CC BY
1
Москалев Юрий Владимирович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат техн. наук, доцент кафедры «Электрические машины и общая электротехника», ОмГУПС.
Тел.:+7 (3812) 31-18-27.
E-mail: [email protected]
Милютин Алексей Юрьевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Аспирант кафедры «Электрические машины и общая электротехника», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812)31-18-27.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Харламов, В В. Оптимизация полюсных наконечников ротора синхронной машины с постоянными магнитами / В. В. Харламов, Ю. В. Москалев, А. Ю. Милютин. - Текст: непосредственный // Известия Транссиба.-2023.-№4(56).-С. 113 - 121.
Moskalev Yuriy Vladimirovich
Omsk State Transport University (OSTU)
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, associate professor of the department «Electric machines and electrical engineering», OSTU.
Phone:+7(3812)31-18-27.
E-mail: [email protected]
Milyutin Alexey Yurevich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Postgraduate student of the department «Electric machines and electrical engineering» OSTU.
Phone:+7 (3812)31-18-27. ~
E-mail: [email protected]
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Kharlamov V.V., Moskalev Yu.V., Milyutin A.Yu. Optimization of rotor pole tips synchronous machine with permanent magnets. Journal ofTranssib Railway Studies, 2023, no. 4 (56), pp. 113-121 (In Russian).
УДК 621.314.212:620.111.3
А. А. Кушецов, М. А. Волчаннна, А. В. Горлов
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
СРАВНЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ И ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ РАЗРЯДОВ В МАСЛЕ В ЗАДАЧАХ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Аннотация. Статья посвящена исследованию параметров электрических, акустических и визуальных сигналов, регистрируемых на экспериментальной установке, моделирующей различные дефекты силовых трансформаторов. Рассматриваются акустические сигналы, у которых амплитуда, форма, период следования различные в разные моменты времени. Данные акустические сигналы являются нестационарными.
В статье выполнен сравнительный анализ акустических сигналов и визуальных изображений высоковольтных разрядов в трансформаторном масле. Акустические сигналы в ¡шюте получены при помощи установки СЦАД-16, а визуальные изображения, соответствующие различным режимам работы трансформатора, регистрировались при помощи быстродействующей видеокамеры с высоким разрешением.
Приводится описание имитатора с расширенным набором дефектов силовых трансформаторов, встречающихся во время эксплуатации. В работе исследованы электроды различной формы, имитирующие возможные дефекты силовых трансформаторов во время эксплуатации. В качестве возможных дефектов выступают: межвитковые замыкания и пробой на корпус бака силового трансформатора.
Произведен анализ электрических параметров различных дефектов в режимах «начальный», «стабильный» и «сильный», соответствующие различным уровням напряжения на электродах. Выполнен анализ соответствующих визуальных изображений, включающих в себя размер электрических разрядов, наличие и количественные параметры пузырьков выделяемых газов.
Полученные результаты позволят идентифицировать характерные дефекты силовых трансформаторов при их эксплуатации. Сравнение дефектных сигналов силовых трансформаторов с сигналами имитатора с расширенным набором дефектов позволят повысить достоверность диагностирования технического состояния силовых трансформаторов.
мая т ИЗВЕСТИЯ Транссиба 121
ш
В дальнейшем в рамках дачной тематики планируется совершенствование имитатора с расширенным набором дефектов с целью расширения имитируемых дефектов силовых трансформаторов.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда ЛЬ 23-29-00-177, https: rscf.ru project 23-29-00477/.
Ключевые слова: дефекты изоляции, визуальные изображения, частичные разряды, акустическая диагностика, имитатор дефектов.
Andrey A. Kuznetsov, Maria A. Volchanina, Anton V. Gorlov
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
COMPARISON OF ACOUSTIC SIGNALS AND VIDEO IMAGES OF HIGH-VOLTAGE DISCHARGES IN OIL FOR DIAGNOSIS TASKS OF POWER TRANSFORMERS
Abstract The article is devoted to the study of the parameters of electrical, acoustic and visual signals recorded on an experimental setup that simulates various defects in power transformers. We consider acoustic signals whose amplitude, shape, and repetition period are different at different times. These acoustic signals are non-stationary
The article presents a comparative analysis of acoustic signals and visual images of high-voltage discharges in transformer oil. Acoustic signals in operation were obtained using a digital acoustic diagnostics system, and visual images corresponding to various operating modes of the transformer were recorded using a high-speed, high-resolution video camera.
