本發(fā)明涉及油浸式變壓器瓦斯繼電器保護，更具體的說是涉及一種雙浮球瓦斯繼電器重瓦斯防誤動方法。

背景技術：

1、油浸式電力變壓器是目前電力系統(tǒng)廣泛使用的高壓設備，由于其造價高、結構復雜，一旦發(fā)生故障損壞，修復難度大、修復時間長，同時會給企業(yè)帶來嚴重的經濟損失。

2、變壓器相關的保護設備，包括電量型保護和非電量型保護。電量型保護對變壓器本體的內部故障靈敏度不夠，這主要是因為內部故障從匝間短路開始，短路匝內部的故障電流雖然很大，但反映到線電流卻不大，只有故障發(fā)展到多匝短路或對地短路時才能切斷電源。因此，涉及到變壓器本體保護的大都采用了非電量型。瓦斯繼電器保護也稱重瓦斯保護，是油浸式電力變壓器發(fā)生內部故障時重要的保護措施，油浸式電力變壓器內部故障的主保護就是重瓦斯保護，能夠立刻切除故障設備。

3、現階段未出現相應的實驗裝置可以對變壓器內部故障時的涌動油流進行模擬；對變壓器不同位置、不同程度故障產生的匝間故障激勵起的涌動油流的流速無法判定；以及變壓器瓦斯保護區(qū)外的故障、變壓器箱體的異常振動、涌動油流在變壓器箱體和管道之間傳遞、衰減情況也無法預測。例如專利申請?zhí)枮?02411144249.x的發(fā)明公開了一種雙浮球瓦斯繼電器重瓦斯防誤動方法，構建雙浮球瓦斯繼電器擋板轉動角度與流速的解析模型，分析變壓器運行參數與擋板轉角的關系，計算理論擋板旋轉角度。通過實測值與理論值的相對誤差判斷瓦斯繼電器是否異常。此外，搭建變壓器故障測試平臺，利用壓力傳感器測量壓力變化量，計算方差以區(qū)分內外故障，并結合運行參數，有效辨別重瓦斯信號真?zhèn)巍Ｔ摲椒▋H考慮了變壓器區(qū)外故障導致的瓦斯繼電器重瓦斯誤動，尚未涉及瓦斯繼電器所在管道振動對擋板轉動角度的影響。然而，根據實際運行情況和理論分析，管道振動確實會對擋板轉動產生影響。

4、因此，如何提供一種防止瓦斯繼電器所在管道振動引起的重瓦斯誤動的方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種雙浮球瓦斯繼電器重瓦斯防誤動方法，能夠有效的區(qū)分瓦斯繼電器的重瓦斯動作的真?zhèn)涡?，尤其能避免管道振動引起的瓦斯繼電器重瓦斯誤動。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、一種雙浮球瓦斯繼電器重瓦斯防誤動方法，包括：

4、步驟1：搭建模擬變壓器故障測試實驗平臺，模擬不同故障；

5、步驟2：基于模擬變壓器故障測試實驗平臺測量不同故障激勵下涌動油流引起的瓦斯繼電器動作特性，實測擋板旋轉角度，同步采集實驗過程中不同故障激勵下管道油流速度、涌動油流流過瓦斯繼電器所在待測管道的管道振動加速度以及通過雙浮球瓦斯繼電器測量模擬的重瓦斯動作信號；

6、步驟3：建立雙浮球瓦斯繼電器擋板轉動角度與管道油流速度、管道振動加速度之間的解析模型，根據步驟2采集的管道油流速度和管道振動加速度計算雙浮球瓦斯繼電器擋板旋轉角度的理論值；

7、步驟4：將理論值與實測擋板旋轉角度進行對比分析，判斷雙浮球瓦斯繼電器擋板工作狀態(tài)；

8、步驟5：在確認雙浮球瓦斯繼電器擋板正常工作的基礎上，基于步驟2采集的管道振動加速度、管道油流流速和重瓦斯動作信號識別瓦斯繼電器重瓦斯動作輸出。

9、優(yōu)選的，建立雙浮球瓦斯繼電器擋板轉動角度與管道油流速度、管道振動加速度之間的解析模型，根據管道油流速度和管道振動加速度計算雙浮球瓦斯繼電器擋板旋轉角度的理論值，包括：

10、擋板受到的總力矩m為：

11、m＝m3+m4-m1-m2+m5

12、管道振動導致擋板受到額外的振動力矩m5：

13、

14、式中，f5表示振動力，定義以擋板開啟方向為正方向，l5表示等效振動力著力點力臂，m表示擋板的質量和下浮球的質量，表示管道振動加速度，表示等效重心與擋板初始位置的夾角，α表示雙浮球瓦斯繼電器擋板旋轉角度的理論值，l5表示擋板和浮球的等效振動力著力點到轉動中心的距離；

15、瓦斯繼電器內部永磁體與擋板之間的吸力力矩m1：

16、m1＝f1l1＝f1l1?cosa

17、式中，f1表示永磁體的吸力，l1表示f1著力點力臂，l1表示永磁體等效吸力點到轉動中心的距離；

18、浮球受到的浮力力矩m2；

19、m2＝f2l2＝4/3ρgπr3l2?sin(α+β)

20、式中，f2表示浮球受到流體的浮力，l2表示f2著力點力臂，ρ表示流體的密度，g表示重力加速度，r表示浮球半徑，l2表示轉動中心到浮球中心的距離，β表示擋板與浮球連接桿之間的角度；

