CN109713640A - 基于压力特征的油浸式变压器数字式非电量保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于压力特征的油浸式变压器数字式非电量保护方法，首先，在油浸式变压器运行时，实时采集被保护油浸式变压器压力传感器安装处的压力瞬时值P(t)，当压力瞬时值P(t)大于压力继电器启动门槛值P_st时启动压力继电器；然后，依据压力瞬时值P(t)采取不同的动作策略：当压力瞬时值P(t)大于保护动作2号门槛值P_{th_2}时判定油浸式变压器内部发生严重故障，压力保护瞬时动作并跳开断路器；当压力瞬时值P(t)大于保护动作1号门槛值P_{th_1}，且小于保护动作2号门槛值P_{th_2}时，延时Δt后继续判断P(t+Δt)是否仍大于P_{th_1}，若满足该要求判定为内部故障，压力保护动作并跳开断路器；否则，压力保护不动作。利用本发明的辨识方法，能够有效区分变压器内部故障和外部扰动状态，提高压力保护动作可靠性。

Description

基于压力特征的油浸式变压器数字式非电量保护方法

技术领域

本发明属于变压器非电量保护技术领域，具体涉及基于压力特征的油浸式变压器数字式非电量保护方法。

背景技术

作为电力变压器重要的保护组件，瓦斯保护、压力保护一直与差动保护配合做变压器主保护使用。相比较电气量保护而言，传统的瓦斯、压力保护更直接反应变压器区内故障中出现的油流涌动和压力升高等非电量特征，在原理上具有更高的灵敏度和可靠性。但是，与变压器电气量保护不同，长期以来非电量保护并未受到业界关注而始终处于初级、落后水平。与变压器电气量保护相比，非电量保护的正确动作率也处于较低水平，因变压器外部短路冲击造成主变重瓦斯保护误动跳闸，压力释放阀喷油事故屡有发生，对电网安全运行造成较大影响。

目前，造成非电气量保护性能低下的主要原因有以下四个方面：其一，作为机械式继电器，其测量反映油箱内部故障的非电气动作量精度不足，且其性能受变压器运行环境及人为因素影响大，同时机械部件磨损老化也影响其灵敏度；其二，机械式继电器整定计算困难，目前现场安装的瓦斯继电器动作定值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、合理性无从判定；其三，变压器只装设同类型一台非电量继电器且安装位置固定，而油箱内部故障位置及强度存在很大的随机性，故障点距离继电器安装位置对非电量继电器动作性能存在较大影响；最后，油箱内部故障前后非电量故障特征的变化过程极其复杂，而对其深入研究分析不足，同时非电量保护装置由变压器厂家配置导致继电保护工作者重视程度不足也是重要原因。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供基于压力特征的油浸式变压器数字式非电量保护，能够正确区分变压器内部故障和外部扰动，有效避免压力保护装置误动或拒动。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

基于压力特征的油浸式变压器数字式非电量保护方法，包括如下步骤：

步骤1：油浸式变压器运行时，信号采集装置通过压力传感器对油浸式变压器油箱壁上的压力波形进行采样，得到测点处压力瞬时值P(t)；

步骤2：依据测点处压力瞬时值P(t)是否达到压力继电器启动门槛值P_st来判断压力继电器是否启动；若启动，进入步骤3，否则返回步骤1，继续采集测点处压力瞬时值P(t)；

步骤3：比较测点处压力瞬时值P(t)和保护动作1号门槛值P_{th_1}。若P(t)大于P_{th_1}，表明油浸式变压器内部发生故障，进入步骤4；否则返回步骤1，继续采集测点处压力瞬时值P(t)；

步骤4：比较测点处压力瞬时值P(t)和保护动作2号门槛值P_{th_2}，若P(t)大于P_{th_2}，表明油浸式变压器内部发生严重故障，压力保护瞬时动作并跳开断路器；否则，延时Δt后判断P(t+Δt)是否大于P_{th_1}，若P(t+Δt)大于P_{th_1}，压力保护动作并跳开断路器，否则返回步骤1继续采集测点处压力瞬时值P(t)。

所述保护启动门槛值P_st计算公式如式(1)所示：

P_st＝K_relP_nor.max (1)

式中，K_rel为可靠系数，取值为1.2；P_nor.max为正常运行时油浸式变压器油箱压力最大值。

所述保护动作1号门槛值P_{th_1}的整定方法采用机械式压力释放阀整定原则，对于110～220kV油浸式变压器常用的压力释放阀，其喷油的有效直径为130mm，开启压力为55kPa。

