Определение диэлектрических параметров изоляции трансформаторов тока при множественных измерениях в системах контроля под рабочим напряжением
Рассмотрены особенности методик обработки результатов множественных измерений тангенса угла диэлектрических потерь высоковольтной изоляции, основанных на методе сравнения. Проанализированы известные методики определения тангенса потерь с выделением отдельного эталонного объекта и без выделения тако...
Saved in:
| Published in: | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Date: | 2016 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2016
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147263 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Определение диэлектрических параметров изоляции трансформаторов тока при множественных измерениях в системах контроля под рабочим напряжением / В.К. Беляев, Е.Н. Паненко // Електротехніка і електромеханіка. — 2016. — № 5. — С. 40-46. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859593407011225600 |
|---|---|
| author | Беляев, В.К. Паненко, Е.Н. |
| author_facet | Беляев, В.К. Паненко, Е.Н. |
| citation_txt | Определение диэлектрических параметров изоляции трансформаторов тока при множественных измерениях в системах контроля под рабочим напряжением / В.К. Беляев, Е.Н. Паненко // Електротехніка і електромеханіка. — 2016. — № 5. — С. 40-46. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Електротехніка і електромеханіка |
| description | Рассмотрены особенности методик обработки результатов множественных измерений тангенса угла диэлектрических потерь высоковольтной изоляции, основанных на методе сравнения. Проанализированы известные методики
определения тангенса потерь с выделением отдельного эталонного объекта и без выделения такого эталона. Получены выражения для определения методических погрешностей. Проведено сравнение и показано, что применение методик обработки без выделения отдельного эталонного объекта может приводить к существенным сложностям в
оценке результатов контроля изоляции. Предложены усовершенствования методик обработки, уменьшающие указанные погрешности методик и трудоемкость измерений
Розглянуто особливості методик обробки результатів множинних вимірів тангенсу діелектричних втрат високовольтної ізоляції, заснованих на методі порівняння. Проаналізовано відомі методики визначення тангенсу
втрат з призначенням окремого еталонного об'єкта і без призначення такого еталона. Отримано вирази для
визначення методичних похибок. Проведено порівняння і показано, що застосування методик обробки без призначення окремого еталонного об'єкта може призводити до суттєвих ускладнень в оцінці результатів контролю
ізоляції. Запропоновано удосконалення методик обробки, що зменшують названі похибки методик і трудомісткість вимірювань.
Features of the data processing procedures of multiple measurements of the dielectric loss tangent of the high-voltage insulation, which are based on the comparison method, were
considered. Three procedures were compared: the one procedure uses an assignment of a particular standard object for
comparison, and two procedures don't use assignments of the
special standard objects. Expressions of methodical errors of
studied procedures were obtained. Analysis and calculations,
which use the obtained expressions were made. Evaluations
showed that an influence of a change of the tangent of dielectric
loss of one from the monitoring objects on results of estimation
of the tangents of other monitoring objects is the distinctive
feature of the procedures without assignment of the standard
object. Errors of these procedures more than errors of the traditional procedure, with assignment of the standard object. The
study demonstrated that procedures without assignment of standard objects lead to difficultly predictable methodological errors, which hinder to estimate the actual value of the loss tangent and to estimate outcomes of the monitoring, by means comparing with allowable values. Moreover, the decrease of estimations of loss tangents of all objects, as a result of occurrence of
at least one the object with strongly bad parameters, hides occurrence of other unsuccessful objects with smaller deviations
and makes difficult recognition of such deviations at early
stages. Improvements in processing techniques which reduce
earlier specified errors and reduce the amount of measurements
are proposed. The study results are useful in monitoring and
diagnostic of basic insulation of current transformers or highvoltage bushings.
|
| first_indexed | 2025-11-27T17:06:12Z |
| format | Article |
| fulltext |
40 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2016. №5
© В.К. Беляев, Е.Н. Паненко
УДК 621.314 doi: 10.20998/2074-272X.2016.5.06
В.К. Беляев, Е.Н. Паненко
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗОЛЯЦИИ
ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА ПРИ МНОЖЕСТВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ
В СИСТЕМАХ КОНТРОЛЯ ПОД РАБОЧИМ НАПРЯЖЕНИЕМ
Розглянуто особливості методик обробки результатів множинних вимірів тангенсу діелектричних втрат висо-
ковольтної ізоляції, заснованих на методі порівняння. Проаналізовано відомі методики визначення тангенсу
втрат з призначенням окремого еталонного об'єкта і без призначення такого еталона. Отримано вирази для
визначення методичних похибок. Проведено порівняння і показано, що застосування методик обробки без при-
значення окремого еталонного об'єкта може призводити до суттєвих ускладнень в оцінці результатів контролю
ізоляції. Запропоновано удосконалення методик обробки, що зменшують названі похибки методик і трудоміст-
кість вимірювань. Бібл. 8, табл. 1, рис. 5.
Ключові слова: діагностика, високовольтна ізоляція, методика обробки, похибка, тангенс кута діелектричних втрат,
трансформатор струму.
Рассмотрены особенности методик обработки результатов множественных измерений тангенса угла диэлектриче-
ских потерь высоковольтной изоляции, основанных на методе сравнения. Проанализированы известные методики
определения тангенса потерь с выделением отдельного эталонного объекта и без выделения такого эталона. Получе-
ны выражения для определения методических погрешностей. Проведено сравнение и показано, что применение ме-
тодик обработки без выделения отдельного эталонного объекта может приводить к существенным сложностям в
оценке результатов контроля изоляции. Предложены усовершенствования методик обработки, уменьшающие ука-
занные погрешности методик и трудоемкость измерений. Библ. 8, табл. 1, рис. 5.
