УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРА ТРАНСФОРМАТОРА Российский патент 2018 года по МПК G01R31/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Иллюстративные варианты осуществления изобретения относятся к устройству и способу для определения по меньшей мере одного параметра трансформатора. Иллюстративные варианты осуществления изобретения относятся в особенности к таким устройствам и способам, которые позволяют делать выводы о реактивном сопротивлении.

Уровень техники

Трансформаторы используются как части систем электроснабжения. Трансформаторы могут использоваться для преобразования напряжения от первого значения на стороне высокого напряжения ко второму значению, которое меньше первого значения, на стороне низкого напряжения.

Определение свойств трансформатора с использованием диагностики трансформатора, которая задействует определение одного или нескольких характеристических параметров трансформатора путем измерения, необходимо для обеспечения надежности, для приведения в действие или, например, по другим причинам. Примеры таких измерений включают в себя не только определение статического сопротивления или коэффициента трансформации, но также определение индуктивности рассеяния или реактивного сопротивления рассеяния. На основе реактивного сопротивления рассеяния можно определить отклонения от параметров трансформатора, приведенных в техническом паспорте, которые могут быть вызваны, например, деформацией обмотки.

Существует потребность в устройствах и способах, которые могут использоваться для эффективного определения по меньшей мере одного параметра трансформатора. Существует потребность в устройствах и способах, которые позволяют автоматизировать определение таких параметров.

Сущность изобретения

В соответствии с иллюстративными вариантами осуществления указывается устройство и способ для определения параметра трансформатора, которые настроены на подачу тестового сигнала на сторону низкого напряжения трансформатора и на прием тестового отклика в качестве основы для определения реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния трансформатора.

Устройство, сконфигурированное таким образом, и способ, сконфигурированный таким образом, обеспечивают большую гибкость в определении параметров, поскольку тестовый сигнал может подаваться на сторону низкого напряжения. Реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния могут определяться автоматически. Реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния могут определяться без необходимости в требуемом перемонтаже соединений между устройством для диагностики трансформатора и трансформатором.

Устройство, используемое для определения параметра, может содержать управляемое переключающее средство, которое используется для закорачивания стороны высокого напряжения трансформатора, в то время как тестовый сигнал подается на сторону низкого напряжения. Посредством этого облегчается автоматическое последовательное определение нескольких параметров.

Источник устройства для диагностики трансформатора может быть выполнен таким образом, чтобы он выборочно работал в качестве источника тока или в качестве источника напряжения.

Управляемое переключающее средство может представлять собой реле или может содержать реле. Управляемое переключающее средство может быть биполярным транзистором с изолированным затвором (IGBT) или полевым транзистором (FET) или может содержать IGBT или FET.

Устройство в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления выполнено для определения параметра трансформатора, который имеет сторону высокого напряжения и сторону низкого напряжения. Устройство содержит клеммы для разъемного подключения устройства к стороне низкого напряжения трансформатора. Устройство содержит источник для генерации тестового сигнала, который подключается к клеммам для подачи тестового сигнала на сторону низкого напряжения трансформатора. Устройство содержит устройство оценки, которое выполнено для определения реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния трансформатора на основе тестового отклика трансформатора.

Устройство оценки может содержать по меньшей мере одну полупроводниковую интегральную схему, которая оценивает тестовый отклик.

Устройство может содержать дополнительные клеммы для разъемного подключения устройства к стороне высокого напряжения трансформатора.

Устройство может содержать измерительное устройство, подключенное к дополнительным клеммам, для регистрации тестового отклика. Измерительное устройство может содержать вольтметр.

Устройство может содержать управляемое переключающее средство, подключенное к дополнительным клеммам, для закорачивания стороны высокого напряжения.

Управляемое переключающее средство может быть встроено в корпус устройства. Управляемое переключающее средство может представлять собой реле или другой переключатель, который настроен на переключение цепи нагрузки под управлением схемы управления. Управляемое переключающее средство может быть биполярным транзистором с изолированным затвором (IGBT) или полевым транзистором (FET) или может содержать IGBT или FET.

Устройство может быть выполнено для управления управляемым переключающим средством таким образом, чтобы сторона высокого напряжения была закорочена, в то время как тестовый сигнал подается на сторону низкого напряжения.

Устройство оценки может быть выполнено для определения реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния трансформатора на основе тестового отклика и на основе реактивного сопротивления и/или индуктивности по меньшей мере одной линии, которая соединяет дополнительные клеммы со стороной высокого напряжения.

Устройство оценки может быть настроено на автоматическое определение реактивного сопротивления и/или индуктивности по меньшей мере одной линии.

Устройство может быть настроено на определение реактивности и/или индуктивности по меньшей мере одной линии без перемонтажа проводов между устройством и трансформатором.

