СИСТЕМА И СПОСОБ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ РАБОТЫ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ, УСТАНОВЛЕННЫХ НА РАЗНЫХ ПОДСТАНЦИЯХ И В ЦЕНТРАХ МОНИТОРИНГА Российский патент 2010 года по МПК H02J3/00 H01F29/00 

В данной заявке испрашивается приоритет по бразильской патентной заявке № PI 0502320-3, поданной 21 июня 2005 г., которая приведена здесь в качестве ссылочного материала.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе и способу, предназначенным для централизованного мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов, которые позволяют обнаруживать отказы в работе упомянутых трансформаторов. Изобретение дополнительно относится к центру мониторинга силового трансформатора, который позволяет обеспечивать обобщенное и централизованное отслеживание работы нескольких трансформаторов, которые могут быть установлены на разных подстанциях.

Уровень техники

Системы мониторинга и управления режимом работы силового трансформатора предшествующего уровня техники обычно представлены в виде следующей архитектуры: силовой трансформатор, подключенный к центральной станции управления и обработки данных, которая, в свою очередь, подключена к среде интранет. На трансформаторе обычно предусмотрены датчики, которые постоянно выполняют измерение параметров, таких как температура обмотки, уровень масла, напряжение, температура в помещении, состояние отводов, наличие газов в масле и т.д. Пользователь может обращаться к данным, относящимся к измерениям этих параметров, можно отслеживать их, регулировать и осуществлять их мониторинг через интранет. Данные постоянно сохраняют в базе данных на подстанции управления.

Для описанной выше системы требуется, чтобы база данных подстанции управления имела большую емкость накопителя, поскольку сохраняют все результаты измерений, получаемые датчиками трансформатора. Даже при том, что некоторые из этих результатов измерений будут несущественными, все они будут сохранены и, следовательно, будут заполнять базу данных малополезной информацией. Таким образом, база данных системы понемногу становится перегруженной, что замедляет работу системы.

Помимо перегрузки системы, постоянное сохранение всех данных часто приводит к некорректной диагностике режима работы трансформатора. Когда система обнаруживает увеличение или уменьшение результата измерения определенного параметра, она подает сигнал тревоги, обозначающий возникновение отказа в работе трансформатора. Однако часто такие сигналы тревоги бывают ложными, то есть они указывают на отказ или проблему, которых на самом деле не существует. Пользователь может, например, регулировать определенный параметр, устанавливая разные его значения, обычно используемые в трансформаторе, который работает в определенных условиях в течение определенного времени, так, чтобы они соответствовали определенным требованиям. Такие незначительные регулировки могут генерировать предсказуемое изменение некоторого другого параметра. Однако, поскольку системы предшествующего уровня техники не позволяют коррелировать эти данные, они вырабатывают сигнал "ложной" тревоги, представляющий, что в трансформаторе возникла определенная проблема, даже при том, что проблема, связанная с режимом работы трансформатора, отсутствует. Такие ложные сигналы тревоги приводят к неправильной диагностике режима работы трансформатора. Лицо, отвечающее за мониторинг работы трансформатора, в результате может посчитать, что в трансформаторе возникла проблема и может предпринять определенные действия для устранения предполагаемой проблемы, которой на самом деле не существует. Выполнение заданных процедур, направленных на преодоление этих предполагаемых проблем, иногда может вызывать действительные отказы системы и может нарушать или ухудшать работу трансформатора.

Кроме недостатков, описанных выше, ни одна из систем, доступных в настоящее время, не позволяет отслеживать и выполнять централизованный мониторинг трансформаторов на разных подстанциях. На подстанциях обычно содержится более одного трансформатора, и трансформаторы географически разделены большим расстоянием друг от друга; мониторинг трансформаторов на этих подстанциях в настоящее время осуществляется индивидуально, то есть коммерчески доступные системы не позволяют организовать мониторинг всех трансформаторов на всех подстанциях в одном физическом месте. Таким образом, компании вынуждены содержать несколько групп персонала, занимающихся мониторингом на каждой из подстанций. В связи с этим желательно создать систему и способ мониторинга трансформаторов, которые были бы централизованными и которые обеспечивали бы возможность глобального управления всеми трансформаторами на всех подстанциях.

