probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2022-24-4-165-177probener-2315Research ArticleМЕТОДЫ И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ВЕЩЕСТВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫMETHODS AND DEVICES FOR CONTROLLING AND DIAGNOSING MATERIALS, ARTICLES, SUBSTANCES AND NATURAL ENVIRONMENTМетод и устройство диагностики состояния высоковольтных изоляторов на основе непрерывной регистрации пространственного уровня электромагнитного излучения частичных разрядовMethodology and device for diagnostics of high-voltage insulators based on continuous recording of the spatial level of electromagnetic radiation of partial dischargesГалиеваТ. Г.GalievaT. G.

Галиева Татьяна Геннадьевна – аспирант

г. Казань

Tatyana G. Galieva

Kazan

79534929817@ya.ruИвановД. А.IvanovD. A.

Иванов Дмитрий Алексеевич – канд-т техн. наук, доцент, н.с. лаборатории физического приборостроения; доцент кафедры «Промышленная электроника и светотехника»

г. Казань

Dmitry A. Ivanov

Kazan

СадыковМ. Ф.SadykovM. F.

Садыков Марат Фердинантович – д-р техн. наук, профессор, заведующий лабораторией физического приборостроения; заведующий кафедрой «Теоретические основы электротехники»

г. Казань

Marat F. Sadykov

Kazan

АндреевН. К.AndreevN. K.

Андреев Николай Кузьмич – д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Приборостроение и мехатроника»

г. Казань

Nikolai K. Andreev

Kazan

ХамидуллинИ. Н.KhamidullinI. N.

Хамидуллин Ильдар Ниязович – студент

г. Казань

Ildar N. Khamidullin

Kazan

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian FederationКазанский государственный энергетический университет; Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского ФИЦ Казанский научный центр РАНРоссияKazan State Power Engineering University; Zavoisky Physical-Technical Institute FRC «Kazan Scientific Center of Russian Academy of Sciences»Russian Federation202217082022244165177Copyright © Галиева Т.Г., Иванов Д.А., Садыков М.Ф., Андреев Н.К., Хамидуллин И.Н., 20222022Галиева Т.Г., Иванов Д.А., Садыков М.Ф., Андреев Н.К., Хамидуллин И.Н.Galieva T.G., Ivanov D.A., Sadykov M.F., Andreev N.K., Khamidullin I.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/2315

ЦЕЛЬ. Разработка метода непрерывного неразрушающего контроля технического состояния высоковольтных изоляторов на основе регистрации среднего уровня мощности сигнала электромагнитного излучения с синхронной фильтрацией с привязкой к фазе приложенного напряжения, с учетом влажности и температуры окружающей среды. Аппаратная и программная реализация прибора на основе данной методики. Проведение экспериментальных исследований. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялись методы регистрации среднего уровня мощности электромагнитных сигналов. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрены различные физические методы регистрации частичных разрядов (ЧР) и определение их местоположения. На лабораторном стенде проведены исследования среднего уровня мощности сигнала дефектного и бездефектного высоковольтных изоляторов, находящихся под напряжением. Проведен эксперимент по определению временного затухания локального сигнала от ЧР. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработан метод для диагностики состояния высоковольтных изоляторов в процессе эксплуатации на основе непрерывного мониторинга уровня электромагнитного излучения с привязкой к фазе сетевого напряжения. Метод диагностики высоковольтных изоляторов дает возможность контролировать состояние изоляции удаленно и непрерывно.

THE PURPOSE. Development of diagnostic methods for high-voltage insulators in operation based on continuous recording of electromagnetic radiation. Hardware and software implementation of the device based on this technique. Carrying out experimental researches. METHODS. Received signal strength indicator measuring method of electromagnetic signals and method of determining the attenuation of electromagnetic radiation in space were used. RESULTS. The article describes relevance of the topic, considers various physical methods for registering partial discharges (PD) and their localization. Studies of the average signal level of defective and non-defective high-voltage insulators on load operation (10-15 kV) were carried out using the laboratory stand. An experiment was carried out to determine the space attenuation of a local signal from the PD. CONCLUSION. A technique for diagnosing high-voltage insulators during operation has been developed. This technique is based on continuous monitoring of electromagnetic radiation from partial discharges. Method for diagnosing high-voltage insulators makes it possible to monitor the insulation condition remotely and continuously.

