Особенности релаксационного процесса в RC-цепи при воздействии синусоидального напряжения
Ключевые слова:
нелинейная электрическая цепь, релаксационные процессы, математическое моделирование, параметры серий импульсов, высоковольтное оборудование, частичные разряды
Аннотация
Статья посвящена исследованию свойств релаксационного процесса в нелинейной электрической цепи при воздействии синусоидального напряжения. Электронные устройства и процессы, в основе которых лежат релаксационные принципы, являются источниками специфических серий импульсов, мониторинг которых позволяет делать заключение о технических параметрах этих устройств и процессов. Примером может являться возникновение серии частичных разрядов в высоковольтном устройстве. Существенным фактором частичных разрядов является их множественность как во времени, так и в пространстве, рассосредоточенных в априори неизвестном количестве дефектов. Ставится задача определения числа дефектов и соответствующей группировке всего множества частичных разрядов по дефектам. Как результат решения задачи следует считать внутренние детерминированные соотношения, представленные в терминах классической теории электрических цепей. Выявлены аналитические соотношения для детерминированной составляющей частичных разрядов в потенциальных дефектах электроизоляции. Полученные соотношения характеризуют временные промежутки между отдельными разрядами внутри дефекта изоляции. Эти временные промежутки однозначно связаны с параметрами дефекта и могут служить основой для выявления этого дефекта на фоне других частичных разрядов. В качестве примера приведен результат математического моделирования релаксационного процесса с заданными параметрами.
Литература
1. Коробейников С.М., Овсянников А.Г. Физические механизмы частичных разрядов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2022, 267 с.
2. Овсянников А.Г. Недомолвки в теории и недостатки в практике регистрации частичных разрядов, 2015 [Электрон. ресурс], URL: https://dimrus.ru/conf2015.html (дата обращения 19.02.2023).
3. Воденников Д.А. и др. Влияние запаздывания на напряжение возникновения частичных разрядов в изоляции трансформатора. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2020, № 2(59), с. 108–113.
4. Голенищев-Кутузов А.В. и др. Дистанционная диагностика дефектов в высоковольтных изоляторах. – Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2020, т. 22, № 2, с. 117–127.
5. Golenishchev-Kutuzov A.V. et al. Monitoring System of High Voltage Dielectric Equipment. – E3S Web of Conferences, 2021, 288:01088, DOI:10.1051/e3sconf/202128801088.
6. Туркин Д.Г., Силин Н.В. К вопросу создания современных средств диагностики высоковольтного оборудования. – Высокие технологии и инновации в науке: сборник избранных статей Международной научной конференции. СПб., 2020, с. 210–215.
7. Tetiora S.Yu., Silin N.V., Petrunko N.N. To the Evaluation of the Insulation State Based on the Analysis of Partial Discharges. – Journal of Physics: Conference Series, 2021, 2096(1):012192, DOI:10.1088/1742-6596/2096/1/012192.
8. Chan J.C., Ma H., Saha T.K. Time-Frequency Sparsity Map on Automatic Partial Discharge Sources Separation for Power Transformer Condition Assessment. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2015, vol. 22, No. 4, pp. 2271–2283, DOI:10.1109/TDEI.2015.004836.
9. Ma H. et al. Pattern Recognition Techniques and Their Applications for Automatic Classification of Artificial Partial Discharge Sources. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2013, vol. 20(2), pp. 468–478, DOI:10.1109/TDEI.2013.6508749.
10. Judd M.D., Yang L., Hunter I.B. Partial Discharge Monitoring of Power Transformers Using UHF Sensors. Part I: Sensors and Signal Interpretation. – IEEE Electrical Insulation Magazine, 2005, vol. 21(2), pp. 5–14, DOI:10.1109/MEI.2005.1412214.
11. Fan W. et al. Comparison Study of Partial Discharge Detection Methods for Switchgears. – International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis (CMD), 2016, рр. 318–322, DOI:10.1109/CMD.2016.7757815.
12. Киншт Н.В., Петрунько Н.Н. Дискретная диагностическая модель множества дефектов изоляции высоковольтного оборудования. – Автометрия, 2021, т. 57, № 2, с. 93–100.
13. Киншт Н.В., Петрунько Н.Н. Об оценке параметров частичных разрядов. – Электричество, 2018, № 2, с. 27–33.
14. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Нелинейные цепи. М.: Высшая школа, 1977, 272 с.
15. Демирчян К.С. и др. Теоретические основы электротехники: Том `2. СПб.: Питер, 2003, 576 с.
#
1. Korobeynikov S.M., Ovsyannikov A.G. Fizicheskie mekhaniz-my chastichnyh razryadov (Physical Mechanisms of Partial Discharges). Novosibirsk: Izd-vo NGTU, 2022, 267 p.
