CN108390356A - 一种基于故障时间特征的重瓦斯保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于故障时间特征的重瓦斯保护方法，用于解决现有技术中针对变压器的重瓦斯保护策略容易由于外部故障过程中产生的短路电流造成重瓦斯保护误动作，从而造成停机事件，给电网的可靠运行带来影响的技术问题。本发明包括：S1、获取瓦斯保护器检测得到的流速，当流速等于或大于流速整定值时，启动计时器进行计数；S2、间隔预置步长后，获取瓦斯保护器检测得到的流速，并判断流速是否等于或大于流速整定值，若是，则将计时器进行累加预置步长，否则，将计时器进行清零；S3、检测并判断计时器的累计时长是否达到预设时长，若是，则启动瓦斯保护器发出跳闸信号，否则，重复执行上述步骤S2。

Description

一种基于故障时间特征的重瓦斯保护方法
技术领域
本发明涉及变压器瓦斯保护技术领域，尤其涉及一种基于故障时间特征的重瓦斯保护方法。
背景技术
在电力系统中，变压器是工矿企业与民用建筑供配电系统中的重要设备之一，主要进行电压等级的变换，以便于长距离的输电。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，从油箱向油枕流动，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护。当变压器内部发生故障致使气流与油流产生运动的时候，通过设定瓦斯保护的整定值，可以使得变压器瓦斯继电器进行保护动作，进而进行电源切除。
然而长期以来，人们对瓦斯保护动作机理的研究略显不足，当前的瓦斯保护的整定值大多根据上世纪五十年代前苏联提供的试验结果和运行经验选取，其正确性、合理性无从判断。在变压器的运行中也曾多次发生主变外部短路导致主变重瓦斯保护跳闸事件，严重影响系统供电可靠性。
在尚不明了非电量保护在变压器油箱内、外部故障时故障特征的发展变化过程的情况下，为降低重瓦斯保护因变压器外部故障误动几率，一味调高动作整定值具有一定的盲目性。过高的整定值将极大地牺牲保护动作的灵敏性，增大保护装置在变压器发生内部故障时拒动的几率，使其丧失保护功能；过低的整定值又起不到降低误动几率的作用。
现有技术中针对变压器的重瓦斯保护策略容易由于外部故障过程中产生的短路电流造成重瓦斯保护误动作，从而造成停机事件，给电网的可靠运行带来影响。
发明内容
本发明提供了一种基于故障时间特征的重瓦斯保护方法，解决了现有技术中针对变压器的重瓦斯保护策略容易由于外部故障过程中产生的短路电流造成重瓦斯保护误动作，从而造成停机事件，给电网的可靠运行带来影响的技术问题。
本发明提供的一种基于故障时间特征的重瓦斯保护方法，包括：
S1、获取瓦斯保护器检测得到的流速，当所述流速等于或大于流速整定值时，启动计时器进行计数；
S2、间隔预置步长后，获取所述瓦斯保护器检测得到的流速，并判断所述流速是否等于或大于流速整定值，若是，则将所述计时器进行累加所述预置步长，否则，将所述计时器进行清零；
S3、检测并判断所述计时器的累计时长是否达到预设时长，若是，则启动所述瓦斯保护器发出跳闸信号，否则，重复执行上述步骤S2。
优选地，所述预设时长包括585ms～600ms。
优选地，所述预置步长包括2ms～5ms。
优选地，所述瓦斯保护器包括瓦斯继电器。
优选地，当所述瓦斯保护器的管径为25mm时，所述流速整定值为1.0m/s；
当所述瓦斯保护器的管径为50mm时，所述流速整定值为0.6m/s；
当所述瓦斯保护器的管径为80mm时，所述流速整定值为0.7m/s。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明中针对变压器油箱内部故障时油流的流速特征，在原有的瓦斯继电器基础上加装了计时器，并在瓦斯保护器检测到油流的流速等于或大于流速整定值时，启动计时器进行计数；在瓦斯保护器持续检测油流的流速期间，每间隔预设的时间就判断一次流速是否仍然等于或大于流速整定值，并根据判断结果对计时器进行步长的累加或清零操作，只有在计时器计数达到预设的时长的时候(即瓦斯保护器持续检测到油流的流速等于或大于流速整定值)，才启动瓦斯保护器动作跳闸。本发明中通过加设计时器进行计时，使得瓦斯保护器只有在持续检测到油流的流速异常时才会启动跳闸信号，而不容易受到外部故障的短路电流影响而导致误动作，解决了现有技术中针对变压器的重瓦斯保护策略容易由于外部故障过程中产生的短路电流造成重瓦斯保护误动作，从而造成停机事件，给电网的可靠运行带来影响的技术问题。
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220kV变压器短路试验油流持续时间散点图；
