Способ автоматического определения потерь мощности в силовом трансформаторе в процессе эксплуатации без отключения подключенной к нему нагрузки
Владельцы патента RU 2776659:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)
Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в возможности автоматического определения значения потерь мощности, в том числе потерь холостого хода и короткого замыкания в силовом трансформаторе без отключения подключенной нагрузки. Согласно способу автоматического определения потерь мощности в трансформаторе в процессе эксплуатации без отключения подключенной нагрузки измеряют с помощью датчиков потребляемую мощность до и после трансформатора при разном значении мощности нагрузки, передают измеренные значения в микроконтроллерный блок, определяют суммарные потери мощности, коэффициент загрузки трансформатора и математическую зависимость суммарных потерь мощности в трансформаторе от мощности нагрузки, достраивают математически зависимость до значения мощности нагрузки, равной нулю, определяют потери мощности при нулевом значении мощности нагрузки как потери холостого хода при текущем значении температуры обмоток, измеряют температуру обмоток, передают значения температуры в микроконтроллерный блок, определяют потери короткого замыкания, приводят значения потерь мощности холостого хода и короткого замыкания к нормальным условиям, выводят информацию о значениях суммарных потерь мощности, потерь холостого хода, нагрузочных потерь и потерь короткого замыкания на дисплей микроконтроллерного блока и передают в систему отображения информации. 1 ил.
Изобретение относится к автоматизации электрических сетей и предназначено для автоматического определения потерь мощности в силовом трансформаторе в процессе эксплуатации без отключения подключенной к нему нагрузки.
Известна передвижная установка для диагностики силовых распределительных трансформаторов, предназначенная для диагностики силовых трансформаторов в местах их эксплуатации, а также при вводе в эксплуатацию новых силовых трансформаторов с целью контроля соответствия фактических значений потерь холостого хода и потерь короткого замыкания требуемому классу энергоэффективности (патент РФ №198361, МПК G01R 31/62, опубл. 02.07.2020, Бюл. №19).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях и устройство для его осуществления, заключающийся в измерении потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях, за счет изменения напряжения на низковольтной обмотке трансформатора при разомкнутой высоковольтной обмотке (патент РФ № 2533530, МПК(51) G01R 31/06, опубл. 20.11.2014, бюл. №32).
Недостатком известного способа является необходимость отключения нагрузки от силового трансформатора при проведении измерений для определения потерь мощности холостого хода, потерь мощности короткого замыкания, а также невозможность выполнения автоматического определения потерь в силовом трансформаторе в процессе его эксплуатации.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности автоматического определения потерь мощности, в том числе потерь мощности холостого хода и мощности короткого замыкания в силовом трансформаторе в процессе эксплуатации без отключения подключенной к нему нагрузки.
В результате использования предлагаемого изобретения достигается возможность автоматического определения потерь мощности, в том числе потерь мощности холостого хода и мощности короткого замыкания в силовом трансформаторе в процессе эксплуатации без отключения подключенной к нему нагрузки.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе автоматического определения потерь мощности в силовом трансформаторе без отключения подключенной к нему нагрузки, заключающемся в измерении мощности, согласно изобретению, измеряют с помощью датчиков мощности потребляемую мощность до и после силового трансформатора при разном значении мощности подключенной к силовому трансформатору нагрузки, для каждого значения мощности подключенной нагрузки, передают измеренные значения мощности в микроконтроллерный блок обработки информации, определяют в микроконтроллерном блоке обработки информации суммарные потери мощности в трансформаторе как разницу между значением потребляемой мощности до и после силового трансформатора и коэффициент загрузки силового трансформатора