Система и способ мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов, предложенные в соответствии с настоящим изобретением, позволяют преодолеть упомянутые выше недостатки и улучшить и упростить мониторинг и управление режимом работы трансформаторов. Кроме того, в изобретении предложены система и способ, которые обеспечивают возможность централизации процесса отслеживания или мониторинга силовых трансформаторов на разных подстанциях.

Задачи изобретения

Настоящее изобретение направлено на создание системы, предназначенной для мониторинга и управления режимом работы силового трансформатора, которая позволяет обнаруживать реальные отказы, которые могут возникать во время работы и управления трансформатором, в основном на их начальном этапе, и, таким образом, предоставлять пользователю время для принятия мер и исправления упомянутого отказа.

Настоящее изобретение, кроме того, направлено на создание системы, предназначенной для мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов, которая постоянно получает результаты измерения параметров трансформаторов, определяет, являются ли эти результаты измерения отличными от значений, ранее установленных как желательные для упомянутых параметров, и сохраняет эти данные в базе данных.

Третья задача настоящего изобретения состоит в создании системы, предназначенной для мониторинга и управления режимом работы силового трансформатора, которая позволяет коррелировать данные, сохраненные в базе данных, таким образом, что исключается подача сигнала тревоги, который предполагает возникновение отказа или проблемы в трансформаторе, которой на самом деле не существует. Сигналы тревоги, генерируемые системами для обозначения проблемы или отказа в работе или управлении трансформатора, которых на самом деле не существует, будут далее называться ложной тревогой.

Изобретение дополнительно направлено на создание системы, предназначенной для мониторинга и управления режимом работы силового трансформатора, доступ к которой пользователем может осуществляться в любой точке мира, предпочтительно с использованием среды Интернет.

Другая задача изобретения состоит в создании системы, предназначенной для отслеживания и управления режимом работы трансформатора, которая содержит интеллектуальное средство вычисления, которое выполняет оценку финансовой прибыли, генерируемой в результате операций и работы силового трансформатора.

Изобретение дополнительно направлено на создание способа отслеживания и управления режимом работы трансформатора, по которому постоянно измеряют параметры электрического трансформатора и сохраняют данные, относящиеся к измерениям, только когда упомянутые результаты измерений не находятся в пределах диапазона значений, которые ранее были определены как желательные для результатов измерений соответствующих параметров (интеллектуальное сохранение).

Изобретение, кроме того, направлено на создание интеллектуального средства вычисления, которое выполняет оценку финансовой прибыли, генерируемой в результате выполнения операций и работы силового трансформатора, и которую можно использовать в разных системах для отслеживания и управления режимом работы силового трансформатора.

Изобретение, кроме того, направлено на создание системы и способа, предназначенных для мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов, в которых используется интеллектуальный способ получения и сохранения данных, относящихся к операциям и работе трансформаторов.

Другая задача изобретения состоит в создании системы и способа централизованного мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов, расположенных на разных подстанциях, причем эти подстанции географически удалены друг от друга.

Дополнительная задача настоящего изобретения состоит в создании центра мониторинга силовых трансформаторов, расположенных на нескольких подстанциях, предназначенного для осуществления глобального слежения из одного физического местоположения за работой всех трансформаторов, находящихся на всех подстанциях.

Раскрытие изобретения

Задачи настоящего изобретения выполняются с помощью системы мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов, находящихся на разных подстанциях, которая содержит множество подстанций, при этом каждая подстанция содержит панель управления, соединенную, по меньшей мере, с одним силовым трансформатором, причем упомянутая панель управления принимает данные, относящиеся к результатам измерений параметров упомянутого, по меньшей мере, одного трансформатора, и центр мониторинга, содержащий технический сервер, сервер Интернет и программное обеспечение, которое обеспечивает передачу данных из упомянутого технического сервера в упомянутый сервер Интернет, причем упомянутый технический сервер соединен с панелями управления каждой из подстанций, и упомянутый сервер Интернет обеспечивает удаленный доступ к системе для пользователей системы.

В изобретении дополнительно предусматривается способ в соответствии с настоящим изобретением, который содержит этапы, на которых: (a) постоянно измеряют параметры множества силовых трансформаторов, находящихся на множестве подстанций; (b) сохраняют данные, относящиеся к результатам измерений, полученным на этапе (a), в базе данных, только когда упомянутые результаты измерений находятся вне пределов диапазона значений, которые были заранее определены как желательные для результатов измерений упомянутых параметров; (c) делают результаты измерений параметров, полученные на этапе (a), доступными в одном физическом местоположении.

