логическое устройство 12 и цифроаналоговый преобразователь 13 поступает на устройство формирования выходного сигнала 14, которое выдает сигнал о необходимости проведения обслуживания трансформатора. Если

…

,

то сигнал не поступает.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет контролировать техническое состояние трансформатора путем осуществления непрерывного расчета сработанного ресурса трансформатора с учетом интенсивности его эксплуатации (изменение температуры наиболее нагретой точки), своевременно принимать решения на проведение того или иного вида обслуживания, а главное отслеживать момент, в который оборудование необходимо снять с эксплуатации и отправить в ремонт, тем самым предотвращая возникновение аварийных ситуаций.

Источники информации

1. Справочник инженера по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электрических станций и сетей. Централизованное и автономное электроснабжение объектов, цехов, промыслов, предприятий и промышленных комплексов / Под редакцией А.Н.Назарычева, «Инфра-Инженерия», 2006 г.

2. Патент на изобретение №2279703, 2004 г. - прототип.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для прогнозирования остаточного ресурса трансформатора, расчета надежности по остаточному ресурсу и определения времени до возникновения отказа трансформатора. Устройство оценки технического состояния трансформатора по остаточному ресурсу содержит устройство измерения, устройства памяти, а также устройства обработки и отображения информации. Принцип его работы основывается на зависимости сработанного ресурса трансформатора от температуры наиболее нагретой точки:

где R₀ - нормативный ресурс трансформатора, сработанный за единицу времени при номинальном значении температуры наиболее нагретой точки ϑ₀; R₁ - фактический ресурс трансформатора, сработанный за единицу времени при температуре наиболее нагретой точки ϑ_i; ϑ_i - фактическое значение температуры наиболее нагретой точки трансформатора, °С; Δϑ - абсолютное отклонение температуры наиболее нагретой точки, °С; ϑ₀ - номинальное значение температуры наиболее нагретой точки, °С. Технический результат состоит в контролировании технического состояния трансформатора путем непрерывного расчета его сработанного ресурса, своевременном принятии решения на проведение того или иного вида обслуживания, а также в отслеживании момента, в который оборудование необходимо снять с эксплуатации и отправить в ремонт, что предотвращает возникновение аварийных ситуаций. 1 ил.

Устройство оценки технического состояния трансформатора по остаточному ресурсу, содержащее устройство сравнения, цифроаналоговый преобразователь, электронный ключ, отличающееся тем, что в него с целью расширения функциональных возможностей за счет автоматизированного учета факторов, снижающих ресурс, расчета сработанного ресурса и принятия решения по прогнозу дальнейшего функционирования силового трансформатора, введены датчик температуры, аналогово-цифровой преобразователь, формирователь временных интервалов, постоянное запоминающее устройство, вычислительное устройство, блок памяти, задатчик значений нормативных ресурсов, логическое устройство, формирователь выходного сигнала, при этом датчик температуры, являющийся входом устройства, размещен в предварительно определенной наиболее нагретой точке оцениваемого трансформатора, выход датчика температуры соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом электронного ключа, выход формирователя временных интервалов также соединен с входом электронного ключа, выход электронного ключа соединен с входом постоянного запоминающего устройства, выход которого соединен с первым входом вычислительного устройства, выход вычислительного устройства соединен с первым входом блока памяти, первый выход которого соединен с вторым входом вычислительного устройства и первым входом устройства сравнения, выход задатчика значений нормативных ресурсов связан с вторым входом устройства сравнения, выход устройства сравнения связан с первым входом логического устройства, выход логического устройства связан с входом цифроаналогового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя связан с входом устройства формирователя выходного сигнала, выход которого является общим выходом заявляемого устройства, выходы устройства управления связаны с вторыми входами датчика температуры, блока памяти, задатчика значений нормативных ресурсов, логического устройства и входом формирователя.