СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОЙ ДИСТАНЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ
METHOD FOR NONCONTACT REMOTE DIAGNOSTICS OF HIGH-VOLTAGE POLYMER INSULATORS

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для дистанционного контроля рабочего состояния высоковольтных полимерных изоляторов на основе измерения и анализа наборов характеристик частичных разрядов (ЧР).
Известны способы бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных изоляторов путем измерения характеристик импульсов частичных разрядов с помощью приема электромагнитного излучения (патенты РФ №№ 2058559, 2359280) или акустического излучения (патент США № 4439723, патент РФ № 2187438; В.П. Вдовико «Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования». Новосибирск, наука 2007).
Особенностью этих способов является обработка сигналов частичных разрядов путем подсчета среднего количества импульсов и их интенсивности за определенные промежутки времени, а также изучение формы спектра отдельных частичных разрядов.
Известен способ дистанционной акустоэлектромагнитной диагностики состояния линейной изоляции контактной сети переменного тока железнодорожного транспорта, посредством совместной регистрации акустического и электромагнитного излучения частичных разрядов, возникающих в изоляторах контактной сети, при этом дистанционно выявляются гирлянды с неисправными изоляторами по таким параметрам как число импульсов частичных разрядов и интенсивность их излучения с одновременным анализом спектральных характеристик регистрируемого излучения в частотном диапазоне до 200 МГц (патент РФ № 2365928, МПК G01R 31/00, 27.08.2009).
Недостатком известных способов является отсутствие реальной оценки интенсивности частичных разрядов (кажущегося заряда по ГОСТу 20074-83), поскольку в упомянутом ГОСТе метод расчета интенсивности справедлив только для контактного метода измерения характеристик частичных разрядов. До настоящего времени, как следует из проработанных нами источников информации, не предложено каких-либо способов точного определения соотношения между сигналами ЧР и реальным зарядом на дефекте, поскольку при электромагнитном дистанционном способе интенсивность сигналов, принимаемых антенной приемника, зависит от многих факторов: расстояние от изолятора, размер дефекта, фаза переменного напряжения.
Прототипом является способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов, при котором осуществляют пассивный прием электромагнитным и акустическим приемниками одновременно электромагнитного и акустического излучений от частичных разрядов, индикацию и совместную компьютерную обработку сигналов, отличающийся тем, что совместную компьютерную обработку сигналов осуществляют путем определения в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения средних значений числа и интенсивности импульсов реального заряда, которые превышают допустимый порог для возникновения дефектов или их развития, при этом вначале электромагнитный и акустический приемники предварительно градуируют по чувствительности с учетом расстояния от источника измерения, затем для каждого типа полимерных изоляторов контактным способом определяют предельные значения интенсивности и числа частичных разрядов, характеризующие дефектное состояние высоковольтных полимерных изоляторов, далее регистрируют электромагнитные и акустические сигналы излучения от частичных разрядов, синхронизированные с фазой высокого напряжения, накапливают их по узким фазовым интервалам, затем это фазовое распределение числа импульсов и интенсивности сравнивают с ранее записанным распределением аналогичных сигналов для эталонного полимерного изолятора, выделяют сигналы, превышающие уровень, безопасный для нормального функционирования полимерных изоляторов, а о состоянии высоковольтных полимерных изоляторов судят по трем диагностическим признакам, отличающим исправные полимерные изоляторы от дефектных: повышение числа частичных разрядов и их интенсивности за дискретный фазовый интервал; наличие мощных частичных разрядов, превышающих по интенсивности средние значения за фазовый интервал; сдвиг фазовых интервалов числа частичных разрядов с наибольшими интенсивностями (патент РФ № 2483315, МПК G01R 31/12, 27.05.2013).
Основным недостатком способа-прототипа является отсутствие возможности различать частичные разряды, обусловленные внутренними и поверхностными дефектами, что не позволяет точно определить характер повреждений высоковольтных полимерных изоляторов.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение одновременного измерения внутренних и поверхностных частичных разрядов за определенные дискретные фазовые интервалы высокого напряжения.
