[0001] 本发明涉及车载变压器的领域，尤其涉及一种车载牵引变压器气体保护方法、系统、设备及介质。

[0002] 变压器是电力传输的核心设备，通过电磁感应原理改变交流电压进行电力能源的输送。轨道车载牵引变压器是安装在轨道车辆上的移动式单相变压器，通常安装在车辆中部的车下位置。

[0003] 气体继电器作为一种变压器保护装置，最早是在地面静止的电力变压器上使用。其保护原理是：当变压器内部发生轻微或低能量故障时，使变压器油轻微分解产生少量气体，沿变压器油膨胀回路聚集在气体继电器内，气体体积超过设定值时，一级保护（轻瓦斯）动作，发出报警信号；当变压器内部发生严重或高能量故障时，故障部位将产生大量的热能，使油严重裂解产生大量气体，油气膨胀使变压器内部升高，顶部变压器油迅速向油膨胀回路中的储油柜涌动.当膨胀油流速超过限值时，二级保护（重瓦斯）动作，发出跳闸信号，切断电源，防止故障进一步发展。

[0004] 随着电气化轨道车辆的发展应用，气体继电器开始在部分车载牵引变压器上使用，由于轨道车辆是高速移动装备，运行时其装载的设备一直工作在冲击、振动工况环境下。在车辆的加速、刹车、弯道通过的等工况条件下，车载变压器内部会产生较大的油流涌动，使气体继电器发生二级保护（重瓦斯）动作，进而影响车辆正常运行。

[0005] 地面静止变压器现有的防气体继电器二级保护误动作技术，一般是通过将气体继电器的二级保护与气体变化、油温保护、母线保护等进行关联，综合进行判断降低误报。轨道车载变压器出现一种增加气体成分分析装置与气体（布赫）继电器综合判断进行保护的方法，以提高整车运行安全。

[0006] 但当轨道车辆车载变压器发生二级保护误动作时，是由于变压器内部发生故障导致，还是车辆速度急变造成车载变压器内部油流涌动导致，以上技术无法快速明确判断，无法满足车辆在线路运行时对故障实时响应处理的安全运用需要。

[0007] 综上所述，随着地面变压器气体保护方法在部分车载变压器应用，通过多年的运用情况看，其保护功能的可靠性有较大提升空间，随着轨道车辆对车载移动设备可靠性要求的不断提高，既有气体保护技术将无法满足要求。

[0022] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

[0023] 需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

[0024] 本发明提出了一种车载牵引变压器气体保护方法，请参阅图1，包括：S1：监测变压器内部的变压器油的压力和温度，并获取压力释放阀的状态；
S2：响应于内部压力异常，且压力释放阀触发保护动作时，生成跳主断路器信号，整车停止运行；
S3：响应于内部压力正常，且压力释放阀未触发保护动作时，根据所述气体继电器保护信号触发保护动作，进行气体延时保护；
S4：响应于温度异常，启动温度报警，检查气体继电器的状态，控制车辆运行。

[0025] 本发明通过合理的气体保护硬件参数设置和保护逻辑相配合，以对变压器内部故障的进行快速响应和隔离，保证车辆运用安全为前提，同时解决因轨道车辆冲击振动环境造成的气体保护误动作问题，进一步提高整车及牵引变压器的可靠性和运用生命力。

[0026] 气体继电器能够在变压器出现故障时迅速响应，如电弧、过电流等异常情况，并立即切断电路，有助于防止故障进一步扩大，从而有效保护变压器免受进一步损害，并确保列车运行的安全性。

[0027] 在一些实施例中，请参阅图1和图3，根据所述气体继电器保护信号触发保护动作，并进行气体延时保护的步骤包括：响应于气体继电器仅发生一级保护动作，一级保护时间不满足第一延时设定值，车辆微机发出气体报警信号，整车维持运行。

[0028] 第一延时设定值为30s，系统能够立即发出报警信号，提醒操作人员注意变压器的运行状态，有助于操作人员及时发现并处理潜在故障，从而避免故障进一步扩大，确保列车运行的安全性。

