CN114839525A - 一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法 - Google Patents

一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法，包括：施加不同程度的外部激励源至油路管道上，生成不同涌动油流；基于流速传感器采集瞬态油流的流速信号，生成不同涌动油流下的流速曲线图；基于瓦斯继电器采集瓦斯继电器挡板转角信号，生成不同涌动油流下的挡板转角曲线图；基于流速曲线图和挡板转角曲线图，分析比较不同涌动油流下恰好发生重瓦斯动作时所对应的涌动油流的加速度值及变化趋势，确定发生重瓦斯动作时的涌动油流的加速度整定值；基于涌动油流的加速度整定值判断是否发生重瓦斯动作。本发明通过基于涌动油流加速度值判断是否发生重瓦斯动作，为变压器重瓦斯动作整定提供了一种新方法。

Description

一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法
技术领域
本发明涉及变压器重瓦斯故障诊断技术领域，更具体的说是涉及一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法。
背景技术
瓦斯继电保护装置是变压器系统的重要组成部分，对保证变压器电力系统的安全运行起到关键性的作用，目前实际工况中使用的瓦斯继电器重瓦斯动作流速整定值可靠性较低，仅能提供一定参数范围作为参考，故研究发生重瓦斯故障时瓦斯继电器内部流场情况具有重要意义。
因此，如何提供一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法，通过基于涌动油流加速度值判断是否发生重瓦斯动作，为变压器重瓦斯动作整定提供了一种新方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法，包括：
施加不同程度的外部激励源至油路管道上，生成不同涌动油流；
采集瞬态油流的流速信号，生成不同涌动油流下的流速曲线图；
采集瓦斯继电器挡板转角信号，生成不同涌动油流下的挡板转角曲线图；
基于流速曲线图和挡板转角曲线图，分析比较不同涌动油流下恰好发生重瓦斯动作时所对应的涌动油流的平均加速度值及变化趋势，确定发生重瓦斯动作时的涌动油流的加速度整定值；
基于涌动油流的加速度整定值判断是否发生重瓦斯动作。
优选的，基于流速传感器采集瞬态油流的流速信号，流速传感器为超声波流量计，响应时间为20ms。
优选的，基于霍尔感应瓦斯继电器采集瓦斯继电器挡板转角信号。
优选的，流速信号和瓦斯继电器挡板转角信号同时采集。
优选的，当挡板开始动作时油流的速度v0和转角转至最大角度时的涌动油流的速度v1，挡板从开始动作到转至最大角度所用时间为t，通过以下公式计算恰好发生重瓦斯动作时所对应的涌动油流的加速度值：
a＝(v1-v0)/t。
优选的，瓦斯继电器挡板转角具体计算公式为：
Figure BDA0003660039090000021
其中，KH为霍尔灵敏度；I为激励电流；B为磁场强度；ΔUH为霍尔电势差变化量；L为初始永磁体与霍尔电流传感器的距离；h为挡板质心到转轴连接处的直线距离；Δθ为瓦斯继电器挡板转角，d表示微分符号。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法，通过采集涌动油流流速，分析其加速度值进而判断变压器是否发生重瓦斯动作，为变压器重瓦斯动作整定提供了一种新方法，可靠性高。
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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法流程图。
图2附图为不同压强激励下的流速、挡板及重瓦斯信号，其中，图2(a)为0.10MPa压强激励，图2(b)为0.12MPa压强激励，图2(c)为0.14MPa压强激励，图2(d)为0.16MPa压强激励，图2(e)为0.18MPa压强激励。
图3附图为不同压强激励下的发生重瓦斯动作时油流速度及其平均加速度。
图4附图为霍尔元件位移测量原理。其中，1、挡板，2、永磁体，3、霍尔传感器,4、转轴。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法，如图1所示，包括：
施加不同程度的外部激励源至油路管道上，生成不同涌动油流；
基于流速传感器采集瞬态油流的流速信号，生成不同涌动油流下的流速曲线图；
基于瓦斯继电器采集瓦斯继电器挡板转角信号，生成不同涌动油流下的挡板转角曲线图；
基于流速曲线图和挡板转角曲线图，分析比较不同涌动油流下恰好发生重瓦斯动作时所对应的涌动油流的平均加速度值及变化趋势，确定发生重瓦斯动作时的涌动油流的加速度整定值；
基于涌动油流的加速度整定值判断是否发生重瓦斯动作。
具体的，流速传感器和霍尔感应瓦斯继电器同时监测涌动油流流速和挡板转角信号，当挡板旋转至一定角度触碰到下干簧片触点时，重瓦斯跳闸。由上位机可确定当挡板开始动作时油流的速度v0和转角转至最大角度时的涌动油流的速度v1，此外挡板从开始动作到转至最大角度所用时间t也可确定，故通过a＝(v1-v0)/t即可确定发生重瓦斯动作过程中对应的油流平均加速度。
