Способ автоматического определения потерь мощности в силовом трансформаторе в процессе эксплуатации без отключения подключенной к нему нагрузки
METHOD FOR AUTOMATICALLY DETERMINING POWER LOSSES IN A POWER TRANSFORMER DURING OPERATION WITHOUT DISCONNECTING THE LOAD CONNECTED TO IT

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.