Содержание к диссертации
Введение
1 Проблемы и методы контроля состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования в рабочем режиме 11
1.1 Современное состояние диагностики высоковольтного электроэнергетического оборудования 11
1.2 Методы регистрации сигналов от частичных разрядов в изоляции высоковольтного электроэнергетического оборудования 19
1.3 Физические поля высоковольтного электроэнергетического оборудования и их связь с дефектами 23
1.4 Источники электромагнитных полей (коронные разряды, поверхностные частичные разряды, частичные разряды во внутренней изоляции) 25
1.5 Основные проблемы, возникающие при регистрации сигналов от частичных разрядов с помощью электромагнитного измерительного преобразователя 36
1.6 Преимущества системы контроля технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования на основе измерения и анализа энергетических спектров его электромагнитных полей 41
2 Излучающие свойства конструкции высоковольтного электроэнергетического оборудования 44
2.1 Основные элементы конструкции силового автотрансформатора. Места расположения источниковэлектромагнитных полей 44
2.2 Расчет распределения электромагнитного поля силового автотрансформатора 49
2.3 Программный продукт "MMANA" и его возможности 63
2.4 Модель силового автотрансформатора в программном продукте "MMANA" 64
2.5 Оценка границы между ближней и дальней зоной для излучающих элементов конструкции силового автотрансформатора 70
3 Разработка методики измерения диагностической электромагнитной обстановки на высоковольтной подстанции 77
3.1 Общая и диагностическая электромагнитные обстановки 77
3.2 Источники электромагнитных возмущений на высоковольтной подстанции, влияющие на формирование общей электромагнитной обстановки 78
3.3 Виды селекции, применяемые при регистрации сигналов от частичных разрядов с помощью электромагнитного измерительного преобразователя 91
3.4 Методика измерения диагностической электромагнитной обстановки на высоковольтной подстанции 92
3.5 Пример определения диагностической электромагнитной обстановки для силового автотрансформатора высоковольтной подстанции 95
3.6 Результаты экспериментального исследования электромагнитного поля силового автотрансформатора 102
4 Информационно-измерительный комплекс для исследования электромагнитных полей от частичных разрядов 109
4.1 Назначение и задачи информационно-измерительного комплекса 109
4.2 Основные технические требования, предъявляемые к информационно-измерительному комплексу 110
4.3 Структурная схема и состав информационно-измерительного комплекса 115
Основные результаты диссертации 122
Список используемых источников 124
Приложение А 137
Приложение Б 146
Приложение В 154
- Современное состояние диагностики высоковольтного электроэнергетического оборудования
- Основные элементы конструкции силового автотрансформатора. Места расположения источниковэлектромагнитных полей
- Источники электромагнитных возмущений на высоковольтной подстанции, влияющие на формирование общей электромагнитной обстановки
- Основные технические требования, предъявляемые к информационно-измерительному комплексу
Введение к работе
В России пик прироста мощности высоковольтного электроэнергетического оборудования приходился на первую половину восьмидесятых годов двадцатого века. Очевидно, что через несколько лет потребности электроэнергетики будет обеспечивать в подавляющем большинстве силовое оборудование, отслужившее нормативный срок службы (25-30 лет). Возможности по замене такого дорогостоящего оборудования весьма ограничены, и возникает проблема распределения необходимых инвестиций на достаточно продолжительный период времени.
В современной электроэнергетической отрасли большое внимание уделяется разработке долговременной стратегии по обновлению и продлению срока службы высоковольтного электроэнергетического оборудования, входящего в состав электротехнических комплексов и систем промышленного, транспортного и специального назначения. Внедрение такой программы требует разработки новых методов и технологий по оценке технического состояния и выявления тех единиц оборудования, продолжение работы которых связано с наибольшим риском [1].
Актуальность исследований, связанных с диагностикой высоковольтного электроэнергетического оборудования, обусловлена следующими основными причинами. Во-первых, увеличение единичных мощностей силового оборудования приводит к увеличению объема разрушений при отказе. Во-вторых, развитие электротехнических комплексов и систем приводит к возрастанию количества оборудования, а, следовательно, и к увеличению количества аварий. В-третьих, рост стоимости высоковольтного электроэнергетического оборудования приводит к необходимости наиболее полного использования его ресурса. В-четвертых, рост разветвлённости распределительных цепей и сложности управления ими требует заблаговременного предупреждения о возможных отказах
оборудования. Эти и другие причины ставят проблемы диагностики ВВЭО на одно из первых мест в системе обслуживания [2].
