Способ контактно-бесконтактной диагностики технического состояния высоковольтных изоляторов под напряжением Российский патент 2025 года по МПК G01R31/12 

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к способам диагностики технического состояния опорных изоляторов под напряжением. Целью разработанного способа является поиск неисправностей изоляторов, предупреждение аварийных режимов работы энергосистемы.

Контроль состояние опорных изоляторов (ОИ) не является тривиальной задачей, ввиду их большого количества в объектах энергосистемы и, зачастую, ограниченным доступом к местам их установки. Ввиду частой потребности проведения диагностики ОИ под напряжением, необходимо применение гибких и адаптивных систем мониторинга состояния опорных изоляторов, которые без риска для жизни эксплуатирующего персона, позволяли бы получать широкую и достоверную информацию о состоянии ОИ.

Большинство современных способов диагностики изоляторов опираются на бесконтактное взаимодействие с объектом исследования. Данный факт делает эти методы крайне зависимыми от помех, генерируемых оборудованием энергосистемы, погодных условий, загрязнений изолятора, и прочих внешних факторов. Таковым является изобретение RU 2597962 C1, G01R 31/08 (2006.01). Опубл. 01.03.2021, Бюл. №7.

Наименее зависимыми от внешних факторов наблюдаю методы, которые основаны на прямом контакте с объектом исследования, как это реализовано патенте RU №2275647, МПК G01R 31/00. Опубл. 27.04.2006, Бюл. №12. В данном изобретении на объект исследования воздействуют возбудителем вибрации, а отклик фиксируют при помощи акселерометра. Зарегистрированную спектральную плотность мощности сравнивают с эталонными значениями, и на основании этого делается вывод о состоянии изолятора.

Аналогичным по способу диагностики является изобретение RU №2743887, МПК G01R 31/00 (2006.01). Опубл. 01.03.2021, Бюл. №7. К данному способу добавлены элементы автоматизации.

Оба изобретения имеют схожие недостатки, а именно:

1) Сложность и опасность монтажа данных систем. Данные системы заявлены как приспособленные для работ под нагрузкой, но монтаж данного оборудования непосредственно на изолятор под напряжением не является безопасным процессом, как и любой другой контакт с токоведущими частями энергосистемы.

2) Статичность системы, возможность снимать показания только вместе установки датчика. Конструктив предложенных решений не позволяет свободно перемещать диагностическое устройство вдоль изолятора, что уменьшает селективность данного метода, а также ограничивает область применения данных систем.

3) Класс точности элемента регистрации колебаний.

4) Сложность обслуживания статических систем.

Предлагаемый способ диагностики изоляторов позволит нивелировать выше озвученные недоставки, существенно обезопасить процесс, а также диагностировать группы изоляторов, расположенных на одной опоре.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества и скорости диагностики высоковольтных изоляторов, а также улучшение безопасности проведения работ на объекте диагностики за счет отсутствия контактов с токоведущими частями электроэнергетических объектов.

Такой результат достижим при применении предложенного способа, при котором программно-аппаратный комплекс имеет следующие основные компоненты:

1) Возбудитель - используем для возбуждения опоры диагностируемого изолятора на заданной частоте.

2) Лазерный виброметр - используется для бесконтактных измерений вибрации поверхности изолятора.

3) Функциональный модуль на базе шасси и среды графического программирования данный элемент используется для сбора и обработки сигналов с лазерного виброметра и низкочастотного возбудителя.

4) ПК и специализированное ПО для обработки результатов диагностики.

Основные компоненты предложенной системы диагностики изложены на принципиальной схеме, фиг. 1.

Принцип действия предложенного метода выглядит так: Датчик-возбудитель 5 закрепляется на металлической опоре 2, в непосредственной близости от опорного изолятора 3. Опора имеет заземление 1. Функциональный модуль на базе шасси и среды графического программирования 6 подает сигнал определенной частоты и амплитуды на датчик-возбудитель 5, механические/звуковые колебания которого улавливаются лазерным виброметром 4. Данные с виброметра 4 поступают на функциональный модуль 6, и далее передаются на ПК 7, где при помощи специализированного ПО происходит обработка результатов диагностики. Принятый сигнал фильтруется на частоте возбуждения, а затем измеряется его амплитуда. Если изолятор поврежден, то мы будем видеть отклонение от стандартных резонансных частот, или их пропажу.

