一种轨道车载牵引变压器保护方法和装置与流程

本发明涉及车载变压器温度保护领域，具体涉及一种轨道车载牵引变压器保护方法和装置。

背景技术：

1、变压器是电力传输的核心设备，通过电磁感应原理改变交流电压进行电力能源的输送。轨道车载牵引变压器是安装在轨道车辆上的移动式单相变压器，通常安装在车辆中部的车下位置。由于轨道车辆有外形限界要求，轨道车载变压器受车辆的安装位置和空间限制，车载牵引变压器的电磁核心部件——器身的布置方式与地面静止安装的电力变压器有较大差异，电力变压器器身采用立式布置，车载牵引变压器器身采用卧放布置。由于器身布置结构不同，因此在冷却方式上轨道车载牵引变压器与地面静止安装的变压器也有较大不同。地面静止安装的变压器通常采用自然对流油循环的冷却方式，部分大型变压器采用强迫油循环的冷却方式，而轨道车载牵引变压器通常采用强迫导向油循环的冷却方式，油泵将冷却油流经内部导向结构导入线圈油隙进行冷却。由结构和冷却方式等因素共同作用，使得两种类型变压器内部的油热区域存在较大差异，地面变压器高温油集中在变压器顶部区域，轨道车载变压器高温油集中在变压器器身热油出口处和油箱出油管处。造成在保护方法上轨道车载牵引变压器与地面变压器也有所区别。地面变压器通常采用测量顶部油温方式进行温度保护，而轨道车载变压器通常采用测量出油管或油箱上对应器身热油出口处的油温进行温度保护，但如果油泵一旦停止工作，热油无法导出，会造成温度保护失效，因此轨道车载变压器一般采用测量出油管路的油温和油流量进行配合保护。

2、专利cn218352166u公开了一种干式变压器保护装置，通过在干式变压器的各相低压绕组中均设置至少两个温度传感器和一个电流互感器，通过监测温度量与电流量，避免单一测温元件故障引发干式变压器温度保护失效或超温故障误动作跳闸现象，提高了温度检测的容错率。由于干式变压器采用空气冷却，该类型变压器不设有循环油流保护装置。但是，在该技术中，变压器主要通过两个温度传感器监测的温度与电流互感器监测的电流进行关联保护，如果其中任一一个温度传感器出现故障产生高温误报时，无法判断哪个设备测量的温度值为正确，只能取测量的较高值进行保护判断，从而影响电流关联保护的判断。造成保护系统的抗故障干扰能力低，保护功能可靠性低的结果。

3、专利文献cn110581001a公开了一种油浸式电力变压器保护装置，将变压器循环散热管分为内外两层，内连通管完成油箱油循环，外连通管由冷风机提供循环空气散热，内连通管不与外部恶劣环境接触，延长变压器油箱使用寿命。设有2个温度传感器，分别布置在油箱顶部和散热管的排气口处，根据检测到的油箱油温以及排气口风温调控冷却风机的输出风量，实现维持油温在较小区间内浮动进行温度保护。以减少因环境温差变化较大，油温较大范围频繁波动对使用寿命造成不良影响。其通过2个温度传感器分别检测油箱油温以及排气口风温调控冷却风量，虽然可以使油温维持在较小区间内浮动，但该技术存在和cn218352166u同样的问题：其中任一一个温度传感器出现故障产生高温误报时，无法判断哪个设备测量的温度值为正确，无法有效调控风量。

4、专利文献cn115425622a公开了一种轨道交通用辅助变压器温度保护方法及装置，通过更改温度保护限值的方法来对辅助变压器实施超温保护。实现了辅助变压器超温分级保护，增加了超温保护的快速性与准确性。该专利只需采用一个温度检测装置，无需增加其它检测设备，可灵活实施辅助变压器温度保护。该专利文献采用2个温度传感器和1个温度继电器进行变压器温度保护，然而，信号之间无法进行互相校验，当其中任一一个温度传感器出现故障产生高温误报时，无法判断哪个传感器测量的温度值为正确，从而影响与温度继电器的关联保护判断，保护系统的抗故障干扰能力低，保护功能可靠性低。

