本申请涉及电力设备检测技术领域，尤其涉及一种气体继电器瞬态校验装置及方法。
背景技术：
瓦斯保护是变压器的主保护之一，能有效反应变压器层间和匝间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面降低等内部故障。气体继电器(又称瓦斯继电器)作为瓦斯保护的功能装置，安装于变压器储油柜和油箱之间联管上，继电器内部采用磁控元件—干式舌簧开关管(干簧管)作为接点动作元件，其具有结构简单、体积小、吸合功率小、灵敏度高等特点，一般吸合与释放时间均在0.5～2ms以内，保证动作信号及时输出。当变压器内部故障而使油分解产生气体或造成油流涌动时，气体继电器的接点动作，发出告警(轻瓦斯动作)或跳闸(重瓦斯动作)信号，有利于及时发现或切除故障设备，避免事故的发生或扩大，气体继电器接点动作的采用具有重要的意义。
实际应用中，气体继电器出厂及运行一定周期后(通常结合变压器的大修)都需进行校验，验证其在轻重瓦斯动作整定值下能够可靠动作。一直以来，气体继电器动作流速整定值都是以连接管内的稳态流速为准，其校验方法按标准要求如下：调节继电器校验台的油流速度(油温应不低于20℃)，从0开始，在流速整定值的30％～40％之间的稳态油流冲击下，稳定3min～5min，观察其稳定性。以不大于0.02m/s的油流速度增加量缓慢增加，直至有跳闸动作输出时，测得稳态流速值。继电器各次动作值误差不大于±10％整定值。
上述校验方法采用缓慢增加油流速度的方式，气体继电器动作值基本为稳定的匀速油流。然而实际的变压器发生故障，其产生的都是瞬态的油流涌动，油流速度会在极短时间(数百毫秒甚至几毫秒)内迅速达到整定值。对于内部的一些轻微故障，瞬态涌动油流可能呈现脉冲形式，其峰值临界于整定值附近，极短时间内达到整定值又迅速回落，高于整定值的持续时间极短(数百毫秒甚至几毫秒)。因此，目前的稳态油流校验方法校验合格的气体继电器在实际瞬态油流冲击下，其动作情况无从考证，不利于故障的及时发现。其次，目前的校验方法规定气体继电器各次动作值误差不大于±10％整定值，在缓慢增加油流速度的稳态油流校验方法下，意味着气体继电器正确的动作时刻是一个不确定的长时间段(数秒以上)。如果气体继电器接点干簧管存在开合滞粘，根本无法检测，实际应用中在干簧管滞粘时间较大的情况下，不利于故障的及时切除。综上所述，一直沿用的气体继电器稳态油流校验方法存在明显的不足，提出符合实际运行工况的气体继电器瞬态校验方法，开发相适应的校验装置具有重要意义，为此，本发明提出一种气体继电器瞬态校验装置及方法。
技术实现要素：
本申请实施例提供了一种气体继电器瞬态校验装置及方法，使得能够对气体继电器进行瞬态校验，进而考核到继电器的瞬态动作响应情况，符合实际运行工况，可以防止运行中气体继电器灵敏度不高、输出信号不及时等问题。
本申请第一方面提供了一种气体继电器瞬态校验装置，包括：动力发生模块、脉动流发生腔、气体继电器本体、储回油模块、容腔、处理系统和控制系统；
所述动力发生模块与所述脉动流发生腔连接；
所述脉动流发生腔内部或出口处设置有用于调节油流脉冲的调节模块；
所述脉动流发生腔通过第一校验管路与所述气体继电器本体连接；
所述第一校验管路的管壁外侧安装有流速仪；
所述气体继电器本体通过第二校验管路与所述储回油模块连接；
所述储回油模块顶部通过抽油管道连接所述容腔；
所述抽油管道入口处设置有抽油泵；
所述容腔顶部与所述第二校验管路连接；
所述容腔内设置有液位计；
所述控制系统分别与所述动力发生模块、所述调节模块和所述抽油泵电连接；
所述处理系统分别与所述流速仪、所述液位计、所述气体继电器本体和所述控制系统电连接。
可选地，所述动力发生模块的出口处设置有第一电磁阀；
所述脉动流发生腔的出口处设置有第二电磁阀；
所述储回油模块的进口处设置有第三电磁阀；
所述容腔顶部通过第四电磁阀与所述第二校验管路连接；
所述容腔底部通过第五电磁阀与所述抽油管道连接；