Традиционно оборудование в электроэнергетике обслуживалось по регламенту. Однако наиболее экономный способ обслуживания - по фактическому техническому состоянию и в энергетике проявляется высокая активность в изыскании и применении современных методов диагностики оборудования. Оценка текущего состояния высоковольтных установок позволяет значительно снизить затраты на ремонт и повысить эффективность его проведения, оценить текущее состояние электрооборудования с определением запаса его работоспособности, что особенно актуально для оборудования, отработавшего 15 лет и более. Опыт эксплуатации показывает, что при соблюдении нормативных нагрузочных режимов, своевременном проведении ремонтов и качественном их выполнении срок службы ВВЭО может быть увеличен [3].
В вопросах исследования работоспособности и качества функционирования высоковольтного электроэнергетического оборудования в составе электротехнических комплексов и систем есть свои специфические особенности. Поскольку циклы планирования вывода в ремонт или замены оборудования занимают месяцы, то акценты сдвигаются в сторону ранней диагностики и предупреждения отказов оборудования, находящегося в непрерывной эксплуатации под рабочим напряжением [4].
Техника контроля и диагностики электроэнергетического оборудования в рабочих режимах, получившая название "ON-LINE Мониторинга", стала реальностью, которая уверенно оттесняет и заменяет традиционные приемы эксплуатации и обслуживания оборудования [5].
Разработаны и активно внедряются способы теплового, оптического и акустического контроля под рабочим напряжением. Измерение интенсивности и анализ тепловых, световых и акустических полей с применением достижений вычислительной техники позволяет судить о
наличии дефектов, а иногда и мест их расположения. Дистанционные методы контроля оборудования, основанные на регистрации этих полей предусматривают разработку специальной аппаратуры, а также методик, позволяющих создавать "диагностические карты" оборудования, которые существенно облегчают решение задачи определения характера и мест повреждений.
В рабочем режиме высоковольтное электроэнергетическое
оборудование является источником электромагнитных полей, которые
существенно влияют на работу систем автоматики и радиосвязи. Новейшие
разработки в области измерительной техники позволяют формировать
информационно-измерительные комплексы для исследования
электромагнитных полей от сравнительно слабых источников, располагающихся в отдельных элементах конструкции высоковольтного оборудования. Динамика развития интенсивности сигналов на отдельных частотах, энергия излучения в определенных диапазонах частот, характерные изменения формы сигналов с ростом числа источников электромагнитных полей, и другие признаки могут стать той информационной базой, по которой можно определить характер и место расположения источников, а в дальнейшем осуществлять диагностику технического состояния высоковольтных установок [6].
Одним из перспективных методов оценки технического состояния в рабочих режимах является исследование электромагнитных полей, излучаемых высоковольтным электроэнергетическим оборудованием. Этот метод обеспечивает дистанционный анализ исследуемого объекта в различных режимах его эксплуатации и является принципиально новым подходом к контролю состояния ВВЭО станций и подстанций, позволяющий в короткие сроки и при малых эксплуатационных затратах:
повысить надежность электроснабжения;
предотвратить выход из строя дорогостоящего оборудования;
увеличить время между ревизиями;
сократить число измерений на оборудовании, требующих его вывода из рабочего режима.
Подробные исследования электромагнитных полей высоковольтного электроэнергетического оборудования в контексте проблемы его технической диагностики до недавнего времени не производилось ни в России, ни за рубежом. Первые шаги в этом направлении были сделаны на Дальнем Востоке в лаборатории "Электрофизика и электроэнергетика" Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, кафедре "Теоретическая и общая электротехника" Дальневосточного государственного технического университета, кафедре "Радиотехническое вооружение" Тихоокеанского военно-морского института, кафедре "Радиоэлектроника и радиосвязь" Морского государственного университета.
Результаты исследований отображены в диссертациях В. И. Сигиды "Электромагнитные поля электроэнергетического оборудования в задачах диагностирования" и Н. Н. Петрунько "Анализ процессов образования и распространения электромагнитных излучений высоковольтного электроэнергетического оборудования", а также в статьях авторов из вышеназванных учреждений.
