Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Разработка предложений по построению интеллектуальной системы контроля режимов работы силового трансформатора

Работа №119629

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

электротехника

Объем работы91
Год сдачи2021
Стоимость5700 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
114
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 3
1. Задачи контроля режимов работы силового трансформатора и пути их
решения 7
1.1. Режимы работы силовых трансформаторов 7
1.2. Анализ характеристик силовых трансформаторов и способов контроля
их режимов работы 13
1.3. Существующая система контроля рабочего режима силовых
трансформаторов и задачи ее совершенствования 23
2. Разработка предложений по оснащению трансформатора
дополнительными датчиками 29
2.1. Анализ существующих датчиков и оценка их эффективности 29
2.2. Обоснование предложений по применению дополнительных
датчиков, основанных на косвенных методах контроля рабочего режима силового трансформатора 46
2.3. Разработка системы дистанционного считывания информации с
датчиков 48
3. Разработка алгоритмов анализа сигналов датчиков 54
3.1. Разработка структурной схемы интеллектуальной системы контроля
рабочего режима силового трансформатора 54
3.2. Разработка предложений по реализации интеллектуальной системы
контроля рабочего режима силового трансформатора 66
Заключение 86
Список используемых источников 88


С появлением электричества человечество шагнуло в новую эпоху - эпоху энергии. В современном мире существует такое направление деятельности как энергетика. Энергетика, на данный момент, является тем пластом, на котором держится инфраструктура всех стран. Энергетика позволяет снабжать электричеством города и предприятия. Собственно, сама энергетика представляет собой большую инфраструктуру, в которой важную роль играют электрические подстанции. Благодаря подстанциям возможна передача энергии на большие расстояния, что позволяет обеспечивать города и предприятия электроэнергией.
Что же такое электрическая подстанция? Электрическая подстанция - совокупность энергоустановок, созданная для передачи, распределения и преобразования электрической энергии. Подстанция состоит из преобразовательных агрегатов, модулей, средств коммутации, устройств вспомогательного воздействия, а также из силовых трансформаторов. Силовой трансформатор является одним из самых важных устройств электрической подстанции.
Силовой трансформатор - это машина, основанная на явлении электромагнитной индукции, для преобразования одной величины тока и напряжения в другую величину тока и напряжения с сохранением показателя передаваемой мощности, при неизменной частоте. Для сборки одного силового трансформатора производится колоссальная работа, начиная от скрупулезного электромагнитного расчета заканчивая высоковольтными испытаниями. Силовой трансформатор является отнюдь не дешевым изделием, которое требует особого внимания и обслуживания во время всего срока эксплуатации.
В период всего срока эксплуатации силовой трансформатор нуждается в техническом обслуживании, невзирая на то, что трансформатор эксплуатируется в нормальном режиме - без перегрузок. Во время рабочего режима может произойти разного рода дефекты, начиная от протечки бака заканчивая частичными разрядами внутри бака трансформатора, которые могут происходить из-за старения изоляции или оставшихся пузырьков воздуха в жидкой изоляции силового трансформатора. Стоит отметить, что частичные разряды не сильно влияют на рабочий режим силового трансформатора, однако, если частичных разрядов много и они происходят часто, то это влечет за собой усиленный износ твердой и жидкой изоляции. В связи с этим возможны срабатывания газовой защиты или вовсе короткие замыкания внутри активной части силового трансформатора.
