本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)電力變壓器異常狀態(tài)的報(bào)警系統(tǒng)，屬于輸電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電力變壓器正朝著超高壓，大容量的方向發(fā)展，電力網(wǎng)也正組織成龐大的區(qū)域性甚至跨區(qū)域的大電網(wǎng)，一個(gè)西電東送、南北互供、全國連網(wǎng)的電網(wǎng)格局正在形成。隨著電力設(shè)備容量的增大和電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)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(shè)備之一，其運(yùn)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(yùn)行的可靠性對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)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(rèn)為是診斷電力變壓器早期故障的有效手段。它能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部存在的絕緣故障，有利于促進(jìn)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(yīng)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。

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(yùn)行過程中，變壓器會(huì)在機(jī)械應(yīng)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(huì)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(duì)變壓器的健康狀況做出評(píng)估或者對(duì)存在異常的變壓器進(jìn)行故障情況的分析。因此，變壓器油中溶解氣體分析對(duì)油浸式變壓器故障診斷有著重要的意義。

作為DGA技術(shù)之一的三比值法在工程實(shí)際中發(fā)揮了一定的作用，但是由于比值編碼有限，故障類型也只是被劃分成一些經(jīng)典類型，無法涵蓋實(shí)際運(yùn)行中的所有故障類型，編碼組合與故障種類之間的映射關(guān)系存在模糊性，簡單的一對(duì)一的映射不能全面客觀的體現(xiàn)出征兆與故障之間的復(fù)雜藕合關(guān)系，也存在一些由于各種因素可能造成的氣體含量的不精確，進(jìn)而對(duì)故障類型形成誤判。同時(shí)目前的三比值法主要是對(duì)故障類型做出判斷，由于故障類型判斷比較粗略，并未深刻揭示故障部位及故障嚴(yán)重程度，因此決策制定者很難通過三比值法診斷結(jié)果就確定完整的檢修策略。

因此有必要對(duì)目前采用的DGA技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種監(jiān)測(cè)電力變壓器異常狀態(tài)的報(bào)警系統(tǒng)，該報(bào)警系統(tǒng)可以最大程度上避免因多重因素影響而產(chǎn)生的測(cè)量不精確或不穩(wěn)定，能夠準(zhǔn)確地分級(jí)別報(bào)警，提示操作人員進(jìn)行相應(yīng)維修等活動(dòng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為，為了避免測(cè)量產(chǎn)生的誤操作，最大程度地保證判斷報(bào)警精度，本發(fā)明的監(jiān)測(cè)電力變壓器異常狀態(tài)的報(bào)警系統(tǒng)采取了初級(jí)濃度報(bào)警操作和報(bào)警分級(jí)操作兩級(jí)判斷過程，采用的技術(shù)手段為：

方案1、一種監(jiān)測(cè)電力變壓器異常狀態(tài)的報(bào)警系統(tǒng)，其包括ECU單元，儲(chǔ)存器單元，三個(gè)檢測(cè)模塊以及報(bào)警及顯示單元，其特征在于，所述三個(gè)檢測(cè)模塊包括組分濃度檢測(cè)模塊，烴含量檢測(cè)模塊，產(chǎn)氣速率檢測(cè)模塊；其中組分濃度檢測(cè)模塊，烴含量檢測(cè)模塊，產(chǎn)氣速率檢測(cè)模塊分別與ECU單元連接，接受ECU單元的控制指令以及向ECU單元反饋相關(guān)信號(hào)，儲(chǔ)存器單元與ECU單元連接，報(bào)警及顯示單元負(fù)責(zé)將ECU單元輸出的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行外部顯示處理；其中所述組分濃度檢測(cè)模塊能夠循環(huán)檢測(cè)每個(gè)氣體組分的濃度，并將每個(gè)檢測(cè)濃度值Di與該氣體組分所對(duì)應(yīng)的極限值Di0進(jìn)行依次比較，一旦得到該氣體組分檢測(cè)的濃度超出極限值，則進(jìn)行計(jì)數(shù)器N的計(jì)數(shù)操作，一旦計(jì)數(shù)器N等于或超過K時(shí)，則表示有K組氣體組分超出了極限值，則進(jìn)行啟動(dòng)報(bào)警分級(jí)操作。

方案2、根據(jù)方案1的監(jiān)測(cè)電力變壓器異常狀態(tài)的報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)氣體各組分包括H2，CH4，C2H4，C2H6，C2H2，總烴。