Ключевые слова: высоковольтная изоляция, диагностика, методика обработки, погрешность, тангенс угла диэлек-
трических потерь, трансформатор тока.
Введение. В энергокомпаниях Украины внедря-
ются технологии контроля состояния высоковольтной
изоляции измерительных трансформаторов тока без
вывода из эксплуатации (под рабочим напряжением)
[1-5]. На настоящий момент, основным методом тако-
го контроля для маслонаполненных трансформаторов
тока (изоляция конденсаторного типа) следует счи-
тать дифференциальный контроль, при котором среди
всех проверяемых трансформаторов тока (далее обо-
значаются как объекты контроля – ОК) одной фазы
выделяются «эталонные», имеющие наилучшее со-
стояние изоляции, а состояние других оценивают по
изменению тангенса угла диэлектрических потерь
относительно выделенного эталона [3, 6]. Можно вы-
делить технологии периодического и непрерывного
контроля, различающиеся, по сути, частотой измере-
ния параметров изоляции объекта контроля (ОК), ко-
торая является следствием степени автоматизации
процесса измерений [3, 5]. В обеих технологиях могут
использоваться сходные средства (мостовые, вектор-
ные измерители) и методы измерений.
Для повышения эффективности контроля в таких
технологиях предложено [2, 5] использовать множе-
ственные измерения, при проведении которых пред-
полагается, что каждый ОК поочередно используется
как эталонный для всех других контролируемых ОК
(без выделения отдельного эталонного объекта). На-
званный подход позволяет отказаться от специально-
го контроля и неудобных смен эталонных объектов.
Указанные методики обработки результатов таких
измерений отличаются от обработки при выделении
эталона использованием различного рода усреднений
по всем результатам, что естественно будет приво-
дить к уменьшению влияния случайных отклонений
вызванных, например, кратковременными помехами.
В то же время, в [7], указано на возможность возник-
новения при такой обработке дополнительных оши-
бок, не возникающих при обработке традиционных
измерений с выделением специального эталонного
объекта.
Цель работы – определение погрешности мето-
дик обработки результатов множественных измере-
ний тангенса угла потерь изоляции без выделения
эталонного объекта, разработка способов снижения
погрешности.
Основы методик обработки результатов из-
мерений тангенса потерь изоляции. В основе диф-
ференциального контроля лежит мостовой метод
сравнения с образцовым объектом (эталоном) [3, 6].
Используя мост переменного тока (в последнее время
используют высокоточные векторные измерители,
например [1]), измеряют тангенс (tgmeg) разницы уг-
лов диэлектрических потерь ОК (ok), подключенного
к входу «X» и угла потерь эталона (e), подключенно-
го к входу «0», так что (ввиду малости реальных зна-
чений углов потерь можно не учитывать отличие тан-
генса разницы от разницы тангенсов):
emegok tgtgtg . (1)
Проблема заключается в том, что действительное
значение тангенса потерь эталонного объекта, ис-
пользуемое как база для отсчета, во время измерения
(контроля) неизвестно, и вместо него используют при-
ближенные значения, что и является источником ме-
тодических ошибок – расчетный тангенс отличается
от действительного тангенса потерь ОК.
Для случая измерений множества объектов под
рабочим напряжением, для ОК одной фазы в произ-
вольный момент времени k запишем формулу (1)
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2016. №5 41
следующим образом (для упрощения здесь и далее
вместо tg записываем ):
)()()( kikijkj , или )()()( kikjkij , (2)
где j(k) – тангенс угла потерь j-го ОК; ij(k) – тангенс
дифференциального угла при измерении для j-го ОК
при i-м эталоне (первый индекс – эталона, второй –
проверяемого ОК). Здесь, в соответствии с [3], изме-
ряемый тангенс разницы углов потерь ОК и эталона
назван тангенсом дифференциального угла.
При дифференциальном контроле определяется
не сам тангенс дифференциального угла ОК, а его
приращение (ij) относительно базовых значений –
значений в начале контроля [3, 6]. Так, при измерении
в k момент времени для j-го ОК при i-м эталоне (одно
парное измерение), приращение тангенса дифферен-
циального угла:
)()0()()( kjiijkijkij , (3)
где ij(0) – начальное значение тангенса дифферен-
циального угла, измеряемое при взятии объектов на
контроль.
Согласно методике 1, описанной в СОУ-Н МПЕ
[3], измерения проводят с выделенным эталонным ОК
(i – индекс эталона). Используя полученное по (3)
приращение, определяют текущее расчетное значение
тангенса проверяемого ОК [3, 6]:
)0()()( jkijkjp , (4)
где j(0) – начальное значение тангенса для j-го ОК,
определяемое при взятии объектов на контроль.
Для эталонного ОК:
)0()()( ikijkip . (5)
Полученные расчетные значения сравнивают с
допустимыми значениями тангенса угла потерь
(0,005…0,008), нормированными в [3] (критерии от-
браковки).
