CN117477493A - 一种基于电流与气体的油浸式变压器保护装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电流与气体的油浸式变压器保护装置和方法，包括：判断模块，判断模块连接集气盒、电流传感器、配置模块和控制模块，集气盒和电流传感器连接变压器，控制模块连接继电器。在油浸式变压器上安装脉冲电流传感器和轻瓦斯集气盒，通过脉冲电流传感器采集油浸式变压器运行时的电流瞬时值，通过轻瓦斯集气盒采集气体体积瞬时值，将采集到的电流瞬时值和气体体积瞬时值传输至判断模块进行数值判断，判断模块将判断结果传输至控制模块，控制模块基于判断结果控制继电器执行保护动作。本发明的有益效果是：能根据电流和气体体积作为轻瓦斯保护的判断依据，从而提高轻瓦斯保护的灵敏性。

Description

一种基于电流与气体的油浸式变压器保护装置和方法
技术领域
本发明涉及变压器安全防护技术领域，特别涉及一种基于电流与气体的油浸式变压器保护装置和方法。
背景技术
变压器轻瓦斯保护主要应用于变压器内部故障的早期检测，相较于变压器电气量保护，反应故障气体产生的非电量保护能够在轻微故障阶段识别出故障发展特征，从而更为灵敏、直接、全面地反应保护对象运行状态。
现有技术中，轻瓦斯保护利用油浸式变压器内部故障产热汽化绝缘油的原理，通过机械结构实现对气体体积量是否达到阈值的判断。这种方法在外部进气的情况下，很容易导致保护误动作，且采用气体体积量作为单一判据，轻瓦斯保护灵敏度低。存在不能根据电流和气体体积作为轻瓦斯保护的判断依据，不能提高轻瓦斯保护的灵敏性的问题。
例如，一种在中国专利文献上公开的“变压器数字化轻瓦斯保护方法和保护装置”，其公告号：CN112350273A，其申请日：2020年10月29日，该发明获取从变压器瓦斯继电器气室内的导出的气体组分含量，通过气体组分含量判断变压器故障严重程度，当判断为严重故障时，对变压器进行切除，能够及时准确反映变压器故障的问题。但是不能根据电流和气体体积作为轻瓦斯保护的判断依据，不能提高轻瓦斯保护的灵敏性的问题。
发明内容
针对现有技术不能根据电流和气体体积作为轻瓦斯保护的判断依据，不能提高轻瓦斯保护的灵敏性的不足，本发明提出了一种基于电流与气体的油浸式变压器保护装置和方法，能根据电流和气体体积作为轻瓦斯保护的判断依据，从而提高轻瓦斯保护的灵敏性。
以下是本发明的技术方案，一种基于电流与气体的油浸式变压器保护方法，包括以下步骤：
S1：配置电流整定阈值、第一气体体积阈值、第二气体体积阈值和第三气体体积阈值；
S2：采集气体体积瞬时值和电流瞬时值；
S3：判断气体体积瞬时值是否大于第一气体体积阈值，若是，进行步骤S4；否则，进行步骤S2；
S4：判断气体体积瞬时值是否大于第二气体体积阈值，若是，执行保护动作，结束判断；否则，进行步骤S5；
S5：判断电流瞬时值的绝对值是否大于电流整定阈值，若是，进行步骤S6；否则，进行步骤S2；
S6：判断气体体积瞬时值是否大于第三气体体积阈值，若是，执行保护动作，结束判断；否则，进行步骤S2。
本方案中，在油浸式变压器上安装脉冲电流传感器和轻瓦斯集气盒，通过脉冲电流传感器采集油浸式变压器运行时的电流瞬时值，通过轻瓦斯集气盒采集气体体积瞬时值，将采集到的电流瞬时值和气体体积瞬时值传输至判断模块进行数值判断，当气体体积瞬时值大于第一气体体积阈值，则判断气体体积瞬时值是否大于第二气体体积阈值，否则持续采集电流瞬时值和气体体积瞬时值。当气体体积瞬时值大于第二气体体积阈值时，判断模块输出执行保护动作的判断结果；否则，判断电流瞬时值的绝对值是否大于电流整定阈值。当电流瞬时值的绝对值大于电流整定阈值时，判断气体体积瞬时值和第三气体体积阈值的关系；否则，持续采集电流瞬时值和气体体积瞬时值。当气体体积瞬时值大于第三气体体积阈值时，判断模块输出执行保护动作的判断结果；否则，持续采集电流瞬时值和气体体积瞬时值。判断模块将输出的执行保护动作的判断结果传输至控制模块，控制模块控制继电器执行保护动作。相较于轻瓦斯保护传统的单一气体体积量判据，引入了脉冲电流信号量，能够在故障发展较严重但轻瓦斯集气盒中气体体积还未达到原有动作门槛时加快轻瓦斯保护动作，提高了轻瓦斯保护的灵敏性。
作为优选，S1中，第二气体体积阈值的取值范围为[250,300]立方厘米。
本方案中，第二气体体积阈值的整定方法采用传统机械式轻瓦斯保护整定原则，轻瓦斯保护是按气体容积进行整定的，即传统轻瓦斯保护动作对应气体体积值，整定范围一般是250至300立方厘米。