[0029] 如果系统过于敏感，可能会在轻微故障或正常波动时频繁触发保护动作，导致不必要的停车或设备损坏。通过设置延时设定值，在一定程度上减少因轻微故障或正常波动引起的误动作，提高系统的稳定性和可靠性。

[0030] 即使变压器出现轻微故障或异常，列车仍可能保持安全运行。如果系统立即触发保护动作并停止列车运行，会影响整个铁路网络的正常运行。通过允许系统在报警后继续运行一段时间，确保列车在不影响安全的前提下继续运行，从而保障列车的运行连续性。

[0031] 在一些实施例中，请参阅图1和图3，根据所述气体继电器保护信号触发保护动作，并进行气体延时保护的步骤还包括：响应于气体继电器仅发生二级保护动作，二级保护时间不满足第二延时设定值，车辆微机发出气体报警信号，整车维持运行。

[0032] 第二延时设定值为10s，轻微的异常气体浓度或压力波动可能不足以触发一级保护动作，但足以引起操作人员的注意。此时，如果系统立即触发保护动作并停止车辆运行，可能会造成不必要的停车和延误。通过设置二级保护动作和第二延时设定值，避免误动作的发生，确保车辆运行的安全性。

[0033] 在二级保护动作触发后，如果故障不是特别严重，整车维持运行。这有助于确保列车在不影响安全的前提下继续执行任务，避免因轻微故障导致的停车和延误。

[0034] 在一些实施例中，请参阅图1和图3，将气体继电器的二级保护流速限值设置为1.5m/s。

[0035] 提高流速限值为1.5m/s意味着气体继电器在检测到更高的流速时才会触发保护动作。对于某些轻微的故障或异常，流速可能未达到新的限值，因此不会触发保护动作，避免了不必要的停车和维修。然而，对于更严重的故障，如变压器内部的短路或严重泄漏，流速会迅速增加并超过新的限值，从而触发保护动作，提高了气体继电器对严重故障的响应灵敏度。

[0036] 在一些实施例中，请参阅图1和图3，根据所述气体继电器保护信号触发保护动作，并进行气体延时保护的步骤还包括：响应于气体继电器同时发生一级保护动作和二级保护动作，且分别满足第一延时设定值和第二延时设定值，车辆微机发出跳主断路器信号，整车停止运行。

[0037] 当气体继电器同时触发一级和二级保护动作，并满足相应的延时设定值时，车辆微机立即发出跳主断路器信号，迅速切断电源，有助于防止故障扩大，避免可能发生的短路、火灾等严重事故，确保行车安全。及时的断电保护防止变压器等设备在故障状态下继续运行，减少因过热、过流等原因导致的设备损坏，降低维修成本。

[0038] 一级和二级保护动作的同时触发，以及满足延时设定值的要求，为操作人员提供了明确的故障指示，有助于操作人员迅速定位故障点。

[0039] 在一些实施例中，请参阅图1，响应于温度异常，启动温度报警，检查气体继电器的状态，控制车辆运行的步骤包括：响应于变压器油的温度低于第一温度T1，且气体继电器未发生一级保护动作或者二级保护动作，整车正常运行。

[0040] 其中，T1代表阈值89℃，此时设备温度正常，全车正常运行。

[0041] 在一些实施例中，请参阅图1，响应于温度异常，启动温度报警，检查气体继电器的状态，控制车辆运行的步骤包括：响应于变压器油的温度超过第一温度T1但低于第二温度T2且气体继电器未发生一级保护动作或者二级保护动作，车辆微机发出降功信号，整车维持运行。

[0042] 当变压器油的温度超过第一温度T1阈值89℃但低于第二温度T2阈值106℃时，表明设备可能处于过热状态，但尚未达到触发气体继电器保护动作的程度。此时，通过发出降功信号，降低列车的运行功率，减少设备的热负荷，从而预防可能发生的严重故障。降功运行有助于减少变压器等关键设备的热应力，延长其使用寿命，降低因过热而导致的设备损坏风险。