Подставляя определение (3) в формулу (4), после
преобразований получаем такое выражение для опре-
деления расчетного значения тангенса:
)0()()( ikijkjp . (6)
Сравнивая (6) с точным выражением (2) для дей-
ствительного значения тангенса ОК видим, что в ме-
тодике 1 при определении расчетного тангенса пред-
лагается вместо неизвестного во время измерений
значения тангенса эталонного объекта i(k) использо-
вать значение, определяемое при взятии объектов на
контроль i(0). Получаемое расчетное значение танген-
са угла потерь pj(k) (которое сравнивается с допусти-
мой нормой), будет отличаться от действительного
j(k) на величину приращения тангенса эталонного
объекта за время от начала контроля.
При массовом контроле изоляции ОК на ОРУ,
возникают определенные неудобства с выбором и
контролем состояния эталонного ОК, а при выборе
одного эталона для всех ОК фазы (наиболее удобный
вариант) формула (5) для оценки эталонного ОК ста-
новится неприемлемой [5]. Действительно, для каж-
дого проверяемого ОК при неизменном эталоне полу-
чаем свой, отличный от других результат для ij(k)
и как следствие – разные значения расчетного танген-
са pi(k) для одного и того же i-го эталона.
Чтобы получить возможность контроля эталон-
ного ОК, в Днепровской энергосистеме [5] предложе-
но вместо одного конкретного измеренного значения
ij(k) использовать в (5) усредненное, по всем полу-
ченным значениям для N контролируемых объектов
на фазе, приращение:
)0()()( 1
1
i
N
ij
kijki N
p
, (7)
где i – индекс эталона.
Методики обработки без выделения отдель-
ного эталона. В случаях проведения автоматизиро-
ванного периодического или непрерывного контроля
трансформаторов тока, предложено несколько мето-
дик (алгоритмов) определения расчетного тангенса,
основанных на проведении множества измерений, без
выделения отдельного эталонного ОК [2, 7]. В этих
измерениях каждый ОК поочередно выступает в каче-
стве эталонного для других проверяемых ОК одно-
именной фазы. Поскольку каждый ОК проходит из-
мерения в паре с каждым, общее количество измере-
ний значительно возрастает – пропорционально квад-
рату количества ОК.
Методика 2, используемая на девяти подстанци-
ях Донбасской энергосистемы [5]. При контроле N
объектов на фазе, предлагается при определении те-
кущего значения расчетного тангенса каждого ОК
вместо формул (4) и (5) использовать следующие вы-
ражения, построенные по аналогии с формулой (7):
)0()()( ikiavkip ,
N
ij
kijkiav N )()( 1
1 ,(8)
где индекс iav означает усредненное по всем ОК (кро-
ме i-го) значение.
Объединяем (8) в одно выражение и подставляем
определение (3):
.
1
1
1
1
)0()()0()(
)0()()(
iavkiav
N
ij
jkij
i
N
ij
kijki
N
N
p
(9)
Полученное выражение показывает (сравним с
(6)), что, согласно данной методики, расчетное значе-
ние тангенса потерь представляет собой среднее всех
парных результатов (каждый ОК с каждым, кроме,
как сам с собой) проведенных по методике 1.
Методика 3, предложенная в [2] к использова-
нию в системе непрерывного контроля на подстанции
330 кВ Днепровской энергосистемы. Согласно [2],
при контроле N объектов одноименной фазы сначала
определяются промежуточные значения тангенса
(1ij(k)) для каждого i-го ОК при парных измерениях с
разными эталонами j по формуле сходной с (6), где
вместо значения тангенса эталона в начале контроля,
используется расчетное значение тангенса i-го ОК
полученное в предыдущем по времени измерении.
Для определения окончательного расчетного значения
для i-го ОК берется среднее всех промежуточных
42 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2016. №5
значений для этого ОК при разных эталонах j. В фор-
мульном выражении описанный алгоритм можно за-
писать так:
)()1()(1 kijkjkji p ,
N
ij
kjiki N
p )()( 1
1
1 .(10)
Последние формулы запишем следующим
образом:
.
1
1
)1()(
)1()()(
kiavkiav
N
ij
kjkijki
p
p
N
p
(11)
Сравнивая выражения (11) и (9) видим, что алго-
ритмы обработки результатов для определения рас-
четного значения тангенса двух последних методик,
без выделения отдельного эталона, отличаются только
значениями, взятыми за базовые, от которых отсчи-
тываются приращения. Во второй методике за базовое
берется среднее всех значений тангенсов ОК при взя-
тии на контроль, в третьей используется среднее всех
расчетных значений в предыдущем измерении. В обе-
их методиках применяют усреднение измеренных
значений тангенса дифференциального угла.
Сравнение погрешностей методик. Интерес
представляет анализ методических погрешностей,
возникающих в результате применения для расчета
тангенса потерь приведенных выше формул, вместо
точной формулы (2). Под методической погрешно-
стью конкретной методики понимаем отличие рас-
четных значений тангенса ОК, получаемых при обра-
ботке согласно соответствующему выражению, от
действительных его значений:
)()()( kjkjkj pD .
