CN109888727A - 基于压力变化趋势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变化趋势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测点处的压力数值P(t)，然后依据测点处压力瞬时值P(t)是否到达保护启动门槛值P_st来决定是否启动保护元件；若保护元件启动，截取T＝10ms数据窗长的压力波形，依次计算数据窗内N个采样点处压力变化量ΔP_i；统计为正值的ΔP_i的个数n，若判定变压器发生内部故障，保护元件动作；本发明方法能够正确区分油浸式变压器内部故障和外部扰动，有效避免压力保护元件误动或拒动。

Description

基于压力变化趋势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，具体涉及基于压力变化趋势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变化趋势的油浸式变压器数字式非电量保护方法，通过变压器内部故障和外部扰动下压力变化趋势的差异性辨识油浸式变压器故障状态，避免保护动作元件误动作。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

基于压力变化趋势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)是否达到保护启动门槛值P_st来判断保护元件是否启动；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：从保护元件启动时刻开始截取T＝10ms的压力波形，假设数据窗内共采集到N点数据，依次计算各点压力变化量ΔP_i＝P(i+1)-P(i)，i＝1,2...N-1；

步骤4：统计为正值的ΔP_i的个数n，若判定油浸式变压器发生内部故障，保护元件动作并跳开断路器；否则，保护元件不动作，返回步骤1继续采集测点处压力瞬时值P(t)。

本发明方法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测点处的压力数值，然后依据测点处压力瞬时值是否到达保护启动门槛值P_st来决定是否启动保护元件。若保护元件启动，截取T＝10ms数据窗长的压力波形，依次计算N个采样点处压力变化量ΔP_i。统计为正值的ΔP_i的个数n，若判定变压器发生内部故障，保护元件动作并跳开断路器。通过变压器压力变化趋势的辨识能够准确判断变压器内部状态，有效提高压力保护的动作准确性。

附图说明

图1是实现本发明方法的流程图。

图2是变压器A相高压绕组5％匝间故障下油箱测点处压力波形图。

图3是变压器外部三相短路下油箱测点处压力波形图。

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，本发明基于压力变化趋势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)是否达到保护启动门槛值P_st来判断保护元件是否启动；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：从保护元件启动时刻开始截取T＝10ms的压力波形，假设数据窗内共采集到N点数据，依次计算各点压力变化量ΔP_i＝P(i+1)-P(i)，i＝1,2...N-1；

步骤4：统计为正值的ΔP_i的个数n，若判定油浸式变压器发生内部故障，保护元件动作并跳开断路器；否则，保护元件不动作，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，内部故障发生后10ms内，油浸式变压器油箱压力总体表现为上升趋势，中间穿插短时小幅度的压力下降分量，显然有超过2/3的采样点处ΔP_i大于0，判定为内部故障，保护元件动作；如图3所示，油浸式变压器外部三相短路时，油箱内部压力呈现出主频为100Hz的正负交替振荡，10ms数据窗内，有接近5ms的时间段压力表现为下降趋势，约1/2的采样点处ΔP_i小于0，判定为外部扰动，保护元件不动作。利用本发明的辨识方法，能够有效区分油浸式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 (2)

1.基于压力变化趋势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)是否达到保护启动门槛值P_st来判断保护元件是否启动；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：从保护元件启动时刻开始截取T＝10ms的压力波形，假设数据窗内共采集到N点数据，依次计算各点压力变化量ΔP_i＝P(i+1)-P(i)，i＝1,2...N-1；

步骤4：统计为正值的ΔP_i的个数n，若判定油浸式变压器发生内部故障，保护元件动作并跳开断路器；否则，保护元件不动作，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所述的基于压力变化趋势的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，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。