所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀和所述第五电磁阀均与所述控制系统电连接。
可选地，所述流速仪与所述脉动流发生腔之间的距离不小于1m。
可选地，所述储回油模块位于所述脉动流发生腔的上方。
可选地，所述储回油模块上设置有用于显示其内部油位的油位指示装置。
可选地，所述储回油模块内部设置有用于检测校验时油温的温度传感器；
所述温度传感器与所述处理系统电连接。
可选地，所述第一校验管路顶部设置有用于抽注油时平衡内外压力的放气塞。
可选地，所述动力发生模块为空气炮、高压喷枪或冲压机。
可选地，所述流速仪为超声波流速仪。
本申请第二方面提供了一种气体继电器瞬态校验方法，基于上述的气体继电器瞬态校验装置实现，该方法包括：所述动力发生模块对所述脉动流发生腔内的绝缘油施加标准油流脉冲，所述处理系统根据检测到的气体继电器重瓦斯接点动作信号和油流脉冲信号生成同步曲线；
根据同步曲线判定气体继电器重瓦斯动作时刻对应的流速是否位于第一预设范围内，若是，则通过计算气体继电器重瓦斯动作时刻、复归时刻、流速下限对应的脉冲曲线上升时刻、下降时刻之间的差值进行响应时间判定，若响应时间处于第二预设范围内，则气体继电器校验合格，若响应时间不处于第二预设范围内，则气体继电器校验不合格。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：包括动力发生模块、脉动流发生腔、气体继电器本体、储回油模块、容腔、处理系统和控制系统，动力发生模块与脉动流发生腔连接，脉动流发生腔内部或出口处设置有用于调节油流脉冲的调节模块，脉动流发生腔通过第一校验管路与气体继电器本体连接，第一校验管路的管壁外侧安装有流速仪，气体继电器本体通过第二校验管路与储回油模块连接，储回油模块顶部通过抽油管道连接容腔，抽油管道入口处设置有抽油泵，容腔顶部与第二校验管路连接，容腔内设置有液位计，控制系统分别与动力发生模块、调节模块和抽油泵电连接，处理系统分别与流速仪、液位计、气体继电器本体和控制系统电连接。通过采用瞬态动力发生模块产生油流脉冲对气体继电器本体进行瞬态校验，能够考核到气体继电器本体的瞬态动作响应情况，校验方法符合实际运行工况，可以防止运行中气体继电器灵敏度不高、输出信号不及时等问题。
附图说明
图1为本申请实施例中气体继电器瞬态校验装置的结构示意图；
图2为本申请实施例中气体继电器瞬态校验装置实测的校验同步曲线图；
图3为本申请实施例中气体继电器瞬态校验装置考虑干簧管滞粘因素的校验同步曲线图；
其中，附图标记为：
1-动力发生模块，2-第一电磁阀，3-脉动流发生腔，4-调节模块，5-第一校验管路，6-流速仪，7-放气塞，8-气体继电器本体，9-第二校验管路，10-储回油模块，11-法兰，12-第二电磁阀，13-第三电磁阀，14-第四电磁阀，15-抽油泵，16-容腔，17-第五电磁阀，18-液位计。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参阅图1至图3，本申请提供了一种气体继电器瞬态校验装置，包括：动力发生模块1、脉动流发生腔3、气体继电器本体8、储回油模块10、容腔16、处理系统和控制系统，动力发生模块1与脉动流发生腔3连接。
需要说明的是：动力发生模块1为校验装置提供瞬态冲击力，作用于脉动流发生腔3内的绝缘油中，产生初始油流脉冲。具体的，动力发生模块1包括但不限于空气炮、高压喷枪、冲压机中的一种。脉动流发生腔3为动力发生模块1提供做功空间，在腔体内部激励起油流涌动，通过管道出口释放，形成油流脉冲。