Целью работы является моделирование и регистрация электромагнитных полей электроэнергетического оборудования для диагностирования его технического состояния.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Рассмотреть проблематику диагностирования силового оборудования с целью определения роли и места методики оценки технического состояния ВВЭО на основе анализа его электромагнитных полей. Проанализировать источники ЭМП. Изучить современные методы регистрации сигналов от частичных разрядов в изоляции высоковольтного оборудования. Рассмотреть проблемы, возникающие при регистрации
частичных разрядов, с помощью электромагнитного измерительного преобразователя.
2. Провести анализ излучающих свойств конструкции высоковольтного
электроэнергетического оборудования на примере силового
автотрансформатора. Выполнить расчет пространственного распределения
электромагнитного поля автотрансформатора с учетом взаимного
переизлучения его высоковольтных вводов. Построить модель силового
автотрансформатора как источника ЭМП. Определить границу между
ближней и дальней зонами для исследуемого автотрансформатора.
3. Проанализировать источники электромагнитных возмущений на
высоковольтной подстанции, влияющие на формирование общей
электромагнитной обстановки. Разработать и экспериментально опробовать
методику измерения диагностической электромагнитной обстановки.
4. Сформировать основные технические требования, предъявляемые к
информационно-измерительным комплексам для регистрации и анализа
энергетических спектров электромагнитных полей от частичных разрядов,
возникающих во внутренней изоляции высоковольтного
электроэнергетического оборудования. Определить состав информационно-
измерительного комплекса.
Современное состояние диагностики высоковольтного электроэнергетического оборудования
Контроль состояния во время работы и при периодических обследованиях входит в состав профилактических мероприятий по поддержанию работоспособности ВВЭО. Выявление дефектов, возникающих в процессе работы высоковольтных установок, их обнаружение на ранних стадиях развития, а также своевременное принятие правильных решений по ликвидации этих дефектов до возникновения аварийной ситуации обеспечивают высокий коэффициент готовности, сокращение времени простоя, снижение затрат на ремонты, продление срока службы оборудования [7].
В тяжелых экономических условиях, когда обновление энергетического оборудования затруднено, а зачастую и просто невозможно, диагностика является неотъемлемым элементом эксплуатации. Кроме того, хроническое недофинансирование энергетики, многократное увеличение стоимости нового оборудования делают проблематичным замену устаревшего ВВЭО. Становится очевидной экономическая целесообразность продления срока эксплуатации оборудования при наличии эффективной системы эксплуатационного контроля [8].
Использование методов и средств технической диагностики приводит к повышению надёжности работы оборудования. В этом случае уменьшение аварийных простоев и ремонтных затрат достигается благодаря раннему выявлению уже возникших в процессе эксплуатации дефектов и своевременному их устранению [9].
В настоящее время перед ремонтными предприятиями существует актуальная проблема сокращения производственных затрат и сроков проведения ремонта при одновременном повышении качества и производительности труда. По этой причине ведется поиск новых эффективных методов оценки состояния. Существующие методы профилактического контроля и диагностики обладают значительной трудоемкостью и недостаточной метрологической надёжностью. Кроме того, применение действующих методик не позволяет с полной достоверностью определять и прогнозировать состояние контролируемого объекта. Это требует совершенствование старых и создания новых, более эффективных по производительности, безопасности и метрологической точности технологий профилактического контроля. Выявление дефектов на ранних стадиях их развития позволяет своевременно вывести оборудование в ремонт, который в этом случае оказывается существенно более простым и дешевым. При этом на первый план выходят методы диагностики, которые обеспечивают контроль текущего состояния оборудования на месте его установки, под рабочим напряжением и, желательно, в процессе нормальной эксплуатации [10, 11]. Определенным толчком для утверждения и развития контроля под напряжением стал симпозиум СИГРЭ "Diagnostic and Maintenance Techniques" в 1993 г. в Берлине, где был обсужден опыт крупнейших энергосистем мира, а также