徐占寶，田文慧

1保定天威集團(tuán)特變電氣有限公司；2保定保菱變壓器有限公司

淺析智能變壓器的應(yīng)用

徐占寶1，田文慧2

1保定天威集團(tuán)特變電氣有限公司；2保定保菱變壓器有限公司

眾所周知，有關(guān)的智能變壓器的研究工作正在逐漸受到重視，這不僅是因?yàn)橹悄茏儔浩髟陔娏ο到y(tǒng)中的重要作用。本文主要介紹了智能變壓器的基本理論技術(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步介紹智能變壓器的重要作用，其中具體提出了依據(jù)當(dāng)前技術(shù)下，有關(guān)智能變壓器的狀態(tài)檢修問(wèn)題，提對(duì)對(duì)產(chǎn)生的故障進(jìn)行解決的基本方法，希望能夠有一定積極意義。

傳感器；檢測(cè)指標(biāo)；數(shù)據(jù)加工

前言

實(shí)際上，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，伴隨著電網(wǎng)運(yùn)行水平的不斷提高，各省市級(jí)別的調(diào)度中心本身產(chǎn)生了更多具體的操作要求，目的在意更為有效的掌握電網(wǎng)的具體狀態(tài)信息，以提高電網(wǎng)的可控性。另一方面的情況是，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的平臺(tái)下，由于通訊技術(shù)飛速發(fā)展的緣由，傳統(tǒng)模式的二次設(shè)備早已經(jīng)得到了更改，基于這樣的原因，有關(guān)變電站自動(dòng)化的問(wèn)題已經(jīng)由所謂的討論階段進(jìn)階到了實(shí)戰(zhàn)階段。

1.智能變壓器基本介紹

1.1技術(shù)現(xiàn)狀

具體而言，有關(guān)國(guó)家電網(wǎng)公司的“十一五”規(guī)劃已經(jīng)將變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)視為國(guó)家的重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)領(lǐng)域，用以建設(shè)國(guó)家搶單電網(wǎng)，提供強(qiáng)大的技術(shù)性屏障支持。也是基于此，一大批數(shù)字化變電站才由此產(chǎn)生，也有一些專(zhuān)家將所謂的數(shù)字化變電站解釋成：設(shè)備智能化、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化以及運(yùn)行數(shù)字化。國(guó)際上，加拿大的SY?PROTEC公司早在上世紀(jì)七十年代就推出了一套完整的變壓器在線故障檢測(cè)系統(tǒng)。這套系統(tǒng)可以說(shuō)是世界上最早的有關(guān)變壓器故障檢測(cè)的在線生態(tài)系統(tǒng)。

1.2重大意義

電力變壓器作為輸、配電系統(tǒng)中最為重要的設(shè)備，可以說(shuō)一個(gè)變壓器的效率如何直接代與整個(gè)部門(mén)的收益掛鉤。傳統(tǒng)上，拋售一個(gè)變壓器的主體方法是檢查外觀、理化，進(jìn)行高壓試驗(yàn)和繼電保護(hù)等方面，但這些舊方法基本上屬于“沒(méi)有用”的常規(guī)性檢查，能夠也僅能提供變壓器已經(jīng)出現(xiàn)故障之后的事后信息，即指的是只有已經(jīng)發(fā)生事故才能讓技術(shù)人員知曉，很顯然，這與現(xiàn)代化狀態(tài)下預(yù)先維護(hù)的基本趨勢(shì)之間是不相符合的。因此，為了讓變壓器維護(hù)技術(shù)符合時(shí)代技術(shù)的發(fā)展要求，智能的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生了，它的出現(xiàn)使得過(guò)去收集信息的局限性不復(fù)存在。