21、擋板受到的沖擊力矩m3：

22、m3＝mp+mv

23、式中，mp表示壓差阻力力矩，mv表示黏性阻力力矩；

24、

25、式中，p為壓強，μ為黏度系數,(x，y，z)為擋板任意一點的坐標，(x0，y0，z0)為擋板轉動中心的坐標，u、v、w分別為x、y、z3個方向上的管道油流速度分量；

26、擋板繞轉動中心的重力力矩m4：

27、

28、式中，f4表示擋板和浮球的等效重力，l4表示等效重力著力點力臂，表示等效重心與擋板初始位置的夾角，l4表示擋板和浮球的等效重力點到轉動中心的距離；

29、計算擋板轉動角速度ω：

30、ω＝m/i

31、式中，i表示擋板的轉動慣量，通過擋板轉動角速度對時間積分即可得到擋板旋轉角度的理論值。

32、優(yōu)選的，基于管道振動加速度、管道油流流速和重瓦斯動作信號識別瓦斯繼電器重瓦斯動作輸出，包括：

33、(1)管道振動加速度大于等于加速度閾值管道油流速度v大于等于流速閾值vs，則判斷重瓦斯信號，如重瓦斯動作信號s為高電平，即v≥vs且s＝1，輸出重瓦斯信號；如重瓦斯動作信號s為低電平，即v≥vs且s＝0，則需要在下一個δt進行再次判斷，若結果相符，則輸出重瓦斯拒動信號；

34、(2)管道振動加速度大于等于加速度閾值管道油流速度v小于流速閾值vs，則判斷重瓦斯信號，如重瓦斯動作信號s為高電平，即v<vs且s＝1，需要在下一個δt進行再次判斷，若結果相符，輸出重瓦斯誤動信號；如重瓦斯動作信號s為低電平，即v<vs且s＝0，僅輸出提醒信息；

35、(3)管道振動加速度小于加速度閾值管道油流速度v大于等于流速閾值vs，則判斷重瓦斯信號，如重瓦斯動作信號s為高電平，即v≥vs且s＝1，輸出重瓦斯信號；如重瓦斯動作信號s為低電平，即v≥vs且s＝0，需要在下一個δt進行再次判斷，若結果相符，輸出重瓦斯拒動信號；

36、(4)管道振動加速度小于加速度閾值管道油流速度v小于流速閾值vs，則判斷重瓦斯信號，如重瓦斯動作信號s為高電平，即v<vs且s＝1，需要在下一個δt進行再次判斷，若結果相符，輸出重瓦斯誤動信號，提醒可能是由于觸點受潮引起的誤動；如重瓦斯動作信號s為低電平，即v<vs且s＝0，表明正常工作。

37、優(yōu)選的，獲取通過超聲波流量計對待測管道采集的電壓與時間的數據，并反推出管道油流速度隨時間變化的關系；

38、獲取通過加速度傳感器對待測管道采集的加速度與時間的數據，作為ansysmechanical數值仿真計算出管道入口處的壁面加速度隨時間的關系，作為管道振動加速度。

39、優(yōu)選的，將理論值與實測擋板旋轉角度進行對比分析，判斷雙浮球瓦斯繼電器擋板工作狀態(tài)，包括：

40、若理論值與實測擋板旋轉角度相對誤差小于等于10％，則判斷瓦斯繼電器擋板正常工作；若相對誤差大于10％，則判斷瓦斯繼電器擋板異常，需重新校正瓦斯繼電器擋板。

41、優(yōu)選的，模擬變壓器故障測試實驗平臺包括變壓器油箱，所述變壓器油箱內設置有鐵芯，所述鐵芯間不同位置安裝有3個空氣炮，且以所述空氣炮為動力源在所述鐵芯9個位置設計噴氣口，所述變壓器油箱的注油口通過待測管道連接油枕，所述待測管道上安裝有雙浮球瓦斯繼電器、超聲波流量計和加速度傳感器。

42、優(yōu)選的，所述空氣炮包括進氣口、儲氣箱體、電磁閥ⅰ、三個噴氣口及噴氣口處電磁閥ⅱ，所述儲氣箱體通過所述進氣口與外部壓縮空氣供應系統(tǒng)連接，所述電磁閥ⅰ設置在所述儲氣箱體底部側面，按照噴氣方向所述電磁閥ⅰ通過噴氣管道連接三個所述噴氣口，所述噴氣口上安裝有所述電磁閥ⅱ。

43、優(yōu)選的，還包括plc控制器，所述plc控制器用于控制所述電磁閥ⅰ和電磁閥ⅱ進行單個、成組放炮，進而模擬不同線圈、不同位置、不同高度的相間變壓器故障。

44、優(yōu)選的，還包括數據采集儀，用于獲取所述瓦斯繼電器、所述超聲波流量計和所述加速度傳感器采集的數據。

45、經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發(fā)明公開提供了一種雙浮球瓦斯繼電器重瓦斯防誤動方法，基于變壓器故障測試實驗平臺，能最大限度更精確的模擬變壓器短路時的產生不同能量，模擬不同速度的涌動油流。基于管道振動加速度與油流速度的瓦斯繼電器重瓦斯動作識別方法，有效地識別重瓦斯異常動作，解決了瓦斯繼電器異常動作跳閘事故，提高了瓦斯繼電器的準確性和可靠性，確保了瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。