представлен целый ряд новых разработок. Очевидно, что в последующий период времени интерес к проблемам "ONLINE" Мониторинга возрос еще больше. В 1995-1996 гг. эта тема была в центре внимания целого ряда международных конференций, в том числе: "Life cycle management of Power Transformers" в Торонто, 1995 г.; "Doble Client Conference" в Бостоне, 1996 г.; заседаний комитетов IEEE в Сан- Франциско в апреле; "Condition monitoring in High Voltage Substations" в Лезерхеде (Великобритания) в мае 1996 г. Значительным событием стал Международный семинар "Operation Reliability and Condition Monitoring of High Voltage Transformers" (Повышение надежности и эффективности контроля трансформаторов в эксплуатации), состоявшийся в Запорожье (Республика Украина) в мае 1996г., на котором было представлено 28 докладов и состоялся обмен опытом между специалистами стран Запада и Востока, что ранее было мало доступно. Можно отметить, что условия развития "ON-LINE" техники противоречивы: - парк крупных трансформаторов значительно постарел (в том числе и трансформаторов так называемых оптимизированных конструкций с уменьшенными размерами изоляции, для которых отсутствует опыт «болезней старения», но в то же время существует экономическая необходимость продолжения их эксплуатации свыше нормированного срока службы; - при очевидной необходимости предотвращения отказов, особенно катастрофических (взрыв, пожар, разлив масла и прочих), одновременно требуется снижение эксплуатационных затрат; - наряду с возрастанием потока сложной информации о состоянии оборудования имеет место фактическое уменьшение числа экспертов. Типичными препятствиями при внедрении даже самых привлекательных систем контроля под напряжением являются их сравнительно высокая стоимость, отсутствие достаточной нормативно-технической базы, и психологическая нагрузка на эксплуатационный персонал, который становится ответственным как за выбор методов контроля, так и за принятие решений по отключению оборудования от сети [5]. Основным вопросом, на который должна ответить диагностическая система является возможность или невозможность дальнейшей безопасной эксплуатации оборудования. Зачастую аварии связаны не с нарушением регламентируемых сроков проведения профилактического обследования маслонаполненного оборудования, а с несовершенством существующего комплекта измерительно-диагностической аппаратуры, норм и методов обследования изоляции высоковольтных вводов [12]. Диагностика оборудования является весьма сложной и крайне ответственной работой, требующей высокой профессиональной подготовки персонала, знания конструктивных особенностей электроэнергетического оборудования, а также оснащения диагностических лабораторий современной высокоточной аппаратурой, предполагающей высокую степень компьютеризации [13]. Основными импульсами для развития методов диагностики обычно являются случаи повреждения оборудования в эксплуатации, представляющие собой некий концентрированный опыт и определяющие как актуальность, так и эффективность средств диагностики.
Основные элементы конструкции силового автотрансформатора. Места расположения источниковэлектромагнитных полей
В данной работе проведен анализ излучающих свойств конструкции электроэнергетического оборудования на примере силового автотрансформатора типа АОДЦТН 16700/500/220 (рисунок 2.1), как одной из основных единиц оборудования высоковольтных подстанций России, входящих в состав ЭТКС промышленного, транспортного и специального назначения.
Как показано в главе 1, силовой автотрансформатор является источником высокочастотного электромагнитного поля, которое несет в себе ценную информацию о его техническом состоянии, причем эта информация непрерывно передается в эфир. С помощью анализа ЭМП возможна диагностика как всего объекта в целом, так и отдельных его частей, в том числе оценка качества внутренней и внешней изоляции.
Источниками ЭМП являются разрядные процессы, как в наружных, так и во внутренних частях автотрансформатора. Наиболее вероятными местами возникновения коронных разрядов являются шины и точки подсоединения шин к высоковольтным вводам силового автотрансформатора. Источники поверхностных частичных разрядов вероятнее всего будут распределены по поверхности фарфоровых рубашек высоковольтных вводов. Частичные разряды во внутренней изоляции возникают, как в основной изоляции обмоток автотрансформатора, так и в изоляции высоковольтных вводов. Также ЧР могут возникать в контактных соединениях устройства РПН [1].
