一种变压器重瓦斯保护的分析方法和装置的制造方法
【专利摘要】本申请公开的一种变压器重瓦斯保护的分析方法和装置，包括获取造成重瓦斯保护跳闸的变压器的电压参数和电流参数，结合预设的变压器的数字模型，对变压器的物理场进行仿真计算，进而得到油气流冲击气体继电器的流速数值，最后获得重瓦斯保护的整定值，实现了重瓦斯保护的整定值的精确设定。
【专利说明】
-种变压器重瓦斯保护的分析方法和装置
技术领域
[0001] 本申请设及变压器领域，更具体地说，设及一种变压器重瓦斯保护的分析方法和 装置。
【背景技术】
[0002] 变压器非电量保护一般指设及到整定值的气体、压力和溫度方面的保护。当变压 器内部出现单相接地、放电或不严重的应间短路故障时，其他保护机制因得到的信号弱而 不起作用，但运些故障均能引起变压器及其它材料分解产生气体。利用运一特点构成的反 映气体变化的保护装置称瓦斯保护。
[0003] 瓦斯保护用气体继电器，气体继电器具有两个功能:轻瓦斯保护和重瓦斯保护。其 中，重瓦斯保护是当变压器内部出现高能量电弧放电等严重故障时，变压器油急剧分解产 生大量气体，通过气体继电器向储油柜方向释放，形成的油气流达到一定流速，冲击挡板， 下置磁铁使下干黃管触点接通启动跳闽。但是，关于变压器的重瓦斯保护的整定值的设定， 主要依靠人的经验来设定，无法对重瓦斯保护的整定值的进行准确设定。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本申请提出一种变压器重瓦斯保护的分析方法和装置，欲通过变压器 的数字模型，分析变压器在重瓦斯保护过程中的油气流冲击气体继电器的流速数值，进而 获得重瓦斯保护的整定值，实现了重瓦斯保护的整定值的精确设定目的。
[0005] 为了实现上述目的，现提出的方案如下：
[0006] -种变压器重瓦斯保护的分析方法，包括：
[0007] 获取造成重瓦斯保护跳闽的变压器的电压参数和电流参数；
[0008] 根据所述电压参数和所述电流参数，W及预设的变压器的数字模型，进行所述物 理场的仿真计算，所述数字模型包括所述变压器的结构参数和材料参数；
[0009] 根据所述仿真计算结果，获得油气流冲击气体继电器的流速数值；
[0010] 根据所述流速数值得到所述变压器的重瓦斯保护的整定值。
[0011] 优选的，所述根据所述电压参数和所述电流参数，W及预设的变压器的数字模型， 进行所述物理场的仿真计算，包括：
[0012] 根据所述电压参数、所述电流参数和所述数字模型的电磁分析子模型，进行所述 变压器的电磁场的仿真计算，所述电磁场的仿真计算包括电场强度分布、磁场分布和线圈 中不平衡电流分布的计算。
[0013] 优选的，所述根据所述电压参数和所述电流参数，W及预设的变压器的数字模型， 进行所述物理场的仿真计算，还包括：
[0014] 根据所述电压参数、所述电流参数和所述数字模型的流体分析子模型，进行所述 变压器的流体场的仿真计算，所述流体场的仿真计算包括冷却油路油流的流量分布和换热 效率的计算。
[0015] 优选的，所述根据所述电压参数和所述电流参数，W及预设的变压器的数字模型， 进行所述物理场的仿真计算，还包括：
[0016] 根据所述电压参数、所述电流参数和所述数字模型的结构分析子模型，进行所述 变压器的结构场的仿真计算，所述结构场的仿真计算包括结构强度和变形程度的计算。
[0017] -种变压器重瓦斯保护的分析装置，包括：
[0018] 数据获取单元，用于获取造成重瓦斯保护跳闽的变压器的电压参数和电流参数；
[0019] 物理场计算单元，用于根据所述电压参数和所述电流参数，W及预设的变压器的 数字模型，进行所述物理场的仿真计算，所述数字模型包括所述变压器的结构参数和材料 参数；
[0020] 流速数值获取单元，用于根据所述仿真计算结果，获得油气流冲击气体继电器的 流速数值；
[0021] 整定值获取单元，用于根据所述流速数值得到所述变压器的重瓦斯保护的整定 值。
[0022] 优选的，所述物理场计算单元，包括：
[0023] 电磁场计算子单元，用于根据所述电压参数、所述电流参数和所述数字模型的电 磁分析子模型，进行所述变压器的电磁场的仿真计算，所述电磁场的仿真计算包括电场强 度分布、磁场分布和线圈中不平衡电流分布的计算。
[0024] 优选的，所述物理场计算单元，还包括：