作为优选，S1中，第一气体体积阈值的计算表达式如下：
Vst＝Krel1Vop1
上式中，Vst为第一气体体积阈值；Krel1为可靠系数，取值范围为[0.5,0.7)；Vop1为第二气体体积阈值。
本方案中，通过可靠系数Krel1的不同取值适应不同种类型号的变压器，提高第一气体体积阈值的适用性，从而提高轻瓦斯保护的灵敏性。
作为优选，S1中，第三气体体积阈值的计算表达式如下：
Vop2＝Krel3Vop1
上式中，Vop2为第三气体体积阈值，Krel3为可靠系数，取值范围为[0.7,0.9]，Vop1为第二气体体积阈值。
本方案中，通过可靠系数Krel3的不同取值适应不同种类型号的变压器，提高第三气体体积阈值的适用性，从而提高轻瓦斯保护的灵敏性。
作为优选，S1中，电流整定阈值的计算表达式如下：
Ith＝Krel2Inor_max
上式中，Ith为电流整定阈值，Krel2为可靠系数，取值范围为[1.4,1.6]，Inor_max为油浸式变压器正常运行时脉冲电流最大值。
本方案中，通过可靠系数Krel2的不同取值适应不同种类型号的变压器，提高电流整定阈值的适用性，从而提高轻瓦斯保护的灵敏性。
一种基于电流与气体的油浸式变压器保护装置，包括：判断模块，判断模块连接集气盒、电流传感器、配置模块和控制模块，集气盒和电流传感器连接变压器，控制模块连接继电器。
本方案中，集气盒采集气体体积瞬时值；电流传感器采集电流瞬时值；配置模块配置电流整定阈值、第一气体体积阈值、第二气体体积阈值和第三气体体积阈值；判断模块判断气体体积瞬时值和第一气体体积阈值、第二气体体积阈值以及第三气体体积阈值的关系，判断电流瞬时值和电流整定阈值的关系并输出判断结果；控制模块基于判断结果控制继电器执行保护动作；继电器执行保护动作。在油浸式变压器上安装脉冲电流传感器和轻瓦斯集气盒，通过脉冲电流传感器采集油浸式变压器运行时的电流瞬时值，通过轻瓦斯集气盒采集气体体积瞬时值，将采集到的电流瞬时值和气体体积瞬时值传输至判断模块进行数值判断，判断模块将判断结果传输至控制模块，控制模块基于判断结果控制继电器执行保护动作。能够引入了脉冲电流信号量，能够在故障发展较严重但轻瓦斯集气盒中气体体积还未达到原有动作门槛时加快轻瓦斯保护动作，提高了轻瓦斯保护的灵敏性。
作为优选，集气盒为轻瓦斯集气盒。
作为优选，电流传感器为脉冲电流传感器。
本发明的有益效果是：引入了脉冲电流信号量，能够在故障发展较严重但轻瓦斯集气盒中气体体积还未达到原有动作门槛时加快轻瓦斯保护动作，提高了轻瓦斯保护的灵敏性。
附图说明
图1本发明一种基于电流与气体的油浸式变压器保护装置的示意图。
图2本发明一种基于电流与气体的油浸式变压器保护方法的流程图。
图3本发明一种基于电流与气体的油浸式变压器保护方法的判断流程图。
图中1、变压器；2、集气盒；3、电流传感器；4、配置模块；5、判断模块；6、控制模块；7、继电器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一：
如图1所示，一种基于电流与气体的油浸式变压器保护装置，包括：
集气盒2，采集气体体积瞬时值，连接变压器1和判断模块5；
电流传感器3，采集电流瞬时值，连接变压器1和判断模块5；
配置模块4，配置电流整定阈值、第一气体体积阈值、第二气体体积阈值和第三气体体积阈值，连接判断模块5；
判断模块5，判断气体体积瞬时值和第一气体体积阈值、第二气体体积阈值以及第三气体体积阈值的关系，判断电流瞬时值和电流整定阈值的关系并输出判断结果，连接控制模块6；
控制模块6，基于判断结果控制继电器7执行保护动作，连接继电器7；
继电器7，执行保护动作，连接控制模块6。
本实施例中，变压器为油浸式变压器，集气盒为轻瓦斯集气盒，电流传感器为脉冲电流传感器。在可能的实施例中，判断模块和控制模块可以设置于继电器内部，此时，集气盒通过铜管和继电器连在一起。
