输电变压器控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种改进三比值法的输电变压器控制系统，属于输电技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着电力设备容量的增大和电网规模的扩大，对电力系统的安全运行和供电可靠 性提出了更高的要求，近年发生的各国大停电事故也为我国电力系统敲响了警钟。变压器 在电力系统中的地位举足轻重，是电力系统中最重要和最昂贵的电气设备之一，其运行的 安全可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。因此，提高变压器特别是大型电力变压器 运行的可靠性对整个电网的安全可靠运行具有十分重要的意义。变压器油中溶解气体分析 (DGA)技术一直被认为是诊断电力变压器早期故障的有效手段。它能够及时发现变压器内 部存在的绝缘故障，有利于促进由定期维修方式向状态维修方式的过渡，因而受到了广泛 的应用。DGA技术的原理是基于任何一种特定的烃类气体的产生速率随温度而变化，在特定 温度下，往往有某一气体的产气率出现最大值，随着温度升高，产气率最大的气体依次为 CH4，C2H6，C2H4，C2H2，H2，CO，C02。
[0003]由于变压器油具有优良的散热和绝缘性能，因此油浸式电力变压器在电力系统中 得到广泛的引用。在正常的运行过程中，变压器会在机械应力以及热、电等各种因素的影响 下慢慢老化，并生成一些可燃性气体。如果变压器存在内部潜伏性故障，故障部位释放出的 能量会加速绝缘材料的裂解，促使油中溶解气体的含量以及产气速率大大提高。通过获取 变压器油样本，采用气相色谱的方法就可以获取油中溶解气体各组分的含量，从而对变压 器的健康状况做出评估或者对存在异常的变压器进行故障情况的分析。
[0004] 而三比值法是一种根据气体浓度的相对比值来进行变压器故障诊断的方法。它依 据变压器绝缘材料在故障能量的作用下生成的气体成分含量的相对比值与故障点温度存 在的密切关系，从五种特征气体组分中选取气体扩散系数以及在绝缘油中溶解度相似的两 种气体做比值。按照上述的方法一共选取三组比值，分别为乙炔(C2H2)/乙烯(C2H4)，甲烷 (CH4)/氢气(H2)，乙烯(C2H4)/乙烷(C2H6)，并且按照导则所推荐的编码规则(未示出）对三 种比值进行编码。比如：乙炔（C2H2)/乙烯（C2H4)小于0.1的时候，编码设定为0;乙炔 (C2H2)/乙烯（C2H4)大于或者等于0.1且小于3的时候，编码设定为1;乙炔（C2H2)/乙烯 (C2H4)大于或者等于3的时候，编码设定为2。当获得三种比值的编码之后，按照导则所规定 表所列出的故障类型判断方法就可以很容易的对故障类型以及可能的故障原因做出判断。 由于这种方法在工程上简单实用，因此，采用三比值法的输电变压器控制系统对油浸式变 压器故障诊断有着重要的意义。
[0005] 当然，三比值法也存在比较明显的不足之处，例如当气体各组分含量以及产气速 率都没有超标，变压器运行状态正常，三比值法诊断是无效的，只有当气体含量超标或者产 气速率超标或者有足够的依据判定变压器存在故障的时候，三比值法诊断才会有意义。由 于在对油中气体进行采样分析试验的时候存在误差，这样也会给气体的相对比值带来一定 影响，可能导致诊断结果的不准确。因此，在进行变压器油色谱分析试验的时候，测试误差 必须满足导则所规定的要求，应尽量避免各种可能降低精度的因素干扰。
[0006] 因此，有必要对目前采用的采用三比值法的输电变压器控制系统进行改进以提高 诊断电力变压器故障的精度和稳定性，避免发生误判操作产生不良影响。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提出一种改进三比值法的输电变压器控制系统，该输 电变压器控制系统可以最大程度上避免因多重因素影响而产生的测量不精确或不稳定，能 够在进行三比值法监测之前进行预先预警，这种预警操作过程还能够准确地分级别预警， 能够在三比值法准确的监测出故障类型之前发出预警通知。
[0008] 为实现上述目的，本发明的技术构思为，为了避免测量产生的误操作，最大程度地 保证三比值法的故障类型判断准确度，除三比值法编码判断系统之外，引入了预警系统，本 发明的输电变压器控制系统的预警系统采取了初级浓度预警操作和预警分级操作两级判 断过程，采用的技术手段为： 方案1、一种改进三比值法的输电变压器控制系统，其包括输电变压器ECU单元，储存器 单元，三个检测模块，三比值法编码判断模块以及预警及显示单元，所述三个检测模块包括 组分浓度检测模块，烃含量检测模块，产气速率检测模块;其中组分浓度检测模块，烃含量 检测模块，产气速率检测模块，三比值法编码判断模块与ECU单元连接，接受ECU单元的控制 指令以及向E⑶单元反馈各种信号，储存器单元分别与ECU单元和三比值法编码判断模块连 接，预警及显示单元负责将ECU单元输出的预警信号进行外部显示处理； 其中所述组分浓度检测模块能够循环检测每个气体各组分的浓度，并将每个浓度值Di 与该气体组分所对应的极限值DiO进行依次比较，一旦得到该气体组分检测的浓度超出极 限值，则进行计数器N的计数操作，一旦计数器N等于或超过K时，则表示有K组气体组分超出 了极限值，则进行启动预警分级操作； 所述烃含量检测模块和产气速率检测模块分别检测出变压器总烃含量C以及总烃绝对 产气速率V，C0、C1分别代表变压器总经含量第一阈值和第二阈值，V0、VI分别代表总经绝对 产气速率第一阈值和第二阈值，通过对比变压器总烃含量C以及总烃绝对产气速率V与上述 阈值之间的数值关系判断出不同等级的预警结果； 所述输电变压器ECU单元基于上述预警结果进行人工地或自动地判定是否需要进行三 比值法编码判断，当需要进行三比值法运算来具体判断故障类型时，启动三比值法编码判 断模块，提取所需的特征气体组分数值进行相应的故障类型判断。