Характерными элементами конструкции автотрансформатора (рисунок 2.2) являются: бак (І), ввод на напряжение 500 кВ (2), ввод на напряжение 220 кВ (3), три ввода на напряжение 35 кВ (4), устройство РПН (5), расширительный бак (б). К вводам трансформатора присоединены шины на напряжение 500 кВ, 220 кВ, 35 кВ [1]. Для оценки технического состояния силовых AT чрезвычайно важно знать информацию об уровне и интенсивности частичных разрядов. Это обусловлено тем, что с частичными разрядами связано более половины всех дефектов в высоковольтном электроэнергетическом оборудовании. Например, в таблице 2 Л приведены обобщенные за период с 1999 по 2003 год данные профилактической диагностики силовых автотрансформаторов на напряжение 500 кВ, проводимой на подстанции "Дальневосточная" [30-39]. В таблице 2.2 приведены общие по России данные по отказам силовых трансформаторов [14]. Из таблицы 2.1 видно, что число дефектов в высоковольтных вводах напрямую связанных с частичными разрядами составляет 51,3 %. Если при этом еще учесть число дефектов в активной части обмотки 22,9 %, то общее число дефектов в автотрансформаторах, связанных с частичными разрядами составит 74,2%. В общих данных по России число дефектов связанных с частичными разрядами также составляет более половины от всех дефектов — 69,3 %. Приведенные цифры показывают, что частичные разряды являются наиболее важным критерием оценки технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования.
Электромагнитные поля, связанные с частичными разрядами во внутренней изоляции, излучаются в окружающее пространство через элементы конструкции, изолированные от корпуса автотрансформатора. Это обусловлено тем, что корпус автотрансформатора заземлен и исполняет роль достаточно хорошего "экрана" для всех высокочастотных электромагнитных полей, исходящих от источников частичных разрядов, расположенных внутри бака автотрансформатора. Излучающими элементами конструкции автотрансформатора являются высоковольтные вводы как для источников электромагнитных полей от частичных разрядов, возникающих из-за внутренних дефектов изоляции вводов, так и для источников, находящихся внутри бака. Также в пространство будет излучаться и электромагнитное поле искровых разрядов от дефектов магнитопровода [1].
Источники электромагнитных возмущений на высоковольтной подстанции, влияющие на формирование общей электромагнитной обстановки
Под электромагнитной обстановкой согласно ГОСТ Р 30372-92 понимают совокупность электромагнитных явлений, процессов в заданной области пространства в частотном и временных диапазонах. Руководящий документ Международной электрической комиссии №50 глава 161-90 дает более краткое определение - совокупность электромагнитных явлений существующих в данном месте.
До сих пор электромагнитная обстановка вблизи и на территории высоковольтной подстанции рассматривалась только с точки зрения способности электромагнитных полей, а также электрических токов и напряжений влиять на работу радиоэлектронных устройств или оказывать нежелательные воздействия на биологические объекты. Подобные задачи относятся к разделам электромагнитной совместимости, в которых электромагнитные поля от высоковольтного электроэнергетического оборудования рассматриваются как непреднамеренные помехи. В этом случае электромагнитную обстановку разделяют на внешнюю по отношению к системе или отдельному радиоэлектронному устройству и внутреннюю. Внешняя ЭМО характеризуется полем дальней зоны и, как правило, определяется действием электромагнитной помехи и полезного сигнала через антенну. Внутренняя электромагнитная обстановка во многих случаях, особенно на частотах ниже 100 МГц, зависит от поля ближней зоны или от токов электромагнитных помех.
В настоящее время формируется новое направление в диагностике высоковольтного электроэнергетического оборудования, в котором электромагнитная обстановка рассматривается не как помехонесущее поле, а как информационное пространство анализ которого позволяет оценить техническое состояние объекта. И в этом случае электромагнитную обстановку целесообразно подразделять на общую и диагностическую.
