一種改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)，其包括輸電變壓器ECU單元，儲存器單元，三個檢測模塊，三比值法編碼判斷模塊以及預警及顯示單元，其中所述組分濃度檢測模塊能夠循環(huán)檢測每個氣體各組分的濃度，并將每個濃度值Di與該氣體組分所對應的極限值Di0進行依次比較，所述烴含量檢測模塊和產(chǎn)氣速率檢測模塊通過對比變壓器總烴含量C以及總烴絕對產(chǎn)氣速率V與上述閾值之間的數(shù)值關(guān)系判斷出不同等級的預警結(jié)果；所述輸電變壓器ECU單元基于上述預警結(jié)果進行人工地或自動地判定是否需要進行三比值法編碼判斷，當需要進行三比值法運算來具體判斷故障類型時，啟動三比值法編碼判斷模塊，提取所需的特征氣體組分數(shù)值進行相應的故障類型判斷。
【專利說明】一種改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)，屬于輸電【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力設備容量的增大和電網(wǎng)規(guī)模的擴大，對電力系統(tǒng)的安全運行和供電可靠 性提出了更高的要求，近年發(fā)生的各國大停電事故也為我國電力系統(tǒng)敲響了警鐘。變壓器 在電力系統(tǒng)中的地位舉足輕重，是電力系統(tǒng)中最重要和最昂貴的電氣設備之一，其運行的 安全可靠性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。因此，提高變壓器特別是大型電力變壓器 運行的可靠性對整個電網(wǎng)的安全可靠運行具有十分重要的意義。變壓器油中溶解氣體分析 (DGA)技術(shù)一直被認為是診斷電力變壓器早期故障的有效手段。它能夠及時發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi) 部存在的絕緣故障，有利于促進由定期維修方式向狀態(tài)維修方式的過渡，因而受到了廣泛 的應用。DGA技術(shù)的原理是基于任何一種特定的烴類氣體的產(chǎn)生速率隨溫度而變化，在特 定溫度下，往往有某一氣體的產(chǎn)氣率出現(xiàn)最大值，隨著溫度升高，產(chǎn)氣率最大的氣體依次為 CH4, C2H6, C2H4, C2H2, H2, C0, C02。
[0003] 由于變壓器油具有優(yōu)良的散熱和絕緣性能，因此油浸式電力變壓器在電力系統(tǒng)中 得到廣泛的引用。在正常的運行過程中，變壓器會在機械應力以及熱、電等各種因素的影響 下慢慢老化，并生成一些可燃性氣體。如果變壓器存在內(nèi)部潛伏性故障，故障部位釋放出的 能量會加速絕緣材料的裂解，促使油中溶解氣體的含量以及產(chǎn)氣速率大大提高。通過獲取 變壓器油樣本，采用氣相色譜的方法就可以獲取油中溶解氣體各組分的含量，從而對變壓 器的健康狀況做出評估或者對存在異常的變壓器進行故障情況的分析。
[0004] 而三比值法是一種根據(jù)氣體濃度的相對比值來進行變壓器故障診斷的方法。它依 據(jù)變壓器絕緣材料在故障能量的作用下生成的氣體成分含量的相對比值與故障點溫度存 在的密切關(guān)系，從五種特征氣體組分中選取氣體擴散系數(shù)以及在絕緣油中溶解度相似的兩 種氣體做比值。按照上述的方法一共選取三組比值，分別為乙炔（C2H2)/乙烯（C2H4)，甲烷 (CH4)/氫氣（H2)，乙烯（C2H4)/乙烷（C2H6)，并且按照導則所推薦的編碼規(guī)則（未示出） 對三種比值進行編碼。比如：乙炔（C2H2)/乙烯（C2H4)小于0. 1的時候，編碼設定為0 ;乙 炔（C2H2) /乙烯（C2H4)大于或者等于0. 1且小于3的時候，編碼設定為1 ;乙炔（C2H2) /乙 烯（C2H4)大于或者等于3的時候，編碼設定為2。當獲得三種比值的編碼之后，按照導則所 規(guī)定表所列出的故障類型判斷方法就可以很容易的對故障類型以及可能的故障原因做出 判斷。由于這種方法在工程上簡單實用，因此，采用三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)對油浸 式變壓器故障診斷有著重要的意義。
[0005] 當然，三比值法也存在比較明顯的不足之處，例如當氣體各組分含量以及產(chǎn)氣速 率都沒有超標，變壓器運行狀態(tài)正常，三比值法診斷是無效的，只有當氣體含量超標或者產(chǎn) 氣速率超標或者有足夠的依據(jù)判定變壓器存在故障的時候，三比值法診斷才會有意義。由 于在對油中氣體進行采樣分析試驗的時候存在誤差，這樣也會給氣體的相對比值帶來一定 影響，可能導致診斷結(jié)果的不準確。因此，在進行變壓器油色譜分析試驗的時候，測試誤差 必須滿足導則所規(guī)定的要求，應盡量避免各種可能降低精度的因素干擾。