Устройство оценки может быть настроено на определение из тестового отклика общего реактивного сопротивления, вызываемого линиями и реактивным сопротивлением рассеяния трансформатора, и на определение реактивного сопротивления рассеяния из общего реактивного сопротивления и реактивного сопротивления по меньшей мере одной линии.

Устройство оценки может быть настроено на определение импеданса короткого замыкания трансформатора на основе тестового отклика трансформатора.

Устройство оценки может быть настроено на определение импеданса короткого замыкания трансформатора на основе тестового отклика и на основе импеданса по меньшей мере одной линии, которая соединяет дополнительные клеммы со стороной высокого напряжения.

Устройство оценки может быть настроено на определение из тестового отклика общего импеданса, вызываемого линиями и импедансом рассеяния трансформатора, и на определение импеданса рассеяния из общего импеданса и импеданса по меньшей мере одной линии.

Устройство может быть настроено на определение коэффициента передачи трансформатора. Устройство оценки может быть настроено на определение реактивного сопротивления рассеяния на основе коэффициента передачи.

Устройство может содержать пользовательский интерфейс. Устройство оценки может быть настроено на определение реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния трансформатора в качестве ответа на ввод на пользовательском интерфейсе.

Пользовательский интерфейс может быть настроен таким образом, чтобы пользовательский интерфейс мог использоваться для отображения эквивалентной схемы трансформатора. Пользовательский интерфейс может быть настроен на использование пользовательского интерфейса для отображения эквивалентной схемы с указанием определенного реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния.

Устройство оценки может быть выполнено для автоматического распознавания отклонений от номинальных данных трансформатора, в зависимости от реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния трансформатора. Номинальные данные могут храниться энергонезависимым образом в памяти устройства или могут автоматически извлекаться устройством из удаленной памяти. В качестве альтернативы или дополнительно устройство может быть настроено на использование пользовательского интерфейса для получения номинальных данных. Устройство может быть настроено на извлечение номинальных данных на основе пользовательского ввода, который указывает тип трансформатора, и на сравнение указанных номинальных данных с определенным реактивным сопротивлением рассеяния и/или индуктивностью рассеяния трансформатора. Устройство может быть выполнено для вывода информации об отклонении между номинальными данными и определенным реактивным сопротивлением рассеяния и/или индуктивностью рассеяния трансформатора, в зависимости от сравнения.

Устройство может быть выполнено как мобильный прибор для диагностики трансформатора.

Устройство может быть выполнено как переносной прибор для диагностики трансформатора.

Система в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления содержит трансформатор, который имеет сторону высокого напряжения и сторону низкого напряжения. Система содержит устройство в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления, которое подключается к трансформатору.

Способ в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления обеспечивает определение параметра трансформатора, который имеет сторону высокого напряжения и сторону низкого напряжения. Способ содержит подачу тестового сигнала на сторону низкого напряжения. Способ содержит регистрация тестового отклика трансформатора. Способ содержит определение реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния трансформатора на основе тестового отклика трансформатора.

Тестовым сигналом может быть сигнал переменного тока или сигнал переменного напряжения.

Способ может выполняться устройством, которое имеет клеммы для разъемного подключения к стороне низкого напряжения трансформатора, чтобы подавать тестовый сигнал, и дополнительные клеммы для разъемного подключения устройства к стороне высокого напряжения трансформатора.

В способе устройство может содержать измерительное устройство, подключенное к дополнительным клеммам, для регистрации тестового отклика. Измерительное устройство может содержать вольтметр.

Способ может содержать закорачивание стороны высокого напряжения с помощью управляемого переключающего средства устройства.

В способе управляемое переключающее средство может быть встроено в корпус устройства. В способе управляемое переключающее средство может представлять собой реле или другой переключатель, который настроен на переключение цепи нагрузки под управлением схемы управления. В способе управляемое переключающее средство может быть биполярным транзистором с изолированным затвором (IGBT) или полевым транзистором (FET) или может содержать IGBT или FET.

Способ может содержать управление контролируемым переключающим средством таким образом, чтобы сторона высокого напряжения была закорочена, в то время как тестовый сигнал подается на сторону низкого напряжения.

В способе может определяться реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния трансформатора в зависимости от тестового отклика и в зависимости от реактивного сопротивления и/или индуктивности по меньшей мере одной линии, которая соединяет дополнительные клеммы со стороной высокого напряжения.

В способе устройством может автоматически определяться реактивное сопротивление и/или индуктивность линий между устройством и трансформатором.

В способе может определяться реактивное сопротивление и/или индуктивность по меньшей мере одной линии без перемонтажа проводов между устройством и трансформатором.

В способе устройством может определяться из тестового отклика общее реактивное сопротивление, вызываемое линиями и реактивным сопротивлением рассеяния трансформатора. В способе устройством может определяться реактивное сопротивление рассеяния из общего реактивного сопротивления и реактивного сопротивления по меньшей мере одной линии.