在油浸式变压器上安装脉冲电流传感器和轻瓦斯集气盒，通过脉冲电流传感器采集油浸式变压器运行时的电流瞬时值I(t)，通过轻瓦斯集气盒采集气体体积瞬时值V(t)，将采集到的电流瞬时值I(t)和气体体积瞬时值V(t)传输至判断模块进行数值判断，当气体体积瞬时值V(t)大于第一气体体积阈值Vst，则判断气体体积瞬时值V(t)是否大于第二气体体积阈值Vop1，否则持续采集电流瞬时值I(t)和气体体积瞬时值V(t)。当气体体积瞬时值V(t)大于第二气体体积阈值Vop1时，判断模块输出执行保护动作的判断结果；否则，判断电流瞬时值的绝对值|I(t)|是否大于电流整定阈值Ith。当电流瞬时值的绝对值|I(t)|大于电流整定阈值Ith时，判断气体体积瞬时值V(t)和第三气体体积阈值Vop2的关系；否则，持续采集电流瞬时值I(t)和气体体积瞬时值V(t)。当气体体积瞬时值V(t)大于第三气体体积阈值Vop2时，判断模块输出执行保护动作的判断结果；否则，持续采集电流瞬时值I(t)和气体体积瞬时值V(t)。判断模块将输出的执行保护动作的判断结果传输至控制模块，控制模块控制继电器执行保护动作。相较于轻瓦斯保护传统的单一气体体积量判据，引入了脉冲电流信号量，能够在故障发展较严重但轻瓦斯集气盒中气体体积还未达到原有动作门槛时加快轻瓦斯保护动作，提高了轻瓦斯保护的灵敏性。本实施例中，执行保护动作可以是送出跳闸信号。
实施例二：
如图2和3所示，一种基于电流与气体的油浸式变压器保护方法，包括以下步骤：
S1：配置电流整定阈值Ith、第一气体体积阈值Vst、第二气体体积阈值Vop1和第三气体体积阈值Vop2；
S2：采集气体体积瞬时值V(t)和电流瞬时值I(t)；
S3：判断气体体积瞬时值V(t)是否大于第一气体体积阈值Vst，若是，进行步骤S4；否则，进行步骤S2；
S4：判断气体体积瞬时值V(t)是否大于第二气体体积阈值Vop1，若是，执行保护动作，结束判断；否则，进行步骤S5；
S5：判断电流瞬时值的绝对值|I(t)|是否大于电流整定阈值Ith，若是，进行步骤S6；否则，进行步骤S2；
S6：判断气体体积瞬时值V(t)是否大于第三气体体积阈值Vop2，若是，执行保护动作，结束判断；否则，进行步骤S2。
当气体体积瞬时值V(t)大于第一气体体积阈值Vst，则判断气体体积瞬时值V(t)是否大于第二气体体积阈值Vop1，否则持续采集电流瞬时值I(t)和气体体积瞬时值V(t)。当气体体积瞬时值V(t)大于第二气体体积阈值Vop1时，判断模块输出执行保护动作的判断结果；否则，判断电流瞬时值的绝对值|I(t)|是否大于电流整定阈值Ith。当电流瞬时值的绝对值|I(t)|大于电流整定阈值Ith时，判断气体体积瞬时值V(t)和第三气体体积阈值Vop2的关系；否则，持续采集电流瞬时值I(t)和气体体积瞬时值V(t)。当气体体积瞬时值V(t)大于第三气体体积阈值Vop2时，判断模块输出执行保护动作的判断结果；否则，持续采集电流瞬时值I(t)和气体体积瞬时值V(t)。
步骤S1、S2中，通过配置模块配置电流整定阈值Ith、第一气体体积阈值Vst、第二气体体积阈值Vop1和第三气体体积阈值Vop2，通过在油浸式变压器上安装脉冲电流传感器和轻瓦斯集气盒，脉冲电流传感器实时采集变压器运行过程中的脉冲电流信号瞬时值I(t)，轻瓦斯集气盒实时采集变压器运行过程气体体积瞬时值V(t)。
第一气体体积阈值Vst的计算表达式如下：
Vst＝Krel1Vop1 (1)
上式中，Krel1为可靠系数，取值为0.6；Vop1为第二气体体积阈值。
第二气体体积阈值Vop1的整定方法采用传统机械式轻瓦斯保护整定原则，轻瓦斯保护是按气体容积进行整定的，即传统轻瓦斯保护动作对应气体体积值，整定范围一般是250至300立方厘米，本方案中，第二气体体积阈值Vop1为250立方厘米。根据实际情况，也可以配置第二气体体积阈值Vop1为其他合适值。
第三气体体积阈值Vop2的计算表达式如下：
Vop2＝Krel3Vop1 (2)
上式中，Krel3为可靠系数，取值0.8，Vop1为第二气体体积阈值。
电流整定阈值Ith的计算表达式如下：
Ith＝Krel2Inor_max (3)
上式中，Krel2为可靠系数，取值1.5，Inor_max为油浸式变压器正常运行时脉冲电流最大值。
步骤S4中，比较气体体积瞬时值V(t)和第二气体体积阈值Vop1的关系，若V(t)大于Vop1，表明油浸式变压器发生较严重故障，轻瓦斯保护立即动作。
步骤S5中，比较电流瞬时值的绝对值|I(t)|和电流整定阈值Ith的关系，若|I(t)|大于Ith，表明油浸式变压器内部发生较严重故障，则降低轻瓦斯保护动作门槛，即判断气体体积瞬时值V(t)是否达到第三气体体积阈值Vop2。
步骤S6中，当气体体积瞬时值V(t)大于第三气体体积阈值Vop2时，则轻瓦斯保护立即动作。
实施例三：