Для того чтобы знать в каком состоянии находится эксплуатируемый трансформатор необходимо постоянно следить за его состоянием, а именно: за температурой масла, газосодержанием в баке, уровнем масла, а также за электрическими характеристиками. Зачастую во время эксплуатации в силовом трансформаторе возникают дефекты, которые могут привести к ситуациям, когда трансформатор выходит из строя. Для выявления и локализации дефектов существуют различные системы мониторинга.
Для чего же служит система мониторинга и что это такое? В основном это система диагностического контроля, которая позволяет выявить дефекты силового трансформатора во время его эксплуатации на самых ранних стадиях. Чем раньше дефект удается обнаружить, тем эффективнее эта система и тем дольше прослужит силовой трансформатор.
На сегодняшний день у потребителей возникает необходимость в улучшении систем мониторинга. Это обуславливается тем, что потребитель заинтересован в том, чтобы дорогостоящие трансформаторы получали своевременное обслуживание в период возникновения дефекта, что позволит силовому трансформатору прослужить дольше. Зачастую потребители модернизируют свои подстанции, внедряя новые системы мониторинга или улучшая старые. Не стоит забывать о том, что системы контроля являются сложными и дорогостоящими системами, из-за чего от качественных систем отказываются и устанавливают что-то более дешевое. Именно такой дешевый и информативный вариант системы и предстоит разработать в ходе всей магистерской диссертации.
Стоит отметить, что в диссертации затронуты не все системы мониторинга, а только часть. В основном системы мониторинга работают во время нормальной работы силового трансформатора, то есть во время рабочего режима силового трансформатора ведется непрерывное наблюдение за его характеристиками. В диссертации не затронуты алгоритмы реагирования систем мониторинга в период короткого замыкания, в период аварийной работы или в период повышенных нагрузок. Это обусловлено тем, что во время коротких замыканий всегда сработает релейная защита. Во время эксплуатации при повышенных нагрузках всегда ведется жесткий контроль, так как в такой режим не часто выводят силовые трансформаторы. Из выше сказанного следует, что необходимо подробнее изучить системы контроля рабочего режима силовых трансформаторов. Рабочий режим представляет из себя наиболее долгий режим работы силового трансформатора, поэтому является наиболее информативным.
Из выше сказанного, можно сделать вывод, что повышение информативности работы дешевых систем контроля рабочего режима и оценки технического состояния увеличит срок службы силового трансформатора, так как трансформатор будет выведен из рабочего режима до момента критического повреждения. Разработка более простой, дешевой и информативной системы позволит сэкономить финансовые ресурсы, поэтому разработка предложение по построению интеллектуальной системы является одним из главных факторов по улучшению функциональности подстанций.
Не стоит забывать, что рано или поздно может наступить момент, когда стоимость внедрения или улучшения системы контроля может превысить экономические возможности, а значит, во время разработки предложений по построению интеллектуальной системы необходимо учесть экономическую эффективность.
Целью магистерской диссертации заключается в повышении
надежности и увеличение срока службы силового трансформатора.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести анализ существующих систем контроля режимов работы силовых трансформаторов, а также приборов использующиеся в системах контроля рабочего режима,
- изучить неблагоприятные факторы, влияющие на некорректную работу системы,
- разработать дополнительные средства контроля и алгоритмы обработки сигналов датчиков контроля рабочего режима трансформатора.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