В способе устройством, может определяться импеданс короткого замыкания трансформатора зависимости от тестового отклика трансформатора.

В способе устройством может определяться импеданс короткого замыкания трансформатора в зависимости от тестового отклика и в зависимости от импеданса по меньшей мере одной линии, которая соединяет дополнительные клеммы со стороной высокого напряжения.

В способе устройством может из тестового отклика определяться общий импеданс, вызываемый линиями и импедансом рассеяния трансформатора. Способ может задействовать устройство, определяющее импеданс рассеяния из общего импеданса и импеданса по меньшей мере одной линии.

В способе устройством может определяться коэффициент передачи трансформатора. Реактивное сопротивление рассеяния может быть определено в зависимости от коэффициента передачи, например, путем преобразования параметров трансформатора со штрихом в параметры трансформатора без штриха.

В способе в качестве ответа на ввод на пользовательском интерфейсе может быть определено реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния трансформатора.

В способе посредством пользовательского интерфейса может отображаться эквивалентная схема трансформатора. При необходимости на эквивалентной схеме может быть указано определенное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния.

В способе в зависимости от реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния трансформатора могут распознаваться отклонений от номинальных данных трансформатора. Номинальные данные могут храниться энергонезависимым образом в памяти устройства или могут автоматически извлекаться устройством из удаленной памяти. В качестве альтернативы или дополнительно пользовательский интерфейс может использоваться для приема номинальных данных, чтобы позволить пользователю вводить номинальные данные. Способ может задействовать извлечение номинальных данных на основе пользовательского ввода, используемого для указания типа трансформатора, и их сравнение с определенным реактивным сопротивлением рассеяния и/или индуктивностью рассеяния трансформатора. На основе сравнения может быть выведена информация о несоответствии между номинальными данными и определенным реактивным сопротивлением рассеяния и/или индуктивностью рассеяния трансформатора.

Устройство, используемое для выполнения способа, может быть выполнено как мобильный прибор для диагностики трансформатора.

Устройство, используемое для выполнения способа, может быть выполнено как переносной прибор для диагностики трансформатора.

Способ может быть выполнен устройством в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.

Устройства, способы и системы в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления обеспечивают эффективное определение реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния трансформатора. Устройства, способы и системы в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления позволяют определять дополнительные параметры для диагностики, не требуя перемонтажа электрических линий между устройством и испытуемым образцом. В результате диагностика может быть выполнена быстрее. Устройства, способы и системы в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления могут быть использованы для образования короткого замыкания с низким импедансом в течение по меньшей мере части диагностики для достижения неискаженного результата диагностики.

Краткое описание чертежей

Изобретение объясняется более подробно ниже на основе предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на чертежи. На чертежах идентичные ссылочные символы обозначают идентичные элементы.

фиг.1 показывает систему, содержащую устройство в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.

фиг.2 показывает систему, содержащую устройство в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.

фиг.3 показывает эквивалентную схему трансформатора для объяснения работы устройства в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.

фиг.4 показывает эквивалентную схему трансформатора для объяснения работы устройства в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.

фиг.5 показывает блок-схему последовательности операций способа в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.

Подробное описание иллюстративных вариантов осуществления

Настоящее изобретение объясняется более подробно ниже на основе предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на чертежи. На чертежах подобные ссылочные символы обозначают подобные или похожие элементы. Чертежи представляют собой схематические изображения различных вариантов осуществления изобретения. Элементы, изображенные на чертежах, необязательно отображаются в масштабе. Скорее различные элементы, изображенные на чертежах, воспроизводятся так, что их функция и их назначение становятся понятными специалисту в данной области техники.

Соединения и связи, изображенные на чертежах между функциональными блоками и элементами, также могут быть реализованы как непрямые соединения или связи. Соединения или связи могут быть реализованы в проводной или беспроводной форме.

Устройства и способы для определения параметра трансформатора подробно описаны ниже. Трансформатор может быть трансформатором для сетей высокого или среднего напряжения. Трансформатор может быть трансформатором, установленным на электростанции или подстанции. Устройство может быть мобильным прибором, который позволяет выполнять измерения на установленном трансформаторе.

Устройство выполнено для определения реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния трансформатора. С этой целью тестовый сигнал, например переменный ток, подается на вторичную сторону. Устройство может регистрировать тестовый отклик. Фаза тестового отклика относительно тестового сигнала может быть оценена для определения индуктивности рассеяния. Оценка тестового отклика может быть выполнена автоматически с помощью устройства оценки раскрываемого устройства.

Для устройств и способов реактивное сопротивление и/или индуктивность по меньшей мере одной линии между устройством и трансформатором могут учитываться для определения реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния трансформатора. Тестовый отклик может содержать, например, первое зарегистрированное напряжение и второе зарегистрированное напряжение. Из величины и фазы первого зарегистрированное напряжения и второго зарегистрированное напряжения можно определить как реактивное сопротивление и/или индуктивность линии между устройством и трансформатором, так и реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния трансформатора.