Представляя каждую методику как отдельную
модель для определения выходной величины (расчет-
ного тангенса), данную погрешность можно рассмат-
ривать как погрешность адекватности модели, пока-
зывающую минимально возможную погрешность, при
использовании данной модели-методики [8]. Полу-
ченные выражения для определения Dj(k) всех рас-
смотренных методик приведены в таблице. Для ха-
рактеристики качества методик целесообразно про-
вести анализ чувствительности, определив соответст-
вующие коэффициенты чувствительности (влияния),
которые связывают изменение каждой входной вели-
чины с результирующим изменением выходной. В
таблице приводятся выражения коэффициентов bi(k),
характеризующих чувствительность изменения ре-
зультирующего расчетного значения тангенса j ОК в k
момент pj(k) к изменению действительного значения
тангенса каждого i ОК i(k):
i
ii
k
k i
kikikj bbp )0()0(
11
)1()1()( , i,j = 1…N. (12)
Здесь приведено общее выражение связи. Оче-
видно, что составляющие, связанные с моментами
времени от 1 до k–1, появляются только при исполь-
зовании методики 3. Предполагая малость изменения
входных величин, коэффициенты чувствительности
определялись на основе производных соответствую-
щих функциональных связей выходной величины с
входными [8]. Коэффициенты последней составляю-
щей приведенного выражения (k = 0) характеризуют
чувствительность к ошибкам при принятии на
контроль.
Приведенные в табл. 1 выражения показывают,
что наибольшее влияние на расчетный результат для
какого-либо проверяемого ОК оказывают значения
последних измерений на этом же ОК (bj(k)=1). Значе-
ния тангенсов других ОК не влияют на результат у
проверяемого ОК в случае использования методики 1,
но могут существенно влиять при использовании дру-
гих методик. Это влияние обратно пропорционально
количеству ОК.
Отрицательные знаки коэффициентов влияния
bij(k) указывают, что любое повышение значения тан-
генса на каком-либо ОК приведет к уменьшению зна-
чений расчетных тангенсов на других ОК.
Таблица 1
Выражения погрешностей рассмотренных методик и коэффициенты чувствительности (влияния)
№ методики,
формула расчета
Погрешность Dj(k): Коэффициенты чувствительности
1, (4), i – эталон )0()( iki 1)( kjb , 1)( kib , 1)0( ib
2, (9)
N
ji
ikiN )0()(1
1 1)( kjb , )1(1)( Nb kji , )1(1)0( Nb ji
3, (11)
N
ji
kiki p
N )1()(1
1
1)( kjb , )1(1)( Nb kji , )1(1)1( Nb kj ,
2
)1( )1(1 Nb kji ,…, 0)0( jb
4, (13)
Nm
ji
ikiNm )0()(1
1 1)( kjb , )1(1)( Nmb kji , )1(1)0( Nmb ji .
К примеру, предположим, что произошло изме-
нение на одном («поврежденном») ОК. Пусть до k-го
момента времени никаких изменений не происходило.
В k-й момент времени на m-м ОК скачком изменился
тангенс потерь на величину m(k)=m(k)–m(k–1)=d, на
остальных ОК изменений тангенса не было (jm(k)=0)
и в последующие моменты времени значения танген-
са на всех ОК более не изменялись (i(k+n)= i(k+1) =i(k))
для любых i, n. В соответствии со значениями коэф-
фициентов влияния, по (12) получаем изменения
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2016. №5 43
расчетного тангенса, а по выражениям в табл. 1
определяем погрешности Dj(k):
По методике 1: для «поврежденного» ОК
pm(k)=d, Dj(k)=0; для других ОК pjm(k)=0, Djm (k)=0.
По методике 2: для «поврежденного» ОК
pm(k)=d, Dj(k)=0; для других ОК pjm(k)= –d/(N–1),
Djm(k)= –d/(N–1).
По методике 3: для «поврежденного» ОК в мо-
мент k: pm(k)=d, Dj(k)=0; в следующий момент
pjm(k+1)=–d/(N–1), Djm(k+1)= –d/(N–1); для других ОК
в момент k: pjm(k)= –d/(N–1), Djm(k)= –d/(N–1);
в следующий момент pjm(k+1)=–d/(N–1)2, Djm(k+1)=
= –d(N–2)/(N–1)2.
Как видим, при использовании методик 2 и 3 от-
личия расчетных значений тангенса от действитель-
ных его значений (pj(k)≠ j(k), Dj(k) ≠0) появляются
для «здоровых» ОК. При использовании методики 3
расчетные тангенсы отличны от действительных не
только у «здоровых», но и у «поврежденного» ОК –
не в момент изменения, а начиная со следующего
измерения.
При реальном контроле множества трансформа-
торов тока возможны ситуации, когда в результате
старения изоляции одновременно постепенно растут
тангенсы у нескольких объектов с разной скоростью.
При достижении критических нормированных значе-
ний тангенсов у одного из ОК принимается решение о
дополнительной проверке или выводе его из эксплуа-
тации [3]. В таких случаях влияние изменения танген-
сов одного ОК на другие при использовании методик
2 или 3, затрудняет оценку состояния изоляции.
Для примера рассмотрим модельную ситуацию
контроля нескольких ОК (N=6, в [5] рекомендовано
использовать не более 6 ОК в связи с трудоемкостью
измерений). На рис. 1 показана идеализированная
картина изменения действительных значений танген-
сов изоляции ОК (начальные значения от 0,001 до
0,0015) в процессе эксплуатации с постоянной скоро-
стью – от измерения к измерению (k – момент време-
ни, индекс измерения). У ОК №2 сильное изменение
приводит к достижению на 20-м шаге контроля кри-
тически большого значения (0,005), у ОК № 3,4 на-
растания более слабые, у ОК №1 плохо различимое
нарастание (в 20 раз меньше, чем у №2), у двух ос-
тавшихся изменения отсутствуют.
