一种变压器防雷绝缘保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种变压器防雷绝缘保护系统，包括：快速电压监测电路；多层次避雷器组件；微秒级响应处理器，用于执行雷击波形特征检测算法、梯度防护屏障设计算法和微秒级响应控制算法；保护控制执行单元；所述微秒级响应处理器执行的雷击波形特征检测算法用于精确建模雷击电流的时域特征；所述微秒级响应处理器执行的梯度防护屏障设计算法用于计算多层次避雷器的保护电压分布和电流分流分配；所述微秒级响应处理器执行的微秒级响应控制算法用于优化系统总响应时间和实现分级保护策略。本发明专利技术能够达到变压器在雷暴天气下的强防护能力、微秒级快速响应和能量均匀分散的技术目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力设备防雷保护领域，特别为涉及一种变压器防雷绝缘保护系统。

技术介绍

1、随着全球气候变化和极端天气事件的频繁发生，雷暴活动日益增强，电力系统设备面临的雷击威胁不断加剧。变压器作为电力系统的核心枢纽设备，其安全稳定运行直接关系到电网供电可靠性和国民经济发展。据统计，雷击故障已成为电力系统主要故障原因之一，占变压器故障总数的25%以上，在雷暴频发地区这一比例甚至超过40%。传统防雷在面对日益严峻的雷击威胁时暴露出诸多不足，亟需要点和突破。

2、现有存在以下主要问题：第一，防护能力严重不足。传统防雷装置一般采用单一避雷器配置，在面对200ka级别的强雷电冲击时，单级避雷器难以承受如此巨大的电流冲击，容易发生击穿损坏，导致变压器内部绝缘系统受到直接冲击而破坏。统计数据显示，约有40%的变压器雷击故障源于避雷器防护能力不足。第二，响应时间滞后。传统防雷系统的响应时间一般在毫秒级，而自然雷击过程往往在微秒级内完成，系统无法及时捕捉雷击波形的快速变化特征，错失最佳保护时机。响应滞后导致雷击能量在系统保护动作前已对变压器绝缘造成不可逆损害。第本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种变压器防雷绝缘保护系统，其特征在于，包括：快速电压监测电路，用于实时检测雷击电压信号并识别雷击波形特征；多层次避雷器组件，包括多个不同保护电压等级的避雷器，按梯度电压分布原则配置；微秒级响应处理器，用于执行雷击波形特征检测算法、梯度防护屏障设计算法和微秒级响应控制算法；保护控制执行单元，用于根据算法计算结果控制避雷器和隔离开关的动作时序；所述微秒级响应处理器执行的雷击波形特征检测算法用于精确建模雷击电流的时域特征；所述微秒级响应处理器执行的梯度防护屏障设计算法用于计算多层次避雷器的保护电压分布和电流分流分配；所述微秒级响应处理器执行的微秒级响应控制算法用于优化系统总响应时间和实现...

【技术特征摘要】

1.一种变压器防雷绝缘保护系统，其特征在于，包括：快速电压监测电路，用于实时检测雷击电压信号并识别雷击波形特征；多层次避雷器组件，包括多个不同保护电压等级的避雷器，按梯度电压分布原则配置；微秒级响应处理器，用于执行雷击波形特征检测算法、梯度防护屏障设计算法和微秒级响应控制算法；保护控制执行单元，用于根据算法计算结果控制避雷器和隔离开关的动作时序；所述微秒级响应处理器执行的雷击波形特征检测算法用于精确建模雷击电流的时域特征；所述微秒级响应处理器执行的梯度防护屏障设计算法用于计算多层次避雷器的保护电压分布和电流分流分配；所述微秒级响应处理器执行的微秒级响应控制算法用于优化系统总响应时间和实现分级保护策略。

2.根据权利要求1所述的变压器防雷绝缘保护系统，其特征在于：所述雷击波形特征检测算法包括雷击电流波形建模公式，所述雷击电流波形建模公式为：i(t)=i0×(t/τr)^n×exp(-t/τf)，其中i(t)为雷击瞬时电流，单位为ka，i0为雷击电流峰值，单位为ka，τr为上升时间常数，单位为μs，τf为下降时间常数，单位为μs，n为波形陡峭程度系数，t为时间变量，单位为μs；所述雷击波形特征检测算法包括雷击能量计算公式，所述雷击能量计算公式为：e=∫[0,t]v(t)×i(t)dt，其中e为雷击总能量，单位为kj，v(t)为雷击电压瞬时值，单位为kv，t为雷击持续时间，单位为ms。

3.根据权利要求2所述的变压器防雷绝缘保护系统，其特征在于：所述梯度防护屏障设计算法包括保护电压分布模型，所述保护电压分布模型为：vprotect(i)=vbase+i×δv，其中vprotect(i)为第i层避雷器保护电压，单位为kv，vbase为基础保护电压，单位为kv，i为避雷器层数序号，δv为层间电压梯度，单位为kv；还包括电流分流计算模型为：idiv(i)=itotal×αi/σ(αj)，其中idiv(i)为第i层避雷器分流电流，单位为ka，itotal为总雷击电流，单位为ka，αi为第i层分流系数，αi=1/requiv(i)，requiv(i)为第i层等效阻抗，单位为ω，σ(αj)表示所有层避雷器分流系数的总和。

4.根据权利要求3所述的变压器防雷绝缘保护系统，其特征在于：所述微秒级响应控制算法包括响应时间优化模型，所述响应时间优化模型为：tresponse=tdetect+tprocess+tswitch，其中tresponse为总响应时间，单位为μs，tdetect为雷击波形检测时间，单位为μs，tprocess为控制器处理时间，单位为μs，tswitch为隔离开关动作时间，单位为μs；还包括检测时间模型、处理时间模型以及切换时间模型，所述检测时间模型为：tdetect=tsample+tfilter+tthreshold，其中tsample表示信号采样时间，单位为μs ；tfilter表示信号滤波时间，单位为μs ；tthreshold表示阈值判断时间，单位为μs ；所述处理时间模型为：tprocess=talgorithm+tdecision+tc...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仲恒，岳坤鹏，姜闯，冯俊峰，闫化磊，
申请(专利权)人：弘乐集团有限公司，
类型：发明
国别省市：