The article provides a description of a simulator with an extended set of power transformer defects encountered during operation. In this work, electrodes of various shapes are studied, simulating possible defects in power transformers during operation. The work examined electrodes of various shapes that simulate possible defects in power trans formers during operation. Possible defects include: interturn short circuits and breakdown on the body of the power transformer tank.
The electrical parameters of various defects were analyzed in the "low", "stable" and "powerful" modes, corresponding to different voltage levels on the electrodes. The analysis of the corresponding visual images, including the size of the electric plasma, the presence and quantitative parameters of the bubbles of the emitted gases, is performed.
The results obtained will allow us to identify characteristic defects of power transformers during their operation. Comparison of defective signals from power transformers with signals from a simulator with an expanded set of defects will increase the reliability of diagnosing the technical condition ofpower transformers.
In the fiiture, within the framework of this topic, it is planned to improve the simulator with an expanded set of defects in order to expand the simulated defects of power transformers.
The study was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation within the framework of the scientific project M 23-29-00477, https: rscf.ru/project 23-29-00477.
Keywords: insulation defects, visual images, partial discharges, acoustic diagnostics, defects simulator.
В настоящее время существует большое количество методов диагностирования силовых трансформаторов. Повышение достоверности диагностирования является актуальным с позиций реализации одной из функций цифровых подстанций. В работе рассматривается один из способов повышения достоверности на основе применения имитатора различных дефектов, возникающих в реальных трансформаторах. Сравнение реальных сигналов, зарегистрированных на силовых трансформаторах, с сигналами, зарегистрированными на имитаторе дефектов, позволит распознать вид дефекта и степень его развития.
Устройства для мониторинга силовых трансформаторов на настоящее время основаны на различных физических принципах, включая электромагнитные и акустические преобразователи частичных разрядов, вибрационные, электрические, тепловые и ряд других [1, 2]. Диагностирование силовых трансформаторов в условиях железнодорожного транспорта подтвердило использование переносных акустических средств контроля, основанных на регистрации параметров частичных разрядов.
При этом на бак силового трансформатора устанавливаются акустические датчики, которые соединяются с входами блока контроля интенсивности частичных разрядов. Данные полученные на выходе блока контроля частичных разрядов, поступают на вход блока расчетных моделей, который производит обработку данных диагностирования с учетом изменения температуры обмоток силового трансформатора. Данные блока расчетных моделей
122 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ЦИ №4(56) 2023
передаются на вход блока визуализации контролируемых параметров силового трансформатора.
Для компенсации температурных погрешностей, вызванных сезонными изменениями температуры, изменениями вязкости и коэффициента затухания при распространении акустических волн и, как следствие, уменьшением амплитуды, частотных характеристик, формы сигнала, дополнительно введен блок имитатора дефектов, содержащий регулируемый блок питания постоянного тока, электронный коммутатор, генератор тактовых импульсов, повышающий трансформатор, маслонаполненный бак, электрический разрядник, блок контроля температуры имитатора дефектов, блок поддержания температуры в маслонаполненном баке, акустические датчики, установленные на корпус маслонаполненного бака имитатора дефектов [3, 4].
Недостатком существующих устройств диагностирования [2] является ограниченное количество дефектов, воспроизводимых имитатором, и, как следствие, отсутствие возможности распознавания типа дефекта при мониторинге силового трансформатора. Поэтому расширение количества дефектов, воспроизводимых имитатором, и повышение достоверности распознавания вида дефекта силового трансформатора путем дальнейшего сопоставления параметров акустических сигналов, соответствующих определенному виду дефекта, возникающему при мониторинге силовых трансформаторов, являются актуальными задачами.
На рисунке 1 изображена схема устройства для мониторинга силовых трансформаторов с применением имитатора с расширенным набором дефектов.
Рисунок 1 - Схема устройства для мониторинга силовых трансформаторов с применением имитатора с расширенным набором дефектов
Устройство для мониторинга силовых трансформаторов с применением имитатора с расширенным набором дефектов (см. рисунок 1) содержит силовой трансформатор (СТ) 1, блок имитатора с расширенным набором дефектов (ИРНД) 2, состоящий из регулируемого блока питания постоянною тока (БП) 3, электронного коммутатора (ЭК) 4, генератора тактовых импульсов (ГТИ) 5, повышающего трансформатора (ПТ) 6, переключателя (Пр) 7, маслонаполненного бака (МБ) 8, изоляторов 12, блока контроля температуры имитатора дефектов 9, блока поддержания температуры в маслонаполненном баке 14, блока измерения температуры обмоток СТ 10, блока контроля интенсивности частичных разрядов (БКЧР) 11;
акустических датчиков 13, блока расчетных моделей (БРМ) 15, блока визуализации контролируемых параметров трансформатора (БВКП) 16.
