一种双浮球瓦斯继电器重瓦斯动作整定值校验方法与流程

本发明涉及电力系统变压器继电保护，特别是一种双浮球瓦斯继电器重瓦斯动作整定值校验方法。

背景技术：

1、随着电力系统规模的逐渐扩大，由变压器本体瓦斯保护误动而引起变压器跳闸的故障次数逐渐增加，使得主变的安全稳定运行受到影响。

2、瓦斯继电器安装在油箱与储油柜之间的连通管上，是变压器主要保护元件之一。瓦斯继电器作为瓦斯保护中重要的非电量保护装置，与电量保护相比，瓦斯继电器具有灵敏度高、动作迅速等优点，其良好的保护性可以提前发现变压器的潜伏性故障，并及时切断主变，避免故障的持续扩大，这对变压器的保护非常重要。瓦斯继电器主要分为开口杯挡板式瓦斯继电器、单浮子瓦斯继电器以及双浮子瓦斯继电器等，随着变电站数目的增多以及规模的增大，双浮子瓦斯继电器在电力系统中的应用越来越广泛。瓦斯保护是变压器内部故障的主要非电量保护，但目前实际应用现场中瓦斯保护整定值都是依据相关国家提供的测验结果进行选取，可靠性无从验证。

3、目前，对于双浮球瓦斯继电器重瓦斯动作整定值的校验，往往是通过传统瓦斯继电器校验台完成的。进行涌动油流冲击实验，对双浮球瓦斯继电器安装管道内油流流速进行测量，并采集双浮球瓦斯继电器重瓦斯动作时油流的流速，以此作为双浮球瓦斯继电器重瓦斯动作整定值。然而，在实际的实验中，实验动作值与双浮球瓦斯继电器重瓦斯的实际动作值通常不会完全相等，二者之间通常存在一定的误差。

4、因此，如何提供一种新的双浮球瓦斯继电器重瓦斯动作整定值校验方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提供一种双浮球瓦斯继电器重瓦斯动作整定值校验方法，以解决现有双浮子瓦斯继电器重瓦斯动作整定值的校验方法会产生较大校正误差的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种双浮球瓦斯继电器重瓦斯动作整定值校验方法，它包括以下步骤：

3、搭建变压器故障模拟实验平台，所述变压器故障模拟实验平台用于模拟不同能量大小的变压器重瓦斯故障；

4、搭建瓦斯继电器机械响应平台，所述瓦斯继电器机械响应平台用于监测管道处压力与流速特征，并输出压力与流速随时间变化的关系；

5、建立瓦斯继电器三维有限元分析模型，以超声波流速传感器测得入口流速作为数值仿真计算边界条件；

6、建立瓦斯继电器受力分析模型，根据挡板受力情况，模拟挡板运动状态；

7、对瓦斯继电器重瓦斯动作特性以及挡板机械响应特性进行数值仿真计算；

8、提取实验测得重瓦斯动作时刻管道流速与压力数据，与仿真计算数据对比分析，确定双浮球瓦斯继电器整定值判定因素；

9、判断实验测得重瓦斯动作时刻管道流速与仿真计算重瓦斯动作时刻管道流速是否吻合；

10、如果数据吻合则以管道流速作为双浮球瓦斯继电器整定值判断依据；

11、如果流速数据不吻合，则提取实验测得与仿真计算重瓦斯动作时刻管道内油流加速度为整定值判断依据；

12、根据上述判断依据，对双浮球瓦斯继电器重瓦斯动作整定值进行重新修正。

13、进一步地，所述变压器故障模拟实验平台以空气炮为激励源，减压阀控制压力大小，模拟不同能量大小的变压器重瓦斯故障。

14、进一步地，监测管道处压力与流速特征，并输出压力与流速随时间变化的关系包括：

15、采用超声波流速传感器监测双浮球瓦斯继电器安装管道油流流速变化；

16、采用压力传感器分别对双浮球瓦斯继电器进口与出口处管道内油流压力进行监测。

17、进一步地，以超声波流速传感器测得入口流速作为数值仿真计算边界条件包括：以超声波流速传感器测量得出瓦斯继电器安装管道流速为激励信号，从而作为仿真计算入口边界条件，具体过程包括：

