Использование электромагнитного излучения от силового оборудования для диагностики его технического состояния

Киншт Н. В., Кац M. A., Преображенская О. В.

Перевод с английского: Шуткин Д. И.


Источник: Международный симпозиум по вопросам ЭМС во Вроцлаве "EMC 2000", Вроцлав, Польша, 2000.


Новаторское использование ЭМС

       Операции с силовым электрическим оборудованием всегда сопровождается его собственным интенсивным электромагнитным излучением с широкой полосой частот. Экспериментально обнаружено, что электромагнитное поле, которое образуется электрическим оборудованием ОРУ >220 кВ имеет частоту в сотни и даже тысячи МГц. Спектр и уровень излучения различных частей электрооборудования существенно отличаются друг от друга. Источники излучения фрагментарные и образуется корона, ложное отключение, перенапряжение.

       Таким образом, подавляющее число высоковольтного и силового оборудования являются источниками радиопомех. Несмотря на малую мощность, по сравнению с радиостанциями эти помехи существенно влияют на электромагнитную составляющую в радиочастотных границах. Приборы, которые имитируют сигналы продолжения и обрыва операции, создают помехи с частотным спектром в несколько МГц. Единичный крутой сигнал имеет более широкий спектр. Сгруппированные вместе сигналы создают помехи в самом широком диапазоне.

       Обнаружение и удаление электромагнитных шумов от различного промышленного оборудования вместе с нормализацией работы радиооборудования одни из главных проблем.. Большинство исследований в области ЭМС посвящены этой проблеме.

       С другой стороны электромагнитные показатели, созданные высоковольтным и силовым оборудованием могут показать возможность эксплуатации или отклонения от нормального режима этого оборудования. Это обстоятельство позволяет говорить о создании нового раздела в ЭМС – диагностика силового электрического оборудования на основании измерения и анализа высокочастотных электромагнитных шумов. Главное преимущество этого метода заключается в минимизации вмешательства в технологический процесс. Даты регулярных и периодических измерений могут стать основанием для предупреждения возможных отклонений в работе оборудование и, следовательно, для принятия нужных мер вовремя.

Проблемы создания диагностической модели.

       Для создания такой модели необходимо знать о следующих проблемах: 1) физическая устройство источников помех; 2)влияние на окружающую среду различных уровней сигналов; 3) траектория прохождения электрических помех от источника к приёмнику. Необходимо различать элементы оборудования и элементы диагностической модели. Так трансформаторы и выключатели являются элементами , составляющие электрическую систему. Но их части, которые генерируют электромагнитные помехи уже являются элементами диагностической модели.

Конструирование диагностической модели

       Основным источником электромагнитных помех на подстанции является капитальное оборудование. Допустим, что зарегистрированный сигнал является линейной функцией от своего источника. Общая эквивалентная модель показана на рис. 1 соответствует модели, где e1(t), e2(t) … en(t) являются ЭДС n-ых эквивалентных источников электромагнитных помех, u1(t), u2(t) … um(t) являются напряжением m-ых измерений, произведённых в различных частях подстанции.

       Комплексное сопротивление соответствует действительным электрофизическим характеристикам воздуха и наличию большого числа узлов соединения. Анализ источников помех может быть представлен как обобщенная модель.

       Связь между источниками электромагнитных помех и показанием измеренного напряжения должно быть записано в матричной форме.

Формула 1

       Где Формула 2 и Формла 3 векторы напряжения приёмника и источника соответственно, Формула 4 матрица совокупности факторов передачи сигнала.

       Диапазон напряжения даёт возможность определить диапазон нахождения источника сигнала. Динамика изменения напряжения связана с эксплуатационной надёжностью элементов электрического обороудования, диапазон напряжений был измерен:

       а-возле автотрансформатора 500 кВ

       б-возле трансформатора тока 500 кВ

       в- на небольшом расстоянии от ОРУ.

       Одной из главных проблем создания диагностической модели определяется нахождением элементов матрицы . Теоретически, эта проблема может быть решена с помощью метода диагностики многополюсной схемы. Количество источников сигналов обычно больше чем количество измерений, так что n>m. Согласно этому методу возможно изменять количество оборудования в схеме подстанции, включая модели с полным отключением. В этом случае возможно найти тест-матрицу для p>m экспериментов . Новое уравнение будет иметь вид

Формула 5

       Также может быть решена проблема касательно вектора источников помех. Неточность измерения высокочастотных сигналов, различные метеоусловия и другие факторы могут повлиять на достоверность результатов. Постоянное наблюдение, сбор данных и использование статистических методов обработки материала, полученного в следствии диагностики силового электрооборудования позволит контролировать состояние этого оборудования и избегать его входа из строя.

Литература

  1. Вдовико В. П., Овсянников А. Г.-Использование измерения характеристик частичных разрядов для контроля за изоляции трансформаторов 110-550 кВ –М., Энергоатомиздат-122 с.
  2. Киншт Н. В., Герасимова Г. Н., Кац М. А. –Диагностика сетей-М., Энергоатомиздат, 1983 - 412 с.
  3. Бутырин П. А.-Диагностика многополюсных схем- Инженерия силового оборудования и транспорта, №6, 1983-сс. 62-64.