На рисунке 2 показана схема расположения электродов в маслонаполненном баке (вид сверху).
На маслонаполненном баке 8 расположены изоляторы 12, акустические датчики 13, соединительные провода 17, изолирующие основания 18 стержней 19 для крепления электродов различной формы 20, 21, 22, 23, имитирующих различные дефекты изоляции, трансформаторного масла 24.
Электроды различной формы позволяют имитировать различные дефекты изоляции: разрядные явления между элементами металлических конструкций трансформатора и дефектами изоляции токоведущих частей, разряды в изолированных проводниках с нарушением изоляции. В статье более подробно рассмотрены электроды, представленные элементами типа «шар - шар» и «проводники с нарушенной изоляцией». Набор электродов может быть расширен для исследования других видов дефектов [5].
Имитатор с расширенным набором дефектов основан на воспроизведении электрических разрядов различной мощности при изменении управляющего напряжения между электродами различной формы. Дефекты изоляции, сопровождающиеся разрядными явлениями, различаются по параметрам зарегистрированных акустических сигналов.
На рисунке 3 приведена осциллограмма нестационарного акустического сигнала, полученного с использованием электродов вида «шар - шар». На рисунке 4 приведена осциллограмма нестационарного акустического сигнала, полученного с использованием электродов с «нарушенной изоляцией». Осциллограммы приведены по убыванию мощности разрядов при одинаковых условиях воздействия на соответствующие электроды. По вертикальной оси отложены амплитуды сигналов в единицах АЦП, по горизонтальной - время в микросекундах [6].
За время измерений, равное 30 с, было зарегистрировано 892 и 1467 акустических сигналов, превышающих заданное пороговое значение. При этом амплитуды, форма и периодичность следования таких сигналов отличались друг от друга, поэтому далее такие сигналы будем называть нестационарными. В спектре сигналов, представленных на рисунках 4 и 5, регистрируются преобладающие частоты, далее именуемые доминантными частотами, которые являются признаками сигналов, относящихся к рассматриваемым видам дефектов.
с
В <
et
<L)
1S0-
С 100-
и 50-
< 0-
-50-
<D
.100-
<5
-150-
-200-
-250-
-328-
/, кГц
Рисунок 3 - Осциллограмма нестационарного акустического сигнала, полученного с использованием электродов вида «шар - шар»
(.пектр сигнала
С
я
<
П о
- -1- - ка
Э
1П1
Л Pill IUP IJ-._
С
5"
<
<и
-90 _-80 -70 -60 -50 -40
"-30 -20 "-10
Рисунок 4 - Осциллограмма нестационарного акустического сигнала, полученного с использованием электродов вида «нарушенная изоляция»
При реализации дифференциального метода измерений на первом этапе регистрируют импульсы частичных разрядов при помощи акустических датчиков на силовом трансформаторе. При наличии частичных разрядов производится сравнение и выравнивание температуры масла в ИРНД по отношению к температуре в СТ при помощи блока контроля температуры маслонаполненного бака, блока измерения температуры обмоток СТ и блока поддержания температу ры в маслонаполненном баке [7, 8].
На втором этапе производится последовательный выбор необходимых электродов 20, 21, 22, 23 при помощи переключателя (Пр) 7, далее выполняются измерения импульсов частичных разрядов на имитаторе с расширенным набором дефектов 2. Процесс измерения импульсов частичных разрядов на имитаторе с расширенным набором дефектов выполняется следующим образом: генератор управляющих импульсов (ГУН) вырабатывает импульсы низкого напряжения, которые подаются на электронный коммутатор, предназначенный для прерывания тока в цепи первичной обмотки повышающего трансформатора. Высокое напряжение с частотой, вырабатываемой ГТИ, от вторичной обмотки повышающего трансформатора подается на высоковольтный умножитель, на выходе которого формируется постоянное напряжение, подводимое к одному из электродов 20, 21, 22, 23. Акустические датчики регистрируют сигналы на корпусе ИРНД и передают их в блок контроля интенсивности частичных разрядов. Из БКЧР зарегистрированные акустические сигналы от диагностируемого СТ и ИРНД поступают в блок расчетных моделей. В БРМ осуществляется сравнение параметров акустических сигналов от СТ и ИРНД. При их соответствии переходят к определению вида дефекта изоляции и рекомендациям по его устранению и недопущению выхода из работоспособного состояния СТ. При несоответствии параметров акустических сигналов от СТ и ИРНД производят переключение вида электродов 20, 21, 22,23 при помощи Пр и процедура повторяется. Полученные результаты диагностирования выводятся при помощи блока визуализации контролируемых параметров 16.
