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1、(10)申请公布号 CN 102420464 A (43)申请公布日 2012.04.18 C N 1 0 2 4 2 0 4 6 4 A *CN102420464A* (21)申请号 201110399155.3 (22)申请日 2011.12.05 H02J 13/00(2006.01) G01N 33/00(2006.01) (71)申请人山东电力研究院 地址 250002 山东省济南市市中区二环南路 500号 (72)发明人郭志红 逯怀东 路光辉 尹东 陈玉峰 易永辉 宋小会 梁经宛 (74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限 公司 37221 代理人张勇 (54) 发明名称 一种智。
2、能本体保护装置及其方法 (57) 摘要 本发明涉及一种智能本体保护装置及其方 法，提高了跳闸的可靠性和快速性。它包括CPU 和继电器，非电量保护信号一路利用继电器输出 TZ跳闸信号，另一路将保护信号送给CPU，CPU发 出信号记录XH，所述CPU还增设有两路输入，一路 为用户确定的DGA控制字；另一路为DGA信息，该 DGA信息包含了DGA送出的预警信息和变压器油 中溶解的各种组份气体信息，通过GOOSE/MMS的 形式送入，经CPU判别后输出跳闸信号TZ1和信号 记录XH1，跳闸信号TZ和TZ1并联于跳闸回路，并 均用于实现变压器跳闸。该方案引入DGA(油中溶 解气体分析)在线监测信息来提高。
3、变压器本体保 护的可靠性和快速性，并方便事后对本体保护动 作情况的分析。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 CN 102420476 A 1/1页 2 1.一种智能本体保护装置，它包括CPU和继电器，非电量保护信号一路利用继电器输 出TZ跳闸信号，另一路将保护信号送给CPU，CPU发出信号记录XH，其特征是，所述CPU还增 设有两路输入，一路为用户确定的DGA控制字；另一路为DGA信息，该DGA信息包含了DGA送 出的预警信息和变压器油中溶解的各种组份气体信息，通过GOOSE/MMS的形式送入，。
4、经CPU 判别后输出跳闸信号TZ1和信号记录XH1，跳闸信号TZ和TZ1并联于跳闸回路，并均用于实 现变压器跳闸。 2.一种采用权利要求1所述的智能本体保护装置的保护方法，其特征是，它的具体过 程为： 1)检测是否有非电量保护信号，若检测出发生非电量的故障，则通过非电量保护信号 一路利用继电器产生TZ跳闸信号，另一路将保护信号送给CPU，发出信号XH，然后转入步骤 4)； 2)CPU检测是否有DGA控制字信号，如果没有，则转入步骤1)；如果有，则转入步骤3)； 3)CPU读取DGA信息，该信息包含了DGA送出的预警信息和变压器油中各种组份气体信 息，CPU通过DGA信息进行逻辑判断，当DGA信。
5、息包含内部故障特征时，开放跳闸的条件，如 果此时再检测到非电量保护信号存在，则不经延时产生跳闸信号TZ1和信号记录XH1，并转 入步骤4)；当DGA跳闸条件开放，但此时没有检测到非电量保护信号时，则不跳闸，转入步 骤1)；当DGA不具备跳闸条件开放，则直接返回步骤1)； 4)TZ跳闸信号和跳闸信号TZ1并联的形式接入跳闸回路，只要两者中有一个出现，则 控制跳闸操作；否则，不执行跳闸动作。 3.如权利要求2所述的智能本体保护装置的保护方法，其特征是，所述步骤3)中，CPU 对DGA信息的逻辑判断过程为：CPU检测变压器油中各种组份气体信息是否有气体含量越 限和生成气体变化率越限情况存在，同时还检。
6、测是否有预警信号，并对三者通过逻辑“或” 模块处理，只要有一个存在，就发出信号，该信号一路直接作为信号记录XH1，另一路送入逻 辑“与”模块；逻辑“与”检测是否有本体跳闸信号、DGA控制字和逻辑“或”送来的信号，如 果都存在则产生跳闸信号TZ1。 权 利 要 求 书CN 102420464 A CN 102420476 A 1/4页 3 一种智能本体保护装置及其方法 技术领域 0001 本发明属于电学领域，特别是涉及一种适用于数字化站的智能本体保护装置及其 方法。 背景技术 0002 目前，变压器设有专门的非电量保护装置，主要监测变压器油温、瓦斯、油位等信 息。当相应的开关量信号输入时，本体保。