方案3、根據(jù)方案1的監(jiān)測(cè)電力變壓器異常狀態(tài)的報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于，通常情況下，K可設(shè)置為K≤6，優(yōu)選為3。

方案4、根據(jù)方案1的監(jiān)測(cè)電力變壓器異常狀態(tài)的報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于，所述烴含量檢測(cè)模塊和產(chǎn)氣速率檢測(cè)模塊分別檢測(cè)出變壓器總烴含量C以及總烴絕對(duì)產(chǎn)氣速率V，C0，C1分別代表變壓器總烴含量第一閾值和第二閾值，V0，V1，V2分別代表總烴絕對(duì)產(chǎn)氣速率第一閾值、第二閾值和第三閾值，通過對(duì)比變壓器總烴含量C以及總烴絕對(duì)產(chǎn)氣速率V與上述多個(gè)閾值之間的數(shù)值關(guān)系判斷出不同的報(bào)警等級(jí)，其中C0和V0選擇為經(jīng)驗(yàn)值，C1＝2～3C0，V1＝1～2V0或V2＝3～4V0。

經(jīng)研究發(fā)明，采用了上述技術(shù)手段，改變了現(xiàn)有變壓器報(bào)警系統(tǒng)的單層次判斷，提高變壓器異常狀態(tài)判斷的準(zhǔn)確性；優(yōu)化了變壓器故障報(bào)警系統(tǒng)，減少了由于各種原因?qū)е碌恼`判誤操作的幾率，保證了輸出報(bào)警狀態(tài)的準(zhǔn)確性，同時(shí)也通過二次檢測(cè)判斷的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)中級(jí)故障報(bào)警的進(jìn)一步分類，增強(qiáng)了報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用性和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的輸電變壓器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的報(bào)警系統(tǒng)的系統(tǒng)簡圖；

圖3為本發(fā)明的報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)施步驟流程簡圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明的油浸式輸電變壓器結(jié)構(gòu)示意圖，該變壓器包括覆蓋整個(gè)變壓器的變壓器殼體1，連接到變壓器殼體1上的絕緣油箱2，變壓器襯墊3，以及輸電變壓器的主要功能件繞組線圈4和鐵芯5，檢測(cè)裝置6和測(cè)溫計(jì)7位于變壓器殼體1上方邊緣處，用于進(jìn)行相關(guān)控制數(shù)據(jù)的檢測(cè)，位于絕緣油箱2內(nèi)的絕緣油10以及空氣層11。該變壓器在運(yùn)行過程中會(huì)受到機(jī)械應(yīng)力、溫度、強(qiáng)電場(chǎng)以及水分、氧氣等各種因素的影響，絕緣油會(huì)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(xué)反應(yīng)，生成氫氣、低分子烴類化合物、油泥、某些氧化物以及碳?xì)渚酆衔?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(huì)保持在國標(biāo)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(diǎn)釋放的能量會(huì)加速絕緣油分解產(chǎn)氣，可能導(dǎo)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(fù)雜，變壓器在正常運(yùn)行條件下也會(huì)在電、熱應(yīng)力的作用下生成少量氣體，當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部潛伏性故障時(shí)，故障點(diǎn)釋放的能量會(huì)加速絕緣材料的分解產(chǎn)氣，可能導(dǎo)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。

表 變壓器油中氣體組分濃度極限值(uL/L)

如圖2所示，本發(fā)明的監(jiān)測(cè)電力變壓器異常狀態(tài)的報(bào)警系統(tǒng)包括ECU單元，儲(chǔ)存器單元，三個(gè)檢測(cè)模塊以及報(bào)警及顯示單元，所述三個(gè)檢測(cè)模塊包括組分濃度檢測(cè)模塊，烴含量檢測(cè)模塊，產(chǎn)氣速率檢測(cè)模塊。其中組分濃度檢測(cè)模塊，烴含量檢測(cè)模塊，產(chǎn)氣速率檢測(cè)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(hào)，儲(chǔ)存器單元與ECU單元連接，通常也成為ECU的組成部分，報(bào)警及顯示單元負(fù)責(zé)將ECU單元輸出的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行外部顯示處理。