同时，现有瓦斯继电器只有在挡板旋转到一定角度触发下干簧片才会发生重瓦斯报警，进而输出0-1开关量。为探究瓦斯继电器挡板转动过程中的连续状态量，研制了基于霍尔感应的能实时输出挡板转角的新型瓦斯继电器。新型的霍尔感应瓦斯继电器使用霍尔电流传感器3替换现有瓦斯继电器挡板后的一组干簧管，并通过监测霍尔集成电路的输出电压得到挡板转角信号，如图4所示。
本发明霍尔感应瓦斯继电器通过检测挡板1后面永磁铁2产生的磁场，进而间接测量出挡板1旋转过程中的状态量。其原理为涌动油流冲击瓦斯继电器挡板1时，挡板1上的永磁体随之运动，导致其与霍尔电流传感器的距离发生变化，进而引起磁场的改变，而霍尔电压随磁感应强度的变化而变化，故可通过监测霍尔集成电路的输出电压判断出挡板转角。
具体计算过程为：
霍尔电流传感器将变化的磁场强度B转化为霍尔电动势UH。方程如下：
UH＝KHIB (1)
式中：KH为霍尔灵敏度；I为激励电流；B为磁场强度。其中霍尔电势差变化量为：
Figure BDA0003660039090000051
式中：L为初始永磁体与霍尔传感器的距离；ΔL为转动过程中变化的位移量。故挡板转角变化量为：
Figure BDA0003660039090000052
式中h为挡板质心到转轴4连接处的直线距离。由式(2)、(3)有
Figure BDA0003660039090000053
为证明本发明方法的有效性，分别设置空气助流器的激励压强0.10MPa、0.12MPa、0.14MPa、0.16MPa、0.18MPa进行试验，且为保证挡板动作过程信号的充分采集，采样频率设置为1kHz。测试得到的管道涌动油流的流速、重瓦斯动作与挡板转角如图2所示。
由图2可看出随着激励压强的逐渐增大，涌动油流的最大流速逐渐递增，且重瓦斯动作发生时的涌动油流平均加速度也呈递增趋势。其中具体数值如表1所示。
表1不同激励压强下重瓦斯动作各项数值
Figure BDA0003660039090000054
Figure BDA0003660039090000061
将表1中数据绘制成图，如下图3所示。
由表1和图3可知，当激励压强为0.10Mpa时，管道内涌动油流最大流速为0.41m/s，重瓦斯不动作，此时反应变压器内部仅出现轻微故障；当激励压强为0.12Mpa时，重瓦斯动作发生，挡板开始动作时对应的涌动油流流速为0.172m/s，当挡板转动触发重瓦斯报警时，涌动油流速度为0.63m/s，在此过程中重瓦斯动作中油流平均加速度为3.52m/s2，即可将平均加速度3.52m/s2作为重瓦斯动作加速度整定值，即ast＝3.52m/s2；随着激励压强的增大，挡板开始动作时对应的流速及挡板转动触发重瓦斯报警时对应的流速逐渐减小，与此同时挡板从开始动作到最大角度所用时间也逐渐减小，但发生重瓦斯动作过程中涌动油流平均加速度逐渐增加；且随着重瓦斯故障能量的增强，重瓦斯动作时对应的加速度值上升，但对应的流速值滞后，即并未达到实际现场所使用的流速整定值时，重瓦斯动作仍发生。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法，其特征在于，包括：
施加不同程度的外部激励源至油路管道上，生成不同涌动油流；
采集瞬态油流的流速信号，生成不同涌动油流下的流速曲线图；
采集瓦斯继电器挡板转角信号，生成不同涌动油流下的挡板转角曲线图；
基于流速曲线图和挡板转角曲线图，分析比较不同涌动油流下恰好发生重瓦斯动作时所对应的涌动油流的平均加速度值及变化趋势，确定发生重瓦斯动作时的涌动油流的加速度整定值；
基于涌动油流的加速度整定值判断是否发生重瓦斯动作。
2.根据权利要求1所述的一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法，其特征在于，基于流速传感器采集瞬态油流的流速信号，流速传感器为超声波流量计，响应时间为20ms。
3.根据权利要求1所述的一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法，其特征在于，基于霍尔感应瓦斯继电器采集瓦斯继电器挡板转角信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法，其特征在于，流速信号和瓦斯继电器挡板转角信号同时采集。
5.根据权利要求1所述的一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法，其特征在于，
当挡板开始动作时油流的速度v0和转角转至最大角度时的涌动油流的速度v1，挡板从开始动作到转至最大角度所用时间为t，通过以下公式计算恰好发生重瓦斯动作时所对应的涌动油流的加速度值：
a＝(v1-v0)/t。
6.根据权利要求3所述的一种基于涌动油流加速度的变压器重瓦斯动作整定方法，其特征在于，瓦斯继电器挡板转角具体计算公式为：
Figure FDA0003660039080000021
其中，KH为霍尔灵敏度；I为激励电流；B为磁场强度；ΔUH为霍尔电势差变化量；L为初始永磁体与霍尔电流传感器的距离；h为挡板质心到转轴连接处的直线距离；Δθ为瓦斯继电器挡板转角，d表示微分符号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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