Изобретение дополнительно направлено на центр мониторинга силовых трансформаторов на множестве подстанций, который содержит (i) технический сервер; (ii) сервер Интернет; (iii) программное обеспечение, которое обеспечивает обмен данными между техническим сервером и сервером Интернет, причем технический сервер связан с панелями управления упомянутого множества подстанций, и сервер Интернет делает данные трансформатора, мониторинг которых осуществляется, доступными в среде интранет/Интернет.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет более подробно описано на основе варианта выполнения, представленного на чертежах. На чертежах показано:

на Фиг.1 изображена общая архитектура системы, предназначенной для централизованного мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг.2-13 приведены несколько снимков экрана, представляемых в системе в соответствии с настоящим изобретением, причем эти снимки представляют различные этапы способа мониторинга и управления режимом работы силового трансформатора в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг.14 приведен график кривых технического стандарта (в данном случае, ABNT - Бразильская ассоциация технических норм и стандартов), с помощью которых сопоставлен ожидаемый срок службы (в годах) трансформатора при постоянной температуре в точке наибольшего нагрева (в °C).

На Фиг.15 изображен центр мониторинга, в котором доступна вся информация и данные, относящиеся к мониторингу силовых трансформаторов, установленных на разных подстанциях, расположенных в разных областях.

Осуществление изобретения

На Фиг.1 изображена предпочтительная общая структура системы, предназначенной для мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов в соответствии с настоящим изобретением. Как представлено на этом чертеже, система содержит множество подстанций A и B, которые содержат силовые трансформаторы TR-A-1, TR-A-2, TR-A-3 и TR-B-1, TR-B-2 и TR-B-3, и панели PC-A и PC-B управления. Все трансформаторы содержат датчики (не показаны), которые измеряют параметры трансформаторов, такие как температура обмотки, наличие газа в масле, уровень влажности в масле, напряжение и т.д. Данные, регистрируемые этими датчиками, преобразуют в цифровую форму и затем передают на панели PC-A и PC-B управления. Панели управления связаны с техническим сервером центра мониторинга.

Технический сервер отвечает за все интеллектуальные процессы системы и принимает, сохраняет, коррелирует и анализирует данные, относящиеся к результатам измерений параметров трансформаторов. Для обеспечения непрерывного отслеживания и более эффективного мониторинга силовых трансформаторов на подстанциях параметры трансформаторов непрерывно измеряют и регистрируют.

Центр мониторинга дополнительно содержит сервер Интернет, предназначенный для обеспечения удаленного доступа к системе для зарегистрированных и уполномоченных пользователей для их доступа к системе. Данные, сохраненные в техническом сервере, остаются доступными на сервере Интернет. Использование двух разных машин (технического сервера и сервера Интернет) для выполнения двух разных действий является чрезвычайно важным для оптимизации системы. Технический сервер полностью отвечает за интеллектуальную работу системы и поэтому он отвечает за прием, сохранение, коррелирование и анализ данных, относящихся к параметрам трансформаторов. Технический сервер дополнительно отвечает за передачу данных диагностики режима работы трансформаторов путем передачи сигналов тревоги, указывающих на возникновение неисправности в трансформаторах (когда это применимо), за указание действия, которое следует предпринять для устранения выявленной неисправности, и за передачу данных прогноза того, что может случиться, если обозначенное действие для устранения неисправности не будет выполнено. С другой стороны, сервер Интернет, который постоянно подключен к техническому серверу, то есть постоянно соединен с техническим сервером, предназначен для обеспечения возможности доступа к этой информации для пользователей системы и обеспечивает удаленный доступ к системе для этих пользователей через интранет/Интернет.

Важный аспект настоящего изобретения состоит в том, что обеспечивается возможность глобального отслеживания в одном физическом месте (в центре мониторинга - см. Фиг.1 и 15) множества трансформаторов, которые находятся на множестве подстанций, географически удаленных друг от друга.

Из центра мониторинга пользователи имеют доступ к системе и могут отслеживать результат измерения параметров трансформаторов и определять/регулировать диапазоны требуемых значений для каждого из этих параметров. Определение этих диапазонов желательных значений имеет огромную важность, поскольку позволяет использовать в системе определенные значения как основание для мониторинга и обеспечивает возможность выявления нежелательных изменений параметров трансформаторов. Для оптимизации работы и операций, выполняемых трансформаторами, необходимо, чтобы их параметры имели значения, находящиеся в пределах определенного диапазона. Диапазоны этих значений определяются в соответствии с теми критериями, которые считают адекватными компании, которым принадлежат трансформаторы, и могут изменяться.

