Yugra State University BulletinYugra State University BulletinВестник Югорского государственного университета1816-92282078-9114Yugra State University63040310.18822/byusu20240196-101POWER INDUSTRYЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАResearch ArticleAnalysis of existing approaches to monitoring and diagnostics of the active part of power transformersАнализ существующих подходов к мониторингу и диагностике состояния активной части силовых трансформаторовArkhipovaOlga V.АрхиповаОльга Владимировна
Russian Federation
arkh82@mail.ruKovalevVladimir Z.КовалевВладимир Захарович
Russian Federation

Doctor of Technical Sciences, Professor

доктор технических наук, профессор

vz_kovalev@mail.ruSaifullinRuslan V.СайфуллинРуслан Вадикович
Russian Federation

Postgraduate Student

аспирант

saifullinrv96@gmail.comYugra State UniversityЮгорский государственный университет23042024201961011604202416042024Copyright ©; 2024, Yugra State UniversityCopyright ©; 2024, Югорский государственный университет2024Yugra State UniversityЮгорский государственный университетhttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0https://vestnikugrasu.org/byusu/article/view/630403

Subject of research: monitoring and diagnostics of the condition of the active part of power transformers.

Purpose of research: identification of promising trends in the development of methods for monitoring and diagnosing the state of the active part of power transformers.

Object of research: power transformers.

Methods of research: critical system analysis.

Main results of research: the problem of monitoring and diagnosing the condition of the active part of power transformers, including windings, is considered. It is noted that a significant number (more than four million units) of distribution transformers are in operation in the Russian Federation. The causes of emergency failures of the specified class of power transformers are analyzed. One of the main causes of failures is highlighted – a winding circuit in the transformer winding. Attention is focused on the problem of monitoring the state of the active part of the transformer and on the diagnosis of the development of short circuits in the transformer winding. The presence of several groups of methods for monitoring and diagnosing winding circuits of transformer windings is shown. The economic attractiveness of monitoring and diagnostics based on the reaction to artificial electromagnetic influences, and monitoring and diagnostics based on the reaction to natural electromagnetic influences is shown.

Предмет исследования: мониторинг и диагностика состояния активной части силовых трансформаторов.

Цель исследования: определение перспективных тенденций развития методик мониторинга и диагностики состояния активной части силовых трансформаторов.

Объект исследования: силовые трансформаторы.

Метод исследования: критический системный анализ.

Основные результаты исследования: рассматривается проблема мониторинга и диагностики состояния активной части силовых трансформаторов, включая обмотки. Отмечается значительное число (более четырех миллионов штук) распределительных трансформаторов, находящихся в эксплуатации в Российской Федерации. Анализируются причины аварийных отказов указанного класса силовых трансформаторов. Выделяется одна из основных причин отказов – витковое замыкание в обмотке трансформатора. Акцентируется внимание на проблеме мониторинга состояния активной части трансформатора и на диагностике развития витковых коротких замыканий в обмотке трансформатора. Показывается наличие нескольких групп методов мониторинга и диагностики витковых замыканий обмоток трансформатора. Показывается экономическая привлекательность мониторинга и диагностики по реакции на искусственные электромагнитные воздействия, и мониторинга и диагностики по реакции на естественные электромагнитные воздействия.