Разработка метода диагностики изоляторовметодика неразрушающего контроля изоляциичастичные разрядывысоковольтные диэлектрические элементыdiagnostic method for insulatorsnon-destructive testing of insulationpartial dischargeshigh-voltage dielectric elementsНаучные исследования проводились в рамках выполнения госзадания ФИЦ КазНЦ РАН.Research were performed with the financial support from the government assignment for FRC Kazan Scientific Center of RAS.ReferencesПоложение ПАО «Россети» «О единой технической политике в электросетевом комплексе». Утверждено решением Совета директоров ПАО «Россети» от 31.03.2021. (протокол от 02.04.2021 № 450)Polozhenie PAO «Rosseti» «O edinoi tekhnicheskoi politike v elektrosetevom komplekse». Utverzhdeno resheniem Soveta direktorov PAO «Rosseti» ot 31.03.2021. (protokol ot 02.04.2021 № 450).Зарипов Д.К., Лопухова Т.В. Метод дистанционной диагностики высоковольтной изолирующей конструкции. // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2006. № 3-4. С. 56-60.Zaripov DK, Lopukhova TV. Metod distantsionnoi diagnostiki vysokovol'tnoi izoliruyushchei konstruktsii. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy energetiki. 2006; № 3-4:56-60.Бирюлин В. И., Куделина Д. В., Горлов А. Н. Определение напряженности электрического поля высоковольтных воздушных линий при коронном разряде // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2020. Т. 12. № 4(48). С. 85-93.Biryulin VI, Kudelina DV, Gorlov AN. Opredelenie napryazhennosti elektricheskogo polya vysokovol'tnykh vozdushnykh linii pri koronnom razryade // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta. 2020; 12(4(48): 85-93.Wang H., Cheng L., Liao R. et. al. Non-destructive testing method of microdebonding defects in composite insulation based on high power ultrasonic. // High Voltage, vol. 4, no. 3, pp. 167–172, Sep. 2019.Wang H., Cheng L., Liao R. et. al. Non-destructive testing method of micro-debonding defects in composite insulation based on high power ultrasonic. High Voltage. 2019;4(3):167–172.Базанов В. П., Базанов В. П., Спирин М. В. и др. Ультразвуковой метод контроля фарфоровой изоляции воздушных линий электропередачи 35-220 кВ // Энергетик. 2000. № 4. С. 16-17.Bazanov VP, Bazanov VP, Spirin MV. Et al. Ul'trazvukovoi metod kontrolya farforovoi izolyatsii vozdushnykh linii elektroperedachi 35 -220 kV. Energetik. 2000: 4; 16-17.Голенищев-Кутузов А. В., Ахметвалеева Л. В., Еникеева Г. Р. и др. Дистанционная диагностика дефектов в высоковольтных изоляторах. // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22. № 2. С. 117-127.Golenishchev-Kutuzov AV, Akhmetvaleeva LV, Enikeeva GR, et al. Distantsionnaya diagnostika defektov v vysokovol'tnykh izolyatorakh. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy energetiki. 2020; T. 22 (2):117-127.Ivanov D.A., Sadykov M.F., Yaroslavsky D.A., et al. Non-contact methods for high-voltage insulation equipment diagnosis during operation // Energies 2021, 14, 5670. https://doi.org/10.3390/en14185670.Ivanov D.A., Sadykov M.F., Yaroslavsky D.A., et al. Non-contact methods for high-voltage insulation equipment diagnosis during operation. Energies 2021,14,5670. https://doi.org/10.3390/en14185670Хазиева Р. Т., А. В. Мухаметшин. Разработка и исследование схемы измерения тока утечки при испытании изоляции повышенным выпрямленным напряжением // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 4. С. 145-155.Khazieva RT, Mukhametshin AV. Razrabotka i issledovanie skhemy izmereniya toka utechki pri ispytanii izolyatsii povyshennym vypryamlennym napryazheniem // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy energetiki. 