Современные системы контроля режимов силового трансформатора довольно развиты. В системах применяются микропроцессорные технологии, разрабатываются новые алгоритмы обработки данных. Системы часто обновляются. Но за всем этим функциональным богатством стоит один нюанс. Для внедрения и обслуживания сложных систем необходимы колоссальные средства. К тому же, если говорить о Российской энергетике, то все меньше предпочтения отдается отечественным производителям. Зачастую все передовые технологи принадлежат заграничным производителям, что, в свою очередь, увеличивает стоимость систем. Стоит отметить и то, что для обслуживания заграничного оборудования необходимо обращаться за границу или к их представителям. Нехватка квалифицированного персонала тоже влечет за собой риски. Исходя из всего вышеперечисленного, для того, чтобы системы не превращались в «дорогие игрушки» и для обеспечения максимальной эффективности при малых затратах была проведена научная работа под названием «Разработка предложений по построению интеллектуальной системы контроля режимов работы силового трансформатора».
В первом разделе диссертации был выполнен анализ объекта для которого разрабатывалась система контроля. Был произведен анализ режимов работы силового трансформатора. Из всех режимов для диссертации взят за основу номинальный режим работы - рабочий режим. Далее были проанализированы характеристики силового трансформатора на примере силовых трансформаторов классом напряжения 110 кВ.
Следующим этапом работы стал анализ дефектов, которые могут возникнуть во время работы силового трансформатора. Подводя итоги анализа, были выявлены самые часто возникающие дефекты и первоначальные отклонения, которые возникают при тех или иных дефектах.
Подробно ознакомившись с дефектами далее был разобран вопрос каким же методом пользуются современные системы для отслеживания технического состояния силового трансформатора. Это метод непрерывного контроля с использованием статичных датчиков, расположенных на силовом трансформаторе. Вся необходимая информация считывается датчиками, а затем передается в центры управления. Далее был произведен анализ самых востребованных и широко используемых систем контроля.
Во втором разделе диссертации были изучены датчики, которые используются в современных системах контроля. Были определены плюсы и минусы датчиков, их возможности. По итогу исследований было выявлено, что не все датчики имеют универсальность, нет дешевых и в тоже время информативных аналогов системы. Результатом всех исследований стало обоснование надобности разработки предложений по построению интеллектуальной системы контроля режимов силового трансформатора.
Третий раздел посвящен непосредственно разработке системы. В разделе изложен алгоритм работы системы.
Работа интеллектуальной системы основана на сравнении данных полученных с датчиков с уже выставленными значениями и пределами допустимых отклонений. Представлена схема работы прибора сравнения. В системе предусмотрена замена обычных датчиков на аналогичные, но собственного исполнения. Их схемы и работа так же изложены в разделе. Из- за того, что система разработана только в теории ее сложно экономически сравнить с уже имеющимися системами, но исходя из доступности материалов, простоты монтажа и работы был произведен экономический расчет внедрения такой системы на объект. Представленная система выглядит простой, но на деле может хорошо показать себя на небольших подстанциях, где нет возможности постоянного контроля персоналом.