7、护则直接通过电缆跳闸，具有很强的实时性。DGA 是油中溶解气体分析装置，用来反映变压器内部各种发热和放电等故障，成熟度高。在电网 运行中，220kV及以上和重要的110kV变压器一般都要或将要采用DGA装置，它通过油中溶 解气体的各种组份信息及变化情况反映变压器内部过热、放电、受潮等异常情况。 0003 现存在的一些主要问题是： 0004 1)采用电缆将变压器本体信号从变压器本体传送到主控室的变压器本体保护装 置。当有很强烈的工频干扰时到耦合长电缆上时，本体保护装置可能会接收到错误的输入 信号而出口跳闸； 0005 2)为解决上述问题，目前普遍采用继电器开入方式，即一方面通过能量驱动门槛 (继。
8、电器线圈动作功率为5W)的方法，另一方面通过继电器延时1835ms的方法来防止现 场电磁骚扰或过电压引起保护误动。很明显，这种方法会降低变压器本体保护的动作速度， 不能迅速隔离故障设备。 发明内容 0006 本发明的目的在于解决上述问题，提供一种智能本体保护装置及其方法，提高了 跳闸的可靠性和快速性。该方案引入DGA(油中溶解气体分析)在线监测信息来提高变压 器本体保护的可靠性和快速性，并方便事后对本体保护动作情况的分析。 0007 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为： 0008 一种智能本体保护装置，它包括CPU和继电器，非电量保护信号一路利用继电器 输出TZ跳闸信号，另一路将保护信号。
9、送给CPU，CPU发出信号记录XH，所述CPU还增设有两 路输入，一路为用户确定的DGA控制字；另一路为DGA信息，该DGA信息包含了DGA送出的 预警信息和变压器油中溶解的各种组份气体信息，通过GOOSE/MMS的形式送入，经CPU判别 后输出跳闸信号TZ1和信号记录XH1，跳闸信号TZ和TZ1并联于跳闸回路，并均用于实现变 压器跳闸。 0009 一种智能本体保护装置的保护方法，它的具体过程为： 0010 1)检测是否有非电量保护信号，若检测出发生非电量的故障，则通过非电量保护 信号一路利用继电器产生TZ跳闸信号，另一路将保护信号送给CPU，发出信号XH，然后转入 步骤4)； 0011 2)。
10、CPU检测是否有DGA控制字信号，如果没有，则转入步骤1)；如果有，则转入步骤 3)； 说 明 书CN 102420464 A CN 102420476 A 2/4页 4 0012 3)CPU读取DGA信息，该信息包含了DGA送出的预警信息和变压器油中各种组份 气体信息，CPU通过DGA信息进行逻辑判断，当DGA信息包含内部故障特征时，开放跳闸的 条件，如果此时再检测到非电量保护信号存在，则不经延时产生跳闸信号TZ1和信号记录 XH1，并转入步骤4)；当DGA跳闸条件开放，但此时没有检测到非电量保护信号时，则不跳 闸，转入步骤1)；当DGA不具备跳闸条件开放，则直接返回步骤1)； 0013 4。
11、)TZ跳闸信号和跳闸信号TZ1并联的形式接入跳闸回路，只要两者中有一个出 现，则控制跳闸操作；否则，不执行跳闸动作。 0014 所述步骤3)中，CPU对DGA信息的逻辑判断过程为：CPU检测变压器油中各种组份 气体信息是否有气体含量越限和生成气体变化率越限情况存在，同时还检测是否有预警信 号，并对三者通过逻辑“或”模块处理，只要有一个存在，就发出信号，该信号一路直接作为 信号XH1，另一路送入逻辑“与”模块；逻辑“与”检测是否有本体跳闸信号、DGA控制字和逻 辑“或”送来的信号，如果都存在则产生跳闸信号TZ1。 0015 本发明的智能本体保护装置，它引入DGA(油中溶解气体分析)在线监测信息来。
12、提 高变压器本体保护动作的快速性和可靠性。它不影响原有本体保护功能，增加的DGA的信 息判断逻辑在原有本体保护的CPU中实现，当本体信号和DGA故障信号同时存在时，驱动独 立与原有本体保护跳闸出口的快速跳闸出口。 0016 具体过程为： 0017 1)用户通过投入“DGA控制字”来决定是否加入DGA信息进行判别变压器出口，若 不采用此种方案，则退出“DGA控制字”； 0018 2)DGA信息同时包含了DGA的评估结果和变压器油的七种组份信息； 0019 3)在投入DGA控制字时，便利用DGA送来的信息在本体保护装置的CPU中进行处 理和判别；当本体信号和DGA故障信号同时存在时，本体保护装置跳。
13、闸出口，该跳闸出口独 立于原有本体保护装置跳闸出口，由于其为快速出口，起到故障情况下的加速跳闸作用。 0020 所述DGA的信息通过GOOSE/MMS传送给智能本体保护装置的CPU。 0021 所述“DGA控制字”退出情况下，仍通过DGA的信息判断变压器内部故障情况。 0022 其中，CPU中对DGA信息的处理方法为： 0023 本体开关量信号接入方式和传统本体保护一样，接入跳闸继电器的同时经二极管 隔离后接至CPU的开入(详见图1)，接至CPU的本体开关量一方面作为信号记录(XH)，同 时作为智能本体保护快速出口的启动必要条件之一。该智能本体保护同时采用IEC 61850 标准，以高速光纤以。