Устройство может автоматически определять и другие параметры трансформатора. Например, устройство может быть настроено на автоматическое определение коэффициента трансформации трансформатора. Коэффициент трансформации может использоваться для вычисления реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния, например, чтобы выполнить преобразование от параметров трансформатора, известных как параметры со штрихом, к параметрам трансформатора без штриха. Соответствующая вычислительная обработка может выполняться автоматически устройством оценки раскрываемого устройства.

фиг.1 показывает систему 1, содержащую устройство 10 для определения параметра трансформатора 40 в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.

Система 1 содержит трансформатор 40 и устройство 10. Устройство 10 может быть в форме одного устройства, имеющего корпус 11. Устройство 10 может состоять из комбинации нескольких приборов или устройств. Несколько приборов или устройств в этом случае могут управляться центральным контроллером. Устройство 10 может быть в форме мобильного прибора и, в частности, в форме переносного прибора. Если устройство 10 состоит из нескольких приборов, то каждый из приборов может быть в форме переносного прибора.

Трансформатор 40 может быть силовым трансформатором устройства электропитания. Трансформатор 40 может быть постоянно установлен на электростанции или подстанции, в то время как устройство 10 используется для проведения диагностики трансформатора. Трансформатор 40 может быть трансформатором напряжения или трансформатором тока. Трансформатор 40 может быть трансформатором напряжения или трансформатором тока, который работает на основе индуктивного принципа работы.

Трансформатор 40 содержит по меньшей мере одну первую обмотку 42 и по меньшей мере одну вторую обмотку 44. По меньшей мере одна первая обмотка 42 может быть обеспечена на стороне 41 высокого напряжения трансформатора 40. По меньшей мере одна вторая обмотка 44 может быть обеспечена на стороне 43 низкого напряжения. Трансформатор 40 также может при необходимости иметь третичную обмотку.

Устройство 10 содержит множество клемм 12 для подключения к трансформатору 40, источник 13 для тестового сигнала, который прикладывается или подается на трансформатор 40 в качестве испытуемого образца в течение диагностики трансформатора, и устройство 18 оценки. Одно или несколько измерительных устройств 14, 16 для регистрации тестового отклика трансформатора 40 могут быть встроены в устройство 10.

Множество клемм 12 содержит клеммы 31, которые настроены на подключение к обмотке 44 низкого напряжения трансформатора 40. Источник 13 подключен к клеммам 31, чтобы подавать тестовый сигнал на сторону 43 низкого напряжения. Множество клемм 12 содержит дополнительные клеммы 33, 34, которые настроены на подключение к обмотке высокого напряжения. Измерительное устройство 14 может быть соединено со стороной 43 низкого напряжения посредством линий 36. Измерительное устройство 16 может быть соединено со стороной 41 высокого напряжения посредством линий 38. Соединение между устройством 10 и трансформатором 40 может быть разъемным, чтобы позволить определение параметров во время полевых условий.

Устройство 18 оценки настроено на оценку тестового отклика трансформатора 40, чтобы определять реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния трансформатора 40, как описано более подробно ниже.

Источник 13 может быть источником тока, который управляется, чтобы генерировать переменный ток в качестве тестового сигнала. Источник 13 может управляться, чтобы генерировать переменные токи на нескольких разных частотах в качестве тестового сигнала. Источник 13 также может быть источником напряжения. Источник 13 может работать в разных режимах работы, например, в качестве источника тока или в качестве источника напряжения и/или в качестве источника сигнала, который является постоянным во времени, или сигнала переменного тока. Тестовый сигнал, генерируемый источником 13, может быть подан на сторону 43 низкого напряжения через клеммы 13 и линии 35.

Устройство 10 может содержать дополнительные устройства. Устройство 10 может содержать устройство 17 управления для автоматического электрического управления источником 13. Первое измерительное устройство 14 и второе измерительное устройство 16 могут быть настроены, например, на измерение напряжения. Функции устройства 17 управления и/или устройства 18 оценки могут выполняться процессором 19 или другой полупроводниковой интегральной схемой 19.

Устройство 10 может содержать управляемое переключающее средство 15. Управляемое переключающее средство 15 может быть настроено на выборочное закорачивание обмотки 42 высокого напряжения. Таким образом, тестовый отклик трансформатора может быть зарегистрирован для короткого замыкания на стороне 41 высокого напряжения. Также можно зарегистрировать тестовый отклик как для короткого замыкания на стороне 41 высокого напряжения, так и во время холостого хода при открытом переключателе 15. Управляемое переключающее средство 15 может приводиться в действие устройством 18 управления автоматически. Управляемое переключающее средство 15 может быть электрически соединено с обмоткой 42 высокого напряжения через дополнительные клеммы 33 и линии 37 между дополнительными клеммами 33 и обмоткой 42 высокого напряжения. Управляемое переключающее средство 15 может быть обычным переключателем, механическим/электрическим переключателем, реле, FET, IGBT или другим компонентом, который подходит для осуществления электропроводного соединения между клеммами 33 на основе состояния переключающего средства 15.