以某220kV油浸式变压器为例说明本发明方案的可行性。安装在油浸式变压器油箱接地线的脉冲电流传感器实时采集脉冲电流信号，并将采集到的脉冲电流信号V(t)传递给继电器内的判断模块，同时实时测量轻瓦斯集气盒中气体体积。当气体体积瞬时值V(t)大于第一气体体积阈值Vst时保护启动。然后，依据气体体积瞬时值V(t)和电流瞬时值I(t)采取不同的动作策略：若气体体积瞬时值V(t)大于第二气体体积阈值Vop1，则控制模块控制继电器直接进行保护动作；若气体体积瞬时值V(t)小于第二气体体积阈值Vop1，但此时电流瞬时值的绝对值|I(t)|大于电流整定阈值Ith，则可判定发生较严重故障，则降低原本的轻瓦斯保护动作门槛值，气体体积瞬时值V(t)大于第三气体体积阈值Vop2时，则控制模块控制继电器直接进行保护动作。
相较于轻瓦斯保护传统的单一气体体积量判据，引入了脉冲电流信号量，能够在故障发展较严重但轻瓦斯集气盒中气体体积还未达到原有动作门槛时加快轻瓦斯保护动作，提高了轻瓦斯保护的灵敏性。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行一种基于电流与气体的油浸式变压器保护方法。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行一种基于电流与气体的油浸式变压器保护方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法和/或装置(系统)的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种基于电流与气体的油浸式变压器保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：配置电流整定阈值、第一气体体积阈值、第二气体体积阈值和第三气体体积阈值；
S2：采集气体体积瞬时值和电流瞬时值；
S3：判断气体体积瞬时值是否大于第一气体体积阈值，若是，进行步骤S4；否则，进行步骤S2；
S4：判断气体体积瞬时值是否大于第二气体体积阈值，若是，执行保护动作，结束判断；否则，进行步骤S5；
S5：判断电流瞬时值的绝对值是否大于电流整定阈值，若是，进行步骤S6；否则，进行步骤S2；
S6：判断气体体积瞬时值是否大于第三气体体积阈值，若是，执行保护动作，结束判断；否则，进行步骤S2。
2.根据权利要求1所述的一种基于电流与气体的油浸式变压器保护方法，其特征在于，S1中，第二气体体积阈值的取值范围为[250,300]立方厘米。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于电流与气体的油浸式变压器保护方法，其特征在于，S1中，第一气体体积阈值的计算表达式如下：
Vst＝Krel1Vop1
上式中，Vst为第一气体体积阈值；Krel1为可靠系数，取值范围为[0.5,0.7)；Vop1为第二气体体积阈值。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于电流与气体的油浸式变压器保护方法，其特征在于，S1中，第三气体体积阈值的计算表达式如下：
Vop2＝Krel3Vop1
上式中，Vop2为第三气体体积阈值，Krel3为可靠系数，取值范围为[0.7,0.9]，Vop1为第二气体体积阈值。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于电流与气体的油浸式变压器保护方法，其特征在于，S1中，电流整定阈值的计算表达式如下：
Ith＝Krel2Inor_max
上式中，Ith为电流整定阈值，Krel2为可靠系数，取值范围为[1.4,1.6]，Inor_max为油浸式变压器正常运行时脉冲电流最大值。
6.一种基于电流与气体的油浸式变压器保护装置，适用于权利要求1-5任一项所述的一种基于电流与气体的油浸式变压器保护方法，其特征在于，包括：判断模块，判断模块连接集气盒、电流传感器、配置模块和控制模块，集气盒和电流传感器连接变压器，控制模块连接继电器。
7.根据权利要求6所述的一种基于电流与气体的油浸式变压器保护装置，其特征在于，集气盒为轻瓦斯集气盒。
8.根据权利要求6或7所述的一种基于电流与气体的油浸式变压器保护装置，其特征在于，
电流传感器为脉冲电流传感器。
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