winding short circuitthe active part of the transformermonitoring and diagnostics of the condition of the active part of power transformersвитковое короткое замыканиеактивная часть трансформаторамониторинг и диагностика состояния активной части силовых трансформаторовЕфремова, И. А. Автоматизированный контроль и диагностика технического состояния трансформаторов на железнодорожном транспорте / И. А. Ефремова, О. Н. Козменков, И. П. Гордеев, Е. М. Плохов. – Текст: непосредственный // Вестник транспорта Поволжья. – 2020. – № 3(81). – С. 21-27.Алюнов, А. Н. Об эффективности цифровой системы проактивной диагностики силовых трансформаторов / А. Н. Алюнов, О. С. Вяткина, А. Е. Немировский. – Текст: непосредственный // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2020. – Т. 24, № 5(154). – С. 966-976.Андреев, К. А. Проблемы устройств мониторинга и диагностики трансформаторов под нагрузкой / К. А. Андреев. – Текст: непосредственный // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2012. – № 1. – С. 380-388.Бутырин, П. А. Цифровизация и аналитика в электротехнике. Цифровые двойники трансформаторов / П. А. Бутырин, М. Е. Алпатов. – Текст: непосредственный // Электричество. – 2021. – № 10. – С. 4-10.ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения».Громыко, И. Л. Диагностика межвитковых замыканий в трансформаторах с помощью приборного учета данных и искусственного интеллекта / И. Л. Громыко, В. О. Белькин. – Текст: непосредственный // Приборостроение-2022: материалы 15-й Международной научно-технической конференции, 16-18 ноября 2022 года, Минск, Республика Беларусь / редкол.: О. К. Гусев (председатель) [и др.]. – Минск : БНТУ. – 2022. – С. 18-20.Громыко, И. Л. Диагностика трансформатора с использованием комплексного анализа данных приборного учета при межвитковых замыканиях / И. Л. Громыко, В. Н. Галушко, В. О. Белькин. – Текст: непосредственный // Разработка и эксплуатация электротехнических комплексов и систем энергетики и наземного транспорта: Материалы IV международной научно-практической конференции в рамках Научно-образовательного форума, Омск, 10 декабря 2020 года. – Омск: Омский государственный университет путей сообщения. – 2020. – С. 69-82.Гуков, Д. В. Определение параметров схемы замещения силового трансформатора с учётом неравномерного насыщения магнитопровода при работе под нагрузкой / Д. В. Гуков, С. Д. Загуляев, С. М. Иваньков. – Текст: непосредственный // Военный инженер. – 2022. – № 4(26). – С. 37-41.Дарьян, Л. А. Цифровые двойники электроэнергетического оборудования. Образы и экспертизы. Часть 2 / Л. А. Дарьян, Л. Н. Конторович. – Текст: непосредственный // Электроэнергия. Передача и распределение. – 2021. – № 2(65). – С. 32-39.Зайнакова, И. Ф. Исследование характерных дефектов силовых масляных трансформаторов и обоснование методов диагностики / И. Ф. Зайнакова, А. С. Хисматуллин. – Текст: непосредственный // Наука. Технология. Производство. – 2016: Современные методы и средства диагностики электроэнергетического и электротехнического оборудования, средств и систем автоматики: материалы Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 60-летию филиала УГНТУ в г. Салавате, Салават, 17–19 ноября 2016 года / Уфимский государственный нефтяной технический университет, филиал в г. Салавате. – Салават: Уфимский государственный нефтяной технический университет. – 2016. – С. 114-118.Иванова, З. Г. Стратегия обслуживания на основе результатов диагностирования состояния активной части силовых трансформаторов с учетом смещения резонансных частот в зависимости от увлажнения и наличия витковых замыканий в обмотках / З. Г. Иванова, Л. М. Рыбаков. – Текст: непосредственный // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2014. – № 103. – С. 545-566.Инаходова, Л. М. Фрактальная математическая модель срока эксплуатации силовых трансформаторов распределительных электрических сетей 6-10 КВ / Л. М. Инаходова, А. Л. Фролов. – Текст: непосредственный // Российская Арктика. – 2023. – Т. 5, № 4(23). – С. 45-56.Исмагилов, Ф. Р. Метод определения наличия короткозамкнутого витка в обмотках трансформатора / Ф. Р. Исмагилов, И. Ф. Янгиров, Д. В. Максудов. – Текст: непосредственный // Дефектоскопия. – 2014. – № 10. – С. 34-39.Исаев, Ю. Н. Расчет частотной зависимости элементов схемы замещения обмоток силового трансформатора при его диагностике коротким импульсом / Ю. Н. Исаев, О. В. Васильева. – Текст: непосредственный // Электротехнические комплексы и системы управления. – 2014. – № 1. – С. 60-66.Исаев, Ю. Н. Метод диагностики обмоток трансформатора на наличие дефектов в виде короткозамкнутых витков / Ю. Н. Исаев, Г. А. Елгина. – Текст: непосредственный // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 2. – С. 28.Исаев, Ю. Н. Математическая модель трансформатора при его диагностике коротким импульсом / Ю. Н. Исаев, В. А. Колчанова, Г. А. Елгина, А. В. Лавринович. – Текст: непосредственный // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. – С. 6.Исаев, Ю. Н. Расчет параметров распределенной схемы замещения обмоток трансформатора с учетом влияния скин-эффекта / Ю. Н. Исаев, Е. В. Старцева. – Текст: непосредственный // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2015. – Т. 326, № 9. – С. 47-55.Климова, Т. Г. Оценка параметров схемы замещения двухобмоточного трансформатора на базе синхронизированных векторных измерений / Т. Г. Климова, В. С. Смирнов. – Текст: непосредственный // Интеллектуальная электротехника. – 2023. – № 1(21). – С. 102-117.Колесников, И. Е. Единая модель цифровой диагностики состояния силового трансформатора / И. Е. Колесников, А. В. Коржов, К. Е. Горшков. – Текст: непосредственный // Приборы. – 2021. – № 3(249). – С. 51-56.