Технический результат достигается тем, что в способе бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов, при котором осуществляют пассивный прием электромагнитным приемником электромагнитного излучения от частичных разрядов, согласно предлагаемому изобретению, одновременно с пассивным приемом электромагнитным приемником электромагнитного излучения от частичных разрядов осуществляют пассивный прием инфракрасным приемником ИК излучений от частичных разрядов, индикацию и совместную компьютерную обработку электромагнитных и ИК сигналов, синхронизацию электромагнитных и ИК сигналов с фазой высокого напряжения, накопление их по узким фазовым интервалам, осуществляют расчеты реального заряда и определяют среднее количество импульсов частичных разрядов в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения, электромагнитные и ИК сигналы частичных разрядов регистрируют на двух источниках - на эталонном источнике внутренних и поверхностных частичных разрядов, а также на полимерном изоляторе с внутренними и поверхностными дефектами, причем электромагнитный и ИК приемники предварительно градуируют по чувствительности с учетом расстояния от источника измерения для определения среднего количества импульсов частичных разрядов и величины реального заряда, при этом электромагнитным приемником регистрируют сигналы излучения от внутренних частичных разрядов, а ИК приемником регистрируют сигналы от поверхностных частичных разрядов, а о состоянии высоковольтных полимерных изоляторов судят по трем диагностическим признакам, отличающим исправные полимерные изоляторы от дефектных: появление одиночных частичных разрядов и постепенное увеличение количества импульсов частичных разрядов за дискретный фазовый интервал напряжения со средним значением реального заряда 100 пКл, характерных для внутренних дефектов и начала внутреннего разрушения полимерного изолятора; наличие серийно идущих один за другим частичных разрядов со средним значением реального заряда 100 пКл, являющееся признаком предпробойной ситуации, обусловленной внутренними дефектами полимерного изолятора; увеличение за дискретный фазовый интервал напряжения количества импульсов мощных поверхностных частичных разрядов со средним значением реального заряда 2000 пКл, являющееся признаком предпробойной ситуации, за счет разрушения поверхности полимерного изолятора.
При этом регистрируют в среднем за один период фазового напряжения в интервале 240-250 градусов 82 импульса частичных разрядов со средним значением реального заряда 100 пКл, что является признаком предпробойной ситуации, обусловленной внутренним разрушением полимерного изолятора.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов.
Цифрами на чертеже обозначены:
1 - широкополосная электромагнитная антенна,
2 - ИК датчик,
3 - широкополосный усилитель,
4 - предусилитель ИК сигнала,
5 - аналогово-цифровой преобразователь,
6 - аналогово-цифровой преобразователь,
7 - устройство обработки сигналов с блоком отображения информации и блоком памяти (персональный компьютер),
8 - устройство обработки сигналов с блоком отображения информации и блоком памяти (микропроцессорное устройство с ЖК дисплеем),
9 - двухканальный осциллограф.
Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов осуществляют посредством следующих операций.
Используя широкополосную электромагнитную антенну (1) и ИК датчик (2) принимают сигналы частичных разрядов в виде электромагнитных импульсов и ИК излучения соответственно, усиливают их с помощью широкополосного усилителя 3 и предусилителя ИК сигнала 4.
Затем импульсы частичных разрядов поступают в аналогово-цифровые преобразователи (5,6) и далее поступают в устройство (7) обработки сигналов с блоком отображения информации и блоком памяти (персональный компьютер) и микропроцессорное устройство с ЖК дисплеем (8). Непосредственное отображение усиленных сигналов внутренних частичных разрядов осуществляется двухканальным осциллографом (9).
Электромагнитный приемник с широкополосной электромагнитной антенной 1 и ИК приемник с ИК датчиком 2 предварительно градуируют по чувствительности с учетом расстояния от источника измерения. Далее, используя широкополосную электромагнитную антенну 1 и ИК датчик 2, регистрируют сигналы электромагнитного и ИК излучений от частичных разрядов, синхронизированные с фазой высокого напряжения, накапливают их по узким фазовым интервалам в блоке памяти (персональном компьютере).
Электромагнитные и ИК сигналы частичных разрядов регистрируют на двух источниках - на эталонном источнике внутренних и поверхностных частичных разрядов, а также на полимерном изоляторе с внутренними и поверхностными дефектами.
Выделяют с помощью определенной компьютерной программы сигналы внутренних и поверхностных частичных разрядов, выявляют изоляторы с дефектами и определяют возможность их дальнейшего функционирования.
Полученные во время проведения экспериментов результаты позволили разработать три диагностических признака, отличающих исправные полимерные изоляторы от дефектных:
появление одиночных частичных разрядов и постепенное увеличение количества импульсов частичных разрядов за дискретный фазовый интервал напряжения со средним значением реального заряда 100 пКл, характерных для внутренних дефектов и начала внутреннего разрушения полимерного изолятора;
наличие серийно идущих один за другим частичных разрядов со средним значением реального заряда 100 пКл, являющееся признаком предпробойной ситуации, обусловленной внутренними дефектами полимерного изолятора;
увеличение за дискретный фазовый интервал напряжения количества импульсов мощных поверхностных частичных разрядов со средним значением реального заряда 2000 пКл, являющиеся признаком предпробойной ситуации, за счет разрушения поверхности полимерного изолятора.
При этом регистрируют в среднем за один период фазового напряжения в интервале 240-250 градусов 82 импульса частичных разрядов со средним значением реального заряда 100 пКл, что является признаком предпробойной ситуации, обусловленной внутренним разрушением полимерного изолятора.
Использование предлагаемого способа, по которому для регистрации характеристик частичных разрядов одновременно используют два канала - электромагнитный и инфракрасный, обеспечит одновременное измерение внутренних и поверхностных частичных разрядов за определенные дискретные фазовые интервалы высокого напряжения, что позволит точно определить характер повреждений высоковольтных полимерных изоляторов.