CN107831332A - 一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置，用于解决现有技术中仅具备变压器油的稳态流速测量技术，而无法精确地测量获得变压器在遭受短路冲击时的暂态油流速度变化的技术问题。本发明实施例包括：暂态油流速度传感器和信号采集记录仪；暂态油流速度传感器安装于变压器油箱与油枕之间的管道上，用于测量管道内的暂态油流速度；暂态油流速度传感器包括受力靶板和力传感元件，受力靶板设置于管道的内部，力传感元件与受力靶板连接，用于测量受力靶板受到的油流冲击的作用力；信号采集记录仪与暂态油流速度传感器连接，用于采集和记录受力靶板受到的油流冲击的作用力并传输至运算处理装置进行运算转换为油流流速。

Description

一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置
技术领域
本发明涉及变压器油流速度测量技术领域，尤其涉及一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置。
背景技术
在电力系统的变压器使用过程中，在较大的穿越性短路电流作用下，变压器绕组会产生辐向位移，使初级绕组和次级绕组之间的油隙增大，油隙内侧和绕组外侧产生一定的压力差，使油发生流动。当压力差变化较大时，会导致变压器油箱与油枕之间的油管内产生较大的暂态油流，油管内的暂态油流会冲击瓦斯继电器的挡板，从而导致瓦斯继电器误动。
目前，对于设置于变压器上的瓦斯继电器的流速整定虽有一个指导设定范围，但却没有较为详细的理论依据，多为倚靠工程经验值进行设定。且对于变压器油流速度的测量，目前国内外仅具备稳态流速测量技术，对于暂态油流速的测量尚无完善的方法和工具。因此目前尚未能够精准地获知变压器遭受短路冲击时所引起的油流速变化情况，无法对变压器遭受短路冲击时油管内部的实际油流变化情况进行还原，也无法获知是否能够通过调整瓦斯继电器的流速整定值来进行规避暂态油流所导致的瓦斯继电器误动。
发明内容
本发明实施例提供了一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置，解决了现有技术中仅具备变压器油的稳态流速测量技术，而无法精确地测量获得变压器在遭受短路冲击时的暂态油流速度变化的技术问题。
本发明实施例提供的一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置，包括：
暂态油流速度传感器和信号采集记录仪；
暂态油流速度传感器安装于变压器油箱与油枕之间的管道上，用于测量管道内的暂态油流速度；
暂态油流速度传感器包括受力靶板和力传感元件，受力靶板设置于管道的内部，力传感元件与受力靶板连接，用于测量受力靶板受到的油流冲击的作用力；
信号采集记录仪与暂态油流速度传感器连接，用于采集和记录受力靶板受到的油流冲击的作用力并传输至运算处理装置进行运算转换为油流流速。
优选地，信号采集记录仪包括信号采集器和存储单元；
信号采集器用于采集受力靶板受到的油流冲击的作用力；
存储单元用于实时记录存储受力靶板受到的油流冲击的作用力。
优选地，暂态油流速度传感器还包括：运算处理器；
运算处理器设置于暂态油流速度传感器的内部，且运算处理器与力传感元件连接，用于根据力传感元件在稳态油流作用下的受力情况运算处理得稳态油流速度。
优选地，暂态油流速度传感器还包括：显示表盘；
显示表盘与运算处理器连接，用于实时显示运算处理器运算处理得到的稳态油流速度。
优选地，暂态油流速度传感器还包括：隔离连接部件；
隔离连接部件设置于力传感元件与运算处理器之间，用于为力传感元件与运算处理器提供隔离连接通道，防止变压器油进入运算处理器。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