脉动流发生腔3内部或出口处设置有用于调节油流脉冲的调节模块4。可以理解的是，由于动力发生模块1的动作能量一经设定，其作用于脉动流发生腔3产生的初始油流脉冲的特征(包含上升时间tf和峰值流速vmax两个特征参量)也是固定不变的。动作能量越大初始油流脉冲的上升时间tf越短(即上升沿越陡)，能达到的峰值流速vmax也越高，然而tf与vmax存在相关性，单一设置动作能量的方式无法保证tf和vmax同时满足瞬态校验所需的标准油流脉冲参数要求。因此在脉动流发生腔3内部或出口处设置调节模块4。具体的，其调节方法包括但不限于控制脉动流发生腔3出口的管道口径、控制脉动流发生腔3的容量大小、调节脉动流发生腔3的内部结构等，协同动作能量设置共同产生瞬态校验所需的标准油流脉冲(上升时间tref和峰值流速vref)，从而实现油流脉冲的峰值流速与上升时间可调。
脉动流发生腔3通过第一校验管路5与气体继电器本体8连接，第一校验管路5的管壁外侧安装有流速仪6，气体继电器本体8通过第二校验管路9与储回油模块10连接，其中第一校验管路5与第二校验管路9的管径一致，第一校验管路5和第二校验管路9将校验装置主体分为两个部分，两部分一侧或两侧位于可移动平台上，通过控制系统调节两侧距离，实现待校验气体继电器的装载。具体的，第一校验管路5的两端分别通过法兰11与脉动流发生腔3和气体继电器本体8连接，第二校验管路9的两端分别通过法兰11与气体继电器本体8和储回油模块10连接。
需要说明的是：第一校验管路5的右端与第二校验管路9的左端夹持连接待校验的气体继电器，在靠近第一校验管路5右端的管壁外侧安装有满足瞬态流速测量要求的流速仪6，其中流速仪6可以为超声波流速仪6(响应时间为毫秒级)，可以非接触测量第一校验管路5的流速，从而不影响第一校验管路5内部流场。
储回油模块10顶部通过抽油管道连接容腔16，抽油管道入口处设置有抽油泵15，用于在校验完毕将第一校验管路5、第二校验管路9、容腔16和气体继电器本体8内部存油抽干；容腔16顶部与第二校验管路9连接，容腔16内设置有液位计18，用于气体继电器气体容积校验。
动力发生模块1的出口处设置有第一电磁阀2，通过第一电磁阀2控制能量的释放；脉动流发生腔3的出口处设置有第二电磁阀12，在非工作状态密封腔内绝缘油；储回油模块10的进口处设置有第三电磁阀13，在非工作状态密封内部绝缘油；容腔16顶部通过第四电磁阀14与第二校验管路9下部连接，通过但不限于内置液位计18进行内部储油量的测定，控制连接处的第四电磁阀14开启实现气体容积的瞬态校验；容腔16底部通过第五电磁阀17与抽油管道连接，抽油泵15非工作状态时，第五电磁阀17处于常闭状态。
控制系统分别与动力发生模块1、调节模块4、抽油泵15、第一电磁阀2、第二电磁阀12、第三电磁阀13、第四电磁阀14和第五电磁阀17电连接，控制系统控制各电磁阀的开合、设定动力发生模块1的动作能量、控制调节模块4、控制装置两部分移动装载待校验的气体继电器、控制储回油模块10与第二校验管路9连接管道的抽油泵15启停等；处理系统分别与流速仪6、液位计18、气体继电器本体8和控制系统电连接，处理系统采集装置流速仪6、液位计18、温度传感器、被校气体继电器接点等输出信息，处理计算、反馈控制系统、生成报告、保存数据等。
流速仪6与脉动流发生腔3之间的距离不小于1m。需要说明的是：为了保证流速测量的精度，第一校验管路5左端与脉动流发生腔3的连接处距离流速测点的长度不小于1m，防止管道过短引起湍流、涡流。
储回油模块10位于脉动流发生腔3的上方，即储回油模块10的水平高度高于脉动流发生腔3的水平高度，保证校验装置工作状态下，脉动流发生腔3及管道内部充满绝缘油。
储回油模块10上设置有用于显示其内部油位的油位指示装置；储回油模块10内部设置有用于检测校验时油温的温度传感器，温度传感器与处理系统电连接；储回油模块10通过但不限于与外部空气连通、内置胶囊、内置波纹管等方式实现模块内部与外部压力平衡，以防止校验时瞬态油流涌动产生的压力造成装置的损坏。
第一校验管路5顶部设置有用于抽注油时平衡内外压力的放气塞7。