Устройство 10 может определять реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния трансформатора 40 разными способами. Например, устройство 17 управления может управлять источником 13 таким образом, чтобы тестовый сигнал подавался на сторону 43 низкого напряжения. Тестовый сигнал может быть сигналом переменного тока. Возможно, чтобы последовательно различные частоты сигнала переменного тока устанавливались пользователем или автоматически.

Устройство 10 может определять амплитуду и фазу тестового отклика трансформатора 40. Например, измерительное устройство 14 может использоваться для регистрации напряжения на стороне 43 низкого напряжения в качестве первого тестового отклика. Еще одно измерительное устройство 16 может использоваться для регистрации напряжения на стороне 41 высокого напряжения в качестве второго тестового отклика. Устройство 10 может определять фазу как первого тестового отклика, так и второго тестового отклика относительно тестового сигнала источника 13. Это может быть выполнено разными способами. Например, можно определить временной интервал между переходами через нуль в тестовом сигнале и в тестовых откликах. Может быть определен временной интервал между переходом через нуль тестового сигнала и переходом через нуль опорного сигнала, а также можно определить дальнейшие временные интервалы между переходом через нуль в каждом из тестовых откликов и опорном сигнале. Временные интервалы и частоты опорного сигнала могут быть использованы для определения фазы. В качестве альтернативы или дополнительно умножение тестового сигнала и тестового отклика в сочетании с усреднением по времени можно использовать для определения фазы из среднего по времени и амплитуд умноженных сигналов.

Устройство 10 может определять амплитуду одного или нескольких тестовых откликов автоматически. Устройство 18 оценки может вычислять отношение амплитуды тестового отклика и амплитуды тестового сигнала.

Устройство 18 оценки может определять общее последовательное реактивное сопротивление трансформатора из фазового сдвига в первом тестовом отклике относительно тестового сигнала, фазового сдвига второго тестового отклика относительно тестового сигнала и амплитуд первого и второго тестовых откликов. Устройство 18 оценки может определять общее последовательное реактивное сопротивление как параметр трансформатора 40 со штрихом. Устройство 18 оценки может быть при необходимости настроено на определение общего последовательного реактивного сопротивления как параметра без штриха посредством масштабирования с квадратом коэффициента трансформации трансформатора 40.

В одной конфигурации, как описано более подробно со ссылкой на фиг.4, устройство 18 оценки может быть настроено на определение общего импеданса, который представляет собой сумму последовательного импеданса трансформатора и импеданса линий 37, из фазы и амплитуды напряжения, зарегистрировано с использованием устройства 14 оценки. Устройство 18 оценки может быть настроено на определение импеданса линий 37 из фазы и амплитуды напряжения, зарегистрированного с использованием устройства 16 оценки. Устройство 18 оценки может быть настроено на определение общего последовательного реактивного сопротивления трансформатора 40 как разности между мнимой частью общего импеданса и мнимой частью импеданса линий 37. Устройство 18 оценки может быть настроено на преобразование общего последовательного реактивного сопротивления, определенного таким образом, в параметр трансформатора без штриха посредством масштабирования с квадратом коэффициента трансформации.

В еще одной конфигурации устройство 18 оценки может быть настроено на определение общего последовательного реактивного сопротивления трансформатора 40 из общего импеданса и общего сопротивления. Общее сопротивление может быть определено с помощью измерения статического сопротивления или путем оценки первого и второго тестовых откликов.

Устройство 18 оценки может быть настроено на определение общей индуктивности рассеяния трансформатора 40. С этой целью устройство 18 оценки может разделить реактивное сопротивление рассеяния на угловую частоту тестового сигнала.

Устройство 10 может быть настроено на автоматическое определение коэффициента трансформации трансформатора 40 и на его учет как параметра без штриха при вычислении реактивного сопротивления рассеяния или индуктивности рассеяния. Например, с этой целью источник 13 может работать как источник переменного напряжения, а напряжение на стороне высокого напряжения 41 может быть зарегистрировано для определения коэффициента трансформации трансформатора. Для определения коэффициента трансформации можно использовать другие методы.

Устройство 10 может содержать пользовательский интерфейс 20. Пользовательский интерфейс 20 может быть графическим пользовательским интерфейсом 20, который настроен так, чтобы позволять пользователю задавать условия измерений, которые выполняются устройством 10. Источник 13 и/или управляемое переключающее средство 15 могут управляться зависящим от времени способом, чтобы определять реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния трансформатора 40.

