阅读说明：本技术 一种光感应轻瓦斯继电器 (Light-sensitive light gas relay ) 是由 陈武 陈科宇 熊俊峰 张成强 于 2020-07-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光感应轻瓦斯继电器,包括设置于轻瓦斯继电器本体内的空腔,所述空腔内设置有变压器油,还包括浮筒、感光机构和发光机构；所述感光机构和发光机构均设置于所述空腔内壁,且所述发光机构和所述感光机构对向设置；所述浮筒漂浮于所述变压器油,且所述浮筒位于所述发光机构和所述感光机构之间。本发明一种光感应轻瓦斯继电器,即可以有效的分析故障发展情况,也可以保证人员的人身安全,减轻人工工作量,提高工作效率,并且判断过程通过分析气体增长速率方式判断,判断准确性高。(The invention discloses a light-induced gas relay, which comprises a cavity arranged in a light gas relay body, a buoy, a light-sensitive mechanism and a light-emitting mechanism, wherein transformer oil is arranged in the cavity; the light sensing mechanism and the light emitting mechanism are both arranged on the inner wall of the cavity, and the light emitting mechanism and the light sensing mechanism are arranged oppositely; the buoy floats in the transformer oil, and the buoy is located between the light-emitting mechanism and the light-sensing mechanism. The photoinduction light gas relay can effectively analyze the fault development condition, can ensure the personal safety of personnel, lightens the manual workload, improves the working efficiency, and has high judgment accuracy by analyzing the gas growth rate in the judgment process.)

一种光感应轻瓦斯继电器

技术领域

本发明涉及变压器配件技术领域，具体涉及一种光感应轻瓦斯继电器。

背景技术

瓦斯继电器(又称气体继电器)是变压器所用的一种保护装置，装在变压器的储油柜和油箱之间的管道内，利用变压器内部故障而使油分解产生气体或造成油流涌动时，使气体继电器的接点动作，接通指定的控制回路，并及时发出信号告警(轻瓦斯)或启动保护元件自动切除变压器(重瓦斯)。变压器在运行中发生故障时，会在瓦斯继电器上聚集气体，若不及时将气体放出，会影响变压器的安全运行，甚至导致重瓦斯动作发生严重事故。如果产生故障气体，则应及时从瓦斯继电器上放气、取气样和油样进行色谱等试验分析，以便及时判断故障类型和发展趋势。

轻瓦斯报警处理流程：《电力变压器运行规程》(DL/T572-2010)规定，变压器气体瓦斯继电器需配置两幅接点，分别为轻瓦斯和重瓦斯，正常运行状态中，轻瓦斯投入报警状态，重瓦斯投入跳闸状态。

瓦斯保护信号动作时，应立即对变压器进行检查，检查是否因积聚空气、油位降低、二次回路故障或变压器内部故障造成的。如气体继电器内有气体，则应记录气量，观察气体的颜色及试验是否可燃，并取气体及油样做色谱分析。若气体继电器内的气体为无色时、无臭且不可燃，色谱分析判断为空气，则变压器可继续运行，并及时消除进气缺陷。若气体是可燃的或油中溶解气体分析结果异常，应综合判断确定变压器是否停运。

然而在现有技术中，规定当变压器一天内连续发生两次轻瓦斯报警时，应立即申请停电检查。但是瓦斯继电器的取气工作，需人工进行，在主变内部出现气体或发生故障时，需及时派人、派专车到现场进行检测，从而判断故障类型，当如果在雷雨、大风等恶劣天气和路途遥远及偏远变电站、电厂等状况下，往往无法及时进行气体检测工作，造成变压器故障扩展情况无法及时判断，延误故障修复。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中变压器故障扩展速度依赖于人工对瓦斯继电器进行气体检测，容易造成变压器故障扩展情况无法及时判断，延误故障修复，目的在于提供一种光感应轻瓦斯继电器，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种光感应轻瓦斯继电器，包括设置于轻瓦斯继电器本体内的空腔，所述空腔内设置有变压器油，还包括浮筒、感光机构和发光机构；所述感光机构和发光机构均设置于所述空腔内壁，且所述发光机构和所述感光机构对向设置；所述浮筒漂浮于所述变压器油，且所述浮筒位于所述发光机构和所述感光机构之间。

现有的瓦斯继电器中变压器的轻瓦斯信号发出是一个累积量达到整定值才发出的，所以仅仅可以实现报警和自动切除功能，无法对故障的扩展速度进行检测，故障扩展情况还依赖于人工到现场进行检测。本发明应用时，当变压器内部变压器油产生气体时，进入空腔内；空腔内的气体增加会造成变压器油液面的下降。而由于浮筒在发光机构和感光机构之间，所以在发光机构发光时，本应直接到达感光机构的光线会被浮筒部分或全部遮挡，在变压器油液面下降的过程中，被浮筒遮挡的光线会随着浮筒的下降而到达感光机构处；浮筒下降的越快，说明气体的增加量越多，气体的增加量越多，说明变压器故障扩展的速度越快，感光机构上接收到新增光线的速度也就会越快，通过这种新增光线的速度就可以展示出变压器故障的扩展速度。