Имитатор с расширенным набором дефектов высоковольтных трансформаторов состоит из высоковольтного источника испытательного напряжения и разрядников различной формы, имитирующих дефекты различного вида. На рисунке 5 приведен внешний вид установки, реализующей имитатор с расширенным набором дефектов [9 - 11].
Рисунок 5 - Внешний вид установки, реализующей имитатор с расширенным набором дефектов
На рисунке 6 показаны следующие составные элементы ИРНД: масляный бак 1; держатель сменных электродов 2; акустические преобразователи 3; система акустическая СЦАД-16 4; высоковольтный источник испытательного напряжения (ВИН) 5; управляющий компьютер 6.
Функциональная схема высоковольтного источника испытательного напряжения приведена на рисунке 6.
со о гч Гч|
м
12 В 10 кГц
12 В 10 кГц
Трансформатор сетевой 30 Вт
= 25 В
+ 30 В
Выпрямитель и фильтр
в
- 10 кГц
+ 12 В
- + 12 В
-+ з - во в
Источник постоянного напряжения регулируемый
+ 30 В
Генератор управляющих импульсов
Источник постоянного
напряжения стабилизированный
Блок ключевого транзистора
Высоковольтный трансформатор
ОД - 1кВ 10 кГц
Высоковольтный умножитель
+ 3 - 30 В
\
Рисунок 6 - Функциональная схема высоковольтного источника испытательного напряжения
На рисунке 7 приведена схема расположения сменных электродов в прозрачном корпусе с трансформаторным маслом в составе имитатора с расширенным набором дефектов.
Рисунок 7 - Схема расположения сменных электродов в прозрачном корпусе с маслом: 1 - сменные электроды; 2 - зажим быстрого крепления; 3 - планка то ко про водящая; 4 - регулировочный винт; 5 - ось подвижной планки; 6 - ограничитель; 7 - клемма высокого напряжения; 8 - прозрачный корпус; 9 - уровень масла
Функциональная схема высоковольтного источника испытательного напряжения содержит последовательное соединение следующих блоков. Сетевой трансформатор, выпрямитель и фильтр, предназначены для формирования постоянного напряжения питания последующих блоков.
Блок регулируемого источника постоянного напряжения и блок стабилизированного источника постоянного напряжения предназначены для питания генератора управляющих импульсов.
Генератор управляющих импульсов предназначен для генерации импульсов, под воздействием которых мощный ключевой транзистор коммутирует ток в первичной обмотке высоковольтного трансформатора.
На вторичной обмотке высоковольтного трансформатора в зависимости от напряжения регулируемого источника постоянного напряжения формируются импульсы высокого напряжения. Данные импульсы при помощи высоковольтного умножителя преобразуются в постоянное напряжение, поступающее на электроды высоковольтного разрядника имитатора дефектов.
Сменные электроды различной формы погружаются в прозрачный корпус, наполненный трансформаторным маслом, как показано на рисунке 7. На клеммы имитатора с высоковольтного источника подается напряжение. Через токопроводящие планки напряжение подается на сменные электроды, между которыми возникает разряд (искра). Частоту и силу разряда можно регулировать с помощью источника испытательного напряжения. Зазор 5 можно регулировать при помощи регулировочного винта в диапазоне от 0,5 до 5 мм.
Электроды выполняют роль электрических разрядников. Они способны функционировать в различных средах - в трансформаторном масле или в воздухе. При выборе определенного электрода происходит имитация определенного вида дефекта изоляции.
При воздействии постоянного пробивного напряжения на электродах различной формы образуются разрядные явления, по форме близкие к разрядам в силовом трансформаторе. Трансформаторное масло, являющееся диэлектриком, стремится погасить электрический разряд, однако при воздействии высокого пробивного напряжения разряды повторяются. В силу случайного характера разрядов импульсы имеют различные амплитуду и форму.