2021; 23(4): 145-155.Zheng Q., Luo L., Song H., et al. Intelligent learning approach fo r UHF partial discharge localisation in air -insulated substations. // High Voltage. 2020. V. 5, no. 5, pp. 583–590.Zheng Q., Luo L., Song H., et al. Intelligent learning approach for UHF partial discharge localisation in air-insulated substations. High Voltage. 2020;5(5):583–590.Калинчук Ю.А., Второва Л.В., Калинчук Ф.А. Устройство ультразвукового контроля высоковольтных изоляторов под напряжением. Патент на полезную модель № RU(11) 59 258(13) U1. Заявка 2006129500/22, 14.08.2006, опубл. 10.12.2006 Бюл. 34.Kalinchuk YuA, Vtorova LV, Kalinchuk FA. Ustroistvo ul'trazvukovogo kontrolya vysokovol'tnykh izolyatorov pod napryazheniem. Patent na poleznuyu model' № RU(11) 59 258(13) U1. Zayavka 2006129500/22, 14.08.2006, opubl. 10.12.2006 Byul. 34.Голенищев-Кутузов, А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Иванов Д.А., и др. Дистанционный контроль технического состояния фарфоровых высоковольтных изоляторов. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018; 20 (3-4); с. 99-107.Golenishchev-Kutuzov AV, Golenishchev-Kutuzov VA, Ivanov DA, et al. Distantsionnyi kontrol' tekhnicheskogo sostoyaniya farforovykh vysokovol'tnykh izolyatorov. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy energetiki. 2018;20 (3-4): 99-107.Зарипова А. Д., Зарипов Д. К., Усачев А. Е. Критерии выявления дефектов оборудования для тепловизионной системы контроля электрической подстанции // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т. 19. №. 5-6.Zaripova AD, Zaripov DK, Usachev A. E. Kriterii vyyavleniya defektov oborudovaniya dlya teplovizionnoi sistemy kontrolya elektricheskoi podstantsii. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy energetiki. 2017; 19 (5-6).Biswas S., Koley C., Chatterjee B., Chakravorti S. A methodology for identification and localization of partial discharge sources using optical sensors. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2012, 19, pp. 18–28.Biswas S., Koley C., Chatterjee B., Chakravorti S. A methodology for identification and localization of partial discharge sources using optical sensors. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2012, 19 :18–28.Голенищев-Кутузов А. В., Голенищев-Кутузов В. А., Синюгин И. Е. [и др.]. Дистанционная диагностика высоковольтных полимерных изоляторов // Известия высших учебных за ведений. Проблемы энергетики. 2014. № 7 -8. С. 77-82.Katkov VI, Evdokimov YuK, Sagdiev RK, Okhotkin GP. Sposob i ustroistvo beskontaktnogo distantsionnogo kontrolya tekhnicheskogo sostoyaniya vysokovol'tnykh lineinykh izolyatorov vozdushnykh linii elektroperedach / Patent № RU2753811 C1, 23.08.2021 Byul.№24. Zayavka 2020126832, 29.04.2020.Голенищев-Кутузов А.В., Иванов Д.А., Потапов А.А., и др. Использование бесконтактных методов диагностики высоких электрических полей // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019. Т. 21 (4). С . 123-133.Golenishchev-Kutuzov AV, Ivanov DA, Potapov AA, et al. Ispol'zovanie beskontaktnykh metodov diagnostiki vysokikh elektricheskikh polei. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy energetiki. 2019; 21 (4):123-133.Khan U., Lazaridis P., Mohamed H., et al. An efficient algorithm for partial discharge localization in high-voltage systems using received signal strength // Sensors. 