[0043] 在温度异常但尚未触发气体继电器保护动作的情况下，通过降功运行而不是立即停车，减少因轻微故障导致的停车次数，提高列车的运行效率，减少因故障导致的列车延误，提高列车的准时率。

[0044] 在一些实施例中，请参阅图1，响应于温度异常，启动温度报警，检查气体继电器的状态，控制车辆运行的步骤包括：响应于变压器油的温度超过第一温度但低于第二温度且气体继电器发生一级保护动作或二级保护动作，或者变压器油的温度超过第二温度，车辆微机发出跳主断路器信号，整车停止运行。

[0045] 当变压器油的温度超过第一温度T1阈值89℃但低于第二温度T2阈值106℃且气体继电器同时发生一级或二级保护动作时，或者变压器油的温度超过设定的第二温度T2阈值106℃时，表明设备可能处于较高的热负荷状态，存在引发故障的风险。说明变压器内部可能存在匝间短路、绝缘损坏等严重问题。及时切断电源，防止故障进一步扩大，避免可能发生的短路、火灾等严重事故，确保行车安全。

[0046] 通过分析温度异常和气体继电器保护动作的频率和模式，识别出潜在的故障隐患，有助于制定更为精确的预防性维护计划，降低设备故障率，提高列车的运行可靠性。

[0047] 本发明提出了一种车载牵引变压器气体保护系统，请参阅图2，包括：监测模块100，配置为用于监测变压器内部的变压器油的压力和温度，并获取压力释放阀的状态；
压力关联模块200，配置为用于响应于内部压力异常，且压力释放阀触发保护动作时，生成跳主断路器信号，整车停止运行；
延时模块300，配置为用于响应于内部压力正常，且压力释放阀未触发保护动作时，根据所述气体继电器保护信号触发保护动作，进行气体延时保护；
温度关联模块400，配置为用于响应于温度异常，启动温度报警，检查气体继电器的状态，控制车辆运行。

[0048] 现有技术中提出当变压器内部发生轻微或低能量故障时，变压器油轻微分解产生少量气体，沿变压器油膨胀回路聚集在气体继电器内，气体体积超过设定值时，气体继电器一级保护（轻瓦斯）动作，发出报警信号；当变压器内部发生严重或高能量故障时，故障部位将产生大量的热能，使油严重裂解产生大量气体，油气膨胀使变压器内部升高，造成顶部变压器油迅速向油膨胀回路中的储油柜涌动.当膨胀油流速超过0.6～1 m/s时，气体继电器二级保护（重瓦斯）动作，发出跳闸信号，切断电源。一级保护、二级保护间没有关联。但是，地面变压器是静止设备，不存在轨道车辆运行时的冲击振动等特殊工况，因此轨道车载变压器直接沿用静止变压器的气体保护策略时，在一些轨道路况恶劣的区间，容易发生二级保护误动作的情况。

[0049] 现有技术中提出通过增加2种设备：四维特征变化监测模块和重瓦斯保护模块，四维特征变化监测模块监测变压器气体体积、油温、油位和二级保护机构的挡板位移变化；重瓦斯保护模块接收四维特征变化监测模块发出的变化信号，向重瓦斯动作接点发出动作信号，相关信号与二级保护信号串联，降低二级保护信号的误报。但是通过增加设备和气体体积、油温、油位、动作机构位移4种保护信号进行关联保护，在降低了气体二级保护（重瓦斯）误动作的同时，也降低了对变压器内部发生故障时的快速判断和响应。如果变压器故障点发生在线圈内部，线圈位于变压器油箱中下部，故障瞬间线圈故障点局部的温度、气体会有较大变化，而该技术所用的温度、气体、油位等检测模块安装在变压器油箱顶部，相关传导至油箱顶部需要时间，不能实现实时检测容易造成对真故障的保护滞后。该技术没有采取和气体保护密切相关的其它保护信号进行关联，并且增加了2套电子设备，系统复杂，保护系统可靠性低。