Для контроля высокого выходного напряжения в процессе испытаний электродов различной формы на высоковольтном источнике предусмотрен разъем для контроля задающего напряжения низкого уровня. В процессе испытаний электродов различной формы зарегистрированы уровни низкого напряжения, соответствующие «начальному», «стабильному» и «высокому» значениям электрического разряда. Значения задающих и управляющих напряжений источника для электродов различной формы представлены в таблицах 1 и 2, а в таблице 3 приведено соответствие задающего и высокого выходного напряжений. Как показано на рисунке 8, зависимость является линейной в широком диапазоне, поэтому в некоторых режимах для определения высоких значений задающих и выходных напряжений применялась экстраполяция данных выражением, представленным на рисунке 8.
Таблица 1 - Режимы электрических разрядов. Электрод типа «шар - шар» при зазоре 8 = 1 мм
№ п/п Режим разряда Задающее напряжение источника, В
1 Начальный 8,8
2 Стабильный 13,2
3 Высокий 18,2
Таблица 2 - Режимы электрических разрядов. Электроды с «нарушенной изоляцией» при зазоре б = 1 мм
№ п/п Режим разряда Управляющее напряжение источника, В
1 Начальный 8,8
2 Стабильный 10,3
3 Высокий 12,2
128 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ни №4(56) 2023
Таблица 3 - Соответствие задающего и высокого выходного напряжений
№ п/п Напряжение
первичное, В вторичное, кВ
1 7,7 1,29
2 7,9 2,8
3 8,2 3,5
4 8,8 5,46
5 9,5 6,1
6 9,9 7,0
7 10,7 8,0
8 11,6 9,0
9 12,2 10,0
10 14,5 11,0
12 10 I з
ы
й 4
з
я
=> 2 0
7.7 8.2 9.5 10.7 12.2
изад, В -►
Рисунок 8 - Взаимозависимость задающего и выходного напряжений высоковольтного источника
На рисунках 9, а - г приведены изображения разрядов в процессе работы имитатора с использованием электродов типа «шар - шар». Рисунки приведены в порядке возрастания интенсивности разрядных процессов между электродами типа «шар - шар» с различными значениями выходного напряжения ВИНа, соответствующими «исходному» (а), «начальному» (б), «среднему» (в) и «высокому» (г) состояниям. На рисунках 9, в, г видно выделение газов в трансформаторном масле в виде пузырьков в непосредственной близости от электрического разряда.
На рисунках 10, а - г приведены изображения разрядов в процессе работы имитатора с использованием электродов типа «нарушенная изоляция». Рисунки приведены в порядке возрастания интенсивности разрядов процессов между электродами типа «нарушенная изоляция» с различными значениями выходного напряжения ВИНа, соответствующими «исходному» (а), «начальному» (б), «среднему» (в) и «высокому» (г) состояниям. На рисунках 10, в, г видно выделение газов в трансформаторное масло.
Испытания электродов различной формы производились в трансформаторном масле. Регистрировались визуальные изображения, соответствующие режимам «начальный», «стабильный» и «сильный», а также соответствующие им напряжения на высоковольтном источнике. Регистрация изображений осуществлялась быстродействующей видеокамерой с частотой 100 кадров в секунду и высоким разрешением - 1920 х 1080 ррс! В таблицах 4 и 5 приведены размеры электродов, размер электрического разряда, размер и количество пузырьков выделяющихся газов. Область выделенных пузырьков выражалась в процентах от общей площади изображения. Использование быстродействующей видеокамеры позволило
мая т ИЗВЕСТИЯ Транссиба 129
ш
■ 1 ■ у = 1,053-х+ 0,621
сопоставить моменты времени с наиболее яркими разрядами, их количество, а также время появления пузырьков газа. В те же моменты времени выбирались характерные акустические сигналы, зарегистрированные системой акустического контроля типа СЦАД-16.