2018. Vol. 18, 4000; doi:10.3390/s18114000.Khan U., Lazaridis P., Mohamed H., et al. An efficient algorithm for partial discharge localization in high-voltage systems using received signal strength. Sensors. 2018;18, 4000; doi:10.3390/s18114000.Portugues I.E., Moore, P.J., Glover I.A. et al. RF-based partial discharge early warning system for air-insulated substations // IEEE Trans. Power Deliv. 2009. 24 (1), pp. 20–29.Portugues I.E., Moore, P.J., Glover I.A. et al. RF-based partial discharge early warning system for air-insulated substations. IEEE Trans. Power Deliv. 2009 ;24 (1):20–29.Iorkyase T., Tachtatzis Ch., Lazaridis P., et al. Low-complexity wireless sensor system for partial discharge localization // IET Wireless Sensor Systems, V. 9, Is. 3. June 2019, pp. 158-165.Iorkyase T., Tachtatzis Ch., Lazaridis P., et al. Low-complexity wireless sensor system for partial discharge localization. IET Wireless Sensor Systems, 2019;9(3):158-165.PD-Map – система оперативного поиска и локации дефектов оборудования открытых высоковольтных подстанций. [Электронный ресурс]: Режим доступа: https://dimrus.ru/pdmap.html.PD-Map – sistema operativnogo poiska i lokatsii defektov oborudovaniya otkrytykh vysokovol'tnykh podstantsii. [Elektronnyi resurs]: Rezhim dostupa: https://dimrus.ru/pdmap.htmlВдовиков В.П. Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования. Новосибирск: Наука, 2007.Vdoviko V.P. Chastichnye razryady v diagnostirovanii vysokovol'tnogo oborudovaniya. Novosibirsk: Nauka, 2007.Jia T., Zheng N., Sun A., et al. Partial Discharge Localization through a UHF Signal Amplitude Strength Attenuation Approach // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 486, 2019 4th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (ACPEE 2019) 28–31 March 2019, Hangzhou, China.Jia T., Zheng N., Sun A., et al. Partial Discharge Localization through a UHF Signal Amplitude Strength Attenuation Approach. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 486, 2019 4th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (ACPEE 2019) 28–31 March 2019, Hangzhou, China.Zhou N., Luo L., Sheng G. and Jiang X. High Accuracy Insulation Fault Diagnosis Method of Power Equipment Based on Power Maximum Likelihood Estimation // in IEEE Transactions on Power Delivery. 2019. V. 34 (4), pp. 1291-1299. doi: 10.1109/TPWRD.2018.2882230.Zhou N., Luo L., Sheng G. and Jiang X. High Accuracy Insulation Fault Diagnosis Method of Power Equipment Based on Power Maximum Likelihood Estimation. in IEEE Transactions on Power Delivery. 2019;34(4):1291-1299. doi: 10.1109/TPWRD.2018.2882230.Иванов Д.А., Горячев М.П., Садыков М.Ф., и др. Устройство оперативного онлайн-мониторинга технического состояния высоковольтных линий электропередачи. Патент на полезную модель RU211126U1, 23.05.2022. Заявка № 202012 4117 от 21.07.2020.Ivanov DA, Goryachev MP, Sadykov MF et al. Ustroistvo operativnogo onlainmonitoringa tekhnicheskogo sostoyaniya vysokovol'tnykh linii elektroperedachi. Patent na poleznuyu model' RU211126U1, 23.05.2022. Zayavka № 2020124117 ot 21.07.2020.Галиева Т. Г., Иванов Д. А., Садыков М. Ф., и др. Лабораторный стенд для разработки метода и системы непрерывного бесконтактного неразрушающего контроля технического состояния изоляционного оборудования // Омский научный вестник. 2021. № 5 (179). С. 80-87.Galieva TG, Ivanov DA, Sadykov MF, et al. Laboratornyi stend dlya razrabotki metoda i sistemy nepreryvnogo beskontaktnogo nerazrushayushchego kontrolya tekhnicheskogo sostoyaniya izolyatsionnogo oborudovaniya. Omskii nauchnyi vestnik. 2021; 5(179): 80-87.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.