[0050] 现有技术中提出在不增加设备的基础上，将变压器气体继电器二级保护信号经过延时后送入与门，同时将与该变压器其他相邻设备快速主保护（线路、母线、相邻变压器保护）动作信号送入或门，或门经过延时、取非后送入与门，与门依据气体继电器二级保护动作信号和其他相邻设备快速主保护动作信号，来综合判定变压器故障，以达到防止二级保护误动作。但是，和线路、母线等设备快速保护进行与非关联保护，虽然可以通过检测线路或母线状态降低气体二级保护误动作。但非上述设备故障产生的膨胀油流异常涌动，如是绕组绝缘放电故障还是车辆速度急变造成车载变压器内部油流涌动，则不能进行准确判断，无法进行有效保护。该技术对轨道车载变压器不适用。

[0051] 现有技术中提出通过增加烃类气体分析仪，检测气体继电器气体中的烃类气体含量，同时与气体体积和流速限值进行关联保护控制，可实现对轨道机车车载牵引变压器进行气体类别判断及保护，以降低气体继电器因海拔气压变化造成的变压器油中溶解空气析出产生误动作。但是增加了加烃类气体分析仪，虽然实现了气体类别判断及保护，但当车辆速度急变或通过颠簸区间时车辆及车载设备会有较大振动，造成车载变压器气体继电器因内部浮子上下扰动发生一级保护误动作、内部油流涌动异常发生二级保护误动作(即L≥限值L1、S≥限值S1)，对此类情况该技术无法进行判别避免，仍然会造成车辆非故障停车。且检测气体含量时间长，保护动作响应慢，无法满足车辆在线路运行时对故障实时响应处理的运用需要。

[0052] 现有技术中提出通过在二级保护（重瓦斯）挡板结构设置下浮子限位部，使得挡板结构在故障报警位置时，能够限制下浮子动作部活动以防止触发缺油故障报警信号，并且能够保障所述挡板结构在正常工作位置时，不影响所述下浮子动作部正常活动。以避免双浮子气体继电器在变压器发生严重故障时由于下浮子上下扰动而误报缺油故障信号影响故障判断的问题。但是通过气体继电器二级保护挡板改进，虽然实现了严重故障时由于下浮子上下扰动而误报缺油故障信号影响故障判断的问题，但无法解决因车辆速度急变或通过颠簸区间时车载变压器内部油流涌动异常推动二级保护挡板发生气体保护误动作问题，会造成车辆非故障停车，影响运用安全。该技术对轨道车载变压器不适用。

[0053] 现有技术中提出通过对一起500kV变压器气体继电器二级保护（重瓦斯）动作的故障分析，总结出引起该变压器气体二级保护（重瓦斯）动作的主要原因是较大的合闸励磁涌流引起变压器线圈器身振动所形成的油流扰动，引起该合闸励磁涌流偏大的原因与变压器的剩磁过大有关，提出了现场控制变压器剩磁的方法但是该技术通过控制变压器剩磁，虽然可减小合闸励磁涌流引起的油流扰动，但对因车辆速度急变或通过颠簸区间时车载变压器内部油流涌动作用无效，对车载变压器不适用。

[0054] 现有技术中提出根据500kV壳式变压器结构特点，分析了变压器非故障情况下气体继电器二级保护（重瓦斯）动作的原因。研究了二级保护误动作过程保护时序特征，并基于此提出了防止500kV壳式变压器气体二级保护误动的保护延时1s跳闸策略。但是采用气体继电器二级保护（重瓦斯）动作后延时1s跳闸，可避免线路遭遇雷击等突发外部故障产生的气体继电器二级保护误动作，但轨道交通变压器运行时长期处冲击振动工况，采用这种短时间延时保护不能避免二级保护误动作，若使用长时间延时方式就会造成气体继电器实际上失去保护功能。因此该技术车载变压器也不适用。