本申请还提供了一种气体继电器瞬态校验方法，该方法基于上述的气体继电器瞬态校验装置实现，方法具体包括：动力发生模块1对脉动流发生腔3内的绝缘油施加标准油流脉冲，处理系统根据检测到的气体继电器重瓦斯接点动作信号和油流脉冲信号生成同步曲线；根据同步曲线判定气体继电器重瓦斯动作时刻对应的流速是否位于第一预设范围内，若否，则气体继电器校验不合格；若是，则通过计算气体继电器重瓦斯动作时刻、复归时刻、流速下限对应的脉冲曲线上升时刻、下降时刻之间的差值进行响应时间判定，若响应时间处于第二预设范围内，则气体继电器校验合格；若响应时间不处于第二预设范围内，则气体继电器校验不合格。
具体的，将使用在不同容量变压器上的气体继电器分为几个档，各档的气体继电器流速校验对应不同的标准油流脉冲。考虑实际调制存在的偏差，标准油流脉冲上升时间tref和峰值流速vref均允许一定范围的偏差。
如图2和图3所示，每次油流脉冲冲击完毕后，装置自动测量、处理生成同步曲线。其中图2中实线为流速仪6实测油流脉冲曲线，虚线为重瓦斯信号。t1为重瓦斯动作时刻，其对应的流速为vs，t2为重瓦斯复归时刻，不考虑干簧管滞粘因素，t2时刻对应的流速也应该为vs，vmin为整定下限。如果被校的气体继电器在标准油流脉冲冲击下重瓦斯动作，且动作时刻对应的流速在[vmin，vref](脉冲上升沿)和[vref，vmin](脉冲下降沿)范围内，则进入下一步的判断，否则校验不合格。图3为考虑干簧管滞粘因素的校验同步曲线，气体继电器挡板实际到位时刻为t1(t1无法测量)，重瓦斯动作时刻为t1’，干簧管闭合滞粘时间tb＝t1’-t1，tb无法实测。因此，结合同步曲线给出滞粘性校验依据：△t＝|(t2’-t1’)-(t3-t0)|，设置△t的范围，若△t满足要求，则气体继电器流速校验合格。
对于气体容积校验，轻瓦斯发信后，关闭第四电磁阀14，采集液位计18信号计算容腔16内的绝缘油容积v，与标准值vref进行比对，其误差在允许范围内则气体容积校验合格。
具体实施时，气体继电器的瞬态校验包括以下步骤：
步骤一：调制标准油流脉冲
(1)调制前，动力发生模块1、脉动流发生腔3、储回油模块10和容腔16处的第一电磁阀2、第二电磁阀12、第三电磁阀13、第四电磁阀14和第五电磁阀17均处于关闭状态，绝缘油充满脉动流发生腔3及储回油模块10，第一校验管路5、第二校验管路9和容腔16内均无绝缘油。
(2)调节第一校验管路5与第二校验管路9之间的距离，直至相互夹紧，将接触法兰11面拧紧密封，打开第一校验管路5顶部的放气塞7。
(3)先后开启脉动流发生腔3出口处的第二电磁阀12和储回油模块10入口处的第三电磁阀13，直至第一校验管路5顶部放气塞7出油，然后拧紧放气塞7。此时，第一校验管路5和第二校验管路9充油完毕。
(4)控制动力发生模块1储能并释放。以动力发生模块1为空气炮进行举例说明，控制系统控制空气压缩机对空气炮充气，通过压力表反馈的压力数值设定能量大小，充气达到能量设定值后，触发空气炮出口处的第一电磁阀2，能量释放，释放完毕后第一电磁阀2立刻关闭。
(5)测量油流脉冲的曲线，该曲线为未经调节的初始油流脉冲。根据初始油流脉冲的tf0与vmax0反馈控制系统设置调节模块4，重复上述步骤(4)，直至调出校验所需的标准油流脉冲曲线。
(6)关闭脉动流发生腔3的第二电磁阀12和储回油模块10的第三电磁阀13，打开第四电磁阀14，开启抽油泵15抽取第一校验管路5和第二校验管路9内残余的绝缘油(抽油泵15工作时需打开放气塞7)。待绝缘油抽干后关闭第四电磁阀14，关闭抽油泵15。
步骤二：装载被校气体继电器
(1)通过控制系统调节第一校验管路5与第二校验管路9之间的距离，将被校的气体继电器卡入两根管路之间，对齐法兰11面，继续调节两根管路距离直至夹紧气体继电器，将接触法兰11面拧紧密封。
(2)将气体继电器的轻重瓦斯动作接点接入处理系统采样电路。
步骤三：流速校验
(1)打开气体继电器顶部接线盒内的出气塞。
(2)开启脉动流发生腔3出口处的第二电磁阀12和储回油模块10入口处的第三电磁阀13，直至气体继电器顶部出气塞出油，再次拧紧出气塞。此时，第一校验管路5、第二校验管路9及气体继电器充油完毕。
(3)控制动力发生模块1储能并释放，产生调制好的标准油流脉冲。