图2为本发明实施例提供的一种基于故障时间特征的重瓦斯保护方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种增加计时器的重瓦斯保护流程示意简图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种基于故障时间特征的重瓦斯保护方法，用于解决现有技术中针对变压器的重瓦斯保护策略容易由于外部故障过程中产生的短路电流造成重瓦斯保护误动作，从而造成停机事件，给电网的可靠运行带来影响的技术问题。
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。
经本申请发明人研究发现，目前采用重瓦斯保护的变压器中有极大部分变压器由于外部故障(即区外故障，重瓦斯保护的保护范围之外的故障)所产生的短路电流而引起重瓦斯保护误动作，从而致使电网变压器停机断电，给电网的运行带来巨大的经济损失。为了研究重瓦斯保护误动作的原因，发明对采用重瓦斯保护的变压器进行了运行中的模拟试验，模拟试验具体如下：
在本次模拟试验中，采用了科里奥利质量流量计进行变压器油箱内部油流的测速，且试验变压器为220kV变压器。在模拟试验开始前，首先将科里奥利质量流量计布置于重瓦斯保护的安装处，并启用科里奥利质量流量计持续进行变压器油箱内部油流速度的测量。在模拟试验过程中，对变压器在运行过程中变压器油箱内部所可能发生的短路故障进行了模拟，并且统计了在模拟试验过程中短路电流持续时间在200ms以上的所有短路工况下，科里奥利质量流量计测得的油流流速大于0.5m/s的油流持续时间，绘制成如图1的散点图。图1为本发明实施例提供的220kV变压器短路试验油流持续时间散点图，其中，横坐标为流速，单位为dm/s；纵坐标为油流持续时间，单位为ms。由图1可见，在20次模拟短路电流的220kV变压器短路试验中，油流流速在0.5m/s以上的持续时间大多集中在200ms附近，仅4次在400ms左右。根据试验实测结果可知，变压器油箱内部故障的油流流速分布范围较大，由0到2m/s。显然，在变压器外部故障过程中，外部故障短路电流可能导致瓦斯保护安装处油流流速达到重瓦斯保护的整定值而导致瓦斯保护误动作。与此同时，根据试验结果可知，布置在瓦斯保护安装处的科里奥利质量流量计测得的油流流速信号可能将持续一段时间(200ms或400ms)。因此，避免瓦斯保护在外部短路过程中误动的关键是要躲过外部故障下油流信号的持续时间。若采用固有延时的重瓦斯跳闸保护策略并且不改变瓦斯保护整定值，仅增加固有延时1s，则由于固有延时过长，可能会降低重瓦斯保护的灵敏度。基于此，本发明提供了基于故障时间特征的重瓦斯保护方法，以解决现有技术中针对变压器的重瓦斯保护策略容易由于外部故障过程中产生的短路电流造成重瓦斯保护误动作或者在采用固有延时保护策略后会降低重瓦斯保护的灵敏度的技术问题。
请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种基于故障时间特征的重瓦斯保护方法的流程示意图。
本发明实施例提供的一种基于故障时间特征的重瓦斯保护方法，包括：
S101、获取瓦斯保护器检测得到的流速。
可以理解的是，瓦斯保护器可以为瓦斯继电器。
S102、对流速进行判定，判定流速是否等于或大于流速整定值。
S103、当流速等于或大于流速整定值时，启动计时器进行计数。
需要说明的是，在本发明实施例中，需要在安装瓦斯保护器的基础上加装计时器进行计时。
S104、间隔预置步长后，获取瓦斯保护器检测得到的流速，并判断流速是否等于或大于流速整定值。
S105、若流速等于或大于流速整定值，则将计时器进行累加预置步长。
S106、若流速小于流速整定值，将计时器进行清零。
可以理解的是，预置步长包括2ms～5ms，即可以根据现场瓦斯保护器的情况进行选取。
S107、检测并判断计时器的累计时长是否达到预设时长。
S108、若计时器的累计时长达到预设时长，则启动瓦斯保护器发出跳闸信号。
S109、若计时器的累计时长没达到预设时长，重复执行上述步骤S104。
优选地，当瓦斯保护器的管径为25mm时，流速整定值为1.0m/s；
当瓦斯保护器的管径为50mm时，流速整定值为0.6m/s；
当瓦斯保护器的管径为80mm时，流速整定值为0.7m/s。
为了便于理解，以下将结合具体应用例对本发明实施例提供的基于故障时间特征的重瓦斯保护方法进行详细说明。请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一种增加计时器的重瓦斯保护流程示意简图。
以瓦斯继电器为例，本发明实施例提供的重瓦斯保护方法的具体执行过程如下：在变压器正常运行时，瓦斯继电器触点未接通，变压器三侧开关处于闭合状态；当变压器由于某种突发性事件而产生的向储油柜方向运动的压力波冲击到瓦斯继电器使得瓦斯继电器本身的挡板或浮球感受到的流速达到或超过流速整定值时，启动计时器。计时器启动后，每经过步长τ，检测流速是否仍大于流速整定值：若流速仍大于流速整定值，则计时器累加步长τ；若在设定时长Tset内，油流流速下降至流速流速整定值vset以下，则计时器清零。当且仅当计时器累计计时时长达到设定时长Tset时，瓦斯继电器发出跳闸信号。