[0055] 现有技术中提出由于受车辆的设备布置空间所限，不是所有的轨道车载变压器都适装气体继电器。储油柜位于变压器本体上方的车载变压器一般设有该保护装置。其保护策略沿用了静止变压器相关保护策略。但是由于直接沿用静止变压器的气体保护策略时，在一些轨道路况恶劣的区间，容易发生二级保护误动作的情况。

[0056] 因此，本发明主要针对既有车载牵引变压器气体保护方法中存在的因轨道车辆冲击振动工况环境造成的气体保护误动作，从而影响整车的运行安全问题进行解决。本发明提出了一种更为可靠的车载牵引变压器气体保护方法。通过保护硬件的合理参数设置，以及与合理的保护逻辑相结合，使相关保护对非故障原因产生的误动作进行筛除，提高了气体保护的可靠性，进一步提升了整车及牵引变压器的运用安全性。

[0057] 在一些实施例中，请参阅图3，本发明方案主要体现在硬件参数、气体延时保护逻辑、压力、温度和气体关联保护逻辑三个方面，具体如下：1）参数设置
将气体继电器二级保护流速限值由1m/s改为1.5m/s。

[0058] 该限值可降低二级保护机构对轨道车辆冲击振动环境下变压器内部油流涌动的敏感误动作。

[0059] 2）气体延时保护逻辑①当气体继电器仅发生一级保护动作，信号触点由打开变为闭合，保持闭合30s后，车辆微机发出报警信号，整车不跳主断路器；
②当气体继电器仅发生二级保护动作，信号触点由打开变为闭合，保持闭合10s后，车辆微机发出报警信号，整车不跳主断路器。

[0060] ③当气体继电器一、二级保护同时动作，且时间满足各自延时设定值，车辆微机发出跳主断路器信号，整车停止运行。

[0061] 由于车辆速度急变或通过颠簸区间时车辆及车载设备会有较大振动，容易造成车载变压器气体继电器因内部浮子上下扰动发生一级保护误动作、内部油流涌动异常发生二级保护误动作，通过上述逻辑可实现有效筛除，避免气体保护的频繁误报警或误保护影响整车正常行驶。

[0062] 3）压力、温度和气体关联保护逻辑增加压力和气体关联保护逻辑判断。关联保护如下：
①当变压器内部压力正常，压力释放阀未保护动作且油温低于温度阈值T1时，气体延时保护有效，整车正常运行；
②当压力释放阀未保护动作，油温高于温度阈值T1但低于温度阈值T2时，气体延时保护有效，且微机未发出报警信号，整车降功运行；
③当以下三种情况任一种发生时，车辆微机发出跳主断路器信号，整车停止运行。

[0063] 1）变压器内部发生故障压力异常时，压力释放阀保护动作；2）油温高于温度阈值T1但低于温度阈值T2时，气体延时保护有效，且微机发出报警信号；
3）油温高于温度阈值T2。

[0064] 通过上述逻辑在以保证对变压器内部故障的快速响应和隔离，避免故障进一步发展为前提下，同时避免了因轨道车辆冲击振动环境造成的气体保护误动作。

[0065] 基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，如图4所示，本发明的实施例还提供了一种计算机设备30，在该计算机设备30中包括处理器310以及存储器320，存储器320存储有可在处理器上运行的计算机程序321，处理器310执行程序时执行如上的方法的步骤。

[0066] 基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，如图5所示，本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质40，计算机可读存储介质40存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序410。

[0067] 本发明实施例还可以包括相应的计算机设备。计算机设备包括存储器、至少一个处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时执行上述任意一种方法。

[0068] 其中，存储器作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行装置的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法。

[0069] 存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据装置的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

[0070] 最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（ROM）或随机存储记忆体（RAM）等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。

[0071] 本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。

[0072] 以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。上述本发明实施例公开实施例序号仅为了描述，不代表实施例的优劣。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

[0073] 应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

[0074] 所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。