在本发明中新增光线速度的检测可以通过将感光机构进行离散实现，即将离散后的感光机构中相邻离散单元获取光线的时间和相邻离散单元的距离进行差分，就可以得到液面下降的速度，这种速度是可以与变压器故障扩展速度形成映射关系的，这样即使变压器故障本身未达到轻瓦斯信号发出的整定值条件，也可以通过变压器故障扩展速度来发出警报，进行提前预警，即可以有效的分析故障发展情况，也可以保证人员的人身安全，减轻人工工作量，提高工作效率，并且判断过程通过分析气体增长速率方式判断，判断准确性高。

同时，变压器内部产生的气体进入瓦斯继电器，浮筒随着气体的增加而下降，当浮筒下降达到整定位置时继电器吸合，才发出轻瓦斯信号。所以可以通过监测浮筒下降的速度来判断变压器故障的严重程度，故障程度越高，产气越快，浮筒相对的下降越快，而当浮筒下降速度到达阈值时，也可以触发继电器吸合，发出轻瓦斯信号，实现在故障大规模扩展之前提前切除，进一步提高了系统的安全性和稳定性。在本发明中，感光机构和发光机构之间的联系为纯粹的光学关系，这种光学关系是不会受到变压器本身电磁场的影响的，所以稳定性极高，有利于电力系统安全。

进一步的，还包括处理模块；

当所述浮筒随所述变压器油的液面变化浮动时，所述发光机构照射到所述感光机构上的光线发生变化；

所述感光机构检测到光线变化时，将光线变化数据发送至所述处理模块；

所述处理模块根据所述光线变化数据判断轻瓦斯继电器内故障气体的增量和增速。

本发明应用时，本申请中所述的处理模块可以是单片机、DSP、ARM、FPGA等微处理器的一种或多种，也可以是上位机等远程或云端处理设备，处理模块和感光机构之间的信号连接可以采用光纤、无线通信等方式进行，其中以光纤为优选，光纤在变压器运行环境中可以不受干扰。

根据光线变化数据判断轻瓦斯继电器内故障气体的增量和增速可以基于以下步骤：

根据光线照射区域竖向方向的尺寸变化，通过三角函数可以换算出轻瓦斯继电器内故障气体的增量；

而将光线照射区域竖向方向的尺寸变化对时间求导，再结合三角函数和空腔的尺寸可以换算出故障气体的增速。

进一步的，所述发光机构包括光源元件；所述光源元件的发光端朝向所述感光机构。

本发明应用时，光源元件可以是发光二极管等各种可以产生发散光束的光源，同时也可以采用一排对应于感光机构的集中光束来实现，其中从抗干扰和成本等多方面考虑，优选为发光二极管。

进一步的，所述光源元件采用发光二极管。

进一步的，所述感光机构包括多个棱镜和匹配于所述棱镜的多个光敏元件；

多个光敏元件由上而下依次设置，多个棱镜由上而下依次设置；

当所述棱镜接收到光线时，将光线传递至与该棱镜对应的光敏元件。

本发明应用时，由于发光二极管本身发出的光线略有微弱，所以发明人为每一个光敏元件设置了一个与之对应的棱镜作为光线通路，通过这种方式就可以进一步提高检测的精度，有利于后续的运算。

进一步的，所述感光机构根据所述多个光敏元件检测到光线的时间差值获取光线变化数据。

进一步的，所述光敏元件采用光敏二极管。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种光感应轻瓦斯继电器，即可以有效的分析故障发展情况，也可以保证人员的人身安全，减轻人工工作量，提高工作效率，并且判断过程通过分析气体增长速率方式判断，判断准确性高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例结构正视图；

图2为本发明实施例结构侧视图；

图3为本发明实施例原理结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-轻瓦斯继电器本体，2-空腔，3-浮筒，4-感光机构，5-发光机构，6-变压器油，41-棱镜，42-光敏元件，51-光源元件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1～2所示，一种光感应轻瓦斯继电器，包括设置于轻瓦斯继电器本体1内的空腔2，所述空腔2内设置有变压器油6，还包括浮筒3、感光机构4和发光机构5；所述感光机构4和发光机构5均设置于所述空腔2内壁，且所述发光机构5和所述感光机构4对向设置；所述浮筒3漂浮于所述变压器油6，且所述浮筒3位于所述发光机构5和所述感光机构4之间。

本实施例实施时，当变压器内部变压器油产生气体时，进入空腔内；空腔内的气体增加会造成变压器油液面的下降。而由于浮筒在发光机构和感光机构之间，所以在发光机构发光时，本应直接到达感光机构的光线会被浮筒部分或全部遮挡，在变压器油液面下降的过程中，被浮筒遮挡的光线会随着浮筒的下降而到达感光机构处；浮筒下降的越快，说明气体的增加量越多，气体的增加量越多，说明变压器故障扩展的速度越快，感光机构上接收到新增光线的速度也就会越快，通过这种新增光线的速度就可以展示出变压器故障的扩展速度。