Технический сервер содержит базу данных, в которой данные, относящиеся к результатам измерений параметров трансформаторов, сохраняют только когда результаты измерения параметров отличаются от диапазона значений, ранее определенных как желательные. Следовательно, если результаты измерений, регистрируемые датчиками, не находятся в пределах диапазона значений, определенных как желательные для упомянутого параметра, эти результаты измерений будут сохранены в базе данных технического сервера. Если, с другой стороны, измеренные значения находятся в пределах диапазона значений, определенных как желательные, эти данные не будут сохранены. Это предотвращает заполнение базы данных данными, имеющими малую практическую пользу, и оптимизирует работу системы.

Некоторые параметры могут слабо изменяться, хотя такие изменения могут быть относительно ожидаемыми во время работы трансформатора и поэтому могут не выявлять или не указывать на наличие какого-либо отказа или проблемы в трансформаторе. Однако важно иметь определенную запись этих вариаций, даже если они не являются чрезмерными.

Таким образом, система отображает ранее определенные диапазоны сохранения и диапазоны отказа. Диапазон сохранения определяет диапазон ожидаемых значений для определенного параметра и определяет минимально допустимую величину, которую должно иметь регистрируемое изменение для его сохранения. В свою очередь диапазон отказа определяет диапазон значений, которые можно рассматривать как обозначающие отказ. Например, если требуемое значение для определенного параметра равно 50 ЕИ (mu, единиц измерения), система может установить, что значения, которые проявляют минимальную разность 1 ЕИ, могут быть сохранены, а значения, которые проявляют минимальную разность 2 ЕИ, должны рассматриваться как показатель возможного отказа. Следовательно, когда система регистрирует 51 ЕИ, это значение будет сохранено, но не будет использоваться как показатель отказа, и на его основании не будет предполагаться возникновение какого-либо отказа в системе. Однако когда система регистрирует 52 ЕИ, это значение будет сохранено в базе данных и будет обозначать возможный отказ трансформатора. Тем не менее, система не будет подавать какой-либо сигнал тревоги, когда будет зарегистрировано значение 52. Перед выработкой сигнала тревоги технический сервер системы коррелирует это изменение с остальными измеренными значениями и анализирует, обозначает ли это изменение на самом деле какой-либо отказ в трансформаторе.

Таким образом, когда измеренное значение параметра не находится в пределах заранее установленного диапазона как желательное значение (диапазон сохранения) и, кроме того, соответствует диапазону значений, которые могут рассматриваться как показатель отказа (диапазон отказа), система выполняет корреляцию с остальными результатами измерений для того, чтобы определить, произошло ли это изменение в результате установления нового диапазона значений для другого параметра или такое изменение возникло в результате определенной ситуации в определенный момент. В результате корреляции этой информации и данных система сама может оценивать, возник ли на самом деле какой-либо отказ или проблема в трансформаторе. Если анализ, выполняемый системой и, более конкретно, техническим сервером, не выявит какой-либо отказ, сигнал тревоги не будет передан. Таким образом предотвращается передача ложных сигналов тревоги.

С другой стороны, если система выявит какой-либо отказ или проблему в трансформаторе, она произведет диагностику режима работы, и, если это применимо, предложит рекомендуемое действие, и обозначит последствия, которые могут возникнуть, если рекомендуемое действие не будет предпринято.

Таким образом, один из основных аспектов настоящего изобретения состоит в том, что только некоторые из результатов измерения параметров трансформаторов сохраняют в базе данных. Следовательно, база данных в меньшей степени заполнена информацией и использование системы становится более быстрым. Интеллектуальная составляющая этих систем обеспечивает возможность оптимизации получения и сохранения данных.

Технический сервер системы, предназначенный для мониторинга и управления режимом работы силового трансформатора в соответствии с настоящим изобретением, дополнительно содержит модуль обработки и управления данными, используемый для данных, сохраненных в базе данных. Этот модуль отвечает за корреляцию сохраненных данных путем оценки корреляции между упомянутыми сохраненными данными и путем выполнения диагностики режима работы трансформатора. Если это применимо, модуль обработки и управления предлагает рекомендуемое действие для устранения отказа или проблемы с трансформатором и обозначает последствия, которые могут возникнуть, если рекомендуемое действие не будет предпринято.