在利用油中溶解氣體濃度來判斷變壓器是否異常的過程中，通常需要將油中氣體各組分的濃度與所推薦油中溶解氣濃度的極限值進(jìn)行比較，如果任意氣體濃度超標(biāo)就應(yīng)當(dāng)引起密切關(guān)注。但是僅僅依靠氣體濃度值并不能完全準(zhǔn)確判定設(shè)備是否存在故障，因?yàn)槟承┓枪收弦蛩匾部赡軐?dǎo)致油中溶解氣體含量增加，甚至超過導(dǎo)則所推薦的氣體濃度極限值。在初級(jí)濃度報(bào)警操作中，所述組分濃度檢測(cè)模塊能夠循環(huán)檢測(cè)每個(gè)氣體各組分(H2，CH4，C2H4，C2H6，C2H2，總烴)的濃度，并將每個(gè)濃度值Di與該氣體組分所對(duì)應(yīng)的極限值Di0(D10，D20，D30，D40，D50，D60)進(jìn)行依次比較，一旦得到該氣體組分檢測(cè)的濃度超出極限值，則進(jìn)行計(jì)數(shù)器N的計(jì)數(shù)操作，一旦計(jì)數(shù)器N等于或超過K(通常情況下，N，K可設(shè)置，K≤6，優(yōu)選為3)時(shí)，則表示有K組氣體組分超出了極限值，則進(jìn)行啟動(dòng)報(bào)警分級(jí)操作，假如測(cè)量完成六組濃度后計(jì)數(shù)器未達(dá)到K值，則計(jì)數(shù)器可處于等待模式或清零等待下次檢測(cè)指令發(fā)出。如此一來，通過多次檢測(cè)判斷，保證了輸出報(bào)警狀態(tài)的準(zhǔn)確性，避免了由于某一氣體組分檢測(cè)失誤而導(dǎo)致的誤報(bào)警。需要說明的是，上述檢測(cè)組分類型可以依情況選擇，可以為三種、四種或五種等。

經(jīng)過長期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，變壓器故障通常是以潛伏性低能量故障開始，若任由故障自由發(fā)展，最終可能導(dǎo)致變壓器嚴(yán)重事故的發(fā)生，由于氣體濃度只能從一個(gè)側(cè)面反映變壓器當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，而產(chǎn)氣速率也從一定程度上反映出故障的嚴(yán)重程度，在本發(fā)明的報(bào)警分級(jí)操作過程中，正是結(jié)合氣體濃度以及產(chǎn)氣速率對(duì)變壓器狀態(tài)進(jìn)行全面客觀的檢測(cè)評(píng)估。所述烴含量檢測(cè)模塊和產(chǎn)氣速率檢測(cè)模塊分別檢測(cè)出變壓器總烴含量C以及總烴絕對(duì)產(chǎn)氣速率V，C0，C1分別代表變壓器總烴含量第一閾值和第二閾值，V0，V1，V2分別代表總烴絕對(duì)產(chǎn)氣速率第一閾值、第二閾值和第三閾值，通過對(duì)比變壓器總烴含量C以及總烴絕對(duì)產(chǎn)氣速率V與上述閾值之間的數(shù)值關(guān)系判斷出不同的報(bào)警等級(jí)，這些報(bào)警等級(jí)分為輕微故障，中等故障及嚴(yán)重故障，同時(shí)在研究過程中發(fā)現(xiàn)，為了細(xì)化故障等級(jí)，中級(jí)故障又可以分為穩(wěn)定的中級(jí)故障和持續(xù)惡化的中級(jí)故障，中級(jí)故障的報(bào)警也比較容易出現(xiàn)檢測(cè)上的誤判斷和準(zhǔn)確度的降低，因此，本發(fā)明的報(bào)警系統(tǒng)通過二次檢測(cè)判斷的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)中級(jí)故障報(bào)警準(zhǔn)確性的提高。

具體而言，如圖3所示顯示出本發(fā)明的報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)施步驟流程簡圖，

首先啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，設(shè)置i值、K值以及計(jì)數(shù)器N清零，其中i，K均為整數(shù)，i＝1，K≤6，優(yōu)選為3，在組分濃度檢測(cè)模塊中循環(huán)檢測(cè)每個(gè)氣體各組分(H2，CH4，C2H4，C2H6，C2H2，總烴)的濃度得到各個(gè)濃度值Di(D1，D2，D3，D4，D5，D6)，且依次判斷各個(gè)氣體組分的濃度值是否超出了各自的極限值Di0(D10，D20，D30，D40，D50，D60)，一旦對(duì)應(yīng)的氣體組分超出極限值，則進(jìn)行計(jì)數(shù)器N的加1操作，當(dāng)計(jì)數(shù)器N大于等于K時(shí)，即超出極限值的氣體組分?jǐn)?shù)量超過K時(shí)，表明報(bào)警系統(tǒng)的初級(jí)濃度報(bào)警操作已經(jīng)完成，則啟動(dòng)進(jìn)入報(bào)警分級(jí)操作；