所述保护动作2号门槛值P_{th_2}计算公式如式(2)所示：

P_{th_2}＝2.5P_{th_1} (2)。

所述保护动作延时Δt取值为5ms。

本发明需要在油浸式变压器运行时，实时采集被保护油浸式变压器压力传感器安装处的压力瞬时值P(t)，当压力瞬时值P(t)大于压力继电器启动门槛值P_st时启动压力继电器。然后，依据测点处压力瞬时值P(t)采取不同的动作策略：当测点处压力瞬时值P(t)大于保护动作2号门槛值P_{th_2}时判定油浸式变压器内部发生严重故障，压力保护瞬时动作并跳开断路器；当测点处压力瞬时值P(t)大于保护动作1号门槛值P_{th_1}，且小于保护动作2号门槛值P_{th_2}时，延时Δt后继续判断P(t+Δt)是否仍大于P_{th_1}，若满足该要求判定为内部故障，压力保护动作并跳开断路器。否则，压力保护不动作。

附图说明

图1是实现本发明方法的流程图。

图2是本发明方法测量装置示意图。

图3是压力继电器功能实现的逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明基于压力特征的油浸式变压器数字式非电量保护方法，包括如下步骤：

步骤1：油浸式变压器运行时，信号采集装置通过压力传感器对油浸式变压器油箱壁上的压力波形进行采样，得到测点处压力瞬时值P(t)；

步骤2：依据测点处压力瞬时值P(t)是否达到压力继电器启动门槛值P_st来判断压力继电器是否启动；若启动，进入步骤3，否则返回步骤1，继续采集测点处压力瞬时值P(t)；

步骤3：比较测点处压力瞬时值P(t)和保护动作1号门槛值P_{th_1}。若P(t)大于P_{th_1}，表明油浸式变压器内部发生故障，进入步骤4；否则返回步骤1，继续采集测点处压力瞬时值P(t)；

步骤4：比较测点处压力瞬时值P(t)和保护动作2号门槛值P_{th_2}，若P(t)大于P_{th_2}，表明油浸式变压器内部发生严重故障，压力保护瞬时动作并跳开断路器；否则，延时Δt后判断P(t+Δt)是否大于P_{th_1}，若P(t+Δt)大于P_{th_1}，压力保护动作并跳开断路器，否则返回步骤1继续采集测点处压力瞬时值P(t)。

实施例：

以某220kV油浸式变压器为例说明本发明方案的可行性。如图2所示，安装在油浸式变压器油箱顶面的压力传感器实时采集压力波形，并将采集到的压力信号P(t)传递给压力继电器。如图3所示，压力继电器依据接收到的压力信号P(t)和保护动作1号门槛值P_{th_1}以及保护动作2号门槛值P_{th_2}的数值大小关系，选定不同的动作策略。当P(t)>P_{th_2}时，保护瞬时动作；当P_{th_1}<P(t)<P_{th_2}时，延时Δt后判断P(t+Δt)是否大于P_{th_1}，若P(t+Δt)大于P_{th_1}，保护动作。依据本发明方法，能够准确区分变压器内部故障和外部扰动状态，提高压力保护动作可靠性。

Claims (5)

1.基于压力特征的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：油浸式变压器运行时，信号采集装置通过压力传感器对油浸式变压器油箱壁上的压力波形进行采样，得到测点处压力瞬时值P(t)；

步骤2：依据测点处压力瞬时值P(t)是否达到压力继电器启动门槛值P_st来判断压力继电器是否启动；若启动，进入步骤3，否则返回步骤1，继续采集测点处压力瞬时值P(t)；

步骤3：比较测点处压力瞬时值P(t)和保护动作1号门槛值P_{th_1}，若P(t)大于P_{th_1}，表明油浸式变压器内部发生故障，进入步骤4；否则返回步骤1，继续采集测点处压力瞬时值P(t)；

步骤4：比较测点处压力瞬时值P(t)和保护动作2号门槛值P_{th_2}，若P(t)大于P_{th_2}，表明油浸式变压器内部发生严重故障，压力保护瞬时动作并跳开断路器；否则，延时Δt后判断P(t+Δt)是否大于P_{th_1}，若P(t+Δt)大于P_{th_1}，压力保护动作并跳开断路器，否则返回步骤1继续采集测点处压力瞬时值P(t)。

2.如权利要求1所述的基于压力特征的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，所述保护启动门槛值P_st计算公式如式(1)所示：

P_st＝K_relP_nor.max (1)

式中，K_rel为可靠系数，取值为1.2；P_nor.max为正常运行时油浸式变压器油箱压力最大值。

3.如权利要求1所述的基于压力特征的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，所述保护动作1号门槛值P_{th_1}的整定方法采用机械式压力释放阀整定原则，对于110～220kV油浸式变压器常用的压力释放阀，其喷油的有效直径为130mm，开启压力为55kPa。

4.如权利要求1所述的基于压力特征的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，所述保护动作2号门槛值P_{th_2}计算公式如式(2)所示：

P_{th_2}＝2.5P_{th_1} (2)。

5.如权利要求1所述的基于压力特征的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，所述保护动作延时Δt取值为5ms。