在上述的220kV变压器外部短路试验中，科里奥利质量流量计测得的油流流速信号出现了断续多次接近流速整定值的情况，在这种情况下，即使采用固有延时的策略，瓦斯保护仍可能在固有延时之后因流速再次达到流速整定值而误动。分析归纳所有的实测油流流速数据，流速保持在0.5m/s以上的最大持续时间约为450ms。因此，若能够可靠避开这段油流持续的时间则能够有效避免重瓦斯保护因区外短路发生误动。基于此，区别于前述的固有延时措施，本发明实施例中提供额重瓦斯保护方法需要加装计时器，当油流速度达到设定的流速整定值时计时器立即启动，之后，在设定时长Tset内，流速始终不低于流速整定值才能保证计时器不清零并最终使重瓦斯保护跳闸信号出口。
为了使本发明实施例所提供的重瓦斯保护方法能够达到较优的保护效果，以下将结合试验具体情况对计时器的预设时长以及流速整定值进行详细说明。
(1)计时器预设时长Tset的整定
Tset＝Krel·ΔTmax＝1.3×450ms＝585ms
由于对于重瓦斯保护的要求为不误动，即不因区外故障而进行误动作，因此计时器的预设时长应大于外部短路中可能出现的油流流速大于0.5m/s时的最大延时。在所有短路试验的油流实测数据中，最大延时△Tmax约445ms，取作450ms，乘以可靠系数1.3后为585ms，因此，可以设定Tset为600ms。具体的，可以在585ms～600ma范围内进行选取。对于计时器的步长τ，可在2ms～5ms范围内选取。
(2)重瓦斯保护流速整定值vset的整定
管路通径为25mm、50mm、80mm的瓦斯继电器流速整定值分别为1.0m/s、0.6～1.2m/s、0.7～1.5m/s；考虑到计时器设定的时长600ms是以能够躲过区外短路后超过0.5m/s的油流流速冲击而设置的，当流速流速整定值设定为大于0.5m/s时，皆可与计时器的整定时间相配合，且流速值越大，可靠性越高但相应地对内部匝间故障的灵敏度越低。综合权衡可靠性与灵敏度，对于25mm、50mm、80mm管径的继电器分别设置重瓦斯保护的流速流速整定值为1.0m/s、0.6m/s和0.7m/s，即都取标准规定的流速范围的最小值以保证重瓦斯保护仍对内部故障仍具有一定的灵敏度。
本发明中针对变压器油箱内部故障时油流的流速特征，在原有的瓦斯继电器基础上加装了计时器，并在瓦斯保护器检测到油流的流速等于或大于流速整定值时，启动计时器进行计数；在瓦斯保护器持续检测油流的流速期间，每间隔预设的时间就判断一次流速是否仍然等于或大于流速整定值，并根据判断结果对计时器进行步长的累加或清零操作，只有在计时器计数达到预设的时长的时候(即瓦斯保护器持续检测到油流的流速等于或大于流速整定值)，才启动瓦斯保护器动作跳闸。本发明中通过加设计时器进行计时，使得瓦斯保护器只有在持续检测到油流的流速异常时才会启动跳闸信号，而不容易受到外部故障的短路电流影响而导致误动作，解决了现有技术中针对变压器的重瓦斯保护策略容易由于外部故障过程中产生的短路电流造成重瓦斯保护误动作，从而造成停机事件，给电网的可靠运行带来影响的技术问题。
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)

1.一种基于故障时间特征的重瓦斯保护方法，其特征在于，包括：
S1、获取瓦斯保护器检测得到的流速，当所述流速等于或大于流速整定值时，启动计时器进行计数；
S2、间隔预置步长后，获取所述瓦斯保护器检测得到的流速，并判断所述流速是否等于或大于流速整定值，若是，则将所述计时器进行累加所述预置步长，否则，将所述计时器进行清零；
S3、检测并判断所述计时器的累计时长是否达到预设时长，若是，则启动所述瓦斯保护器发出跳闸信号，否则，重复执行上述步骤S2。
2.根据权利要求1所述的基于故障时间特征的重瓦斯保护方法，其特征在于，所述预设时长包括585ms～600ms。
3.根据权利要求1所述的基于故障时间特征的重瓦斯保护方法，其特征在于，所述预置步长包括2ms～5ms。
4.根据权利要求1所述的基于故障时间特征的重瓦斯保护方法，其特征在于，所述瓦斯保护器包括瓦斯继电器。
5.根据权利要求1所述的基于故障时间特征的重瓦斯保护方法，其特征在于，当所述瓦斯保护器的管径为25mm时，所述流速整定值为1.0m/s；
当所述瓦斯保护器的管径为50mm时，所述流速整定值为0.6m/s；
当所述瓦斯保护器的管径为80mm时，所述流速整定值为0.7m/s。
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