在所述烴含量檢測(cè)模塊和產(chǎn)氣速率檢測(cè)模塊分別檢測(cè)出變壓器總烴含量C以及總烴絕對(duì)產(chǎn)氣速率V，將總烴含量C和絕對(duì)產(chǎn)氣速率V與總烴含量第一閾值和第二閾值C0，C1，總烴絕對(duì)產(chǎn)氣速率第一閾值、第二閾值和第三閾值V0，V1，V2進(jìn)行比較，分別判斷總烴含量C和絕對(duì)產(chǎn)氣速率V所處的區(qū)間范圍，判斷得出相應(yīng)的故障等級(jí)報(bào)警。

其中需要說明的是，C0，C1，V0，V1，V2的具體選擇可以由經(jīng)驗(yàn)值獲得，也可以將C0和V0選擇為經(jīng)驗(yàn)值，C1＝2～3C0，V1＝1～2V0或V2＝3～4V0。

根據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體的預(yù)警分級(jí)操作判斷，

1).當(dāng)滿足C＜C0且V＜V0時(shí)，表示變壓器正常，則報(bào)警等級(jí)為正常狀態(tài)；

2).當(dāng)滿足C0＜C＜C1且V＜V0時(shí)，表示變壓器存在潛伏性故障，且故障發(fā)展緩慢，影響較為輕微，則報(bào)警等級(jí)為輕微故障；

3).當(dāng)滿足C0＜C＜C1且V0＜V＜V1時(shí)，表示變壓器有可能存在明顯故障，此時(shí)需要進(jìn)行二次檢測(cè)總烴含量C’和絕對(duì)產(chǎn)氣速率V’進(jìn)行進(jìn)一步判斷，而二次檢測(cè)之前需要延遲t時(shí)間，延遲一定t時(shí)間再進(jìn)行二次檢測(cè)是為了增大檢測(cè)的時(shí)間跨度，保證檢測(cè)時(shí)不會(huì)受到其他因素的影響以提高精度，假如仍然滿足C0＜C’＜C1且V0＜V’＜V1，此時(shí)表明存在較為穩(wěn)定的中等故障，則報(bào)警等級(jí)為中等故障(穩(wěn)定)；

4).當(dāng)滿足C0＜C＜C1且V1＜V＜V2時(shí)，表示變壓器有可能存在明顯故障，此時(shí)需要進(jìn)行二次檢測(cè)總烴含量C’和絕對(duì)產(chǎn)氣速率V’進(jìn)行進(jìn)一步判斷，而二次檢測(cè)之前需要延遲t時(shí)間。假如仍然滿足C0＜C’＜C1且V1＜V’＜V2，此時(shí)表明存在較為迅速惡化的中等故障，則報(bào)警等級(jí)為中等故障(惡化)；

5).當(dāng)滿足C1＜C且V2＜V時(shí)，表示變壓器存在嚴(yán)重故障，且故障發(fā)展迅速惡化，影響較為嚴(yán)重，則報(bào)警等級(jí)為嚴(yán)重故障。

如上所述，本發(fā)明的報(bào)警系統(tǒng)通過初級(jí)濃度檢測(cè)實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)警以及結(jié)合氣體濃度以及產(chǎn)氣速率的報(bào)警分級(jí)操作，優(yōu)化了變壓器故障報(bào)警系統(tǒng)，減少了由于各種原因?qū)е碌恼`判誤操作的幾率，保證了輸出報(bào)警狀態(tài)的準(zhǔn)確性，同時(shí)也通過二次檢測(cè)判斷的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)中級(jí)故障報(bào)警的進(jìn)一步分類，增強(qiáng)了報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用性和可靠性。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，同時(shí)，本發(fā)明所列舉的公式、符號(hào)(例如序標(biāo)i，閾值K，計(jì)數(shù)器N等)等含義均為本領(lǐng)域內(nèi)的慣用含義，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。同時(shí)說明書中給出的附圖僅作為說明書理解的方便，并未對(duì)權(quán)利要求進(jìn)行任何限定，同時(shí)流程圖也僅是作為理解的方便而作出的簡化處理，并未造成公開不充分的缺陷等。