5、现有技术(周志强.提高变压器温度保护可靠性的有效措施[j].变压器,2006,43(6):39-40.doi:10.3969/j.issn.1001-8425.2006.06.013.)披露了在变压器组件配置及采购成本基本不变的情况下，通过采用增加温控开关数量的简单方法，可以有效改善温度保护的可靠性。如果两台油温计中任一温控开关出现故障不能正确输出信号时，采用双接点保护措施具有抗拒动的作用；如果两台油温计中有一台产品发生误报警(如变压器油箱温度不均)，采用双接点保护措施能达到防误动的目的，但是当采用2个温控开关进行变压器温度保护，保护信号为开关量信号，只能实现变压器的超温保护，不能对变压器进行实时温度监测。虽然通过增加开关接点来提高动作可靠性，但当其中1个温控开关因故障不能工作时，此时与只有1个温控开关进行保护没有区别，保护系统的抗故障干扰能力低，保护功能可靠性低。

6、综上所述，现有技术中均存在当其中某一温度传感器出现故障产生高温误报时，无法判断哪个传感器测量的温度值为正确，从而影响与温度继电器的关联保护判断的缺点，亟需开发相关方法克服上述问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术的保护方法中因保护系统接线不良或温度传感器自身质量发生问题时无判断识别异常，从而影响整车的运行安全。

2、本发明提供一种能够提高整车及牵引变压器的可靠性和运用生命力的保护方法和装置，采用的技术方案如下：

3、本发明第一方面提供一种轨道车载牵引变压器保护方法，包括如下步骤：

4、(1)实测油温的确定：在变压器上n个不同位置分别检测油温为t1、t2……和tn，计算n个油温的差值δt1、δt2……和δtn，取δt1到δtn中最小差值对应的油温为有效信号，其余为非有效信号，有效信号中最大温度值为实测油温；

5、(2)油温信号判断：将步骤(1)实测油温与设定的温度保护值比较，若小于温度保护值，则判断为正常，不进行处理，若大于等于温度保护值，判断为异常，实施温度保护动作；其中n选自大于等于3的整数。

6、进一步地，将步骤(1)中δt1到δtn中非有效信号对应的油温信号进行信号隔离，即忽略所述油温信号，不对其进行处理。

7、进一步地，所述方法还包括步骤：

8、(3)检测油泵断路器信号：检测变压器油泵断路器信号，变压器运行时，断路器正常处于闭合状态，断路器输出信号为高电平，判断油泵断路器状态为正常；断路器故障无法闭合时，断路器输出信号为低电平，判断油泵断路器状态为异常；

9、(4)检测油流信号：检测变压器上m个不同位置油流信号v1、v2……和vm，其中，m为大于等于2的整数；

10、(5)油流信号判断：当油泵为关时，v1、v2……和vm为0判断为正常，不进行处理，否则判断为异常；当油泵为开时，v1、v2……和vm在7～80m3/h范围内判断为正常，不进行处理，否则判断为异常，实施油流保护动作。

11、当油流继电器有损坏时，选择v1、v2……和vm中在7～80m3/h范围内有数据作为油流信号并判断。

12、进一步地，所述方法还包括步骤：

13、(6)油流关联保护：将步骤(2)的油温信号判断的结果、步骤(3)的油泵断路器信号判断的结果、步骤(5)油流信号判断的结果和油泵信号判断的结果比较，若信号状态正常数量大于等于2时，判断整车正常运行，否则整车降功运行。

14、本发明第二方面还提供一种轨道车载牵引变压器保护方法，所述方法包括：s1、油温信号的获取和判断：

15、s1-1、实测油温信号的获取：在变压器上n个不同位置分别检测油温为t1、t2……和tn，计算n个油温的差值δt1、δt2……δtn，取δt1到δtn中最小差值对应的油温为有效信号，有效信号中对应的最大温度值为实测油温；其中n选自大于等于3的整数；