[0025] 流体场计算子单元，用于根据所述电压参数、所述电流参数和所述数字模型的流 体分析子模型，进行所述变压器的流体场的仿真计算，所述流体场的仿真计算包括冷却油 路油流的流量分布和换热效率的计算。
[00%] 优选的，所述物理场计算单元，还包括：
[0027] 结构场计算子单元，用于根据所述电压参数、所述电流参数和所述数字模型的结 构分析子模型，进行所述变压器的结构场的仿真计算，所述结构场的仿真计算包括结构强 度和变形程度的计算。
[0028] 从上述的技术方案可W看出，本申请公开的一种变压器重瓦斯保护的分析方法和 装置，包括获取造成重瓦斯保护跳闽的变压器的电压参数和电流参数，结合预设的变压器 的数字模型，对变压器的物理场进行仿真计算，进而得到油气流冲击气体继电器的流速数 值，最后获得重瓦斯保护的整定值，实现了重瓦斯保护的整定值的精确设定。
【附图说明】
[0029] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W 根据运些附图获得其他的附图。
[0030] 图1为本实施例公开的一种变压器重瓦斯保护的分析方法的流程图；
[0031] 图2为本实施例公开的一种变压器重瓦斯保护的分析装置的示意图。
【具体实施方式】
[0032] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本申请保护的范围。
[0033] 本实施例公开一种变压器重瓦斯保护的分析方法，参见图1所示，包括：
[0034] 步骤Sll:获取造成重瓦斯保护跳闽的变压器的电压参数和电流参数。
[0035] 当变压器出现单向接地、放电或者不严重的应间短路故障时的电压参数和电流参 数，是分析的基础数据。通过运样的分析基础数据，对变压器的物理场进行仿真计算。
[0036] 步骤S12:根据获取的电压参数和电流参数，W及预设的变压器的数字模型，进行 变压器的物理场的仿真计算，数字模型包括变压器的结构参数和材料参数。
[0037] 将变压器出现单向接地、放电或者不严重的应间短路故障时的电流参数和电压参 数作为变压器的数字模型的输入量，变压器的数字模型根据输入的电流参数和电压参数进 行物理场的仿真计算。数字模型通过声、光、电、图像、=维动画W及计算机程控技术与实体 模型相融合，可W充分体现展示内容的特点，达到一种惟妙惟肖、变化多姿的动态视觉效 果。变压器的数字模型可W通过变压器的设计图纸或者现场测量等手段设置而成。
[0038] 步骤S13:根据仿真计算结果，获得油气流冲击气体继电器的流速数值。
[0039] 即获得当变压器出现单向接地、放电或者不严重的应间短路故障时，油气流冲击 气体继电器的流速数值。
[0040] 步骤S14:根据流速数值得到变压器的重瓦斯保护的整定值。
[0041] 变压器的重瓦斯保护的整定值，即当油气流冲击气体继电器的流速数值达到设定 的整定值时，发生重瓦斯保护跳闽。因此，重瓦斯保护的整定值的设定要小于获得的流速数 值。
[0042] 本实施例公开的一种变压器重瓦斯保护的分析方法，包括获取造成重瓦斯保护跳 闽的变压器的电压参数和电流参数，结合预设的变压器的数字模型，对变压器的物理场进 行仿真计算，进而得到油气流冲击气体继电器的流速数值，最后获得重瓦斯保护的整定值， 实现了重瓦斯保护的整定值的精确设定。
[0043] 物理场的仿真计算包括电磁场、结构场和流体场的仿真计算。对变压器进行结构 场、流体场和电磁场等多物理场的的禪合分析，得到的油气流冲击气体继电器的流速数值 更加接近真实值，进一步提高了重瓦斯保护的整定值的设置精度。
[0044] 可W采用ANSYS前处理体系，对变压器的数字模型进行处理，得到电磁分析子模 型、结构分析子模型和流体分析子模型。根据获取的电压参数和电流参数，W及数字模型的 电磁分析子模型，进行变压器的电磁场的仿真计算，电磁场的仿真计算包括电场强度分布、 磁场分布和线圈中不平衡电流分布的计算等。具体的，利用ANSYS的Maxwell有限元分析功 能，从电磁场的角度分析变压器的电场强度分布、绝缘安全性、磁场分布、结构件的杂散损 耗、短路电动力和线圈中的不平衡电流分布等。在分析过程中用到的核屯、理论为麦克斯韦 方程组。