Другой важный аспект изобретения состоит в том, что все сохраненные данные можно использовать для генерирования истории поведения и режимов работы силового трансформатора в течение заданного периода времени. По информации, сохраненной в базе данных, можно генерировать содержащие такую историю отчеты, которые позволяют пользователю получить общее представление о работе трансформатора.

Интерфейс пользователя и станция управления в предпочтительном варианте выполнения изобретения должны быть выполнены с возможностью работы в среде Интернет таким образом, чтобы обеспечить пользователю возможность получения удаленного доступа к системе мониторинга и управления в соответствии с изобретением. При работе в среде Интернет обеспечивается возможность доступа и отслеживания работы трансформатора из любой точки мира. Вся информация, данные, сигналы тревоги и диагностика остаются доступными для пользователя в сети интранет/Интернет.

К постоянно измеряемым параметрам трансформатора относится, по меньшей мере, один из: температуры обмотки, уровня масла, напряжения, температуры в помещении, состояния отводов, наличия газов в масле, уровня влажности в масле, потока воздуха, верхней/нижней температуры масла и состояния изоляции. При этом можно измерять любые другие параметры, и они не ограничиваются приведенным выше примером.

В изобретении также рассматривается возможность использования технического сервера, который содержит устройство электронной почты, которое передает пользователю сообщения по электронной почте при обнаружении отказа в режиме работы трансформатора. Компании определяют, какие лица должны принимать по электронной почте сообщения, содержащие сигналы тревоги. Передача сообщений по электронной почте позволяет упростить отслеживание и мониторинг трансформаторов и подстанций в целом. Передача сообщений электронной почты, содержащих сигнал тревоги, исключает для лица, ответственного за отслеживание, необходимость постоянно проверять, не возник ли отказ в системе. Таким образом это уменьшает необходимость использования большого количества людей для отслеживания состояния всех трансформаторов на всех подстанциях. Таким образом, компании могут сократить количество персонала, задействованного в выполнении этой функции (мониторинг состояния трансформаторов), и снизить затраты.

В сообщениях электронной почты, переданных лицу, ответственному за отслеживание состояния трансформаторов, представлен адрес в сети Интернет, по которому следует обратиться для проверки проблемы. Несколько человек могут быть зарегистрированы в системе для получения сообщений электронной почты, содержащих сигналы тревоги. Однако как только один из зарегистрированных пользователей обращается к сайту Интернет, обозначенному в сообщении электронной почты, содержащем сигнал тревоги, новое сообщение электронной почты передают другим зарегистрированным пользователям, информируя их о том, что проблему проверяет пользователь, который получил доступ к этому сайту. Таким образом, все зарегистрированные пользователи уведомляются о том, что в системе произошел отказ и что определенный пользователь занимается устранением упомянутого отказа.

Система дополнительно определяет использование международного протокола, который соединяет технический сервер и сервер Интернет, и позволяет им связываться с другими системами технического наблюдения, например типа SCADA (диспетчерское управление и сбор данных).

Рассмотрим Фиг.2-13, на которых приведены снимки экранов, составляющих примеры системы мониторинга и управления режимом работы трансформатора, поэтапно иллюстрирующие ввод данных, расчет, оценку, диагноз, рекомендуемое действие и прогноз.

Система в соответствии с настоящим изобретением может факультативно содержать средство вычисления (например, программное средство), которое производит анализ финансовой прибыли, которую получают в результате использования трансформатора или для расчета экономической прибыли от эксплуатации силовых трансформаторов, с использованием математического уравнения.

Средство вычисления представляет собой техническо-экономическую модель, которая основана на фундаментальной задаче, относящейся к ожидаемому сроку службы трансформатора. В соответствии с техническими стандартами Бразилии (ABNT, Бразильская ассоциация технических норм и стандартов) и международными стандартами (IEEE-ANSI/USA - Институт инженеров в области электричества и электроники - Американский институт национальных стандартов, IEC - Международная электротехническая комиссия) и стандартами других стран мира следует понимать, что ожидаемый срок службы трансформатора связан с эквивалентной температурой работы в отслеживаемой точке наибольшего нагрева. Например, если трансформатор работает при температуре 95°C в точке наибольшего нагрева, то ожидается, что срок его службы составит 35-40 лет в зависимости от стандарта. Если желательно, чтобы трансформатор проработал 40 лет, то в соответствии с ABNT трансформатор должен работать с эквивалентной температурой 95°C. При кажущейся простоте такой анализ является очень сложным, в основном потому, что температура в точке наибольшего нагрева трансформатора не отслеживается постоянно и обычно неизвестно, какой должна быть эта эквивалентная температура в течение 5 или 10 лет работы, поскольку эта температура циклически изменяется с нагрузкой (например, нагрузка летом отличается от нагрузки зимой) и в соответствии с температурой помещения.