18、采用超声波流速传感器测量双浮球瓦斯继电器安装管道油流流速；

19、使用信号采集仪输出超声波流速传感器电压与时间的数据，基于matlab反推出流速随时间变化的关系，并拟合出入口流速与时间的函数关系；

20、通过define_profile宏设置数值仿真计算中入口处的流速随时间的变化关系。其中，define_profile宏为define_profile (name, t, i)宏。

21、进一步地，建立瓦斯继电器受力分析模型的具体过程如下：

22、通过compute_force_and_moment内部函数提取在涌动油流冲击时，挡板绕转动中心的力矩 m1；

23、测量双浮球瓦斯继电器内部永磁体与挡板之间的吸力力矩 m2；

24、计算挡板的重力，进一步计算出挡板绕转动中心的重力力矩 m3；

25、计算挡板受到的总力矩 m= m1+ m3- m2，计算出挡板转动角速度ω= m/ i， i表示挡板的转动惯量。

26、进一步地，对瓦斯继电器重瓦斯动作特性以及挡板机械响应特性进行数值仿真计算的具体过程如下：

27、采用混合网格技术对瓦斯继电器三维有限元分析模型进行网格剖分；

28、根据双浮球瓦斯继电器受力分析模型建立挡板运动方程，通过define_cg_motion宏实现挡板运动控制；其中，define_cg_motion宏为define_cg_motion (name, dt, vel,omega, time, dtime)宏。

29、基于数值仿真计算方法，计算出双浮球瓦斯继电器三维仿真模型挡板运动特性以及压力分布信息。

30、进一步地，提取实验测得重瓦斯动作时刻管道流速与压力数据，与仿真计算数据对比分析，确定双浮球瓦斯继电器整定值判定因素，包括：

31、对比实验测得重瓦斯报警时管道流速与数值仿真计算重瓦斯报警时入口流速；

32、若对比结果吻合则证明重瓦斯报警是由于流速的作用；

33、若对比结果不吻合则证明重瓦斯报警不是流速的作用，则进一步探究流动特征量。

34、进一步地，提取实验测得与仿真计算重瓦斯动作时刻管道内油流加速度为整定值判断依据的具体过程包括：

35、提取数值仿真计算重瓦斯动作油流加速度与实验测量重瓦斯动作油流加速度，对比实验测得重瓦斯报警时管道油流加速度与数值仿真计算重瓦斯报警时入口油流加速度，验证重瓦斯报警的决定因素；

36、如果实验测得重瓦斯报警时管道油流加速度与数值仿真计算重瓦斯报警时入口油流加速度数据吻合，则以管道油流加速度作为双浮球瓦斯继电器整定值判断依据。

37、进一步地，所述变压器故障模拟实验平台包括安装在油路管道上的空气炮、涌动油流发生腔、油枕、流速传感器、压力传感器和瓦斯继电器；所述空气炮用于提供不同压强的压缩空气；涌动油流发生腔用于为压缩空气提供膨胀做功空间，并激励油路管道产生涌动油流；油枕用于储油或补油；油枕的出油口处安装有蝶阀；油路管道靠近油枕出油口的一端安装有波纹管；波纹管用于对油路管道进行纠偏及抑振处理。

38、本发明有益效果：相比于现有单纯基于瓦斯继电器校验台测得流速整定值方法，本发明方法采用三维模型与实验测量数据相结合的方法，分别对比分析实验测得与仿真分析结果中油流流速与油流加速度的吻合关系，进一步选取合适的流动特征量作为双浮球瓦斯继电器重瓦斯动作整定值，不仅能够对双浮球瓦斯继电器的动作整定值进行修正，而且能显著降低双浮球瓦斯继电器重瓦斯动作整定值校验的误差，有效解决了现有双浮子瓦斯继电器重瓦斯动作整定值的校验方法会产生较大校正误差的问题。