通过在变压器油箱与油枕之间的管道上安装暂态油流速度传感器，并利用暂态油流速度传感器上的受力靶板以及力传感元件测量变压器在受到短路冲击时管道内部的油流速度变化对受力靶板产生的作用力，然后通过信号采集记录仪将力传感元件传感得到的作用力进行采集以及储存记录。由于对测量得到的作用力进行运算转换为相应的油流速度需要一定的运算处理时间，因此先将采集得到的作用力储存记录下来，再由高速运算处理装置对记录下来的作用力进行一一对应运算转换，可以节省下将作用力运算转换为油流速度的运算处理时间，从而打破了传统的稳态油流速度测量技术的测量间隙时间一般是由作用力传感时间以及作用力转换为油流速度时间叠加所决定的常规，使得暂态油流速度测量的间隙时间缩短为作用力传感时间，可将响应时间缩短至100ms以内，使得暂态油流速度传感器可以快速测量得变压器受短路冲击时油流的瞬间速度变化，解决了现有技术中仅具备变压器油的稳态流速测量技术，而无法精确地测量获得变压器在遭受短路冲击时的暂态油流速度变化的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置安装测量示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置，用于解决现有技术中仅具备变压器油的稳态流速测量技术，而无法精确地测量获得变压器在遭受短路冲击时的暂态油流速度变化的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为本发明实施例提供的一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置的结构示意图。
本发明实施例提供的一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置，包括：
暂态油流速度传感器A和信号采集记录仪B。暂态油流速度传感器A安装于变压器油箱与油枕之间的管道1上，用于测量管道1内的油流速度。暂态油流速度传感器A包括受力靶板2和力传感元件3，受力靶板2设置于管道1的内部，力传感元件3与受力靶板2连接，用于测量受力靶板2受到的油流冲击的作用力。信号采集记录仪B与暂态油流速度传感器A连接，用于采集和记录受力靶板2受到的油流冲击的作用力并传输至运算处理装置进行运算转换为油流流速。其中，信号采集记录仪B包括信号采集器和存储单元；信号采集器用于采集受力靶板2受到的油流冲击的作用力；存储单元用于实时记录存储受力靶板2受到的油流冲击的作用力。
当变压器油在导流管中流动时，因其自身的动能和因受力靶板2而产生的压力差，会对受力靶板2产生作用力，其作用力的大小与介质流速的平方成正比，如公式一所示：
F＝CAρ·U2/2 (1)
式中：F为受力元件所受的作用力，C为物件阻力系数，ρ为工况下介质密度，U为介质在测量管中的平均流速，A为受力元件对测量管轴向投影面积。通过对受力靶板2所受到的作用力大小的测量，即可计算出管中的变压器油的流速大小。
暂态油流速度传感器A和信号采集记录仪B的工作原理过程具体如下：由于暂态油流速度传感器A为靶板式结构，即在油流管道1中设置有受力靶板2，当变压器收到短路冲击时，会产生一个暂态油流流入暂态油流速传感器，冲击受力靶板2，对受力靶板2产生一个作用力，该作用力同时会作用于与受力靶板2连接的力传感元件3上。而作用力的大小与油流速的平方成正比，根据对作用力的测量，可精确算出该暂态油流的速度。由于靶板与受力元件为硬连接，因此当靶板受力时，受力元件会同时动作，而将作用力转换为最终的可显示的油流速度电信号则需要处理、计算及输出等一系列过程，该过程所需的时间决定了能否完整捕捉到测量管内的暂态油流速变化。传统的稳态油流速度测量器对油流速度测量的间隙时间一般包括了力传感元件3传感获知作用力的时间以及将作用力转换为油流速度所需要的一系列信号转换时间。如，若力传感元件3传感获知作用力的时间为100ms，将作用力转换为油流速度所需要的一系列信号转换时间为200ms，则稳态油流速度测量器对油流速度测量的间隙时间为300ms，而变压器受到短路冲击时，油流的速度会在瞬间变化较大，当测量间隙时间较长时，往往无法测量得到油流的速度变化，即无法获得变压器在收到短路冲击时的暂态油流速度变化情况。而本发明实施例中通过将信号采集记录仪B与力传感元件3连接，通过利用信号采集器采集受力靶板2受到的油流冲击的作用力的同时，还采用了存储单元实时记录并存储受力靶板2受到的油流冲击的作用力，最后再通过运算处理装置对存储单元内的记录存储的作用力根据所记录的时间顺序一一对应进行作用力信号转换为流速电信号的转换。整个过程测量中，虽然最终获得的暂态油流速度电信号相对于管道1内部实时发生短路冲击时的油流速度变化情况有一定的延时，但是能够确保将变压器受到短路冲击时的暂态油流速度变化情况完整的呈现出来，即暂态油流速传感器的响应时间可达100ms，可满足对暂态油流速度的测量要求。