На рис. 2-4 приведены графики изменения рас-
четных тангенсов, определенных соответственно по
формулам (4), (9) и (11), отвечающим методикам 1,
2 и 3. При использовании методики 1 (рис. 2) в ка-
честве эталонного принят ОК №1, с незначитель-
ным, но не с самым малым изменением, что встре-
чается на практике.
Соответственно, расчетные значения тангенсов у
контролируемых объектов меньше действительных
(рис. 1) на значение прироста тангенса эталонного
ОК. У ОК с неизменными действительными танген-
сами будет фиксироваться их незначительное умень-
шение (на такое же значение). Состояние эталонного
ОК по этой методике не оценивается.
На рис. 2 также приведены расчетные тангенсы
эталонного ОК №1, определенные по формуле (7)
(график обозначен 1а), которые показывают, что такая
оценка в рассмотренной ситуации дает существенное
занижение тангенса, такое же, как при использовании
методики 2 (см. далее рис. 3).
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
1
2
3
4
5
x 10
-3
OK N 1
OK N 2
OK N 3
OK N 4
OK N 5
OK N 6
k
Рис. 1. Изменения действительных значений тангенсов
потерь изоляции ОК
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
1
2
3
4
5
x 10
-3
OK N 1
OK N 2
OK N 3
OK N 4
OK N 5
OK N 6
k
1а
Рис. 2. Изменения расчетных значений тангенсов потерь
изоляции ОК, определенных по методике 1
Графики рис. 3 и 4, четко показывают ОК с
сильным изменением тангенса, но расчетные значе-
ния тангенса существенно отличаются от действи-
тельных значений. Также легко определяется отно-
сительное состояние изоляции объектов контроля,
но определить, насколько велики действительные
значения тангенсов (что необходимо для выявления
значений превышающих нормированные) и как бы-
стро они нарастают, сложно. Распознать при таких
погрешностях объект с малым нарастанием танген-
са (начальные стадии развития дефектов) трудно-
выполнимая задача.
Следует отметить, что при использовании мето-
дики 3 отличие расчетных значений тангенсов от дей-
ствительных больше, чем для методики 2. Методика 1
обладает легче прогнозируемой погрешностью (опре-
деляется состоянием эталонного ОК). Учитывая, что в
качестве эталонного выбирается объект в лучшем со-
стоянии, погрешность методики 1 будет меньше чем у
методик 2 и 3.
Сложности оценки действительных значений
тангенсов и тенденций их изменения по методикам 2
и 3 обусловлены зависимостью погрешности Dj(k) не
только от количества контролируемых ОК, но и от
44 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2016. №5
суммарного прироста изменившихся действительных
тангенсов (см. выражения в табл. 1), значение которо-
го неизвестно заранее. Реальные ситуации усложня-
ются неравномерностью нарастания потерь, темпера-
турной зависимостью измеряемых параметров изоля-
ции (разной даже для однотипных реальных ОК), не-
возможностью полностью отсеять внешние случай-
ные и не случайные влияния.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
1
2
3
4
5
x 10
-3
OK N 1
OK N 2
OK N 3
OK N 4
OK N 5
OK N 6
k
Рис. 3. Изменения расчетных значений тангенсов потерь
изоляции ОК, определенных по методике 2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
1
2
3
4
5
x 10
-3
OK N 1
OK N 2
OK N 3
OK N 4
OK N 5
OK N 6
k
Рис. 4. Изменения расчетных значений тангенсов потерь
изоляции ОК, определенных по методике 3
Полученные выражения Dj(k) позволяют оценить
погрешность (заниженное значение реальной методи-
ческой погрешности) после получения результата о
увеличении расчетных тангенсов у ОК (pj(k)), пред-
положив, что прирост действительных тангенсов со-
ответствует приросту расчетных (j(k)–j(0) = pj(k)–j(0)).
Также выражения позволяют оценивать ожидаемую
погрешность определения расчетных тангенсов в сис-
темах контроля, делая предположения об увеличении
действительных тангенсов у нескольких ОК.
В итоге можно констатировать, что методики
обработки без выделения отдельного эталона (мето-
дики 2 и 3) не дают преимуществ в точности опреде-
ления результата, но требуют проведения существен-
но большего количества измерений (N2 против N у
методики 1).
Совершенствование методик. Уменьшения по-
грешностей методик без выделения отдельного этало-
на можно достичь, изменив порядок расчета следую-
щим образом. Усреднение результатов измерений,
проводимое в формулах (7), (9) или (11) при опреде-
лении расчетного тангенса, должно осуществляться
не по всем ОК, а по выделенной меньшей группе объ-
ектов объемом Nm. Состав этой «опорной» группы
определяется на предыдущем (k–1) временном шаге
измерений, путем выбора ОК с наименьшими прирос-
тами расчетного тангенса относительно начальных
значений: (pj(k–1)–j(0)). При таком подборе из усред-
нения исключаются объекты несущие потенциальную
опасность большого искажения расчетных результа-
тов, что уменьшает ожидаемую погрешность (сум-
марный прирост тангенсов «опорной» группы меньше
общего прироста). Таким образом, например, форму-
лы (7), (9) при измененной методике будут записаны:
,
1
1
1
1
)0()(
)0()()(
Nm
ij
jkij
i
Nm
ij
kijki
Nm
Nm
p
(13)
если i-й ОК входит в выделенную группу, если нет –
то в (13) вместо Nm–1 следует писать Nm.