Устройство 10 может быть настроено таким образом, что различные измерения могут выполняться без необходимости разрыва и/или переподключения соединений 35-38 между устройством 10 и трансформатором 40. Различные измерения могут быть выполнены без необходимости перемонтажа проводов субъекта диагностики. Измерения могут выполняться устройством 10 полностью или частично автоматизированным способом, то есть без вмешательства пользователя между измерениями. Таким образом, можно определить как реактивное сопротивление рассеяния, так и/или индуктивность рассеяния трансформатора 40 и зарегистрировать по меньшей мере еще один параметр, например, динамическое или статическое сопротивление.

Устройство 10 может быть настроено так, чтобы последовательно выполнять несколько различных измерений, причем измерения, а также при необходимости их порядок могут быть заданы пользователем через интерфейс 20. Интерфейс 20 может использоваться для отображения, например, эквивалентной схемы трансформатора 40, в которой пользователь может выбирать, какие параметры должны быть измерены. В качестве альтернативы или дополнительно устройство 18 оценки может управлять интерфейсом 20 таким образом, чтобы отображалась эквивалентная схема трансформатора 40, в которой указывается определенное реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния трансформатора 40.

Несмотря на то, что фиг.1 изображает устройство 10, для которого управляемое переключающее средство 15 встроено в устройство 10, определение реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния трансформатора 40 также может быть осуществлено, когда устройство 10 не имеет управляемого переключающего средства для закорачивания стороны 41 высокого напряжения.

Устройство 10 может быть настроено на выполнение дополнительных этапов обработки на основе определенного реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния. Например, устройство 10 может быть настроено на идентификацию отклонений от номинальных данных трансформатора 40. Номинальные данные могут быть храниться энергонезависимым образом в памяти устройства 10. Номинальные данные могут извлекаться из удаленной памяти устройством 10 автоматически, например, через беспроводную или проводную глобальную сеть или локальную сеть. В качестве альтернативы или дополнительно устройство 10 может быть настроено на прием номинальных данных через интерфейс 20. Устройство 10 может быть настроено на извлечение номинальных данных на основе пользовательского ввода, используемого для указания типа трансформатора, и на сравнение указанных номинальных данных с определенным реактивным сопротивлением рассеяния и/или индуктивностью рассеяния трансформатора 40. Устройство 10 может быть выполнено для вывода информации об отклонении между номинальными данными и определенным реактивным сопротивлением рассеяния и/или индуктивностью рассеяния трансформатора 40, в зависимости от сравнения.

фиг.2 представляет собой изображение системы 1, имеющей устройство 10 в соответствии с дополнительным иллюстративным вариантом осуществления. Устройство 10 может, но не обязательно, не иметь управляемого переключающего средства 15 для закорачивания стороны 41 высокого напряжения. Чтобы определить реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния, обмотка 42 высокого напряжения может быть закорочена на линию 39, так что короткое замыкание не проходит через устройство 10.

Дальнейшая конфигурация и работа устройства 10 могут быть такими, как описано со ссылкой на устройство 10 на фиг.1.

Устройство 10 может содержать источник опорного сигнала 21. Источник 21 опорного сигнала может генерировать синусоидальный или другой сигнал переменного тока с частотой, соответствующей частоте тестового сигнала, генерируемого источником 13. Устройство 18 оценки может определять фазовый сдвиг или временной сдвиг между тестовым откликом и тестовым сигналом путем определения фазы тестового сигнала относительно опорного сигнала от источника 21 опорного сигнала и путем определения фазы тестового отклика относительно опорного сигнала источника 21 опорного сигнала.

фиг.3 и фиг.4 показывают эквивалентные схемы для объяснения работы устройства в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.

фиг.3 показывает эквивалентную схему трансформатора 40. Сопротивление обмотки R₁ стороны 41 высокого напряжения может быть представлено резистором 51. Преобразованное сопротивление R₂ʹ обмотки стороны 43 низкого напряжения может быть представлено резистором 54. Индуктивность L_σ1 рассеяния на стороне 41 высокого напряжения может быть представлена индуктивностью 52. Преобразованная индуктивность L_σ2ʹ рассеяния на стороне 43 низкого напряжения может быть представлена индуктивностью 53. Сопротивления 51, 54 и индуктивности 52, 53 определяют общую последовательную индуктивность трансформатора. Индуктивности 52, 53 определяют нетрансформированную, то есть без штриха, общую индуктивность рассеяния, которая может быть преобразована в параметр трансформатора со штрихом посредством масштабирования с квадратом коэффициента трансформации способом, который сам по себе известен.

Основная индуктивность, несущая ток намагничивания, может быть учтена индуктивностью 55. Линейное моделирование потерь в сердечнике трансформатора может быть обеспечено резистором 56.

Устройство в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления настроено на подачу тестового сигнала на сторону низкого напряжения и определение по меньшей мере общего последовательного реактивного сопротивления и/или общей индуктивности рассеяния трансформатора 40, в зависимости от на тестового отклика.

