一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置及方法制造方法及图纸

一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置及方法，包括：瞬态油流特征量测量模块、瓦斯继电器开关量输入模块、信号调理与采集模块以及数字核心处理模块；其中，瞬态油流特征量测量模块与信号调理与采集模块，信号调理与采集模块与瓦斯继电器开关量输入模块均与数字核心处理模块相连；本发明专利技术基于录波原理及功能要求对装置进行控制，完成对被测变压器油枕连接管内部油流流速与瓦斯继电器动作信息的测量、运算、记录、通信等操作，实现在故障或扰动情况下的变压器暂态油流涌动特征以及瓦斯保护动作情况的故障录波功能。本发明专利技术具有构成简单、易于实现、可靠高效等优点，为变压器运行人员获取故障油流特征、分析事故原因、提出相应的反事故措施提供录波数据。

A Fault Recording Device and Method for Gas Protection of Oil-immersed Power Transformer

【技术实现步骤摘要】
一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置及方法
本专利技术属于电力系统领域，涉及一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置及方法，用于测量、记录油浸式电力变压器在故障或扰动状态下的暂态油流涌动特征以及瓦斯保护动作情况。
技术介绍
作为一种关键的电力主设备，变压器在电力系统中占有举足轻重的地位，它的稳定运行是保证整个电力系统电能可靠传输、灵活分配、安全使用的重要前提。尤其对于高电压等级、大容量的枢纽变压器，由于自身造价昂贵、结构复杂，且带有大量负荷，无论发生保护拒动或是误动，都将严重影响电力系统的安全稳定运行。变压器内部故障过程伴随有三个主要特征：相电流增加、差电流增加以及故障气体的产生。针对这三个显著特征，继电保护工作者们设计了过电流保护、差动保护以及瓦斯保护等。长期以来，瓦斯保护安装在变压器主油箱与油枕之间的连接管上，以感应由于故障气体产生而出现的绝缘油动态涌动，通过油流流速特征差异来甄别变压器油箱内部各种轻微故障。但由于存在理论建模困难、原理性缺陷、凭经验取门槛值以及机械结构动作性能不足等问题，广泛使用的瓦斯保护越来越难以满足当前大容量、高电压等级电力变压器的更高要求。因误动事故引起的系统停电、变压器爆炸事故时有发生，严重影响到电力系统的安全、可靠运行。根据南方电网运行事故统计，仅在2011年～2014年的4年时间里，南方电网范围内就发生了8起500kV变压器重瓦斯保护因外部短路发生误动作跳闸事故。在这8起瓦斯保护误动事故中，尤其以发生在2014年4月11日东莞横沥站的重瓦斯保护误动事故最为严重。该站500kV主变重瓦斯保护误动事故共损失负荷604MW，占东莞市总负荷9.44％，损失用电客户203850户，占东莞市总客户9.6％，失压重要用户2个。事故严重影响电网安全稳定运行，造成重大经济损失。由于现场并未安装瓦斯保护故障录波器或类似的油流流速特征记录装置，时至今日，重瓦斯保护误动原因的依旧不明。运行人员只能人为延迟重瓦斯保护动作时间至1s，该策略虽然减低了瓦斯保护在外部短路故障条件下的误动风险，但是一旦发生内部故障，瓦斯保护将因无法及时、可靠动作而失去作用。因此，迫切需要针对瓦斯保护配备相应的数字式故障录波设备，以实现对故障油流特征的实时采集与记录分析，查明瓦斯保护误动原因，提出相应反事故措施。智能电网是我国电网发展的方向,通过数字化信息网络系统将能源资源开发、输送、转换、输电、以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其它用能设施连接在一起,通过智能化控制实现精确供能、对应供能、互助供能和互补供能,将能源利用效率和能源供应安全提高到全新的水平。实现智能电网的重要前提是电力生产中相关数据采集和信息集成和共享,数字化变电站正符合智能电网所要求达到的标准。在数字化变电站中，数字化录波器在信息收集环节起着重要作用。故障录波器是用来记录电力系统中电气量和非电气量以及开关量的自动记录装置。