在本实施例中新增光线速度的检测可以通过将感光机构进行离散实现，即将离散后的感光机构中相邻离散单元获取光线的时间和相邻离散单元的距离进行差分，就可以得到液面下降的速度，这种速度是可以与变压器故障扩展速度形成映射关系的，这样即使变压器故障本身未达到轻瓦斯信号发出的整定值条件，也可以通过变压器故障扩展速度来发出警报，进行提前预警，即可以有效的分析故障发展情况，也可以保证人员的人身安全，减轻人工工作量，提高工作效率，并且判断过程通过分析气体增长速率方式判断，判断准确性高。

同时，变压器内部产生的气体进入瓦斯继电器，浮筒随着气体的增加而下降，当浮筒下降达到整定位置时继电器吸合，才发出轻瓦斯信号。所以可以通过监测浮筒下降的速度来判断变压器故障的严重程度，故障程度越高，产气越快，浮筒相对的下降越快，而当浮筒下降速度到达阈值时，也可以触发继电器吸合，发出轻瓦斯信号，实现在故障大规模扩展之前提前切除，进一步提高了系统的安全性和稳定性。在本发明中，感光机构和发光机构之间的联系为纯粹的光学关系，这种光学关系是不会受到变压器本身电磁场的影响的，所以稳定性极高，有利于电力系统安全。

为了进一步的说明本发明的工作过程，还包括处理模块；

当所述浮筒3随所述变压器油6的液面变化浮动时，所述发光机构5照射到所述感光机构4上的光线发生变化；

所述感光机构4检测到光线变化时，将光线变化数据发送至所述处理模块；

所述处理模块根据所述光线变化数据判断轻瓦斯继电器内故障气体的增量和增速。

本实施例实施时，本实施例中所述的处理模块可以是单片机、DSP、ARM、FPGA等微处理器的一种或多种，也可以是上位机等远程或云端处理设备，处理模块和感光机构之间的信号连接可以采用光纤、无线通信等方式进行，其中以光纤为优选，光纤在变压器运行环境中可以不受干扰。

根据光线变化数据判断轻瓦斯继电器内故障气体的增量和增速可以基于以下步骤：

根据光线照射区域竖向方向的尺寸变化，通过三角函数可以换算出轻瓦斯继电器内故障气体的增量；

而将光线照射区域竖向方向的尺寸变化对时间求导，再结合三角函数和空腔的尺寸可以换算出故障气体的增速。

为了进一步的说明本发明的工作过程，所述发光机构5包括光源元件51；所述光源元件51的发光端朝向所述感光机构4。

本实施例实施时，光源元件可以是发光二极管等各种可以产生发散光束的光源，同时也可以采用一排对应于感光机构的集中光束来实现，其中从抗干扰和成本等多方面考虑，优选为发光二极管。

为了进一步的说明本发明的工作过程，所述光源元件51采用发光二极管。

如图3所示，为了进一步的说明本发明的工作过程，所述感光机构4包括多个棱镜41和匹配于所述棱镜41的多个光敏元件42；

多个光敏元件42由上而下依次设置，多个棱镜41由上而下依次设置；

当所述棱镜41接收到光线时，将光线传递至与该棱镜41对应的光敏元件42。

为了进一步的说明本发明的工作过程，所述感光机构4根据所述多个光敏元件42检测到光线的时间差值获取光线变化数据。

为了进一步的说明本发明的工作过程，所述光敏元件42采用光敏二极管。

本实施例实施时，由于发光二极管本身发出的光线略有微弱，所以发明人为每一个光敏元件设置了一个与之对应的棱镜作为光线通路，通过这种方式就可以进一步提高检测的精度，有利于后续的运算。

如图1～3所示，为了进一步的说明本发明的工作过程，本实施例中一共包括12个棱镜和12个光敏二极管，还包括发光二极管光源；光敏二极管通过光纤向外界发送信息；其中棱镜为棱镜A、棱镜B、……、棱镜L；光敏二极管为光敏二极管A、光敏二极管B、……、光敏二极管L。

本实施例的主要工作过程如下：

1、变压器内部故障产生气体，累积到瓦斯继电器上部；

2、浮筒随着气体增加而下降，当棱镜A接收到光线时，光敏二极管A接收到发光二极管光源的光线；

3、光线通过棱镜A输出到光敏二极管A接点输出，启动轻瓦斯信号回路A；

4、浮筒随着气体增加而下降到棱镜B，光敏二极管B接收到发光二极管光线；

5、光线通过棱镜B输出到光敏二极管B接点输出，启动轻瓦斯信号回路B；

6、后续随着浮筒随着气体增加而下降到棱镜C、棱镜D、棱镜E、棱镜F、棱镜G……，光线棱镜C、棱镜D、棱镜E、棱镜F、棱镜G……输出到光敏二极管C、光敏二极管D、光敏二极管E、光敏二极管F、光敏二极管G……接点输出，启动轻瓦斯信号回路C、轻瓦斯信号回路D、轻瓦斯信号回路E、轻瓦斯信号回路F、轻瓦斯信号回路G…

7、后端装置可按照轻瓦斯信号回路递进速率来分析变压器事故严重程度。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。