一种基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法与流程

本发明涉及一种基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法，属于变压器非电量保护。

背景技术：

1、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。

2、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。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法，能够有效区分变压器内部故障与外部扰动，避免保护误动，且能够提前保护动作的时间，从而提高了保护装置的可靠性与速动性。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法，包括：

4、对被保护的油浸式变压器进行采样，得到某一时刻的油枕连接管内油流速瞬时值v(t)和集气盒内液位高度瞬时值h(t)；

5、基于油枕连接管内油流速瞬时值v(t)与被保护油浸式变压器预设的继电器启动门槛值vst，判断并得到继电器的运行状态；

6、当继电器启动时，基于油枕连接管内油流速瞬时值v(t)与预设的第一保护动作门槛值vth1的大小比较，当v(t)>vth1，进行保护动作并使变压器跳闸，完成内部短路故障的保护；

7、当v(t)<vth1时，依次进行油枕连接管内油流速瞬时值v(t)与预设的第二保护动作门槛值vth2的大小比较以及集气盒内液位高度瞬时值h(t)和预设的集气盒液面高度门槛值hth的大小比较，直至v(t)>vth2且h(t)<hth时，进行保护动作并使变压器跳闸，完成局部绝缘缺陷故障的保护，否则对下一时刻的被保护的油浸式变压器进行重新采样。

8、进一步的，所述继电器启动门槛值vst的计算公式为：

9、vst＝krel1vnor.max，

10、式中，krel1为第一可靠系数；vnor.max为正常运行时油浸式变压器油枕连接管内油流速最大值。

11、进一步的，所述第一可靠系数krel1的取值为1.2。

12、进一步的，所述第一保护动作门槛值vth1的计算公式为：

13、vth1＝krel2vum，

14、式中，krel2为第二可靠系数；vum为外部短路冲击下油浸式变压器油枕连接管内油流速能够达到的最大值。

15、进一步的，所述第二可靠系数krel2的取值为1.1。

16、进一步的，所述第二保护动作门槛值vth2计算公式为：

17、vth2＝0.6vth1。

18、进一步的，所述集气盒液面高度门槛值hth的计算公式为：

19、hth＝krel3hth.now，

20、式中，krel3为第三可靠系数；hth.now为现行机械式瓦斯继电器轻瓦斯保护整定值对应集气盒内液面高度。

21、进一步的，其特征在于，所述第三可靠系数krel3的取值为1.2。

22、第二方面，一种基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护装置，包括处理器及存储介质；

23、所述存储介质用于存储指令；

24、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述任一项所述方法的步骤。

25、第三方面，计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

26、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

27、本发明基于变压器内部短路故障时油箱内大量产气而外部短路冲击下无气体产生、的特点，通过实时对第一保护动作门槛值vth1与油枕连接管内油流速瞬时值v(t)的大小进行比较，可以有效区分油浸式电力变压器内部短路故障与外部短路冲击，防止保护误动，提高了保护装置的可靠性；同时在变压器内部由轻微缺陷发展至严重贯穿性电弧故障过程中的早期阶段，局部绝缘缺陷导致的剧烈放电以及过热等现象均会使绝缘油分解产生气体并向集气盒处缓慢汇集。本发明利用这一特征，通过依次进行油枕连接管内油流速瞬时值v(t)与预设的第二保护动作门槛值vth2的大小比较以及集气盒内液位高度瞬时值h(t)和预设的集气盒液面高度门槛值hth的大小比较，在集气盒内已经收集到一定量气体的情况下，降低保护动作的门槛值，从而使保护装置能够提前动作，更早切除故障，提高了保护装置的速动性。

技术特征：

1.一种基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，所述继电器启动门槛值vst的计算公式为：

3.根据权利要求2所述的基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，所述第一可靠系数krel1的取值为1.2。

4.根据权利要求1所述的基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，所述第一保护动作门槛值vth1的计算公式为：

5.根据权利要求4所述的基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，所述第二可靠系数krel2的取值为1.1。

6.根据权利要求1所述的基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，所述第二保护动作门槛值vth2计算公式为：

7.根据权利要求1所述的基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，所述集气盒液面高度门槛值hth的计算公式为：

8.根据权利要求1所述的基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法，其特征在于，所述第三可靠系数krel3的取值为1.2。

9.一种基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护装置，其特征在于，包括处理器及存储介质；

10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1～8任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于流速与产气特征结合的油浸式变压器数字式非电量保护方法，通过预设的继电器启动门槛值、保护动作门槛值以及集气盒液面高度门槛值，在继电器处于启动状态时，通过油枕连接管内油流速瞬时值以及集气盒内液位高度瞬时值与对应门槛值的比较，判断并开启保护动作，可以有效区分油浸式电力变压器内部短路故障与外部短路冲击，防止保护误动，提高了保护装置的可靠性；另一方面在集气盒内已经收集到一定量气体的情况下，降低保护动作的门槛值，从而使保护装置能够提前动作，更早切除故障，提高了保护装置的速动性。

技术研发人员：郑玉平,潘书燕,李博宇,郝治国,闫兴中,熊军辉,薛众鑫
受保护的技术使用者：国电南瑞南京控制系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15