进一步地，暂态油流速度传感器A还包括：运算处理器5和显示表盘6；运算处理器5设置于暂态油流速度传感器A的内部，且运算处理器5与力传感元件3连接，用于根据力传感元件3在稳态油流作用下的受力情况运算处理得稳态油流速度。显示表盘6与运算处理器5连接，用于实时显示运算处理器5运算处理得到的稳态油流速度。需要说明的是，运算处理器5和显示表盘6与常规的稳态油流测量装置类似，主要用于测量并显示稳态情况下的油流速度，以便于实时对油流速度情况进行监测。
进一步地，为了避免受力靶板2以及力传感元件3对运算处理器5产生干扰，暂态油流速度传感器A还包括有隔离连接部件4；隔离连接部件4设置于力传感元件3与运算处理器5之间，用于为力传感元件3与运算处理器5提供隔离连接通道，防止变压器油进入运算处理器5。即力传感元件3的传输线通过隔离连接部件4连接到运算处理器5，将力传感元件3的信号传输至运算处理器5。
为了便于理解，以下将对本发明实施例提供的一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置安装测量的方法进行详细的描述。
请参阅图2，为本发明实施例提供的一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置安装测量示意图。
本发明实施例提供的一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置安装测量的具体实施过程如下：
(1)在变压器停电状态下，关闭油枕C和变压器油箱D的连接管道两端的阀门；
(2)拆除油枕C与瓦斯继电器E之间的连接管道，使用安装有暂态油流速度传感器A的油管进行替换；
(3)将暂态油流速度传感器A的信号输出端通过信号电缆连接至信号采集记录仪B上；
(4)对暂态油流速度传感器A进行零点标定(装配完毕后对暂态油流速度传感器A设计指标进行的一系列试验)；
(5)变压器恢复运行状态后，即可对油枕C和变压器油箱D之间连接管内的油流速进行实时监测，当变压器发生短路冲击时，油箱内的油会通过连接管涌向油枕C，从而会在管内产生一个较大的瞬时流速，并由运算处理装置运算获得。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置，其特征在于，包括：
暂态油流速度传感器和信号采集记录仪；
所述暂态油流速度传感器安装于变压器油箱与油枕之间的管道上，用于测量所述管道内的暂态油流速度；
所述暂态油流速度传感器包括受力靶板和力传感元件，所述受力靶板设置于所述管道的内部，所述力传感元件与所述受力靶板连接，用于测量所述受力靶板受到的油流冲击的作用力；
所述信号采集记录仪与所述暂态油流速度传感器连接，用于采集和记录所述受力靶板受到的油流冲击的作用力并传输至运算处理装置进行运算转换为油流流速。
2.根据权利要求1所述的变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置，其特征在于，所述信号采集记录仪包括信号采集器和存储单元；
所述信号采集器用于采集所述受力靶板受到的油流冲击的作用力；
所述存储单元用于实时记录存储所述受力靶板受到的油流冲击的作用力。
3.根据权利要求1所述的变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置，其特征在于，所述暂态油流速度传感器还包括：运算处理器；
所述运算处理器设置于所述暂态油流速度传感器的内部，且所述运算处理器与所述力传感元件连接，用于根据所述力传感元件在稳态油流作用下的受力情况运算处理得稳态油流速度。
4.根据权利要求3所述的变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置，其特征在于，所述暂态油流速度传感器还包括：显示表盘；
所述显示表盘与所述运算处理器连接，用于实时显示所述运算处理器运算处理得到的稳态油流速度。
5.根据权利要求4所述的变压器短路冲击时的暂态油流速度测量装置，其特征在于，所述暂态油流速度传感器还包括：隔离连接部件；
所述隔离连接部件设置于所述力传感元件与所述运算处理器之间，用于为所述力传感元件与所述运算处理器提供隔离连接通道，防止变压器油进入运算处理器。
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