Рисунок 9 - Изображения разрядов на имитаторе с использованием электродов типа «шар - шар»,
и»=5... 20В
в г
Рисунок 10 - Изображения разрядов на имитаторе с использованием электродов типа «нарушенная изоляция»,
Цид=5 ... 20 В
130 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ^ № 4<ав) 2023
=
Таблица 4 - Обработка визуальных изображений разрядов на имитаторе с использованием электродов типа «шар - шар»
Режим разряда Размер электродов, мм Размер электрической плазмы, мм Размер пузырьков, мм Область пузырьков, %
Без разряда 0 = 16 — — —
Начальный х=1; У = 4,5 ¿ = 0,2 1,5
Стабильный х = 2; У = 7 с! = 0,2... 0,5 5,7
Высокий х = 3,5; У = 9 <3 = 0,3... 1,2 13,5
Таблица 5 - Обработка визуальных изображений разрядов на имитаторе с использованием электродов типа «нарушенная изоляция»
Режим разряда Размер электродов, мм Размер электрической плазмы, мм Размер пузырьков, мм Область пузырьков, %
Без разряда х = 22; У = 7 — — —
Начальный х = 3; у = 1 а = 0,4 0,3
Стабильный х = 4; У = 3 а = о,5 1
Высокий х = 4; У = 2 с! = 0,5... 2,5 50
Электрические разряды на электродах с различной формой при одинаковом расстоянии 5=1 мм возникали при различном испытательном напряжении, как показано в таблицах 1 и 2. Численные значения управляющего напряжения для электродов различной формы в режимах «начальный», «стабильный» и «сильный» приведены в таблице 6. В таблице 6 представлены численные значения задающею напряжения, регистрируемого на высоковольтном источнике. Высокое напряжение, подаваемое на электроды различной формы, контролировалось путем измерения задающего напряжения и определялось по данным таблицы 3.
На основании изложенного сформулированы следующие выводы.
1. Выполнен сравнительный анализ акустических сигналов и визуальных изображений высоковольтных разрядов в трансформаторном масле. Акустические сигналы получены при помощи установки СЦАД-16, а визуальные изображения, соответствующие различным режимам работы трансформатора, регистрировались при помощи быстродействующей видеокамеры с высоким разрешением.
2. Разработан имитатор с расширенным набором дефектов силовых трансформаторов, встречающихся во время эксплуатации. Исследованы два вида электродов с различной формой, имитирующие характерные дефекты силовых трансформаторов во время эксплуатации.
3. Зарегистрированы электрические параметры различных дефектов в режимах «начальный», «стабильный» и «высокий», соответствующие различным уровням напряжения на электродах. Произведен анализ визуальных изображений, включающих в себя размер электрических разрядов, наличие и количественные параметры пузырьков газов, выделяемых в трансформаторное масло.
4. Полученные результаты могут быть использованы при идентификации характерных дефектов силовых трансформаторов по результатам акустического контроля во время эксплуатации. Сравнение параметров дефектов силовых трансформаторов с сигналами имитатора с расширенным набором дефектов повышают достоверность диагностирования технического состояния силовых трансформаторов во время эксплуатации.
мая т ИЗВЕСТИЯ Транссиба 131
ш
Дальнейшие исследования будут направлены на совершенствование высоковольтного источника испытательных напряжений и изучение других дефектов силовых трансформаторов, возникающих при их эксплуатации.
Список литературы
1. Патент № 2370784 Российская Федерация, МПК G0IR 31/34 (2006.01). Способ определения места локализации и вида дефектов в активной части электрической машины, находящейся в рабочем режиме : № 2008108297/28 : заявлено 05.03.2008 : опубликовано 20.10.2009 / Аксенов Ю. П., Прошлецов А. П. - 8 с. : ил. - Текст : непосредственный.
2. Патент № 2779269 Российская Федерация, МПК G01R 31/62 (2020.01). Устройство для мониторинга силовых трансформаторов : № 2021132617 : заявлено 08.11.2021 : опубликовано 05.09.2022 / Волчанина М. А., Горлов А. В., Еркебаев А. Ж, Кузнецов А. А.; патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный университет путей сообщения». - 14 с. : ил. - Текст : непосредственный.
3. Kuznetsov A.A., Harlamov V.V., Volchanina М.А., Gorlov A.V. Increasing the reliability of diagnosing power transformers by using a defect simulator. Networked control systems for connected and automated vehicles, 2023, pp. 351-357.
4. Волчанина, M. А. Повышение достоверности диагностирования силовых трансформаторов в условиях сезонных изменений температуры / М. А. Волчанина, А. А. Кузнецов, А. В. Горлов. - Текст : непосредственный // Электротехнические системы и комплексы. - 2021. - № 4 (53). - С. 33-38.
5. Strachan S.M., Rudd S., McArthur S.DJ., Judd M.D., Meijer S., Guiski E. Knowledge-based diagnosis of partial discharges in power transformers. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2008, no. 15 (1), pp. 259-268.