Колчанова, В. А. Моделирование трансформаторной обмотки при воздействии импульса напряжения в среде MATLAB Simulink / В. А. Колчанова, Ю. Н. Исаев, Г. А. Елгина. – Текст: непосредственный // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. – С. 21.Костинский, С. С. Обзор состояния отрасли трансформаторного производства и тенденций развития конструкции силовых трансформаторов / С. С. Костинский. – Текст: непосредственный // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2018. – Т. 20, № 1-2. – С. 14-32.Краткий отчет о функционировании ЕЭС России в 2023 году. – URL: https://www.sops.ru/fileadmin/files/company/reports/disclosure/2024/ups_rep2023.pdf (дата обращения 08.02.2024). – Текст: электронный.Левин, В. М. Дистанционный мониторинг и управление состоянием трансформаторов в распределительных электрических сетях / В. М. Левин, П. А. Петушков, М. А. Швец. – Текст: непосредственный // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2023. – Т. 25, № 2. – С. 97-109.Левин, В. М. Цифровые модели предиктивной аналитики для удаленного мониторинга трансформаторного оборудования / В. М. Левин, А. А. Яхья. – Текст: непосредственный // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: Материалы 93-его заседания семинара. В 2-х книгах, Волжский, 13–17 сентября 2021 года / Отв. редактор Н. И. Воропай. Том Выпуск 72. Книга 1. – 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 130: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук. – 2021. – С. 393-402.Литвинов, И. И. Исследование возможности применения амплитудо-фазного анализа трансформатора для диагностики / И. И. Литвинов, О. В. Танфильев, И. Н. Бузмаков. – Текст: непосредственный // Ползуновский альманах. – 2020. – № 1. – С. 134-137.Семенова, К. В. Моделирование аварийных режимов трансформаторных подстанций на основе технологии цифровых двойников для предотвращения техногенных аварий / К. В. Семенова, А. И. Тихонов, И. С. Снитько [и др.]. – Текст: непосредственный // Современные проблемы гражданской защиты. – 2022. – Т. 42, № 1. – С. 83-92.Мустафин, Р. Г. Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе / Р. Г. Мустафин, Р. Ф. Ярыш. – Текст: непосредственный // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2020. – Т. 22, № 3. – С. 78-89.Мустафин, Р. Г. Обнаружения витковых замыканий обмоток трансформаторов по параметрам переходного процесса / Р. Г. Мустафин. – Текст: непосредственный // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2019. – Т. 21, № 3. – С. 14-23.Оганян, Р. Г. Исследование метода мониторинга и прогнозирования параметров мультифизических процессов электротехнических устройств (на примере силового трансформатора) / Р. Г. Оганян, Н. И. Горбатенко, М. В. Ланкин. – Текст: непосредственный // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. – 2021. – № 2(210). – С. 34-40.Пехота, А. Н. Технология использования сверточных нейронных сетей при диагностике состояния трансформаторов / А. Н. Пехота, В. Н. Галушко, И. Л. Громыко. – Текст: непосредственный // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия С. Фундаментальные науки. – 2021. – № 12. – С. 63-69.Поляков, В. С. Онлайн диагностика активной части силовых трансформаторов / В. С. Поляков. – Текст: непосредственный // Материаловедение. Энергетика. – 2021. – Т. 27, № 3. – С. 63-76.Тихонов, А. И. Разработка технологии создания цифровых двойников силовых трансформаторов на основе цепных моделей и 2D-моделей магнитного поля / А. И. Тихонов, А. В. Стулов, И. В. Еремин [и др.] // Южно-Сибирский научный вестник. – 2020. – № 1(29). – С. 76-82.Ровкина, Н. Г. Система непрерывного контроля параметров обмоток силовых трансформаторов на основе имитации динамических режимов работы / Н. Г. Ровкина, В. З. Ковалев, А. А. Зябкин. – Текст: непосредственный // Омский научный вестник. – 2011. – № 3(103). – С. 191-193.Ровкина, Н. В. Исследование причин возникновения дефектов силовых трансформаторов, питающих установки погружных электроцентробежных насосов нефтяных скважин / Н. В. Ровкина, В. В. Сушков, А. А. Зябкин. – Текст: непосредственный // Омский научный вестник. – 2012. – № 3(113). – С. 231-235.Русов, В. А. Оперативная оценка технического состояния и диагностика дефектов силовых трансформаторов в условиях эксплуатации / В. А. Русов. – Текст: непосредственный // Энергоэксперт. – 2023. – № 1(85). – С. 38-42.Рыбаков, Л. М. Комплексная оценка состояния силовых трансформаторов в процессе их эксплуатации / Л. М. Рыбаков, С. В. Ласточкин, А. И. Соловьев, А. В. Шабалин. – Текст: непосредственный // Архивариус. – 2019. – № 10(43). – С. 23-27.Фролов, А. Л. Опытная модель схемы диагностирования силовых трансформаторов с использованием согласующих трансформаторов / А. Л. Фролов. – Текст: непосредственный // Энергия единой сети. – 2022. – № 3-4. – С. 58-63.Хальясмаа, А. И. Применение технологии цифрового двойника для анализа и прогнозирования состояния трансформаторного оборудования / А. И. Хальясмаа, И. С. Ревенков, А. В. Сидорова. – Текст: непосредственный // Вестник Казанского государственного энергетического университета. – 2022. – Т. 14, № 3(55). – С. 99-113.Хлебцов, А. П. Развитие методов и устройств диагностики силового электрооборудования трансформаторных подстанций / А. П. Хлебцов, Л. Х. Зайнутдинова, А. Н. Шилин. – Текст: непосредственный // Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2020. – Т. 16, № 3. – С. 14-27.Козубай, И. Разработка технических средств и метода диагностики повреждения обмоток силового масляного трансформатора 10/0,4 кВ / И. Козубай, У. А. Калматов, Т. С. Борукеев, О. С. Суйумбаев. – Текст: непосредственный // Журнал «Вестник КРСУ». – 2023. – Т. 23, № 4. – С. 21-28.