Под общей электромагнитной обстановкой понимается совокупность наведенных токов и напряжений, электромагнитных полей любой интенсивности от всех источников электромагнитных возмущений, действующих на высоковольтной подстанции. Диагностическая электромагнитная обстановка имеет ряд особенностей и несет в себе тот объем информации, который необходим для оценки технического состояния конкретной единицы оборудования. Во-первых, диагностическая ЭМО формируется из общей электромагнитной обстановки путем резкого ограничения по частотному диапазону и имеет более жесткую привязку к конкретной единице высоковольтного электроэнергетического оборудования. Во-вторых, она несет данные о конкретных источниках электромагнитных излучений. В-третьих, информация о диагностической ЭМО должна в максимальной степени отражать динамику происходящих в высоковольтном электроэнергетическом оборудовании процессов, указывая на изменение интенсивности ЭМП, добавление новых источников и т. д. [39, 47]. Источники электромагнитных возмущений на высоковольтной подстанции, влияющие на формирование общей электромагнитной обстановки Как уже отмечалось, полная ЭМО представляет собой совокупность токов, напряжений и ЭМП от всех источников электромагнитных возмущений на высоковольтной подстанции. К настоящему времени источники электромагнитных возмущений, формирующие общую ЭМО на высоковольтной подстанции, достаточно хорошо изучены. Состав этих источников может меняться при переходе от одной высоковольтной подстанции к другой. Не все источники помех из общего перечня реально могут быть использованы в диагностических целях. Те же из них, для которых возможна регистрация электромагнитных полей, их селекция и обработка, могут быть выделены в отдельный список, и стать базой для измерения диагностической электромагнитной обстановки. Рассмотрим наиболее мощные источники электромагнитных возмущений на высоковольтной подстанции, которые вполне могут служить источниками информации об интенсивности физических процессов в высоковольтных установках, техническом состоянии как объектов в целом, так и отдельных их узлов [51]. Аварийные разности потенциалов между различными заземляющими устройствами, а также различными точками одного заземляющего устройства Основным параметром, характеризующим заземляющее устройство, является его сопротивление растеканию тока на промышленной частоте. Для больших заземляющих устройств к нему добавляются сопротивления оснований электроустановок относительно опорной точки, для которой измерялось сопротивление растеканию. Для характеристики перепадов потенциала в пределах заземляющего устройства традиционно используются понятия напряжения шага и напряжения прикосновения. Эти понятия введены из соображений электробезопасности персонала. Напряжения зависят не только от параметров системы заземления, но и от ожидаемых значений токов короткого замыкания. Во многих случаях также нормируется предельное значение аварийного потенциала на заземляющем устройстве. Экспериментальные методы измерения сопротивления растеканию и сопротивлений оснований основаны на методе "амперметра-вольтметра". При этом часто применяют специальные приборы, представляющие собой, фактически, комбинацию амперметра, вольтметра и источника тока для "прогрузки" заземляющего устройства. В большинстве случаев "прогрузка" осуществляется генератором, который присоединяется к заземляющему устройству объекта. Второй полюс источника присоединяется к некоторой опорной точке в пределах заземляющего устройства. Обычно в качестве такой точки выбирается нейтраль одного из трансформаторов. В этом случае можно говорить, что моделируется короткое замыкание в пределах объекта с возвратом тока к нейтрали собственного трансформатора. Измеряется потенциал нагруженного аппарата (конструкции) относительно удаленной земли. Частное от деления потенциала на ток называют сопротивлением основания аппарата (конструкции). При измерениях сопротивлений растеканию и сопротивлений оснований имитируются два предельных случая коротких замыканий: с полным возвратом тока в систему и с полным возвратом тока к нейтрали одного из собственных трансформаторов объекта.
Основные технические требования, предъявляемые к информационно-измерительному комплексу
Приемные антенны предназначены для регистрации ЭМП высоковольтного электроэнергетического оборудования. Набор приемных антенн информационно-измерительного комплекса включает в себя направленные и ненаправленные измерительные антенны, перекрывающие весь исследуемый диапазон частот. Ненаправленные антенны служат для оценки уровня общей "помеховой" обстановки на исследуемой высоковольтной подстанции. Направленные антенны необходимы для определения пространственной локализации источника электромагнитных полей. Направленные антенны должны иметь большой коэффициент усиления (не менее 10 дБ) и острую диаграмму направленности - ширина диаграммы на частотах менее 1 ГГц не более 60, на частотах от 1 ГГц до 2 ГГц не более 30, с малым уровнем заднего и боковых лепестков (подавление не менее 10 дБ). Исходя из этих требований, анализ существующих на сегодняшний день направленных антенн показал, что диапазон от 100 МГц до 2 ГГц необходимо разбить на 2 поддиапазона: от 100 МГц до 1 ГГц, от 1 ГГц до 2 ГГЦ. В первом поддиапазоне целесообразно использовать логопериодические антенны, во втором параболические антенны.