С финансовой точки зрения необходимо дополнительно проанализировать, каким будет экономическое влияние, связанное с типом режима работы трансформатора. Например, в Бразилии ANEEL (Национальное агентство по электроэнергии) определяет, что трансформатор должен работать 40 лет. Компания-поставщик электроэнергии должна производить инвестиции для приобретения трансформатора, его содержания в течение этих сорока лет, должна вернуть себе инвестированный капитал, выплатить проценты по кредиту, полученному для приобретения данного актива, оплатить эксплуатационный риск (например, неспособность удовлетворения требований в случае отказа оборудования) и, кроме того, получить некоторую сумму дохода за счет того, что при установке трансформатора на некоторой подстанции или на электростанции удовлетворяется спрос на электроэнергию.

Такая упомянутая технико-экономическая модель направлена на учет всех этих параметров, включающих в себя ожидаемый срок службы оборудования, доход, который получает компания, если оборудование проработает, например, 40 лет или 10 лет. Все это может быть представлено в виде следующего простого бухгалтерского уравнения на кривых стандарта, показанных на Фиг.14, иллюстрирующих соотношение времени амортизации (или срока службы оборудования) и затрат на приобретение/эксплуатацию оборудования, а также на удовлетворение потребности в энергии.

Результат = Доход - TOC (общая стоимость владения),

где TOC = ежегодная амортизация + ежегодная стоимость содержания + ежегодная стоимость страховки + реальная стоимость использования ресурса + стоимость, связанная с девальвацией денег, + риск отказа оборудования.

Доход = реальное вознаграждение, получаемое в результате удовлетворения спроса на электроэнергию x коэффициент нагрузки трансформатора (сколько процентов от номинальной мощности используется для удовлетворения спроса при ограничении данного показателя тем значением, при котором срок службы равен ожидаемому сроку, рассчитанному в соответствии со стандартными кривыми, показанными на Фиг.15) × коэффициент монетарной коррекции × коэффициент использования трансформатора (какое количество времени из 24 часов × 365 суток в году трансформатор в среднем работает) × эффективность трансформатора (часть мощности, которую получает трансформатор, теряется в связи с внутренними потерями, в результате чего он работает адекватно и передает на другой конец требуемый уровень напряжения при требуемой мощности) + суммарное вознаграждение за удовлетворение потребности в электроэнергии × коэффициент нагрузки трансформатора (сколько процентов от номинальной мощности используется для удовлетворения спроса при ограничении данного показателя тем значением, при котором срок службы равен рассчитанному по стандартным кривым, показанным на Фиг.15) × коэффициент монетарной коррекции × коэффициент использования трансформатора (какое количество времени из 24 часов × 365 дней в году трансформатор в среднем работает) × эффективность трансформатора (часть мощности, которую получает трансформатор, теряется в связи с внутренними потерями, в результате чего он работает адекватно и передает на другой конец требуемый уровень напряжения при требуемой мощности) × коэффициент вознаграждения из-за перегрузки (насколько больше компания, поставляющая электроэнергию, получает при удовлетворении пикового спроса на электроэнергию по сравнению с обычными условиями работы оборудования) x среднее время перегрузки в году.

Риск отказа = стоимость отказа × вероятность отказа (Уравнение 1) Вероятность = 1 - надежность (Уравнение 2) Надежность = e^-λxt (Уравнение 3) Риск = стоимость отказа × (1-e^-λxt) (Уравнение 4)

где λ = средняя накопленная частота отказов трансформаторов (как правило, приблизительно от 1,5 до 3% в год).

t = время работы в годах.

Стоимость отказа:

a) Консервативная: стоимость замены отказавшего трансформатора на новый;

b) Агрессивная: то же, что и пункт a) с удовлетворением затрат, связанных с неудовлетворением спроса, и затрат, связанных с приобретением/обеспечением эксплуатации оборудования.