Учитывая малую вероятность одновременного
значительного ухудшения состояния у многих ОК,
«опорная» группа может содержать всего на несколь-
ко объектов меньше общего количества ОК. Чем
больше ОК входит в группу, тем реже может изме-
няться ее состав.
Для существенного уменьшения количества
проводимых измерений на каждом временном шаге
(от ≈N2 до ≈N), можно определять тангенс диффе-
ренциального угла двух ОК в (7), (9), (11), (13) не
прямым измерением, а расчетным путем, используя
измерения тангенса с выделением отдельного эта-
лонного объекта:
)()()( klikljkij ,
где l – индекс выделенного эталонного объекта.
При таком определении ij(k) теряется возмож-
ность дополнительной проверки результата путем
сравнения результатов «прямых» и «обратных» изме-
рений (ij(k) ≈ –pji(k)), предлагаемой в [2, 7]. Отме-
тим, что указанную проверку при необходимости
можно, без потери эффективности отклонения не-
удачных результатов, заменить контролем отклоне-
ний при статистической обработке результатов по-
вторяющихся измерений с выделенным эталоном.
На рис. 5 приведены графики изменения рас-
четных тангенсов, определенных по формуле (13),
усовершенствованной методики для модельной си-
туации описанной ранее. При расчете выбиралась
«опорная» группа из 4 ОК (66 % общего количества
ОК) обладающих наименьшим приростом на теку-
щем временном шаге, тем самым было исключено
искажающее влияние 2 и 3 ОК на результаты оценки
(изменения на ОК 1 и 4 продолжают влиять, обу-
славливая погрешность). Видно, что расчетные тан-
генсы лучше воспроизводят значения и тенденции
изменения действительных тангенсов, чем в методи-
ках 2 и 3. В отличие от методики 1 контролируются
все ОК, включая эталон.
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2016. №5 45
Погрешность методик без выделения эталона
меньше при большем количестве контролируемых ОК
и при меньшем суммарном изменении тангенсов
(меньший рост значений действительных тангенсов,
меньшее количество ОК с ухудшением состояния).
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
1
2
3
4
5
x 10
-3
OK N 1
OK N 2
OK N 3
OK N 4
OK N 5
OK N 6
k
Рис. 5. Изменения расчетных значений тангенсов потерь
ОК, определенных по усовершенствованной методике
Выводы. Отличительной особенностью методик
без выделения эталона является влияние изменения
тангенса потерь одного из ОК на результаты оценки
тангенсов других ОК, что приводит к сложно прогно-
зируемым методическим погрешностям, которые за-
трудняют оценку действительного значения тангенса
и могут вызывать ошибки при оценке состояния объ-
ектов контроля.
Появления хотя бы одного ОК с сильно ухуд-
шающимися действительными параметрами приводит
к снижению расчетных тангенсов потерь всех ОК, что
маскирует появление других неблагополучных ОК, с
меньшими отклонениями, и делает затруднительным
выявление таких отклонений для определения разви-
вающегося дефекта изоляции на ранних стадиях.
Предложенное усовершенствование методик оп-
ределения расчетных значений тангенса, с усреднени-
ем по выделенной «опорной» группе ОК, позволяет
уменьшить негативное влияние объектов с ухудшаю-
щимися характеристиками на оценку тангенсов дру-
гих ОК и снизить погрешность, сохраняя при этом
возможность одновременного контроля всех ОК.
Использование расчетного способа определения
тангенсов дифференциального угла двух ОК по ре-
зультатам измерений с использованием выделенного
эталона позволяет существенно снизить количество
необходимых измерений (до значения необходимого
при традиционной методике с выделением эталона).
В заключение отметим, что сделанные выводы
справедливы как для ситуаций контроля основной
изоляции трансформаторов тока, так и для случаев
контроля изоляции высоковольтных вводов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Беляев В.К., Борщев П.И., Ободовский В.Д., Канивец-
кий Ю.В., Бехтев Г.В., Богданов С.Г., Масенко Д.А., Двой-
ных В.П. Приборное обеспечение и опыт контроля изоля-
ции конденсаторного типа под рабочим напряжением //
Электрические сети и системы. – 2012. – №4. – С. 68-72.
2. Сахно А.А. Алгоритм измерения тангенса угла диэлек-
трических потерь основной изоляции трансформаторов тока
и вводов 330-750 кВ при непрерывном контроле, под рабо-
чим напряжением // Електротехніка і електромеханіка. –
2010. – №2. – С. 54-56. doi: 10.20998/2074-272X.2010.2.14.
3. СОУ-Н МПЕ 40.1.46.301:2006. Перевірка ізоляції
трансформаторів струму 330-750 кВ під напругою. Методи-
чні вказівки. – К.: Мінпаливенерго, 2006.
4. Стогний Б.С., Пилипенко Ю.В., Сопель М.Ф., Тутик
В.Л. Аппаратно-программный комплекс непрерывного
диагностирования основной изоляции трансформаторов
тока и высоковольтных вводов силовых трансформаторов
// Праці Ін-ту електродинаміки НАН України. – 2010. –
Вип. 26. – С. 38-45.
5. Шинкаренко Г.В., Онищенко В.А., Орнатский О.А.