[0006] 因此，有必要對目前采用的采用三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)進行改進以提高 診斷電力變壓器故障的精度和穩(wěn)定性，避免發(fā)生誤判操作產(chǎn)生不良影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)， 該輸電變壓器控制系統(tǒng)可以最大程度上避免因多重因素影響而產(chǎn)生的測量不精確或不穩(wěn) 定，能夠在進行三比值法監(jiān)測之前進行預先預警，這種預警操作過程還能夠準確地分級別 預警，能夠在三比值法準確的監(jiān)測出故障類型之前發(fā)出預警通知。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為，為了避免測量產(chǎn)生的誤操作，最大程度地 保證三比值法的故障類型判斷準確度，除三比值法編碼判斷系統(tǒng)之外，引入了預警系統(tǒng)，本 發(fā)明的輸電變壓器控制系統(tǒng)的預警系統(tǒng)采取了初級濃度預警操作和預警分級操作兩級判 斷過程，采用的技術(shù)手段為：
[0009] 方案1、一種改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)，其包括輸電變壓器E⑶單兀， 儲存器單元，三個檢測模塊，三比值法編碼判斷模塊以及預警及顯示單元，所述三個檢測模 塊包括組分濃度檢測模塊，烴含量檢測模塊，產(chǎn)氣速率檢測模塊；其中組分濃度檢測模塊， 烴含量檢測模塊，產(chǎn)氣速率檢測模塊，三比值法編碼判斷模塊與ECU單元連接，接受ECU單 元的控制指令以及向ECU單元反饋各種信號，儲存器單元分別與ECU單元和三比值法編碼 判斷模塊連接，預警及顯示單元負責將E⑶單元輸出的預警信號進行外部顯示處理；
[0010] 其中所述組分濃度檢測模塊能夠循環(huán)檢測每個氣體各組分的濃度，并將每個濃度 值Di與該氣體組分所對應的極限值DiO進行依次比較，一旦得到該氣體組分檢測的濃度超 出極限值，則進行計數(shù)器N的計數(shù)操作，一旦計數(shù)器N等于或超過K時，則表示有K組氣體 組分超出了極限值，則進行啟動預警分級操作；
[0011] 所述烴含量檢測模塊和產(chǎn)氣速率檢測模塊分別檢測出變壓器總烴含量C以及總 烴絕對產(chǎn)氣速率V，CO、C1分別代表變壓器總烴含量第一閾值和第二閾值，V0、VI分別代表 總烴絕對產(chǎn)氣速率第一閾值和第二閾值，通過對比變壓器總烴含量C以及總烴絕對產(chǎn)氣速 率V與上述閾值之間的數(shù)值關(guān)系判斷出不同等級的預警結(jié)果；
[0012] 所述輸電變壓器ECU單元基于上述預警結(jié)果進行人工地或自動地判定是否需要 進行三比值法編碼判斷，當需要進行三比值法運算來具體判斷故障類型時，啟動三比值法 編碼判斷模塊，提取所需的特征氣體組分數(shù)值進行相應的故障類型判斷。
[0013] 方案2、根據(jù)方案1的改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)，其特征在于，每個氣 體各組分包括H2, CH4, C2H4, C2H6, C2H2,總烴。
[0014] 方案3、根據(jù)方案1的改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)，其特征在于，通常情 況下，K可設置為K彡6,優(yōu)選為3。
[0015] 方案4、根據(jù)方案1的改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述預 警結(jié)果分為正常狀態(tài)，輕微故障，中等故障及嚴重故障，其中C0和V0選擇為經(jīng)驗值，C1 = 2 ?3C0, VI = 2 ?3V0。。
[0016] 經(jīng)研究發(fā)明，采用了上述技術(shù)手段，改變了現(xiàn)有輸電變壓器控制系統(tǒng)的單層次判 斷模式，提高利用三比值法判斷變壓器故障類型的準確性；優(yōu)化了變壓器控制系統(tǒng)的預警 故障工作模式，減少了由于各種原因?qū)е碌恼`判誤操作的幾率，保證了輸出預警狀態(tài)的準 確性，同時也通過二次檢測判斷的方法實現(xiàn)了對各級故障預警的進一步驗證檢測，增強了 預警系統(tǒng)的應用性和可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)簡圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)的工作流程簡圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明的輸電變壓器結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明的改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)包括輸電變壓器EOT 單元，儲存器單元，三個檢測模塊，三比值法編碼判斷模塊以及預警及顯示單元，所述三個 檢測模塊包括組分濃度檢測模塊，烴含量檢測模塊，產(chǎn)氣速率檢測模塊。其中組分濃度檢測 模塊，烴含量檢測模塊，產(chǎn)氣速率檢測模塊，三比值法編碼判斷模塊與ECU單元連接，接受 ECU單元的控制指令以及向ECU單元反饋各種信號，儲存器單元分別與ECU單元和三比值法 編碼判斷模塊連接，預警及顯示單元負責將E⑶單元輸出的預警信號進行外部顯示處理。
