[发明专利]一种基于非电气量的变压器主动保护方法

说明书

本发明公开了一种基于非电气量的变压器主动保护方法，涉及变压器继电保护技术领域，包括构建三种变压器典型结构油中放电实验；在实验中通过传感器获取变压器的声学、光学以及气体信号等特征参量；观测内部缺陷演化过程与特征参数的映射关系以形成传感器空间布局和声光监测的变压器主动保护。三种放电实验包括：围屏沿面放电、绕组过热放电以及围屏由内到外放电实验。相较于传统的变压器继电保护，本发明在继电保护动作之前，增加一道可视化、可人工干预、分辨率更高、更可靠的光‑声协同主动性保护手段，能够有效解决变压器内部缺陷放电的判据缺乏问题，从而切实保障变压器设备安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及变压器继电保护技术领域，尤其涉及一种基于非电气量的变压器主动保护方法。

背景技术

变压器作为电力系统中最重要的元件之一，是电能传递与电压变换的关键设备，承担着变换电能的任务，其能否稳定运行，直接影响到系统供电的连续性及稳定性。随着电压等级越来越高，以及单台变压器的容量越来越大，变压器一旦发生爆燃等事故必然造成重大的国民经济损失和社会影响。

继电保护是保护变压器的最后一道防线，主要起到快速隔离故障，避免变压器由于故障瞬时产生的巨大能量而发生烧毁的功能；然而继电保护系统的响应往往存在滞后性，在变压器内部发生高能电弧短路等故障情形下，由于继电保护灵敏度和动作速度不足，不能及时有效的发现并隔离在微纳秒时间尺度下发生的变压器沿面闪络事故，从而造成变压器内部、故障区域高能电弧的持续发展，并形成严重的油气膨胀，最终由于压力过大导致变压器爆炸和解体事故。在线监测则是目前实现对变压器早期缺陷预警的主要技术手段。但是，在线监测是在长时间尺度(天-年)下，反映油中溶解性气体和局部放电等特定物理参量的变化，因此对较短时间尺度(微纳秒-秒)下发生的严重缺陷不具备判别的准确性和反应的灵敏性，一旦缺陷不能被及时发现，并在较短时间内发展成为故障时，可能对变压器已经造成了严重损害。

在线监测和继电保护手段均无法对变压器爆燃事故做出快速、有效保护的根本原因是：对于变压器油纸复合绝缘的缺陷、故障等过程的演变机理尚未掌握，由此导致变压器主动保护的状态监测特征量阈值选取缺乏依据，同时由于在内部电弧故障模拟方面存在试验能力缺失，导致无法在全寿命周期内对变压器运行的安全可靠性进行验证。

因此，明确变压器内部缺陷演化过程中诸如声、光等相关物理参量的变化规律，将其利用可视化技术直接显示，建立相关物理参量变化与故障发展过程的映射关系，可以辅助构建“主动式”的前置保护防线。识别并及时阻断由严重缺陷发展导致的继电保护跳闸，进一步避免变压器状态的恶化，提升变压器安全运行的水平。

发明内容

本发明提供一种基于非电气量的变压器主动保护方法，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种基于非电气量的变压器主动保护方法，包括以下步骤：

S1、变压器事故调研：对近年来发生的变压器爆燃事故进行调研；

S2、模拟放电类型：依据调研结果，确定模拟两种类型的放电实验，分别为变压器围屏沿面放电和围屏由内到外放电；

S3、传感器选型：变压器内部发生放电故障时，除了产生传统的非电量之外，还会产生声、光信号非电量信号，声、光信号易监测、响应快、抗干扰能力强，因此考虑增加声、光相关物理物理量的检测，同时辅以气体继电器这样的传统非电量保护手段，构成主动保护技术；

S4、实验平台搭建：搭建一台实验模型变压器，用于模拟两种放电实验；

S5、声光信号的测量：通过对变压器内部6个不同位置的放电声、光信号进行采集，比对放电时示波器采集到的不同位置的波形幅值、频率信息，分析放电位置与不同传感器放置位置的关系，以便后期进行故障点定位；