Технологии измерения параметров изоляции маслонапол-
ненных трансформаторов тока 330-750 кВ под рабочим
напряжением. // Электрические сети и системы. – 2012. –
№3. – С. 67-71.
6. Сви П.М. Методы и средства диагностики оборудования
высокого напряжения. – М.: Энергоатомиздат, 1992. – 240 с.
7. Беляев В.К., Паненко Е.Н. Особенности методов опре-
деления параметров изоляции в системах контроля транс-
форматоров тока под рабочим напряжением // Вісник
ХНТУСГ. Технічні науки. – 2014. – №153. – С. 122-124
8. Беляев В.К., Ободовский В.Д., Паненко Е.Н. Анализ
чувствительности диагностических моделей для контроля
состояния обмоток трансформатора под нагрузкой // Техні-
чна електродинаміка. – 2013. – №4. – C. 81-87.
REFERENCES
1. Beliaev V.K., Borshchev P.I., Obodovskii V.D., Kanivetskii
Iu.V., Bekhtev G.V., Bogdanov S.G., Masenko D.A., Dvoinykh
V.P. Instrumentation and experience of monitoring of capacitor
type insulation under operating voltage. Electrical networks and
systems, 2012, no.4, pp. 68-72. (Rus).
2. Sakhno A.A. Measurement algorithm of the dielectric loss
tangent of basic insulation of current transformers and bushings
330-750 kV under monitoring under a working voltage. Electri-
cal engineering & electromechanics, 2010, no.2, pp. 54-56. (Rus.)
doi: 10.20998/2074-272X.2010.2.14.
3. SOU-Н МPЕ 40.1.46.301:2006. Perevirka izoliatsii trans-
formatoriv strumu 330-750 kV pid napruhoiu. Metodychni
vkazivky [Standard of organization Н МPЕ 40.1.46.301:2006.
Check of insulation of current transformer 330-750 kV under
voltage. Methodical instructions]. Kyiv, Minpalyvenerho Publ.,
2006. (Ukr).
4. Stognii B.S., Pilipenko Iu.V., Sopel' M.F., Tutik V.L. Hard-
ware-software monitoring complex of insulation of current
transformers and high-voltage bushings of power transformers.
Works of the Institute of Electrodynamics of the National Acad-
emy of Sciences of Ukraine, 2010, is.26, pp. 38-45. (Rus).
5. Shinkarenko G.V., Onishchenko V.A., Ornatskii O.A. Tech-
nologies of measurement of insulation parameters of oil-filled
transformers 330-750 kV under operating voltage. Electrical
networks and systems, 2012, no.3, pp. 67-71. (Rus.)
6. Svi P.M. Metody i sredstva diagnostiki oborudovaniia vy-
sokogo napriazheniia [Methods and diagnostic tools of the
equipment of a high voltage]. Moscow, Energoatomizdat Publ.,
1992. 240 p. (Rus).
7. Beliaev V.K., Panenko H.N. Features of definition methods
of insulation parameters in the monitoring systems of current
transformers under working voltage. Bulletin of Kharkiv Petro
46 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2016. №5
Vasylenko National Technical University of Agriculture. Series:
Technical science, 2014, no.153, pp. 122-124 (Rus).
8. Beliaev V.K., Obodovskii V.D., Panenko H.N. The analysis
of sensitivity of diagnostic models for the monitoring of a trans-
former windings condition under load. Tekhnichna elektrody-
namika, 2013, no.4, pp. 81-87. (Rus).
Поступила (received) 11.06.2016
Беляев Виталий Константинович1, к.т.н., доц.,
Паненко Елена Николаевна2, ассистент,
1 Научно-производственное предприятие «ОСТ»,
01054, Киев, ул. Бульварно-Кудрявская, 33-Д,
2 Национальный технический университет Украины
«Киевский политехнический институт»,
03056, Киев, пр. Победы, 37,
e-mail: bel_vk@ua.fm
V.K. Beliaev1, H.N. Panenko2
1 Scientific Industrial Enterprise «OST»,
33-D, Bulvarno-Kudryavskaya Str., Kyiv, 01054, Ukraine.
2 National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic
Institute»,
37, Prospect Peremohy, Kyiv-56, 03056, Ukraine.
Determination of insulation parameters of current
transformers at multiple measurements in monitoring
systems under working voltage.
Features of the data processing procedures of multiple meas-
urements of the dielectric loss tangent of the high-voltage insu-
lation, which are based on the comparison method, were
considered. Three procedures were compared: the one proce-
dure uses an assignment of a particular standard object for
comparison, and two procedures don't use assignments of the
special standard objects. Expressions of methodical errors of
studied procedures were obtained. Analysis and calculations,
which use the obtained expressions were made. Evaluations
showed that an influence of a change of the tangent of dielectric
loss of one from the monitoring objects on results of estimation
of the tangents of other monitoring objects is the distinctive
feature of the procedures without assignment of the standard
object. Errors of these procedures more than errors of the tradi-
tional procedure, with assignment of the standard object. The
study demonstrated that procedures without assignment of stan-
dard objects lead to difficultly predictable methodological er-
rors, which hinder to estimate the actual value of the loss tan-
gent and to estimate outcomes of the monitoring, by means com-
paring with allowable values. Moreover, the decrease of estima-
tions of loss tangents of all objects, as a result of occurrence of
at least one the object with strongly bad parameters, hides oc-
currence of other unsuccessful objects with smaller deviations
and makes difficult recognition of such deviations at early
stages. Improvements in processing techniques which reduce
earlier specified errors and reduce the amount of measurements
are proposed. The study results are useful in monitoring and
diagnostic of basic insulation of current transformers or high-
voltage bushings. References 8, tables 1, figures 5.