2. Ovsyannikov A.G. Nedomolvki v teorii i nedostatki v praktike registratsii chastichnyh razryadov (Omissions in Theory and Shortcomings in the Practice of Registering Partial Discharges), 2015 [Electron. resource], URL: https://dimrus.ru/conf2015.html (Date of appeal 19.02.2023).
3. Vоdеnnikоv D.А. et al. Elektroenergiya. Peredacha i raspre-delenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2020, No. 2(59), pp. 108–113.
4. Golenishchev-Kutuzov А.V. et al. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Problemy energetiki – in Russ. (News of Higher Education Institutions. Power Engineering Problems), 2020, vol. 22, No. 2, pp. 117–127.
5. Golenishchev-Kutuzov A.V. et al. Monitoring System of High Voltage Dielectric Equipment. – E3S Web of Conferences, 2021, 288:01088, DOI:10.1051/e3sconf/202128801088.
6. Тurkin D.G., Silin N.V. Vysokie tekhnologii i innovatsii v nauke: sbornik izbrannyh statey Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii – in Russ. (High Technologies and Innovations in Science: a Collection of Selected Articles of the International Scientific Conference). SPb., 2020, pp. 210–215.
7. Tetiora S.Yu., Silin N.V., Petrunko N.N. To the Evaluation of the Insulation State Based on the Analysis of Partial Discharges. – Journal of Physics: Conference Series, 2021, 2096(1):012192, DOI:10.1088/1742-6596/2096/1/012192.
8. Chan J.C., Ma H., Saha T.K. Time-Frequency Sparsity Map on Automatic Partial Discharge Sources Separation for Power Transformer Condition Assessment. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2015, vol. 22, No. 4, pp. 2271–2283, DOI:10.1109/TDEI.2015.004836.
9. Ma H. et al. Pattern Recognition Techniques and Their Applications for Automatic Classification of Artificial Partial Discharge Sources. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2013, vol. 20(2), pp. 468–478, DOI:10.1109/TDEI.2013.6508749.
10. Judd M.D., Yang L., Hunter I.B. Partial Discharge Monitoring of Power Transformers Using UHF Sensors. Part I: Sensors and Signal Interpretation. – IEEE Electrical Insulation Magazine, 2005, vol. 21(2), pp. 5–14, DOI:10.1109/MEI.2005.1412214.
11. Fan W. et al. Comparison Study of Partial Discharge Detection Methods for Switchgears. – International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis (CMD), 2016, рр. 318–322, DOI:10.1109/CMD.2016.7757815.
12. Kinsht N.V., Petrun'ko N.N. Avtometriya – in Russ. (Automet-ry), 2021, vol. 57, No. 2, pp. 93–100.
13. Kinsht N.V., Petrun'ko N.N. Elektrichestvo – in Russ. (Electri-city), 2018, No. 2, pp. 27–33.
14. Mathanov P.N. Osnovy analiza elektricheskih tsepey. Neliney-nye tsepi (Fundamentals of Electrical Circuit Analysis. Nonlinear Circuits). М.: Vysshaya shkola, 1977, 272 p.
15. Demirchyan K.S. et al. Teoreticheskie osnovy elektrotekhniki (Theoretical Foundations of Electrical Engineering): vol. 2. SPb.: Piter, 2003, 576 p.
2. Овсянников А.Г. Недомолвки в теории и недостатки в практике регистрации частичных разрядов, 2015 [Электрон. ресурс], URL: https://dimrus.ru/conf2015.html (дата обращения 19.02.2023).
3. Воденников Д.А. и др. Влияние запаздывания на напряжение возникновения частичных разрядов в изоляции трансформатора. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2020, № 2(59), с. 108–113.
4. Голенищев-Кутузов А.В. и др. Дистанционная диагностика дефектов в высоковольтных изоляторах. – Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2020, т. 22, № 2, с. 117–127.
5. Golenishchev-Kutuzov A.V. et al. Monitoring System of High Voltage Dielectric Equipment. – E3S Web of Conferences, 2021, 288:01088, DOI:10.1051/e3sconf/202128801088.
6. Туркин Д.Г., Силин Н.В. К вопросу создания современных средств диагностики высоковольтного оборудования. – Высокие технологии и инновации в науке: сборник избранных статей Международной научной конференции. СПб., 2020, с. 210–215.
7. Tetiora S.Yu., Silin N.V., Petrunko N.N. To the Evaluation of the Insulation State Based on the Analysis of Partial Discharges. – Journal of Physics: Conference Series, 2021, 2096(1):012192, DOI:10.1088/1742-6596/2096/1/012192.
8. Chan J.C., Ma H., Saha T.K. Time-Frequency Sparsity Map on Automatic Partial Discharge Sources Separation for Power Transformer Condition Assessment. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2015, vol. 22, No. 4, pp. 2271–2283, DOI:10.1109/TDEI.2015.004836.