[0045] 根据参数信号和数字模型的结构分析子模型，进行变压器的结构场的仿真计算， 结构场的仿真计算包括结构强度和变形程度的计算。利用ANSYS建立变压器绝缘台瓷瓶、巧 架、绕组、铁忍等组成的结构分析子模型，分析变压器的结构强度和变形程度等。对于一个 线性静态结构分析，位移lx}由矩阵方程比]{x} = {F}解出，其中比]是一个常量矩阵，{F}是 静态加在结构分析子模型上的力、阻尼等。
[0046] 根据参数信号和数字模型的流体分析子模型，进行变压器的流体场的仿真计算， 流体场的仿真计算包括冷却油路油流的流量分布和换热效率的计算。具体的，利用ANSYS分 析变压器冷却油路油流流量分布、换热效率等。将计算域离散化控制体，在运些控制体上求 解质量、动量、能量、组分等通用守恒方程，从而将偏微分方程组离散化为代数方程组，用数 值方法求解化猶力超纽Pi巧得流体扬解。
[0047]
[0048]上式为流体力学通式，昼J P抑V知巧急态项，知麵糾为对流项，的V知 筑 i A -4 为扩散项为源项。 V
[0049] 本实施例公开一种变压器重瓦斯保护的分析装置，参见图2所示，包括：
[0050] 数据获取单元11，用于获取造成重瓦斯保护跳闽的变压器的电压参数和电流参 数；
[0051] 物理场计算单元12,用于根据电压参数和所述电流参数，W及预设的变压器的数 字模型，进行所述物理场的仿真计算，数字模型包括所述变压器的结构参数和材料参数；
[0052] 流速数值获取单元13,用于根据仿真计算结果，获得油气流冲击气体继电器的流 速数值；
[0053] 整定值获取单元14,用于根据流速数值得到变压器的重瓦斯保护的整定值。
[0054] 本实施例公开的一种变压器重瓦斯保护的分析装置，包括获取造成重瓦斯保护跳 闽的变压器的电压参数和电流参数，结合预设的变压器的数字模型，对变压器的物理场进 行仿真计算，进而得到油气流冲击气体继电器的流速数值，最后获得重瓦斯保护的整定值， 实现了重瓦斯保护的整定值的精确设定。
[0055] 所述物理场计算单元，包括：电磁场计算子单元，流体场计算子单元和结构场计算 子单元。电磁场计算子单元根据电压参数、电流参数和数字模型的电磁分析子模型，进行变 压器的电磁场的仿真计算，电磁场的仿真计算包括电场强度分布、磁场分布和线圈中不平 衡电流分布的计算。流体场计算子单元，根据电压参数、电流参数和数字模型的流体分析子 模型，进行变压器的流体场的仿真计算，流体场的仿真计算包括冷却油路油流的流量分布 和换热效率的计算。结构场计算子单元根据电压参数、电流参数和数字模型的结构分析子 模型，进行变压器的结构场的仿真计算，结构场的仿真计算包括结构强度和变形程度的计 算。。
[0056] 对于装置实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所W相关之处参见方法实 施例的部分说明即可。W上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件 说明的单元可W是或者也可W不是物理上分开的，作为单元显示的部件可W是或者也可W 不是物理单元，即可W位于一个地方，或者也可W分布到多个网络单元上。可W根据实际的 需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不 付出创造性劳动的情况下，即可W理解并实施。
[0057] 在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另 一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示运些实体或操作之间存在任何运种实际 的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包 含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括 没有明确列出的其他要素，或者是还包括为运种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。 在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除在包括所述要素 的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0058] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0059] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。 