1. Алексеев, Б.А. Системы непрерывного контроля состояния крупных силовых трансформаторов. - М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2009.
2. Андреев К.А. Проблемы устройств мониторинга и диагностики
трансформаторов под нагрузкой./ Энергетика, Электроснабжение,
электропривод, 2017, 186 с.
3. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники: учебник / Л.А. Бессонов - Москва: Высшая школа, 1996 - 623 с.
4. Боровиков В.П. STATISTICA. Искусство анализа данных на компьютере: для профессионалов (2-е издание), СПб.: Питер, 2003. - 688 с.
5. Вольдек, А.И. Электрические машины: учебник для студентов вузов / А.И. Вольдек - СПб.: Энергия, 1978 - 832 с.
6. Гиберт Д.П. Надежность электрической изоляции. Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2006. 61 с.
7. Глыга А.Ю., Тимофеев Н.В. Анализ определения тока намагничивания трансформаторов тока. Сборник материалов международной научно-практической конференции: «Электрические сети: Надежность, Безопасность, Энергосбережение и Экономические аспекты»/ Казань, КГЭУ, 2021 г, с. 171-174.
8. Глыга А.Ю., Тимофеев Н.В. Влияние магнитных полей на работу
трансформаторов тока. Сборник материалов международной научно-практической конференции: «Электрические сети: Надежность,
Безопасность, Энергосбережение и Экономические аспекты»/ Казань, КГЭУ, 2021 г, с. 165-170.
9. ГОСТ Р 55016-2012 Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 110 и 150 кВ. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2014 год. Фактическая дата официального опубликования стандарта - апрель 2014 года
10. Живодерников С.В.и др. Зарубежный опыт мониторинга состояния маслонаполненного оборудования / Новосибирская СПБ «Электросетьсервис ЕНЭС» 2017 г. - 17с.
11. Касаткин А.С. Электротехника: учебное пособие для вузов / А.С. Касаткин, М.В. Немцов - Москва: Энергоатомиздат, 1995 - 240 с.
12. Килин С. В., Мониторинг силовых трансформаторов. КИП и автоматика: обслуживание и ремонт №3 2020. 2020;3.
13. Кутырев Н. Н., Глыга А. Ю. Модернизация системы учета электро-энергии // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов (ЭЭПП-2019): V Всероссийская научно¬техническая конференция студентов, магистрантов, аспирантов (Тольятти, 12-13 ноября 2019 года): сборник трудов / отв. за вып. В.В. Вахнина. Тольятти: Изд-во ТГУ, 2019. №25. С. 101-103.
14. Методическое руководство по выбору технических и программных средств для систем мониторинга силовых трансформаторов [Электронный ресурс]: URL: https://dimrus.ru/manuals/trans_monitoring.pdf
15. Методы контроля состояния силовых трансформаторов, автотрансформаторов, шунтирующих реакторов. - М.: ОГРЭС. - 2007. 8.
16. Монометр электронный - ЭКМ: схема подключения принцип действия. Дата обращения 25.04.2021. [Электронный ресурс]: URL: https://odinelectric.ru/kipia/chto-takoe-elektrokontaktnyj-manometr
17. Объём и нормы испытаний электрооборудования: ЭНАС. - Москва, 1998г. - 254 с.
18. Перьков Е.В., Шаталов Н.А. Устройство для диагностики и мониторинга силовых трансформаторов в рабочем режиме./ Технические науки, выпуск 7(61), 2017 г.
19. Платов В.И. Измерение токов в сильных магнитных полях./ Сборник материалов международной научно-практической конференции: «Электрические сети: Надежность, Безопасность, Энергосбережение и Экономические аспекты»/ Казань, КГЭУ, 2021 г, с. 182-185.
20. Положение о технической политике в распределительном электросетевом комплексе до 2015 г: ОАО «РОСЭП». - Москва, 2006. - 73 с.
21. Руденко, Ю.Н. Автоматизация диспетчерского управления в электроэнергетике / Ю.Н. Руденко [и др.], под ред. Ю.Н. Руденко, В.А. Семёнова: Московский энергетический институт. - Москва, 2000. - 648 с.
22. Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования /АО «Фирма ОРГРЭС». - Москва, 1998г. - 493 с.
23. Тимофеев Н.В., Глыга А.Ю., Кузнецов В.Н. Модернизация распределительных сетей с внедрением новых систем управления // «Студенческие Дни науки в ТГУ»: научно-практическая конференция (Тольятти, 5-30 апреля 2021 года). Тольятти: Изд-во ТГУ, 2021.
24. Тимофеев Н.В., Глыга А.Ю., Кузнецов В.Н. Модернизация системы электроснабжения повысительной насосной подстанции // «Студенческие Дни науки в ТГУ»: научно-практическая конференция (Тольятти, 5-30 апреля 2021 года). Тольятти: Изд-во ТГУ, 2021.
25. Файфер, Л. А. Существующее методы мониторинга силовых трансформаторов / Л. А. Файфер. — / Молодой ученый. — 2016. — № 12 (116). — С. 412-415.
26. D. Allan, T. Blackburn, M. Cotton, B. Fanlay. Recent advances in automated insulation monitoring system, diagnostic techniques and sensor technology in Australia/ Powerlink Queensland University of NSW GPU PowerNet Pacific Power (Australia). CIGRE Session 1998 Proceedings.
27. E. Gockenbach, H. Borsi Condition Monitoring and Diagnosis of Power Transformers/ Leibniz Universitat Hannover, Schering-Institut, Hannover, Germany. 2008 International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis, Beijing, China, April 21-24, 2008.
28. IEEE Recommended Practice for the Design of Reliable Industrial and Commercial Power Systems. Engineering Committee of the Industrial and Commercial Power Systems Department of the IEEE Industry Applications Society Approved 7 February 2007.
29. Jan Michalik, Miroslav Gutten, Mariana Benova, Daniel Koreciak. Diagnostic and Measuring Systems of the Power Transformers. Advances in Electrical and Electronic Engineering, 2003.
30. Kumar Santosh Annadurai, Gupta Prakash Ram, Venkatasami Athikkan, Udayakumar Kodhandaraman. Design parameter based method of partial discharge detection and location in power transformers. Serbian Journal of Electrical Engineering 2009 Volume 6, Issue 2, Pages: 253-265.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