Полученные результаты мы видим в режиме реального времени в рабочей области сформированного интерфейса управления. В том же рабочем пространстве мы можем задавать параметры возбуждения, фиг. 2.

В ходе лабораторных испытаний предложенного изобретения были найдены эталонные значения для исправного опорного изолятора 35 кВ, фиг. 3, график А, и значения этого же опорного изолятора после получения механических повреждений - фиг. 3 график Б. Комплекс диагностики зафиксировал пропажу резонансных частот в изоляторе с механическими повреждениями.

На фиг. 4 добавлен график В - результат замеров исправного изолятора на действующей подстанции в сложных погодных условиях (дождь, порывистый ветер). Несмотря на тяжелые погодные условия комплекс диагностики зафиксировал резонансные частоты присущие исправному изолятору в том-же диапазоне частот, хоть и с некоторым кол-вом помех.

Новизна нового изобретения заключается в нескольких Ключевых особенностях:

1) Благодаря особой конструкции возбудителя отсутствует необходимость напрямую контактировать с опорным изолятором, который находится под высоким напряжением. Удобная конструкция возбудителя с магнитной подошвой позволяет разместить его на любой смежной с изолятором металлоконструкции, балке, опоре, тем самым косвенно возбуждать изолятор. Магнит на фронтовой части датчика позволяет осуществлять удобный монтаж возбудителя.

2) Диагностический комплекс позволяет производить замеры изолятора на расстоянии до 30 метров.

3) Совокупность первых двух факторов существенно увеличивают безопасность процесса диагностики опорных изоляторов под нагрузкой.

4) Возможность диагностики группы изоляторов, расположенных на одной опоре, фиг. 5.

5) Сам способ диагностики максимально универсален, и может выходить за рамки диагностики опорных изоляторов. Например, диагностика изоляторов трансформаторов, диагностика конденсаторов связи, или любых других критичных элементов энергосистемы содержащие металлические элементы в креплении или собственном конструктиве.

6) За счет особой конструкции крепления приемника сигнала, комплекс диагностики способен принимать сигнал по всей длине изолятора.

7) Регулировка мощности возбуждения звуковых колебаний.

Изобретение относится к области измерений в электроэнергетике, а именно к способам диагностики технического состояния опорных изоляторов под напряжением. Технический результат: повышение качества и скорости диагностики высоковольтных изоляторов, улучшение безопасности проведения работ за счет отсутствия контактов с токоведущими частями электроэнергетических объектов. Сущность: способ диагностики технического состояния высоковольтных изоляторов под напряжением включает возбуждение колебаний в изоляторе с помощью возбудителя колебаний и измерение вибрации поверхности изолятора. Возбудитель колебаний закрепляют с помощью магнитной подошвы на металлической опоре в непосредственной близости от опорного изолятора. Регистрируют сигналы вибрации поверхности изолятора с помощью лазерного виброметра, фильтруют сигнал на частоте возбуждения и измеряют его амплитуду. Повреждение изолятора определяют по отклонению резонансных частот изолятора от эталонных резонансных частот исправного изолятора или по их пропаже. 5 ил.

Способ диагностики технического состояния высоковольтных изоляторов под напряжением, включающий возбуждение колебаний в изоляторе с помощью возбудителя колебаний и измерение вибрации поверхности изолятора, отличающийся тем, что возбудитель колебаний закрепляют с помощью магнитной подошвы на металлической опоре в непосредственной близости от опорного изолятора, регистрируют сигналы вибрации поверхности изолятора с помощью лазерного виброметра, фильтруют сигнал на частоте возбуждения и измеряют его амплитуду, при этом повреждение изолятора определяют по отклонению резонансных частот изолятора от эталонных резонансных частот исправного изолятора или по их пропаже.