Key words: high voltage insulation, diagnostics, data process-
ing procedure, processing procedure error, dielectric loss
tangent, current transformer.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-147263 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2074-272X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T17:06:12Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Беляев, В.К. Паненко, Е.Н. 2019-02-13T20:17:35Z 2019-02-13T20:17:35Z 2016 Определение диэлектрических параметров изоляции трансформаторов тока при множественных измерениях в системах контроля под рабочим напряжением / В.К. Беляев, Е.Н. Паненко // Електротехніка і електромеханіка. — 2016. — № 5. — С. 40-46. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2074-272X DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2016.5.06 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147263 621.314 Рассмотрены особенности методик обработки результатов множественных измерений тангенса угла диэлектрических потерь высоковольтной изоляции, основанных на методе сравнения. Проанализированы известные методики определения тангенса потерь с выделением отдельного эталонного объекта и без выделения такого эталона. Получены выражения для определения методических погрешностей. Проведено сравнение и показано, что применение методик обработки без выделения отдельного эталонного объекта может приводить к существенным сложностям в оценке результатов контроля изоляции. Предложены усовершенствования методик обработки, уменьшающие указанные погрешности методик и трудоемкость измерений Розглянуто особливості методик обробки результатів множинних вимірів тангенсу діелектричних втрат високовольтної ізоляції, заснованих на методі порівняння. Проаналізовано відомі методики визначення тангенсу втрат з призначенням окремого еталонного об'єкта і без призначення такого еталона. Отримано вирази для визначення методичних похибок. Проведено порівняння і показано, що застосування методик обробки без призначення окремого еталонного об'єкта може призводити до суттєвих ускладнень в оцінці результатів контролю ізоляції. Запропоновано удосконалення методик обробки, що зменшують названі похибки методик і трудомісткість вимірювань. Features of the data processing procedures of multiple measurements of the dielectric loss tangent of the high-voltage insulation, which are based on the comparison method, were considered. Three procedures were compared: the one procedure uses an assignment of a particular standard object for comparison, and two procedures don't use assignments of the special standard objects. Expressions of methodical errors of studied procedures were obtained. Analysis and calculations, which use the obtained expressions were made. Evaluations showed that an influence of a change of the tangent of dielectric loss of one from the monitoring objects on results of estimation of the tangents of other monitoring objects is the distinctive feature of the procedures without assignment of the standard object. Errors of these procedures more than errors of the traditional procedure, with assignment of the standard object. The study demonstrated that procedures without assignment of standard objects lead to difficultly predictable methodological errors, which hinder to estimate the actual value of the loss tangent and to estimate outcomes of the monitoring, by means comparing with allowable values. Moreover, the decrease of estimations of loss tangents of all objects, as a result of occurrence of at least one the object with strongly bad parameters, hides occurrence of other unsuccessful objects with smaller deviations and makes difficult recognition of such deviations at early stages. Improvements in processing techniques which reduce earlier specified errors and reduce the amount of measurements are proposed. The study results are useful in monitoring and diagnostic of basic insulation of current transformers or highvoltage bushings. ru Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Определение диэлектрических параметров изоляции трансформаторов тока при множественных измерениях в системах контроля под рабочим напряжением Determination of insulation parameters of current transformers at multiple measurements in monitoring systems under working voltage Article published earlier |
| spellingShingle | Определение диэлектрических параметров изоляции трансформаторов тока при множественных измерениях в системах контроля под рабочим напряжением Беляев, В.К. Паненко, Е.Н. Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| title | Определение диэлектрических параметров изоляции трансформаторов тока при множественных измерениях в системах контроля под рабочим напряжением |
| title_alt | Determination of insulation parameters of current transformers at multiple measurements in monitoring systems under working voltage |
| title_full | Определение диэлектрических параметров изоляции трансформаторов тока при множественных измерениях в системах контроля под рабочим напряжением |
| title_fullStr | Определение диэлектрических параметров изоляции трансформаторов тока при множественных измерениях в системах контроля под рабочим напряжением |
| title_full_unstemmed | Определение диэлектрических параметров изоляции трансформаторов тока при множественных измерениях в системах контроля под рабочим напряжением |
| title_short | Определение диэлектрических параметров изоляции трансформаторов тока при множественных измерениях в системах контроля под рабочим напряжением |
| title_sort | определение диэлектрических параметров изоляции трансформаторов тока при множественных измерениях в системах контроля под рабочим напряжением |
| topic | Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| topic_facet | Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147263 |
| work_keys_str_mv | AT belâevvk opredeleniediélektričeskihparametrovizolâciitransformatorovtokaprimnožestvennyhizmereniâhvsistemahkontrolâpodrabočimnaprâženiem AT panenkoen opredeleniediélektričeskihparametrovizolâciitransformatorovtokaprimnožestvennyhizmereniâhvsistemahkontrolâpodrabočimnaprâženiem AT belâevvk determinationofinsulationparametersofcurrenttransformersatmultiplemeasurementsinmonitoringsystemsunderworkingvoltage AT panenkoen determinationofinsulationparametersofcurrenttransformersatmultiplemeasurementsinmonitoringsystemsunderworkingvoltage |