通过记录和监视系统中模拟量和开关量来对系统中发生的故障和异常等事件生成故障特征波形，储存并发送至远方主站，通过对波形进行分析和计算，从而对故障类型、故障发生原因、故障严重程度等进行准确地判断。随着电力系统网络的复杂化、扩大化和区域网互联趋势的到来，电力系统的行为将会越来越复杂，丰富详尽的现场实测数据尤其是故障或非正常运行下的录波数据，无疑将具有越来越重要的价值。它们不仅是分析故障原因、检验继电保护动作行为的依据,也为电力工作者研究了解复杂系统的真实行为、发现其规律提供了宝贵资料。80年代中期以来，伴随着计算机技术、通信技术、数字处理技术的飞速发展，微机型故障录波器已完全取代了早期的光电式录波器，成为电网故障信息记录的助理，在许多重大事故的调查和分析中发挥着重要的作用。但由于尚未出现针对电力变压器故障或扰动条件下暂态油流涌动特征与瓦斯继电器动作信号综合录波装置，业界针对瓦斯继电器非正确动作机理及其反事故措施的研究举步维艰。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置及方法，该装置的应用能够准确测量、记录油浸式电力变压器故障或扰动状态下的暂态油流涌动特征以及瓦斯保护动作情况。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置，包括：瞬态油流特征量测量模块、瓦斯继电器开关量输入模块、信号调理与采集模块以及数字核心处理模块；其中，瞬态油流特征量测量模块和信号调理与采集模块相连，信号调理与采集模块和瓦斯继电器开关量输入模块均与数字核心处理模块相连；瞬态油流特征量测量模块用于实时测量变压器油枕连接管内部瞬态油流变化特征，并输出与之相对应的模拟电压/电流信号；信号调理与采集模块用于接收瞬态油流特征量测量模块输出的模拟量信号，并将其转换为数字核心处理模块能够识别的标准数字信号，再输出标准数字信号；瓦斯继电器开关量输入模块与瓦斯继电器信号端子相连，用于接收瓦斯继电器发出的轻、重瓦斯报警或跳闸开关量信号，并输出数字信号；数字核心处理模块用于接收信号调理与采集模块输出的标准数字信号以及瓦斯继电器开关量输入模块输出的数字信号，并进行数字信号处理，实现对被测变压器瞬态油流信号、瓦斯保护开关量信号的运算及故障录波。本专利技术进一步的改进在于，瞬态油流特征量测量模块由外捆式高频超声波流量计、流量计变送器以及通信线缆组成，外捆式高频超声波流量计安装在变压器油枕连接管上，外捆式高频超声波流量计与流量计变送器相连，流量计变送器与通信线缆相连。本专利技术进一步的改进在于，外捆式高频超声波流量计的测量频率为100Hz以上，测量误差小于1％，工作温度为-30～80℃，流速量程为-20～20m/s。本专利技术进一步的改进在于，信号调理与采集模块由接线端子、信号调理电路、低通滤波器、信号采样电路以及模数A/D转换电路组成，接线端子与信号调理电路相连，信号调理电路与低通滤波器相连，低通滤波器与信号采样电路相连，信号采样电路与模数A/D转换电路相连，模数A/D转换电路与数字核心处理模块相连；接线端子与通信线缆相连。本专利技术进一步的改进在于，数字核心处理模块由总线、中央处理器、GPS同步时钟、随机存储器、只读存储器以及控制电路组成；总线包括数据总线、地址总线以及控制总线，实现数据交换和操作控制；中央处理器利用单片微处理器、通用微处理器或数字信号处理器实现数字信号处理；GPS同步时钟用于实现变电站内、系统各场站装置同步采样要求；随机存储器用于暂存临时数据；只读存储器用于保存数据；控制电路通过复杂可编程逻辑器件或现场可编程门阵列实现整个数字电路的连接和协调工作。本专利技术进一步的改进在于，还包括与数字核心处理模块相连的数据存储模块、人机对话模块以及数据通信接口模块；数据存储模块用于存储故障录波数据；人机对话模块用于建立故障录波装置与使用者之间的信息联系，以便运行人员对录波装置的人工操作、调试以及得到信息反馈；数据通信接口模块利用以太网实现与其他设备以及总站之间的信息交互、数据传输、远方操作以及远程维护。