Стоимость отказа определяется как годовые "затраты", связанные с вероятностью возникновения отказа, которая также растет в этой модели ежегодно, даже если считать значение частоты отказов для компании-поставщика электроэнергии постоянным (коэффициент λ в приведенном выше уравнении).

Годовую стоимость затем определяют по вероятности отказа (1 - надежность) x стоимость отказа, которую консервативно рассматривают равной стоимости замены отказавшего модуля на новый. Все это учитывается год за годом.

Настоящая математическая модель показывает, что не всегда наибольшая финансовая прибыль получается в случае, если время службы трансформатора составляет приблизительно 40 лет, как предлагается в ABNT. В некоторых случаях модель показывает, что с экономической и финансовой точки зрения более предпочтительно эксплуатировать трансформатор с более высокой нагрузкой в течение более короткого периода времени (например, приблизительно 15 лет). Математическая модель позволяет получить новые результаты, которые являются неожиданными в отношении наилучшего способа эксплуатации трансформатора для получения наибольшей финансовой прибыли.

Настоящее изобретение дополнительно предусматривает способ централизованного мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов, установленных на разных электроподстанциях, содержащий следующие этапы, при которых: (a) постоянно измеряют параметры множества силовых трансформаторов, установленных на множестве подстанций; (b) сохраняют данные, относящиеся к измерениям, выполненным на этапе (a), в базе данных только когда упомянутые результаты не находятся в пределах диапазона значений, ранее определенных как желательные для упомянутых параметров; (c) делают результаты измерения параметров, полученные на этапе (a), доступными в одном физическом местоположении.

Способ дополнительно содержит этапы, на которых (d), коррелируют упомянутые данные, сохраненные в базе данных; (e) выполняют оценку корреляции, полученной между упомянутыми сохраненными данными; (f) производят диагностику режима работы трансформаторов на основе оценки, полученной на этапе (e), и, если это применимо, предлагают рекомендуемые действия и представляют последствия, которые могут наступить, если рекомендуемое действие не будет предпринято.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения способ выполняется с помощью системы, предназначенной для централизованного мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов в соответствии с настоящим изобретением.

В факультативном варианте выполнения изобретения способ дополнительно содержит этап передачи сообщения по электронной почте одному или нескольким пользователям в случае обнаружения отказа в режиме работы одного из трансформаторов на подстанциях. Сообщение электронной почты, содержащее сигнал тревоги, содержит адрес в сети Интернет (вебсайт), к которому пользователь может обратиться для проверки проблемы. Изобретение дополнительно предусматривает создание центра мониторинга силовых трансформаторов на множестве подстанций, который содержит (i) технический сервер; (ii) сервер Интернет; (iii) программное обеспечение, которое обеспечивает обмен данными между техническим сервером и сервером Интернет, причем технический сервер связан с панелями управления упомянутого множества подстанций, и сервер Интернет делает данные, получаемые при отслеживании работы трансформатора, доступными в среде интранет/Интернет.

Отслеживание и мониторинг режима работы всех трансформаторов на разных подстанциях из одного физического местоположения оптимизируют процесс мониторинга и техническое обслуживание трансформатора, таким образом снижая затраты, связанные с этими процессами.

Термин "технический сервер", используемый во всем этом описании, обычно используется в области техники, к которой относится изобретение, и его следует понимать как интеллектуальный сервер, такой как станция управления и обработки данных.

Кроме того, важно понимать, что пользователь может дистанционно регулировать и устанавливать новые диапазоны желательных значений для параметров трансформатора в соответствии с разными критериями.

Выше был описан предпочтительный вариант выполнения, при этом следует понимать, что объем настоящего изобретения охватывает другие возможные варианты, ограниченные только содержанием приложенной формулы изобретения, причем здесь также включены его возможные эквиваленты.