Следует обратить внимание на материал, из которого изготавливается антенна. В диапазоне от 100 МГц до 1 ГГц допустимо использование сплавов алюминия, что существенно облегчает и удешевляет конструкцию без какого-либо заметного ухудшения качества. На частотах выше 1 ГГц лучший результат дает использование материалов с высокой проводимостью, таких как медь, латунь. Это повышает добротность антенны и сводит к минимуму потери. Устройство коммутации осуществляет переключение измерительных антенн в зависимости от выбранного диапазона частот анализа спектра и свойств исследуемых высоковольтных объектов. Линии связи служат для осуществления электрических связей между устройствами комплекса. Измерительное оборудование предназначено для преобразования и представления принятого антенной сигнала в удобной для дальнейшей обработки форме. Для анализа электромагнитных полей по спектральной плотности мощности излучения в качестве измерительного оборудования могут использоваться анализаторы спектра и сканирующие приемники. Однако проведенный анализ показал, что на начальных этапах исследований применение сканирующих приемников нецелесообразно. Это связано с тем, электромагнитное излучение от высоковольтного электроэнергетического оборудования представляет собой периодический шумовой процесс, промодулированный колебаниями низкой частоты. Причем модулирующие низкочастотные колебания могут иметь период нескольких десятков секунд. Что невозможно регистрировать с помощью сканирующего приемника. Также следует учитывать, что приобретение широкодиапазонных сканирующих приемников осуществляется под надзором Федеральной службы безопасности и службы государственного надзора за связью и регламентируется постановлениеїм № 157 правительства Российской Федерации от 25 февраля 2000 года. Этот факт существенно ограничивает возможность применения сканирующих приемников в данных измерительных комплексах. Дополнительно в состав измерительного оборудования входят измерители влажности, давления, температуры. Информация от них не относится к диагностируемому оборудованию, но может оказаться важной для последующего анализа. Оборудование управления, сбора и обработки информации в оптимальном случае представляет собой персональный компьютер со специально разработанным программным обеспечением. Работа системы учитывает данные предыдущих измерений, позволяет накапливать базу данных. Хранение информации удобно для пользователя и доступно за достаточно большой период времени. В случае использования мобильного информационно-измерительного комплекса оборудование управления, сбора и обработки информации представляет собой "ноутбук". Информация сохраняется в базе данных на жестком диске в "ноутбуке" и может быть скопирована на персональный компьютер. В связи с тем, что обработка результатов производится с помощью программной среды "Mathlab 6.5", можно сформировать основные требования, предъявляемые к компьютеру, исходя из минимальных системных требований для работы программного продукта "Matlab 6.5": - процессор - Intel Pentium III 450 МГц; - оперативное запоминающее устройство — не менее 128 Мб; - Жесткий диск - около 20 Гб свободного места для хранения базы данных. Программное обеспечение для информационно-измерительного комплекса в своем составе содержит следующие блоки [56]: - блок данных мониторинга (служит для хранения и обработки полученной информации); - блок интерфейса пользователя (осуществляет непосредственную связь между пользователем и базой данных); - блок взаимодействия с устройством коммутации и измерительным оборудованием (осуществляет коммутацию и управление ориентацией антенн, задание режимов работы измерительного устройства); - блок визуализации данных (предназначен для графического представления данных с возможностью выполнения операций сравнения данных мониторинга за различные интервалы времени); - блок оценки технического состояния исследуемого объекта (предназначен для выдачи рекомендаций по дальнейшей эксплуатации исследуемого объекта в соответствии с заданными критериями). Блок данных мониторинга представляет собой систему упорядоченных каталогов и файлов. Для хранения протоколов была предложена иерархическая структура хранения данных (рисунок 4.3). Протоколы мониторинга по сути своей являются обычными текстовыми файлами определенного формата. Следует отметить, что из этого блока данные могут быть использованы для обработки математическими пакетами и поэтому представляются в виде набора текстовых файлов, которые очень удобны для экспорта в стандартные внешние пакеты. В блок данных мониторинга заносятся данные о применяемой при измерениях "топологической карте", состоянии окружающей среды и электромагнитного фона в районе высоковольтной подстанции.