对运些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可W在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请 将不会被限制于本文所示的运些实施+例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相 一致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种变压器重瓦斯保护的分析方法，其特征在于，包括： 获取造成重瓦斯保护跳闸的变压器的电压参数和电流参数； 根据所述电压参数和所述电流参数，以及预设的变压器的数字模型，进行所述物理场 的仿真计算，所述数字模型包括所述变压器的结构参数和材料参数； 根据所述仿真计算结果，获得油气流冲击气体继电器的流速数值； 根据所述流速数值得到所述变压器的重瓦斯保护的整定值。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压参数和所述电流参数， 以及预设的变压器的数字模型，进行所述物理场的仿真计算，包括： 根据所述电压参数、所述电流参数和所述数字模型的电磁分析子模型，进行所述变压 器的电磁场的仿真计算，所述电磁场的仿真计算包括电场强度分布、磁场分布和线圈中不 平衡电流分布的计算。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压参数和所述电流参数， 以及预设的变压器的数字模型，进行所述物理场的仿真计算，还包括： 根据所述电压参数、所述电流参数和所述数字模型的流体分析子模型，进行所述变压 器的流体场的仿真计算，所述流体场的仿真计算包括冷却油路油流的流量分布和换热效率 的计算。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压参数和所述电流参数， 以及预设的变压器的数字模型，进行所述物理场的仿真计算，还包括： 根据所述电压参数、所述电流参数和所述数字模型的结构分析子模型，进行所述变压 器的结构场的仿真计算，所述结构场的仿真计算包括结构强度和变形程度的计算。5. -种变压器重瓦斯保护的分析装置，其特征在于，包括： 数据获取单元，用于获取造成重瓦斯保护跳闸的变压器的电压参数和电流参数； 物理场计算单元，用于根据所述电压参数和所述电流参数，以及预设的变压器的数字 模型，进行所述物理场的仿真计算，所述数字模型包括所述变压器的结构参数和材料参数； 流速数值获取单元，用于根据所述仿真计算结果，获得油气流冲击气体继电器的流速 数值； 整定值获取单元，用于根据所述流速数值得到所述变压器的重瓦斯保护的整定值。6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述物理场计算单元，包括： 电磁场计算子单元，用于根据所述电压参数、所述电流参数和所述数字模型的电磁分 析子模型，进行所述变压器的电磁场的仿真计算，所述电磁场的仿真计算包括电场强度分 布、磁场分布和线圈中不平衡电流分布的计算。7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述物理场计算单元，还包括： 流体场计算子单元，用于根据所述电压参数、所述电流参数和所述数字模型的流体分 析子模型，进行所述变压器的流体场的仿真计算，所述流体场的仿真计算包括冷却油路油 流的流量分布和换热效率的计算。8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述物理场计算单元，还包括： 结构场计算子单元，用于根据所述电压参数、所述电流参数和所述数字模型的结构分 析子模型，进行所述变压器的结构场的仿真计算，所述结构场的仿真计算包括结构强度和 变形程度的计算。
【文档编号】G06F17/50GK106021663SQ201610305342
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】李德波, 许凯, 钟俊, 冯永新, 孟源源, 杨贤, 周丹, 柯春俊, 饶章权
【申请人】广东电网有限责任公司电力科学研究院