6. Акустико-эмиссионный контроль железнодорожных конструкций / А. Н. Серьезное, Л. Н.Степанова, В. В. Ивлиев [и др.]. - Новосибирск : Наука, 2011. - 272 с. - Текст : непосре детве нный.
7. Markalous S.M., Tenbohlen S., Feser К. Detection and location of partial discharges in power transformers using acoustic and electromagnetic signals. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2008, no. 15(6), pp. 1576-1583.
8. Ibrahim B.M.Taha, Dessouky Sobhy S., Ghaly Ramy N.R., Ghoneim Sherif S.M. Enhanced partial discharge location determination for trans-former insulating oils considering allocations and uncertainties of acoustic measurements. Alexandria Engineering Journal, 2020, no. 6 (59), pp. 4759-4769.
9. Измерение параметров акустических сигналов имитатора дефектов силовых трансформаторов / В. Т. Черемисин, А. А. Кузнецов, М. А. Волчанина, А. В. Горлов. - Текст : непосредственный // Транспортные системы и технологии. - 2020. - Т. 6. - № 4. - С. 161-171.
10. Русов, В. А. Измерение частичных разрядов в изоляции высоковольтного оборудования / В. А. Русов. - Екатеринбург : Уральский государственный университет путей сообщения, 2011. — 370 с. - Текст : непосредственный.
11. Исследование высоковольтных разрядов в масле на имитаторе с различным набором дефектов / А. В. Горлов, М. А. Волчанина, А. В. Пономарев, А. А. Кузнецов. - Текст : непосредственный // Инновационные транспортные системы и технологии. - 2023. - Т. 9. № Г-С. 83-94.
References
1. Aksenov Ju.P., Proshlecov A.P. Patent RU 2370784 CI, 20.10.2009.
2. Volchanina M.A., Gorlov A.V., Erkebaev A. Zh., Kuznetsov A. A. Patent RU 2779269 CI, 05.09.2022.
132 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ни №4(56) 2023
3. Kuznetsov A.A., Harlamov V.V., Volchanina M.A., Gorlov A.V. Increasing the reliability of diagnosing power transformers by using a defect simulator. Networked control systems for connected and automated vehicles, 2023, pp. 351-357.
4. Volchanina M.A., Kuznetsov A. A., Gorlov A.V. Improving the reliability of diagnosing power transformers in conditions of seasonal temperature changes. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy - Electrical engineering systems and complexes, 2021, no. 4 (53), pp. 33-38 (In Russian).
5. Strachan S.M., Rudd S., McArthur S.DJ., Judd M.D., Meijer S., Gulski E. Knowledge-based diagnosis of partial discharges in power transformers. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2008, no. 15 (1), pp. 259-268.
6. Ser'eznov A.N., Stepanova L.N., Ivliev V.V., Kabanov S.I., Beher S.A. Akustiko-emissionnyj kontrol' zhelezno-dorozhnyh konstrukcij [Acoustic emission control of railway structures]. Novosibirsk, Science Publ., 2011, 272 p. (In Russian).
7. Markalous S.M., Tenbohlen S., Feser K. Detection and location of partial discharges in power transformers using acoustic and electromagnetic signals. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2008, no. 15 (6), pp. 1576-1583.
8. Ibrahim B.M.Taha, Dessouky Sobhy S., Ghaly Ramy N R., Ghoneim Sherif S.M. Enhanced partial discharge location determination for trans-former insulating oils considering allocations and uncertainties of acoustic measurements. Alexandria Engineering Journal, 2020, no. 6 (59), pp. 4759-4769.
9. Cheremisin V.T., Kuznetsov A.A., Volchanina M.A., Gorlov A.V. Measurement of the parameters of acoustic signals of the power transformer defect simulator. Transportnye sistemy i tekhnologii - Transport systems and technologies, 2020, vol. 6, no. 4, pp. 161-171 (In Russian).
10. Rusov V.A. Izmerenie chastichnyh razryadov v izolyacii vysokovol'tnogo oborudovaniya [Measurement of partial discharges in the insulation of high-voltage equipment]. Ekaterinburg, USURT Publ., 2011, 370 p. (In Russian).
11. Gorlov A. V., Volchanina M.A., Ponomarev A.V., Kuznetsov A.A. Study of high-voltage discharges in oil using a simulator with a different set of defects. Innovacionnye transportnye sistemy i tekhnologii - Innovative transport systems and technologies, 2023, vol. 9, no. 1, pp. 83-94 (In Russian).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Кузнецов Андрей Альбертович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г Омск, 644046, Российская Федерация.
Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Теоретическая электротехника», ОмГУПС.
Тел.: +7 (904)321-50-90.
E-mail: [email protected]
Во.ччанина Мария Андреевна
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, преподаватель кафедры «Автоматика и системы управления», ОмГУПС.
Тел :+7 (983) N6-10-84.
E-mail: [email protected]
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Kuznetsov Andrey Albertovich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Doctor of Sciences in Engineering, professor, head of the department «Theoretical electrical engineering», OSTU.
Phone: +7(904)321-50-90.
E-mai I : kuznetsovaa.omgups@gniai I com
Volchanina Maria Andreevna
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, teacher of the department «Automation and control systems», OSTU.
Phone: +7(983) 116-10-84.
E-mail : [email protected]
№4(56) мая ИЗВЕСТИЯ Транссиба 133
—
Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Горлов Антон Вячеславович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Аспирант кафедры «Теоретическая электротехника», ОмГУПС.
Тел.: +7 (923) 692-07-69.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Кузнецов, А. А. Сравнение акустических сигналов и видеоизображений высоковольтных разрядов в масле в задачах диагностирования силовых трансформаторов / А. А. Кузнецов, М. А. Волчанина, А. В Горлов. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2023. - № 4 (56). - С. 121 - 134.
Gorlov Anton Vyacheslavovich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation
Postgraduate student of the department «Theoretical electrical engineering», OSTU.
Phone: +7 (923) 692-07-69.
E-mai I: anton.gorlov@mai I ru
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Kuznetsov A.A., Volchanina M.A., Gorlov A.V. Comparison of acoustic signals and video images of high-voltage discharges in oil for diagnosis tasks of power transformers. Journal ofTranssib Railway Studies, 2023, no 4(56), pp 121-134 (In Russian).
УДК: 629.4
И. К. Лакин
Российский университет транспорта (РУТ (МИИТ)), г. Москва, Российская Федерация
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАЗРАБОТКИ И ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ ЛОКОМОТИВОВ ПРОИЗВОДСТВА КОМПАНИИ «ТРАНСМАШХОЛДИНГ»
Аннотация. В статье рассматривается современная практика управления надежностью отечествтенных локомотивов производства компании «Трансмашхолдинг» (ТМХ'). В мировой практике за последние 100 лет разработан комплекс методов управления качеством продукции, многие из которых доведены до уровня меж дународных стандартов. Примером могут служить международные стандарты серии IS09000, межгосударственные стандарты управления надежностью серии ГОСТ 27 «Надежность в технике», принципы вариативного управления Эдварда Дэминга, методы Toyota Production System и Lean Production и многие другие. Разработан и стандартизирован ряд методов вероятностно-статистического управления качеством и надежностью продукции. Однако их практическое использование сдерживают такие факторы, как низкая квалификация руководителей и специалистов, давление традиций, психологические проблемы перехода на новые технологии. Для преодоления указанных проблем предложена автоматизированная модель управления надежностью локомотивов, в которую инкапсулированы передовые методы управления, реализована технология работы «правильно или никак» (poka-yoke): в компании создается комплексная автоматизированная безбумажная технология управления техническим обслуживанием и ремонтом локомотивов (ЮиР), в которой предусмотрены сбор и обработка диагностической информации от бортовых микропроцессорных систем управления локомотивами с формированием планово-предупредительного и дополнительного объемов ремонта. По каждой ремонтной операции выписывается наряд с прикреплением к нему ресурсной спецификации, по которой можно получить материалы на складе. По результатам работы АСУ ТОиР выявляются отказы оборудования локомотивов, производится первичное расследование причин возникновения отказов, определяется ответственная сторона. На этапе вторичного расследования определяется причина отказа. Если к известной или новой проблеме прикреплено более 10 отказов, то проблема считается системной: определяется коренная причина группы отказов, разрабатываются техническое решение, план мероприятии для устранения причины отказов, анализируется эффективность мероприятий. Все этапы работы модели автоматизированы на базе единой базы данных единого сервера с подключением к нему компьютеров автоматизированных рабочих мест. При этом наряду с методами управления инкапсулированы математические методы управления. Модель внедрена в АСУ ТМХ в локомотивном дивизионе. Ведутся работы для создания аналогичных АСУ для вагонов метрополитена, электропоездов и вагонов локомотивной тяги.
Ключевые слова: железнодорожный транспорт, локомотивы, автоматизированное управление надежностью.