[0021] 所述組分濃度檢測模塊，烴含量檢測模塊，產(chǎn)氣速率檢測模塊負責在啟動三比值 法編碼判斷模塊啟動檢測之前，檢測、判斷并輸出故障的預警結(jié)果，該預警結(jié)果可以分為正 常狀態(tài)、輕微故障、中等故障及嚴重故障，一般情況下，正常狀態(tài)和輕微故障不需要進行緊 急的處理，僅需持續(xù)觀察即可，而出現(xiàn)中等故障和嚴重故障時才進行進一步地判斷具體的 故障類型。也就是說，三比值法編碼判斷模塊一般情況下并不進行工作，只有在前述的預警 結(jié)果出現(xiàn)之后，才基于預警結(jié)果被人工地或自動地進行觸發(fā)啟動，這樣的設置大大簡化了 三比值法的應用，同時豐富了輸電變壓器控制系統(tǒng)的功能，當需要進行故障類型的診斷時 才進行診斷，不需要時僅起到一般的故障預警即可。同時為了提高故障預警的可靠性，通過 二次檢測判斷的方法實現(xiàn)了對各級故障預警的進一步驗證檢測，增強了預警系統(tǒng)的應用性 和可靠性。下面對改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)進行詳細介紹：
[0022] 變壓器在運行過程中會受到機械應力、溫度、強電場以及水分、氧氣等各種因素的 影響，絕緣油會在這些因素的作用下發(fā)生碳化、裂解以及氧化等各種化學反應，生成氫氣、 低分子烴類化合物、油泥、某些氧化物以及碳氫聚合物（X蠟），這就是變壓器絕緣油劣化與 老化現(xiàn)象。在正常情況下，絕緣油只生成很少量的一些氣體，這些氣體的含量也通常會保持 在國標規(guī)定值以內(nèi)。一旦變壓器發(fā)生內(nèi)部潛伏性故障，故障點釋放的能量會加速絕緣油分 解產(chǎn)氣，可能導致氣體濃度超過臨界值。而變壓器油中溶解氣體的來源非常復雜，變壓器在 正常運行條件下也會在電、熱應力的作用下生成少量氣體，當變壓器發(fā)生內(nèi)部潛伏性故障 時，故障點釋放的能量會加速絕緣材料的分解產(chǎn)氣，可能導致氣體濃度超過極限值，因此可 以通過氣體的濃度來大致判斷變壓器狀態(tài)是否正常。規(guī)定變壓器油中溶解氣體濃度極限值 如表所示。
[0023] 表變壓器油中氣體組分濃度極限值（uL/L)
[0024]

【權(quán)利要求】
1. 一種改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)，其包括輸電變壓器ECU單元，儲存器單 元，三個檢測模塊，三比值法編碼判斷模塊以及預警及顯示單元，所述三個檢測模塊包括組 分濃度檢測模塊，烴含量檢測模塊，產(chǎn)氣速率檢測模塊；其中組分濃度檢測模塊，烴含量檢 測模塊，產(chǎn)氣速率檢測模塊，三比值法編碼判斷模塊與ECU單元連接，接受ECU單元的控制 指令以及向ECU單元反饋各種信號，儲存器單元分別與ECU單元和三比值法編碼判斷模塊 連接，預警及顯示單元負責將E⑶單元輸出的預警信號進行外部顯示處理； 其中所述組分濃度檢測模塊能夠循環(huán)檢測每個氣體各組分的濃度，并將每個濃度值Di 與該氣體組分所對應的極限值DiO進行依次比較，一旦得到該氣體組分檢測的濃度超出極 限值，則進行計數(shù)器N的計數(shù)操作，一旦計數(shù)器N等于或超過K時，則表示有K組氣體組分 超出了極限值，則進行啟動預警分級操作； 所述烴含量檢測模塊和產(chǎn)氣速率檢測模塊分別檢測出變壓器總烴含量C以及總烴絕 對產(chǎn)氣速率V，CO、C1分別代表變壓器總烴含量第一閾值和第二閾值，V0、VI分別代表總烴 絕對產(chǎn)氣速率第一閾值和第二閾值，通過對比變壓器總烴含量C以及總烴絕對產(chǎn)氣速率V 與上述閾值之間的數(shù)值關(guān)系判斷得出不同等級的預警結(jié)果； 所述輸電變壓器ECU單元基于上述預警結(jié)果進行人工地或自動地判定是否需要進行 三比值法編碼判斷，當需要進行三比值法運算來具體判斷故障類型時，啟動三比值法編碼 判斷模塊，提取所需的特征氣體組分數(shù)值進行相應的故障類型判斷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)，其特征在于，每個氣體各 組分包括 H2, CH4, C2H4, C2H6, C2H2,總烴。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)，其特征在于，通常情況下， K可設置為K彡6,優(yōu)選為3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的改進三比值法的輸電變壓器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述預警結(jié) 果分為正常狀態(tài)，輕微故障，中等故障及嚴重故障，其中C0和V0選擇為經(jīng)驗值，C1 = 2? 3C0, VI = 2 ?3V0。
【文檔編號】G01N33/00GK104090079SQ201410341163
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】胡小青 申請人:胡小青