[发明专利]基于区间电容式传感器的电力设备气液两相流体多参量在线监测装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于区间电容式传感器的电力设备气液两相流体多参量在线监测装置及方法。针对于现有瓦斯继电器常误动、输出特征信息单一、气液两相信息挖掘不足等问题，提出一种高灵敏度的区间电容式传感器及其气液两相多特征的测量方法，具有电容差式测量与周期特征辨识的功能，以克服实际中变压器振动扰动、大电流下油流涌动等干扰问题，可充分、可靠地挖掘出变压器在运行过程中油流速率、游离气体速率及产气量等信息。并且，依托这类信息特征与变压器运行工况、内部故障类型之间的强关联关系，本方法可为变压器在线监测、新型的变压器非电量保护的实现提供实时参考数据。根据现有应用结果，验证了该方法的可靠性。

技术领域

本发明属于电力设备在线监测及智能诊断领域，涉及一种基于区间电容式传感器的电力设备气液两相流体多参量在线监测装置及方法。

背景技术

油浸式电力变压器和电抗器是目前电力系统中关键性电力设备，分别起着电能传输、异常短路电流抑制的作用。当变压器内发生匝间短路或内部绝缘电弧的故障时，将出现油流、游离气体产出等现象，现有的气体继电器保护基于产气增多及油流过快的现象提出了轻瓦斯、重瓦斯保护，作为电力设备的非电量保护其已与变压器的差动保护配合构成了重要的主动保护系统。然而，近年来电力企业经常发生由于变压器本体瓦斯保护误动而引起变压器跳闸故障，造成电网运行可靠性和电力用户供电可靠性降低，其主要是由于外部地震、变压器自身振动、绕组瞬时变形引起的油流涌动等干扰造成了瓦斯保护误动，目前的处理方法是一旦瓦斯继电器动作，将彻底查清动作原因，当电力变压器本体无故障后方可继续投运，以避免瓦斯保护的误动造成干扰，但是该方法却极大地增加了现场工作，未起到主动保护的效果。

而对于油浸式电力变压器中重瓦斯保护主要利用变压器本体内部的绝缘油受气体膨胀压力下向油枕进行流动现象，在油流的作用下挡板承受压力超过设定压力值时，将触发重瓦斯保护；而轻瓦斯主要利用轻微故障下变压器内部持续气体累积作用，但达到设定积累值时触发轻瓦斯保护动作，即两种保护主要运用阈值油速、阈值气体体积量特征，无法掌握整个过程中其他气液两相流特征。因此，在一定程度上，并未充分地挖掘油流中所包含的变压器工况信息，其中包括了全过程的油速变化率、气体流速、游离气体产生速率等参量，限制了其在变压器运行工况上辨识准确性及可靠性，需要一种新的方法更可靠地挖掘出油流两相体多特征量。

为了获取气液两相流特征，目前较为成熟的方法包括了孔板法、转子流量法、靶式流量法、超声法、光学测量法以及电磁测量法，不同方法具有不同的特点及高适应性的应用环境，同时相互间也存在着一定局限性。针对变压器气液两相流气体多特征测量，需要解决多特征同步测量、扰动误测、运行环境恶劣、监测不可靠等问题，现有方法及技术无法充分地解决所有问题，需要提出一种新的检测方式以实现多参量、抗扰动、高可靠的实时性监测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于针对于现有气液两相流特征测量装置及方法的不足，提出了一种基于区间电容式传感器的电力设备气液两相流体多参量在线监测装置及方法。基于区间电容值的变化，构建出区间化差异特征、整体变化特征等以实时地获取变压器内部气液两相流中油流流速、气体流速、游离气体产气速率及外部振动等特征量，充分利用了电容式传感的高可靠性特点，并运用对称布置、互差算法及工况识别算法识别出外部扰动，依托于所设计的智能信息设备完成数据处理、远程通信等功能，以实现抗扰动、高可靠、多参量的实时性监测工程目标。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供一种基于区间电容式传感器的电力设备气液两相流体多参量在线监测装置，包括区间电容极板及流体管道结构；