Фиг.4 показывает эквивалентную схему, чтобы дополнительно объяснить работу устройства 10 в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления.

Устройство 10 может подавать тестовый сигнал источника 13 на сторону низкого напряжения трансформатора. Вольтметр 65 или другое устройство измерения напряжения может регистрировать напряжение V_L на стороне низкого напряжения в качестве первого тестового отклика. Вольтметр 66 или другое устройство измерения напряжения может регистрировать напряжение V_H на стороне высокого напряжения в качестве второго тестового отклика. Первый и второй тестовые отклики могут быть оценены, как описано выше, например, для определения реактивного сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния трансформатора 40.

Фиг.4 изображает общее преобразованное последовательное сопротивление с помощью резистора 61 и индуктивности 62. Линии 37 между устройством 10 и трансформатором 40 имеют импеданс линии, вклад в который может давать сопротивление 63 линии и индуктивность 64 линии.

Оценивая фазу и амплитуду напряжения V_H на стороне высокого напряжения относительно тестового сигнала и оценивая фазу и амплитуду напряжения V_L на стороне низкого напряжения относительно тестового сигнала, можно определить общее преобразованное последовательное сопротивление 61 и общее преобразованное последовательное реактивное сопротивление, которое пропорционально общей преобразовательной индуктивности 62 рассеяния. Например, общий импеданс может быть определен из фазы и амплитуды напряжения V_H на стороне высокого напряжения относительно тестового сигнала. Импеданс линии может быть определен по фазе и амплитуде напряжения V_H на стороне высокого напряжения относительно тестового сигнала. Преобразованное реактивное сопротивление рассеяние может быть определено как разность между мнимыми частями общего импеданса и импеданса линии. Масштабирование с квадратом коэффициента трансформации позволяет определить реактивное сопротивление рассеяния как параметр трансформатора без штриха.

Этапы оценки и вычисления для определения реактивного сопротивления рассеяния могут выполняться устройством 18 оценки автоматически.

Фиг.5 представляет собой блок-схему последовательности операций способа 70 в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления. Способ 70 может выполняться устройством 10 в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления автоматически.

На этапе 71 может быть определен импеданс линии и/или реактивное сопротивление линии по меньшей мере одной линии между устройством 10 и трансформатором 40. С этой целью источник 13 может генерировать тестовый сигнал.

На этапе 72 тестовый сигнал, генерируемый источником 13, подается на сторону низкого напряжения трансформатора 40. Тестовый сигнал может быть сигналом переменного тока.

На этапе 73 может быть зарегистрирован тестовый отклик трансформатора. Тестовый отклик может содержать напряжение переменного тока через обмотку высокого напряжения и еще одно напряжение переменного тока через обмотку низкого напряжения, которые регистрируются в зависимости от времени.

На этапе 74 определяется реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния трансформатора 40. Определенное реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния могут соответствовать общему последовательному реактивному сопротивлению и общей индуктивности рассеяния трансформатора.

Способ 70 может содержать дополнительные этапы. Например, может автоматически определяться коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации может использоваться для преобразования трансформированных параметров в нетрансформированные параметры.

Способ 70 может содержать оценку пользовательского ввода, который используется для задания пользователем параметров трансформатора 40, подлежащих определению.

Способ 70 может включать в себя приведение в действие графического пользовательского интерфейса таким образом, чтобы отображалось определенное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния.

Несмотря на то, что иллюстративные варианты осуществления были подробно описаны со ссылкой на чертежи, дополнительные иллюстративные варианты осуществления могут задействовать альтернативные или дополнительные используемые функции. Несмотря на то, что в качестве примера были описаны конкретные этапы обработки для определения реактивности сопротивления рассеяния и/или индуктивности рассеяния, можно использовать другие методы обработки. Например, реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния можно определять путем решения системы матричных уравнений относительно элементов матрицы отображения, которая отображает синусоидальную и косинусоидальную компоненты тестового сигнала в соответствующие компоненты одного или нескольких тестовых откликов.

Несмотря на то, что иллюстративные варианты осуществления могут задействовать устройство, содержащее управляемое переключающее средство для закорачивания обмотки трансформатора, оно также может иметь два или более двух управляемых переключающих средств для закорачивания нескольких обмоток трансформатора или не иметь таких управляемых переключающих средств. Устройство может быть настроено на закорачивание нескольких обмоток одновременно или в последовательные моменты времени.

Несмотря на то, что иллюстративные варианты осуществления могут задействовать процедуру, которая включает в себя определение нескольких параметров трансформатора, выполняемое автоматически, устройство и способ в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления также могут использоваться, когда измеряется только один параметр трансформатора, например, только реактивное сопротивление рассеяния, до требования нового ввода пользователя.

Несмотря на то, что трансформатор может быть установлен на электростанции или подстанции системы электропитания, устройство и способ в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления также могут использоваться для небольших трансформаторов.