[0009] 方案2、根据方案1的改进三比值法的输电变压器控制系统，其特征在于，每个气体 各组分包括 H2，CH4，C2H4，C2H6，C2H2，总烃。
[0010] 方案3、根据方案!的改进三比值法的输电变压器控制系统，其特征在于，通常情况 下，K可设置为K < 6,优选为3。
[0011] 方案4、根据方案1的改进三比值法的输电变压器控制系统，其特征在于，所述预警 结果分为正常状态，轻微故障，中等故障及严重故障，其中C0和V0选择为经验值，C1 = 2~ 3C0，V1 = 2 ~3V0。。
[0012] 经研究发明，采用了上述技术手段，改变了现有输电变压器控制系统的单层次判 断模式，提高利用三比值法判断变压器故障类型的准确性;优化了变压器控制系统的预警 故障工作模式，减少了由于各种原因导致的误判误操作的几率，保证了输出预警状态的准 确性，同时也通过二次检测判断的方法实现了对各级故障预警的进一步验证检测，增强了 预警系统的应用性和可靠性。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明改进三比值法的输电变压器控制系统简图； 图2为本发明改进三比值法的输电变压器控制系统的工作流程简图； 图3为本发明的输电变压器结构示意图。
【具体实施方式】
[0014] 如图1所示，本发明的改进三比值法的输电变压器控制系统包括输电变压器ECU单 元，储存器单元，三个检测模块，三比值法编码判断模块以及预警及显示单元，所述三个检 测模块包括组分浓度检测模块，烃含量检测模块，产气速率检测模块。其中组分浓度检测模 块，烃含量检测模块，产气速率检测模块，三比值法编码判断模块与ECU单元连接，接受ECU 单元的控制指令以及向ECU单元反馈各种信号，储存器单元分别与ECU单元和三比值法编码 判断模块连接，预警及显示单元负责将ECU单元输出的预警信号进行外部显示处理。
[0015]所述组分浓度检测模块，烃含量检测模块，产气速率检测模块负责在启动三比值 法编码判断模块启动检测之前，检测、判断并输出故障的预警结果，该预警结果可以分为正 常状态、轻微故障、中等故障及严重故障，一般情况下，正常状态和轻微故障不需要进行紧 急的处理，仅需持续观察即可，而出现中等故障和严重故障时才进行进一步地判断具体的 故障类型。也就是说，三比值法编码判断模块一般情况下并不进行工作，只有在前述的预警 结果出现之后，才基于预警结果被人工地或自动地进行触发启动，这样的设置大大简化了 三比值法的应用，同时丰富了输电变压器控制系统的功能，当需要进行故障类型的诊断时 才进行诊断，不需要时仅起到一般的故障预警即可。同时为了提高故障预警的可靠性，通过 二次检测判断的方法实现了对各级故障预警的进一步验证检测，增强了预警系统的应用性 和可靠性。下面对改进三比值法的输电变压器控制系统进行详细介绍： 变压器在运行过程中会受到机械应力、温度、强电场以及水分、氧气等各种因素的影 响，绝缘油会在这些因素的作用下发生碳化、裂解以及氧化等各种化学反应，生成氢气、低 分子烃类化合物、油泥、某些氧化物以及碳氢聚合物(X蜡），这就是变压器绝缘油劣化与老 化现象。在正常情况下，绝缘油只生成很少量的一些气体，这些气体的含量也通常会保持在 国标规定值以内。一旦变压器发生内部潜伏性故障，故障点释放的能量会加速绝缘油分解 产气，可能导致气体浓度超过临界值。而变压器油中溶解气体的来源非常复杂，变压器在正 常运行条件下也会在电、热应力的作用下生成少量气体，当变压器发生内部潜伏性故障时， 故障点释放的能量会加速绝缘材料的分解产气，可能导致气体浓度超过极限值，因此可以 通过气体的浓度来大致判断变压器状态是否正常。规定变压器油中溶解气体浓度极限值如 表所示。
[0016] 表变压器油中气体组分浓度极限值(uL/L)
前述的预警过程可以分为初级浓度预警操作和预警分级操作两部分： 在初级浓度预警操作中，所述组分浓度检测模块能够循环检测每个气体各组分(H2， CH4，C2H4，C2H6，C2H2，总烃）的浓度，并将每个浓度值Di与该气体组分所对应的极限值DiO (D10，D20，D30，D40，D50，D60)进行依次比较，一旦得到该气体组分检测的浓度超出极限值， 则进行计数器N的计数操作，一旦计数器N等于或超过K(通常情况下，N，K均为整数可设置，K <6,优选为3)时，则表示有K组气体组分超出了极限值，则进行启动预警分级操作，假如测 量完成六组浓度后计数器未达到K值，则计数器可处于等待模式或清零等待下次检测指令 发出。如此一来，通过