Изобретение предназначено для мониторинга и управления режимом работы силового трансформатора. Технический результат заключается в возможности обеспечения отслеживания режимов работы нескольких силовых трансформаторов, расположенных на нескольких подстанциях. Для этого система содержит множество подстанций, причем на каждой подстанции установлена панель управления, соединенная, по меньшей мере, с одним силовым трансформатором, при этом упомянутая панель управления принимает данные, относящиеся к измерениям параметров упомянутого, по меньшей мере, одного трансформатора, и центр мониторинга содержит технический сервер, сервер Интернет и программное обеспечение, которое обеспечивает передачу данных из упомянутого технического сервера в упомянутый сервер Интернет, упомянутый технический сервер соединен с панелями управления каждой из подстанций, и упомянутый сервер Интернет обеспечивает удаленный доступ к системе для пользователей этой системы. В способе содержатся этапы, на которых (а) постоянно измеряют параметры множества силовых трансформаторов, расположенных на множестве подстанций; (b) сохраняют данные, относящиеся к результатам измерений, выполненных на этапе (а) в базе данных только в случае, когда упомянутые результаты измерений не находятся в пределах диапазона значений, которые были заранее определены как желательные для результатов измерений упомянутых параметров. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Система, предназначенная для централизованного мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов, установленных на разных подстанциях, содержащая:
центр мониторинга, содержащий технический сервер, сервер Интернет и программное обеспечение, которое обеспечивает передачу данных из упомянутого технического сервера в упомянутый сервер Интернет, причем упомянутый технический сервер соединен с панелями управления каждой из подстанций и упомянутый сервер Интернет обеспечивает удаленный доступ к системе для пользователей системы,
множество подстанций, причем на каждой из подстанций установлена панель управления, соединенная, по меньшей мере, с одним силовым трансформатором, при этом упомянутая панель управления принимает данные, относящиеся к измерениям параметров упомянутого, по меньшей мере, одного трансформатора,
система, отличающаяся тем, что
данные, относящиеся к измерениям параметров упомянутого, по меньшей мере, одного из силовых трансформаторов, сохраняют в упомянутом техническом сервере только в случае, когда результаты измерения параметров отличаются от диапазона значений параметров, ранее определенных как желательные.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый технический сервер содержит базу данных, предназначенную для сохранения данных, относящихся к измерениям параметров силовых трансформаторов на подстанциях, и модуль обработки и управления данными для данных, сохраненных в упомянутой базе данных.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что модуль обработки и управления данными для данных, сохраненных в базе данных, коррелирует сохраненные данные, оценивает значение корреляции для упомянутых сохраненных данных и выполняет диагностику состояния работы трансформатора и, если это применимо, предлагает рекомендуемое действие и обозначает последствия, которые могут наступить, если рекомендуемое действие не будет предпринято.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что один из параметров трансформатора относится, по меньшей мере, к одному из температуры обмотки, уровня масла, напряжения, температуры в помещении, состояния отводов, наличия газов в масле, уровня влажности в масле, потока воздуха, верхней/нижней температуры масла и состояния изоляции.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что технический сервер разработан в среде Интернет.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит программное обеспечение для анализа вопросов, связанных с финансовой прибылью в результате использования трансформатора, с использованием следующего математического уравнения: риск отказа = стоимость отказа × вероятность отказа (Уравнение 1).

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что технический сервер дополнительно содержит устройство электронной почты, которое передает пользователю сообщения по электронной почте в случае обнаружения отказа в режиме работы каких-либо трансформаторов на подстанциях.

8. Способ централизованного мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов, находящихся на разных подстанциях, отличающийся тем, что содержит этапы, на которых:
а) постоянно измеряют параметры множества силовых трансформаторов, находящихся на множестве подстанций; и
(b) сохраняют данные, относящиеся к результатам измерений, полученным на этапе (а), в базе данных только в случае, когда упомянутые результаты измерений находятся вне пределов диапазона значений, которые были заранее определены как желательные для результатов измерений упомянутых параметров; и
(c) делают доступными в одном физическом местоположении результаты измерений параметров, полученные на этапе (а).

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительно содержит этапы, на которых:
(d) коррелируют упомянутые данные, сохраненные в базе данных;
(e) выполняют оценку корреляции, полученной между упомянутыми сохраненными данными;
(f) выполняют диагностику режима работы трансформаторов на основе оценки, полученной на этапе (е), и, если это применимо, предлагают рекомендуемое действие и обозначают последствия, которые могут наступить, если рекомендуемое действие не будет предпринято.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что его выполняет система, предназначенная для мониторинга и управления режимом работы силового трансформатора, как определено в любом из пп.1-7 формулы изобретения.

11. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что способ дополнительно содержит этап передачи сообщения электронной почты пользователю при обнаружении отказа в режиме работы одного из трансформаторов.