Устройства, способы и системы в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления позволяют определять такие параметры, как реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния, с более широкой автоматизацией для диагностики трансформатора.

Чтобы определить параметр трансформатора (40), который имеет сторону (41) высокого напряжения и сторону (43) низкого напряжения, тестовый сигнал, генерируемый источником (13), подается на сторону (43) низкого напряжения. Записывается тестовый отклик трансформатора (40). Реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния трансформатора (40) определяется устройством (18) оценки устройства (10) на основе тестового отклика трансформатора (40). Техническим результатом при реализации заявленной группы изобретений является обеспечение возможности автоматически определять реактивное сопротивление рассеяния и/или индуктивность рассеяния трансформатора. 3 и 11 з.п. ф-лы, 5 ил

1. Устройство для определения параметра трансформатора (40), который имеет сторону (41) высокого напряжения и сторону (43) низкого напряжения, причем устройство (10) содержит:

клеммы (31) для разъемного подключения устройства (10) к стороне (43) низкого напряжения трансформатора (40),

дополнительные клеммы (33, 34) для разъемного подключения устройства (10) к стороне (41) высокого напряжения трансформатора (40),

управляемое переключающее средство (15), подключенное к дополнительным клеммам (33, 34), для закорачивания стороны (41) высокого напряжения трансформатора (40),

источник (13) для генерации тестового сигнала, который подключен к клеммам (31) для подачи тестового сигнала на сторону (43) низкого напряжения трансформатора (40), и

устройство (18) оценки, которое выполнено для определения реактивного сопротивления рассеяния или индуктивности рассеяния трансформатора (40) на основе тестового отклика трансформатора (40).

2. Устройство по п.1, содержащее

измерительное устройство (16), подключенное к дополнительным клеммам (33, 34), для регистрации тестового отклика.

3. Устройство по п.1,

в котором устройство (10) выполнено для управления управляемым переключающим средством (15) таким образом, чтобы сторона (41) высокого напряжения была закорочена, в то время как тестовый сигнал подается на сторону (43) низкого напряжения.

4. Устройство по п.1,

в котором устройство (18) оценки выполнено для определения реактивного сопротивления рассеяния или индуктивности рассеяния трансформатора (40) на основе тестового отклика и на основе реактивного сопротивления или индуктивности по меньшей мере одной линии (37), которая соединяет дополнительные клеммы (33) со стороной (41) высокого напряжения.

5. Устройство по п.4,

в котором устройство (18) оценки выполнено для автоматического определения реактивного сопротивления и/или индуктивности по меньшей мере одной линии (37).

6. Устройство по п.4,

в котором устройство (10) выполнено для определения реактивного сопротивления или индуктивности по меньшей мере одной линии (37) без перемонтажа проводов между устройством (10) и трансформатором (40).

7. Устройство по п.1,

в котором устройство (18) оценки дополнительно выполнено для определения импеданса короткого замыкания трансформатора (40) на основе тестового отклика трансформатора (40).

8. Устройство по п.7,

в котором устройство (18) оценки выполнено для определения импеданса короткого замыкания трансформатора (40) на основе тестового отклика и на основе импеданса по меньшей мере одной линии (37), которая соединяет дополнительные клеммы со стороной (41) высокого напряжения.

9. Устройство по п.1, содержащее

пользовательский интерфейс (20),

в котором устройство (18) оценки выполнено для определения реактивного сопротивления рассеяния или индуктивности рассеяния трансформатора (40) в качестве ответа на ввод на пользовательском интерфейсе (20).

10. Устройство по п.1,

в котором устройство (18) оценки выполнено для автоматического распознавания отклонения от номинальных данных трансформатора (40), в зависимости от реактивного сопротивления рассеяния или индуктивности рассеяния трансформатора (40).

11. Система для определения параметра трансформатора, содержащая

трансформатор (40), который имеет сторону (41) высокого напряжения и сторону (43) низкого напряжения, и

устройство (10) по п.1, которое подключается к трансформатору (40).

12. Способ для определения параметра трансформатора (40), который имеет сторону (41) высокого напряжения и сторону (43) низкого напряжения, содержащий

закорачивание стороны (41) высокого напряжения трансформатора (40) с использованием управляемого переключающего средства (15),

подачу тестового сигнала на сторону (43) низкого напряжения,

регистрацию тестового отклика трансформатора (40) и

определение реактивного сопротивления рассеяния или индуктивности рассеяния трансформатора (40) на основе тестового отклика трансформатора (40).

13. Способ по п.12,

дополнительно содержащий управление управляемым переключающим средством (15) таким образом, чтобы сторона (41) высокого напряжения была закорочена, в то время как тестовый сигнал подается на сторону (43) низкого напряжения.

14. Способ по п.12,

который выполняется с использованием устройства (10) по п.1.