[發明專利]基于區間電容式傳感器的電力設備氣液兩相流體多參量在線監測裝置及方法

有效

• 申請號: 202010577848.6
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111999572B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 周湶;歐陽希;陳偉根;廖瑞金;李劍;羅振輝;王有元;杜林;熊小伏;王建;黃正勇;王飛鵬;萬福;譚亞雄
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/52;G01D21/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于區間電容式傳感器的電力設備氣液兩相流體多參量在線監測裝置及方法。針對于現有瓦斯繼電器常誤動、輸出特征信息單一、氣液兩相信息挖掘不足等問題，提出一種高靈敏度的區間電容式傳感器及其氣液兩相多特征的測量方法，具有電容差式測量與周期特征辨識的功能，以克服實際中變壓器振動擾動、大電流下油流涌動等干擾問題，可充分、可靠地挖掘出變壓器在運行過程中油流速率、游離氣體速率及產氣量等信息。并且，依托這類信息特征與變壓器運行工況、內部故障類型之間的強關聯關系，本方法可為變壓器在線監測、新型的變壓器非電量保護的實現提供實時參考數據。根據現有應用結果，驗證了該方法的可靠性。

技術領域

本發明屬于電力設備在線監測及智能診斷領域，涉及一種基于區間電容式傳感器的電力設備氣液兩相流體多參量在線監測裝置及方法。

背景技術

油浸式電力變壓器和電抗器是目前電力系統中關鍵性電力設備，分別起著電能傳輸、異常短路電流抑制的作用。當變壓器內發生匝間短路或內部絕緣電弧的故障時，將出現油流、游離氣體產出等現象，現有的氣體繼電器保護基于產氣增多及油流過快的現象提出了輕瓦斯、重瓦斯保護，作為電力設備的非電量保護其已與變壓器的差動保護配合構成了重要的主動保護系統。然而，近年來電力企業經常發生由于變壓器本體瓦斯保護誤動而引起變壓器跳閘故障，造成電網運行可靠性和電力用戶供電可靠性降低，其主要是由于外部地震、變壓器自身振動、繞組瞬時變形引起的油流涌動等干擾造成了瓦斯保護誤動，目前的處理方法是一旦瓦斯繼電器動作，將徹底查清動作原因，當電力變壓器本體無故障后方可繼續投運，以避免瓦斯保護的誤動造成干擾，但是該方法卻極大地增加了現場工作，未起到主動保護的效果。

而對于油浸式電力變壓器中重瓦斯保護主要利用變壓器本體內部的絕緣油受氣體膨脹壓力下向油枕進行流動現象，在油流的作用下擋板承受壓力超過設定壓力值時，將觸發重瓦斯保護；而輕瓦斯主要利用輕微故障下變壓器內部持續氣體累積作用，但達到設定積累值時觸發輕瓦斯保護動作，即兩種保護主要運用閾值油速、閾值氣體體積量特征，無法掌握整個過程中其他氣液兩相流特征。因此，在一定程度上，并未充分地挖掘油流中所包含的變壓器工況信息，其中包括了全過程的油速變化率、氣體流速、游離氣體產生速率等參量，限制了其在變壓器運行工況上辨識準確性及可靠性，需要一種新的方法更可靠地挖掘出油流兩相體多特征量。

為了獲取氣液兩相流特征，目前較為成熟的方法包括了孔板法、轉子流量法、靶式流量法、超聲法、光學測量法以及電磁測量法，不同方法具有不同的特點及高適應性的應用環境，同時相互間也存在著一定局限性。針對變壓器氣液兩相流氣體多特征測量，需要解決多特征同步測量、擾動誤測、運行環境惡劣、監測不可靠等問題，現有方法及技術無法充分地解決所有問題，需要提出一種新的檢測方式以實現多參量、抗擾動、高可靠的實時性監測方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于針對于現有氣液兩相流特征測量裝置及方法的不足，提出了一種基于區間電容式傳感器的電力設備氣液兩相流體多參量在線監測裝置及方法。基于區間電容值的變化，構建出區間化差異特征、整體變化特征等以實時地獲取變壓器內部氣液兩相流中油流流速、氣體流速、游離氣體產氣速率及外部振動等特征量，充分利用了電容式傳感的高可靠性特點，并運用對稱布置、互差算法及工況識別算法識別出外部擾動，依托于所設計的智能信息設備完成數據處理、遠程通信等功能，以實現抗擾動、高可靠、多參量的實時性監測工程目標。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一方面，本發明提供一種基于區間電容式傳感器的電力設備氣液兩相流體多參量在線監測裝置，包括區間電容極板及流體管道結構；