14、太网络方式引入DGS装置的信号，包含了DGA送出的预警信息和变压器 油中七种组份的气体，通过GOOSE/MMS的形式送入，经CPU逻辑判别后(见图2)输出跳闸 信号TZ1和信号XH；TZ和TZ1均实现变压器跳闸。 0024 图2给出在智能本体保护的跳闸逻辑，输入包括硬接点方式的本体跳闸信号开关 量，网络传输过来的DGA评估故障状态量和变压器油中的H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO2 七种溶解气体的浓度信息，这七种气体组份含量信息分两路送给两个软件判别模块：气体 含量越限判别模块和生成气体变化率越限判别模块，以此判别各项气体含量是否越限和各 项气体变化率是否越限。两个判别模块。
15、生成的结果和DGA评估的故障状态三组开关量一起 进行“或”操作，只要其中一项指标为故障，则输出故障状态到下一步，否则直接退出，不再 进行下一步操作；下一步时，若用户投入了DGA控制字，则输出跳闸信号XH1。 说 明 书CN 102420464 A CN 102420476 A 3/4页 5 0025 本发明的有益效果是：加入DGA信息用以判别变压器的出口，提高了变压器动 作的快速性；用户可以通过投退DGA控制字来决定是否加入DGA信息判别跳闸，提高了灵 活性；DGA送出的信息同时包含了DGA的评估结果和变压器油的七种组份信息；DGA的 信息在原有本体保护的CPU中实现，不影响本体保护功能；提高。
16、了变压器保护跳闸的准 确性与快速性。 0026 该智能本体保护实现方案简单，充分提高了变压器保护动作的准确性和快速性。 附图说明 0027 图1为本智能本体保护实现方案原理图。 0028 图2为CPU中利用DGA信息进行跳闸实现方案原理图。 具体实施方式 0029 下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。 0030 如图1所示，实线部分为原有本体保护装置的工作原理图，本发明在保留了原有 本体保护的回路和功能的基础上，增加DGA的信息判断部分。增加的DGA判别部分用虚线 表示。 0031 所增加的部分包括，外部DGA装置向CPU输入DGA信息和用户确定的DGA控制字， 该信息包含了DGA送出的。
17、预警信息和变压器油中七种组份气体信息，通过GOOSE/MMS的形 式送入，经CPU判别后输出跳闸信号TZ1和信号XH1。 0032 控制字则可使用户选择是否利用DGA信息参与跳闸的控制，有的话则在现有控制 的同时还要检测DGA信息；如果没有的话，则仅利用现有的结构完成跳闸控制。 0033 同时，智能本体保护保留了原来的本体保护功能，若检测出发生非电量的故障，则 同时通过非电量保护信号利用继电器进行TZ跳闸，发出信号XH。TZ跳闸和快速TZ1跳闸 并联接入跳闸回路，因此，系统可靠性极高。 0034 一种智能本体保护装置的保护方法，它的具体过程为： 0035 1)检测是否有非电量保护信号，若检测出。
18、发生非电量的故障，则通过非电量保护 信号一路利用继电器产生TZ跳闸信号，另一路将保护信号送给CPU，发出信号XH，然后转入 步骤4)； 0036 2)CPU检测是否有DGA控制字信号，如果没有，则转入步骤1)；如果有，则转入步骤 3)； 0037 3)CPU读取DGA信息，该信息包含了DGA送出的预警信息和变压器油中各种组份 气体信息，CPU通过DGA信息进行逻辑判断，当DGA信息包含内部故障特征时，开放跳闸的 条件，如果此时再检测到非电量保护信号存在，则不经延时产生跳闸信号TZ1和信号记录 XH1，并转入步骤4)；当DGA跳闸条件开放，但此时没有检测到非电量保护信号时，则不跳 闸，转入步骤1。
19、)；当DGA不具备跳闸条件开放，则直接返回步骤1)； 0038 4)TZ跳闸信号和跳闸信号TZ1并联的形式接入跳闸回路，只要两者中有一个出 现，则控制跳闸操作；否则，不执行跳闸动作。 0039 图2中，所述步骤3)中，CPU中对DGA信息的处理方案，输入包括开关量：DGA评 估的故障状态；模拟量：变压器油中的七种溶解气体组份。其中，这七种气体组份分两路送 说 明 书CN 102420464 A CN 102420476 A 4/4页 6 给两个模块：气体含量越限判别模块和生成气体变化率越限判别模块，以此判别各项气体 含量是否越限和各项气体变化率是否越限。两个判别模块生成的结果和DGA评估的故障状 态三组开关量一起进行“或”操作，只要其中一项指标为故障，则输出故障状态到下一步，否 则直接退出，不再进行下一步操作。下一步时，若用户投入了DGA控制字，则输出跳闸信号 TZ1。 说 明 书CN 102420464 A CN 102420476 A 1/1页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102420464 A 。