(4)同步采集流速仪6数据、重瓦斯接点输出信号至处理系统，保存相应数据、进行曲线绘制、生成报告。
步骤四：气体容积校验
(1)待流速校验完毕，装置恢复稳定后接着进行气体容积校验。打开气体继电器顶部接线盒内的出气塞直至出油，再次拧紧出气塞。
(2)关闭脉动流发生腔3出口处的第二电磁阀12和储回油模块10入口处的第三电磁阀13，打开容腔16顶部的第四电磁阀14。
(3)打开气体继电器出气塞，对继电器进行放油(放油速度可通过第四电磁阀14进行控制)，直至轻瓦斯接点输出信号反馈闭合第四电磁阀14，复归轻瓦斯信号，同步采集容腔16内液位计18数据至处理系统，保存相应数据、生成报告。
步骤五：装置复位
(1)打开容腔16顶部及底部的第四电磁阀14和第五电磁阀17，开启抽油泵15抽取第一校验管路5、第二校验管路9及气体继电器内部的绝缘油，直至容腔16内液位计18测量液位为零。
(2)拆除气体继电器。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种气体继电器瞬态校验装置，其特征在于，包括：动力发生模块、脉动流发生腔、气体继电器本体、储回油模块、容腔、处理系统和控制系统；
所述动力发生模块与所述脉动流发生腔连接；
所述脉动流发生腔内部或出口处设置有用于调节油流脉冲的调节模块；
所述脉动流发生腔通过第一校验管路与所述气体继电器本体连接；
所述第一校验管路的管壁外侧安装有流速仪；
所述气体继电器本体通过第二校验管路与所述储回油模块连接；
所述储回油模块顶部通过抽油管道连接所述容腔；
所述抽油管道入口处设置有抽油泵；
所述容腔顶部与所述第二校验管路连接；
所述容腔内设置有液位计；
所述控制系统分别与所述动力发生模块、所述调节模块和所述抽油泵电连接；
所述处理系统分别与所述流速仪、所述液位计、所述气体继电器本体和所述控制系统电连接。
2.根据权利要求1所述的气体继电器瞬态校验装置，其特征在于，所述动力发生模块的出口处设置有第一电磁阀；
所述脉动流发生腔的出口处设置有第二电磁阀；
所述储回油模块的进口处设置有第三电磁阀；
所述容腔顶部通过第四电磁阀与所述第二校验管路连接；
所述容腔底部通过第五电磁阀与所述抽油管道连接；
所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀和所述第五电磁阀均与所述控制系统电连接。
3.根据权利要求1所述的气体继电器瞬态校验装置，其特征在于，所述流速仪与所述脉动流发生腔之间的距离不小于1m。
4.根据权利要求1所述的气体继电器瞬态校验装置，其特征在于，所述储回油模块位于所述脉动流发生腔的上方。
5.根据权利要求1所述的气体继电器瞬态校验装置，其特征在于，所述储回油模块上设置有用于显示其内部油位的油位指示装置。
6.根据权利要求1所述的气体继电器瞬态校验装置，其特征在于，所述储回油模块内部设置有用于检测校验时油温的温度传感器；
所述温度传感器与所述处理系统电连接。
7.根据权利要求1所述的气体继电器瞬态校验装置，其特征在于，所述第一校验管路顶部设置有用于抽注油时平衡内外压力的放气塞。
8.根据权利要求1所述的气体继电器瞬态校验装置，其特征在于，所述动力发生模块为空气炮、高压喷枪或冲压机。
9.根据权利要求1所述的气体继电器瞬态校验装置，其特征在于，所述流速仪为超声波流速仪。
10.一种气体继电器瞬态校验方法，基于权利要求1-9中任一项所述的气体继电器瞬态校验装置实现，其特征在于，该方法包括：所述动力发生模块对所述脉动流发生腔内的绝缘油施加标准油流脉冲，所述处理系统根据检测到的气体继电器重瓦斯接点动作信号和油流脉冲信号生成同步曲线；
根据同步曲线判定气体继电器重瓦斯动作时刻对应的流速是否位于第一预设范围内，若是，则通过计算气体继电器重瓦斯动作时刻、复归时刻、流速下限对应的脉冲曲线上升时刻、下降时刻之间的差值进行响应时间判定，若响应时间处于第二预设范围内，则气体继电器校验合格，若响应时间不处于第二预设范围内，则气体继电器校验不合格。
技术总结