本专利技术进一步的改进在于，数据存储模块由闪存存储器、SD卡以及U盘组成；闪存存储器作为录波数据的主存储器使用，SD卡作为备份存储器，U盘作为数据的导出存储器；人机对话模块包括紧凑键盘、显示屏、指示灯、按钮以及打印机接口；数据通信接口模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置，其特征在于，包括：瞬态油流特征量测量模块、瓦斯继电器开关量输入模块、信号调理与采集模块以及数字核心处理模块；其中，瞬态油流特征量测量模块和信号调理与采集模块相连，信号调理与采集模块和瓦斯继电器开关量输入模块均与数字核心处理模块相连；瞬态油流特征量测量模块用于实时测量变压器油枕连接管内部瞬态油流变化特征，并输出与之相对应的模拟电压/电流信号；信号调理与采集模块用于接收瞬态油流特征量测量模块输出的模拟量信号，并将其转换为数字核心处理模块能够识别的标准数字信号，再输出标准数字信号；瓦斯继电器开关量输入模块与瓦斯继电器信号端子相连，用于接收瓦斯继电器发出的轻、重瓦斯报警或跳闸开关量信号，并输出数字信号；数字核心处理模块用于接收信号调理与采集模块输出的标准数字信号以及瓦斯继电器开关量输入模块输出的数字信号，并进行数字信号处理，实现对被测变压器瞬态油流信号、瓦斯保护开关量信号的运算及故障录波。

【技术特征摘要】
1.一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置，其特征在于，包括：瞬态油流特征量测量模块、瓦斯继电器开关量输入模块、信号调理与采集模块以及数字核心处理模块；其中，瞬态油流特征量测量模块和信号调理与采集模块相连，信号调理与采集模块和瓦斯继电器开关量输入模块均与数字核心处理模块相连；瞬态油流特征量测量模块用于实时测量变压器油枕连接管内部瞬态油流变化特征，并输出与之相对应的模拟电压/电流信号；信号调理与采集模块用于接收瞬态油流特征量测量模块输出的模拟量信号，并将其转换为数字核心处理模块能够识别的标准数字信号，再输出标准数字信号；瓦斯继电器开关量输入模块与瓦斯继电器信号端子相连，用于接收瓦斯继电器发出的轻、重瓦斯报警或跳闸开关量信号，并输出数字信号；数字核心处理模块用于接收信号调理与采集模块输出的标准数字信号以及瓦斯继电器开关量输入模块输出的数字信号，并进行数字信号处理，实现对被测变压器瞬态油流信号、瓦斯保护开关量信号的运算及故障录波。2.根据权利要求1所述的一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置，其特征在于，瞬态油流特征量测量模块由外捆式高频超声波流量计、流量计变送器以及通信线缆组成，外捆式高频超声波流量计安装在变压器油枕连接管上，外捆式高频超声波流量计与流量计变送器相连，流量计变送器与通信线缆相连。3.根据权利要求2所述的一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置，其特征在于，外捆式高频超声波流量计的测量频率为100Hz以上，测量误差小于1％，工作温度为-30～80℃，流速量程为-20～20m/s。4.根据权利要求2所述的一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置，其特征在于，信号调理与采集模块由接线端子、信号调理电路、低通滤波器、信号采样电路以及模数A/D转换电路组成，接线端子与信号调理电路相连，信号调理电路与低通滤波器相连，低通滤波器与信号采样电路相连，信号采样电路与模数A/D转换电路相连，模数A/D转换电路与数字核心处理模块相连；接线端子与通信线缆相连。5.根据权利要求2所述的一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置，其特征在于，数字核心处理模块由总线、中央处理器、GPS同步时钟、随机存储器、只读存储器以及控制电路组成；总线包括数据总线、地址总线以及控制总线，实现数据交换和操作控制；中央处理器利用单片微处理器、通用微处理器或数字信号处理器实现数字信号处理；GPS同步时钟用于实现变电站内、系统各场站装置同步采样要求；随机存储器用于暂存临时数据；只读存储器用于保存数据；控制电路通过复杂可编程逻辑器件或现场可编程门阵列实现整个数字电路的连接和协调工作。6.根据权利要求1所述的一种油浸式电力变压器瓦斯保护故障录波装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫晨光，朱述友，徐雅，罗宝锋，张保会，高琰，周贤，周贤武，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61