9. Ma H. et al. Pattern Recognition Techniques and Their Applications for Automatic Classification of Artificial Partial Discharge Sources. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2013, vol. 20(2), pp. 468–478, DOI:10.1109/TDEI.2013.6508749.
10. Judd M.D., Yang L., Hunter I.B. Partial Discharge Monitoring of Power Transformers Using UHF Sensors. Part I: Sensors and Signal Interpretation. – IEEE Electrical Insulation Magazine, 2005, vol. 21(2), pp. 5–14, DOI:10.1109/MEI.2005.1412214.
11. Fan W. et al. Comparison Study of Partial Discharge Detection Methods for Switchgears. – International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis (CMD), 2016, рр. 318–322, DOI:10.1109/CMD.2016.7757815.
12. Киншт Н.В., Петрунько Н.Н. Дискретная диагностическая модель множества дефектов изоляции высоковольтного оборудования. – Автометрия, 2021, т. 57, № 2, с. 93–100.
13. Киншт Н.В., Петрунько Н.Н. Об оценке параметров частичных разрядов. – Электричество, 2018, № 2, с. 27–33.
14. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Нелинейные цепи. М.: Высшая школа, 1977, 272 с.
15. Демирчян К.С. и др. Теоретические основы электротехники: Том `2. СПб.: Питер, 2003, 576 с.
#
1. Korobeynikov S.M., Ovsyannikov A.G. Fizicheskie mekhaniz-my chastichnyh razryadov (Physical Mechanisms of Partial Discharges). Novosibirsk: Izd-vo NGTU, 2022, 267 p.
2. Ovsyannikov A.G. Nedomolvki v teorii i nedostatki v praktike registratsii chastichnyh razryadov (Omissions in Theory and Shortcomings in the Practice of Registering Partial Discharges), 2015 [Electron. resource], URL: https://dimrus.ru/conf2015.html (Date of appeal 19.02.2023).
3. Vоdеnnikоv D.А. et al. Elektroenergiya. Peredacha i raspre-delenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2020, No. 2(59), pp. 108–113.
4. Golenishchev-Kutuzov А.V. et al. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Problemy energetiki – in Russ. (News of Higher Education Institutions. Power Engineering Problems), 2020, vol. 22, No. 2, pp. 117–127.
5. Golenishchev-Kutuzov A.V. et al. Monitoring System of High Voltage Dielectric Equipment. – E3S Web of Conferences, 2021, 288:01088, DOI:10.1051/e3sconf/202128801088.
6. Тurkin D.G., Silin N.V. Vysokie tekhnologii i innovatsii v nauke: sbornik izbrannyh statey Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii – in Russ. (High Technologies and Innovations in Science: a Collection of Selected Articles of the International Scientific Conference). SPb., 2020, pp. 210–215.
7. Tetiora S.Yu., Silin N.V., Petrunko N.N. To the Evaluation of the Insulation State Based on the Analysis of Partial Discharges. – Journal of Physics: Conference Series, 2021, 2096(1):012192, DOI:10.1088/1742-6596/2096/1/012192.
8. Chan J.C., Ma H., Saha T.K. Time-Frequency Sparsity Map on Automatic Partial Discharge Sources Separation for Power Transformer Condition Assessment. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2015, vol. 22, No. 4, pp. 2271–2283, DOI:10.1109/TDEI.2015.004836.
9. Ma H. et al. Pattern Recognition Techniques and Their Applications for Automatic Classification of Artificial Partial Discharge Sources. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2013, vol. 20(2), pp. 468–478, DOI:10.1109/TDEI.2013.6508749.
10. Judd M.D., Yang L., Hunter I.B. Partial Discharge Monitoring of Power Transformers Using UHF Sensors. Part I: Sensors and Signal Interpretation. – IEEE Electrical Insulation Magazine, 2005, vol. 21(2), pp. 5–14, DOI:10.1109/MEI.2005.1412214.
11. Fan W. et al. Comparison Study of Partial Discharge Detection Methods for Switchgears. – International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis (CMD), 2016, рр. 318–322, DOI:10.1109/CMD.2016.7757815.
12. Kinsht N.V., Petrun'ko N.N. Avtometriya – in Russ. (Automet-ry), 2021, vol. 57, No. 2, pp. 93–100.
13. Kinsht N.V., Petrun'ko N.N. Elektrichestvo – in Russ. (Electri-city), 2018, No. 2, pp. 27–33.
14. Mathanov P.N. Osnovy analiza elektricheskih tsepey. Neliney-nye tsepi (Fundamentals of Electrical Circuit Analysis. Nonlinear Circuits). М.: Vysshaya shkola, 1977, 272 p.
15. Demirchyan K.S. et al. Teoreticheskie osnovy elektrotekhniki (Theoretical Foundations of Electrical Engineering): vol. 2. SPb.: Piter, 2003, 576 p.