как отношение потребляемой после трансформатора мощности к номинальной мощности трансформатора, определяют математическую зависимость суммарных потерь мощности в силовом трансформаторе от мощности подключенной нагрузки, достраивают математически зависимость до значения мощности нагрузки, равной нулю, определяют потери мощности в силовом трансформаторе при нулевом значении мощности подключенной нагрузки как потери холостого хода силового трансформатора при текущем значении температуры обмоток, измеряют температуру обмоток силового трансформатора с помощью датчиков температуры обмоток, передают значения температуры обмоток при разных значениях подключенной мощности нагрузки в микроконтроллерный блок обработки информации, выполняют в микроконтроллерном блоке обработки информации приведение полученного значения потерь холостого хода к нормальным условиям с помощью коэффициента приведения потерь холостого хода, зависящего от способа измерения температуры и характеристик трансформатора, определяют значения потерь мощности силового трансформатора без учёта потерь мощности холостого хода для разных значений мощности подключенной нагрузки как разницу суммарных потерь мощности в силовом трансформаторе при текущем значении подключенной мощности нагрузки и потерь мощности холостого хода силового трансформатора, определяют потери короткого замыкания силового трансформатора как отношение потерь мощности силового трансформатора без учёта потерь мощности холостого хода к квадрату значения коэффициента загрузки трансформатора при текущем значении мощности подключенной нагрузки, приводят значения потерь мощности короткого замыкания к нормальным условиям путём умножения на коэффициент приведения потерь короткого замыкания, зависящий от способа измерения температуры и характеристик трансформатора, выводят информацию о значениях суммарных потерь мощности силового трансформатора, потерь мощности холостого хода, нагрузочных потерь мощности и потерь мощности короткого замыкания на дисплей микроконтроллерного блока обработки информации и передают по каналу передачи данных в систему отображения информации обслуживающего персонала.
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства для автоматического определения потерь мощности в силовом трансформаторе.
Устройство для автоматического определения потерь мощности в силовом трансформаторе без отключения подключенной к нему нагрузки содержит СТ1 – силовой трансформатор; ДИМ2 – датчик измерения мощности; ДИМ3 – датчик измерения мощности; ДИТ4 – датчик измерения температуры обмоток; Н5 – нагрузка, подключенная к силовому трансформатору; МБОИ6 – микроконтроллерный блок обработки информации; ДМБОИ7 – дисплей микроконтроллерного блока обработки информации; СОИОП8 – система отображения информации обслуживающего персонала; КПД9 – канал передачи данных.
ДИМ2 соединён с силовой сетью до силового трансформатора СТ1 и осуществляет измерение мощности в данной точке, соединён с МБОИ6 и передаёт в него результаты измерения мощности. ДИМ3 соединён с силовой сетью после силового трансформатора и осуществляет измерение мощности в данной точке, соединён с МБОИ6 и передаёт в него результаты измерения мощности. ДИТ4 установлен в обмотке трансформатора и осуществляет измерение её температуры, соединён с МБОИ6 и передаёт в него результаты измерения температуры. МБОИ6 соединён с ДИМ2, ДИМ3, ДИТ4 и получает от них информацию о значениях мощности и температуры, обрабатывает эту информацию, соединён с ДМБОИ7 и передаёт туда результаты обработки информации для отображения, соединён по каналу передачи данных КПД9 с СОИОП8 и передаёт туда результаты обработки информации для отображения. Н5 получает питание от силовой цепи после силового трансформатора.
Способ реализуется следующим образом.
С помощью датчиков измерения мощности ДИМ2 и ДИМ3 измеряют, соответственно, потребляемую мощность до и после силового трансформатора СТ1 при разном значении мощности подключенной к СТ1 нагрузки Н5, для каждого значения мощности подключенной нагрузки Н5.
Передают измеренные значения мощности в микроконтроллерный блок обработки информации МБОИ6, определяют в нем суммарные потери мощности в трансформаторе СТ1 как разницу между значением потребляемой мощности до и после него (разницу показаний ДИМ2 и ДИМ3).