16、s1-2、油温信号的判断：将步骤s1-1实测油温与设定的温度保护值比较，若小于温度保护值，则判断为正常，若大于等于温度保护值，判断为异常；

17、s2、油泵状态信号的获取和判断：检测油泵断路器输出信号；有信号为判断为正常，否则判断为异常；

18、s3、油流信号的获取和判断：

19、s3-1、油流信号的获取：检测变压器上m个不同位置油流信号v1、v2……和vm，其中，m为大于等于2的整数；

20、s3-2、油流信号的判断：当v1、v2、……和vm在7～80m3/h范围内判断为正常，否则判断为异常；

21、当s1-2、s2和s3-2中的三项信号状态正常数量大于等于2时，判断整车正常运行，否则整车降功运行。

22、本发明第三方面还提供一种轨道车载牵引变压器保护方法，所述方法包括：

23、s1、油温信号的的获取和判断：

24、s1-1、实测油温信号的获取：在变压器上3个不同位置分别检测油温为t1、t2和t3，计算3个油温的差值δt1、δt2和δt3，取δt1到δt3中最小差值对应的油温为有效信号，有效信号中对应的最大温度值为实测油温；

25、s1-2油温信号的判断：将步骤s1-1实测油温与设定的温度保护值比较，若小于温度保护值，则判断为正常，若大于等于温度保护值，判断为异常；

26、s2、油泵状态信号的获取和判断：检测油泵断路器输出信号；有信号为判断为正常，否则判断为异常；

27、s3、油流信号的获取和判断：

28、s3-1、油流信号的获取：检测变压器上2个不同位置油流信号v1和v2；s3-2、油流信号的判断：当v1和v2在7～80m3/h范围内判断为正常，否则判断为异常；当s1-2、s2和s3-2中的3项信号状态正常数量大于等于2时，判断整车正常运行，否则整车降功运行。

29、本发明第四方面还提供一种采用上述轨道车载牵引变压器保护方法进行保护的轨道车载牵引变压器保护装置，所述装置包括检测单元和判断单元；

30、所述检测单元包括：n'个温度传感器和n”个油流继电器；

31、n'个温度传感器布置位置包括：变压器油箱上高温油汇集位置、变压器循环回路1出油管、变压器循环回路2出油管……变压器循环回路n'出油管，，所述n'为大于等于2的整数；

32、n”个油流继电器布置位置包括：变压器循环回路1出油管、变压器循环回路2出油管……变压器循环回路n”出油管，所述n”为大于等于2的整数；

33、所述判断单元包括车载微机。

34、进一步地，所述n'为3、4、5、6、7、8、9或10个，所述n”为2、3、4、5、6、7、8、9或10个。

35、优选的，所述n'为3个，所述n”为2个。

36、进一步地，所述变压器同一侧同时包含述温度传感器设置在油流继电器。

37、进一步地，所述装置还包括油泵断路器。

38、采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

39、(1)本发明采用3个或以上的温度传感器，使其两两一组，将其差值进行比较，选取差值最小的2个传感器信号作为有效传感器信号，选取其中的最大数值作为实测油温，对产生差值大的温度传感器进行信号隔离，不参与保护控制，筛除因异常原因发生测量值突变的传感器测量值，本发明的方法有效降低因保护装置自身状态异常等原因，造成变压器保护误动作，同时，实现了对状态异常的保护装置信号的识别和隔离功能，提升了判断变压器状态的准确性，降低因保护装置自身状态异常等原因，造成的保护误动作。

40、(2)本发明将油泵断路器开关输出信号和油温保护输出信号作为关联信号进行变压器的油流关联保护，当油流信号、油泵断路器开关信号和油温信号三种信号中，正常的信号数量≥2项时，判断油流为正常，整车正常运行；当正常的信号数量＜2项时，判断油流异常，实施油流保护动作，整车降功运行，本发明的关联保护方法做到了更加准确判断变压器状态，进一步提升了整车及牵引变压器的可靠性和运用生命力。

41、(3)本发明公开了一种能够实现上述保护方法的装置，通过在变压器的油箱上高温油汇集位置和变压器的出油口设置3个或以上的温度传感器，在变压器上设置2个或以上的油流继电器，实现前述保护方法，本发明特定的硬件布置和前述特定的保护方法相配合，使变压器实现具有对有问题的保护装置进行识别隔离，进一步提高整车及牵引变压器的可靠性和运用生命力的功能。