Определяют коэффициент загрузки силового трансформатора СТ1 как отношение потребляемой мощности после трансформатора (показания ДИМ3) к номинальной мощности трансформатора. Определяют в МБОИ6 математическую зависимость суммарных потерь мощности в СТ1 от мощности подключенной нагрузки Н5, достраивают математически зависимость до значения мощности нагрузки, равной нулю. Определяют потери мощности в СТ1 при нулевом значении мощности подключенной нагрузки Н5 как потери холостого хода СТ1 при текущем значении температуры обмоток. Измеряют температуру обмоток силового трансформатора СТ1 с помощью датчика измерения температуры обмоток ДИТ4, передают значения температуры обмоток при разных значениях подключенной мощности нагрузки Н5 в МБОИ6. Выполняют в МБОИ6 приведение полученного значения потерь холостого хода к нормальным условиям с помощью коэффициента приведения потерь холостого хода, зависящего от способа измерения температуры и характеристик трансформатора СТ1. Определяют значения потерь мощности силового трансформатора СТ1 без учёта потерь мощности холостого хода для разных значений мощности подключенной нагрузки как разницу суммарных потерь мощности в силовом трансформаторе СТ1 (разница показаний ДИМ2 и ДИМ3) при текущем значении подключенной мощности нагрузки Н5 и потерь мощности холостого хода силового трансформатора СТ1. Определяют в МБОИ6 потери короткого замыкания СТ1 как отношение потерь мощности силового трансформатора СТ1 без учёта потерь мощности холостого хода к квадрату значения коэффициента загрузки трансформатора СТ1 при текущем значении мощности подключенной нагрузки Н5. Приводят значения потерь мощности короткого замыкания к нормальным условиям путём умножения на коэффициент приведения потерь короткого замыкания, зависящий от способа измерения температуры и характеристик трансформатора СТ1. Выводят информацию о значениях суммарных потерь мощности СТ1, потерь мощности холостого хода, нагрузочных потерь мощности и потерь мощности короткого замыкания на дисплей микроконтроллерного блока обработки информации ДМБОИ7 и передают по каналу передачи данных КПД9 в систему отображения информации обслуживающего персонала СОИОП8.
Применение предлагаемого способа позволит автоматически определять значения потерь мощности, в том числе потерь мощности холостого хода, потерь мощности короткого замыкания в силовом трансформаторе в процессе эксплуатации без отключения подключенной к нему нагрузки.
Способ автоматического определения потерь мощности в силовом трансформаторе без отключения подключенной к нему нагрузки, заключающийся в измерении мощности, отличающийся тем, что измеряют с помощью датчиков мощности потребляемую мощность до и после силового трансформатора при разном значении мощности нагрузки, подключенной к силовому трансформатору, для каждого значения мощности нагрузки, передают значения мощности в микроконтроллерный блок обработки информации, в котором определяют суммарные потери мощности в трансформаторе как разницу между значением потребляемой мощности до и после него и коэффициент загрузки трансформатора как отношение потребляемой после трансформатора мощности к номинальной мощности трансформатора, определяют математическую зависимость суммарных потерь мощности в силовом трансформаторе от мощности подключенной нагрузки, достраивают математически зависимость до значения мощности нагрузки, равной нулю, определяют потери мощности в силовом трансформаторе при нулевом значении мощности подключенной нагрузки как потери холостого хода силового трансформатора при текущем значении температуры обмоток, измеряют температуру обмоток силового трансформатора с помощью датчиков температуры обмоток, передают значения температуры обмоток при разных значениях подключенной мощности нагрузки в микроконтроллерный блок обработки информации, выполняют в микроконтроллерном блоке обработки информации приведение полученного значения потерь холостого хода к нормальным условиям с помощью коэффициента приведения потерь холостого хода, зависящего от способа измерения температуры и характеристик трансформатора, определяют значения потерь мощности силового трансформатора без учёта потерь мощности холостого хода для разных значений мощности подключенной нагрузки как разницу суммарных потерь мощности в силовом трансформаторе при текущем значении подключенной мощности нагрузки и потерь мощности холостого хода силового трансформатора, определяют потери короткого замыкания силового трансформатора как отношение потерь мощности силового трансформатора без учёта потерь мощности холостого хода к квадрату значения коэффициента загрузки трансформатора при текущем значении мощности подключенной нагрузки, приводят значения потерь мощности короткого замыкания к нормальным условиям путём умножения на коэффициент приведения потерь короткого замыкания, зависящий от способа измерения температуры и характеристик трансформатора, на дисплей микроконтроллерного блока обработки информации выводят информацию о значениях суммарных потерь мощности силового трансформатора, потерь мощности холостого хода, нагрузочных потерь мощности и потерь мощности короткого замыкания на и передают по каналу передачи данных в систему отображения информации обслуживающего персонала.