2.智能變壓器的技術(shù)支持

2.1基本分析

基本上，當(dāng)代智能變壓器支持的標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議模式包括TCP/ IP以及IEC61850。并且其本身也有互操作性這一特性，能夠做到與任意廠商的IED互聯(lián)。內(nèi)嵌維護(hù)界面方面，采用的是Web，也能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的維護(hù)操作，也帶有著在線實(shí)時(shí)跟蹤自診功能，用以確定在系統(tǒng)出現(xiàn)一定異常的情況下能夠及時(shí)報(bào)警。而外體殼體上，采用的是標(biāo)準(zhǔn)為十九英寸的機(jī)柜,擁有著一個(gè)內(nèi)置電源調(diào)控器和良好的空調(diào)系統(tǒng),用以滿足需要在室外長(zhǎng)期操作的要求，能夠做到在極端工作環(huán)境下甚至在受到電磁干擾的環(huán)境下穩(wěn)定平穩(wěn)的運(yùn)行。

2.2常見(jiàn)故障介紹

按照不同的方法，我們可以將變壓器運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障種類(lèi)分為：內(nèi)部故障還是外部故障（按變壓器本體），即把油箱內(nèi)部之間的繞組之間發(fā)生的相間短路等等稱為內(nèi)部故障，反之成為外部故障；也可以依據(jù)變壓器結(jié)構(gòu)可分為繞組故障、鐵芯故障、油質(zhì)故障、附件故障；按回路的不同劃分為電路故障、磁路故障、油路故障；從故障發(fā)生的部位可分為絕緣故障、鐵芯故障、分接開(kāi)關(guān)故障、套管故障等。因此我們看到，有掛變壓器的各種劃分類(lèi)型的故障都有可能關(guān)于整個(gè)內(nèi)絕緣的安危，不論是外部還是內(nèi)部原因?qū)е碌淖儔浩鲀?nèi)部故障，都可以依照性質(zhì)劃分為放電類(lèi)故障放熱類(lèi)故障。

3.智能變壓器的應(yīng)用

3.1對(duì)繞組電壓、電流的監(jiān)控

通常，如果在變壓器的內(nèi)部以及本體上集成一種電壓傳感器的話，這種傳感器在形式上具有可以有以下選擇：電磁式、電容式以及光電式。目前來(lái)看，我們已經(jīng)可以應(yīng)用到一套完全成熟的監(jiān)測(cè)方法了。但是我們又要看到，傳感器不論采用的模式是電磁式還是電容式，它的容量逗比傳統(tǒng)的PT小很很多。如果在可以滿足精度要求和信噪比要求的情況下，只供A/D轉(zhuǎn)換用，低壓側(cè)小于1mA就可以視為滿足要求。事實(shí)上，盡管目前來(lái)看有關(guān)套管的CT技術(shù)已經(jīng)很成熟了，但考慮到數(shù)字化后其CT的容量還是很小，因此我們目前還是應(yīng)主要以這種形式為主，將變壓器本體的安裝優(yōu)先于其他形式，將作為T(mén)IED的輸入分析類(lèi)信號(hào)以打包的形式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到系統(tǒng)。同理，其與電壓信號(hào)比較接近，可以將電流信號(hào)直接進(jìn)行數(shù)字化，以在在滿足精度和信噪比數(shù)值的情況下，可以有很小的容量。

3.2對(duì)油溫的監(jiān)控

顧名思義，當(dāng)變壓器的油面溫度發(fā)生異常變化時(shí)，可以說(shuō)明變壓器已經(jīng)出現(xiàn)了過(guò)熱的故障，這其實(shí)可以采用紅外溫度傳感技術(shù)，用以對(duì)上層油溫進(jìn)行基本常規(guī)的檢測(cè)。所謂的紅外傳感器技術(shù)，是近幾年來(lái)新興的起來(lái)的監(jiān)溫技術(shù)，它的基本技術(shù)特征是可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離、非以及高溫高壓狀態(tài)下對(duì)變壓器的測(cè)量操作，而且可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)速度快，靈準(zhǔn)確度高，安全系數(shù)好，使用周期長(zhǎng)等良好特性。

3.3對(duì)鐵芯接地線電流的監(jiān)測(cè)

事實(shí)上，當(dāng)鐵芯上存有兩個(gè)或超過(guò)兩個(gè)（多個(gè)）的接地時(shí)，各個(gè)接地點(diǎn)之間會(huì)形成不同的閉合回路，這種閉合回路會(huì)將交鏈部分磁通，感生電動(dòng)勢(shì)，形成環(huán)流，最終使得局部溫度過(guò)熱，甚至可能會(huì)燒毀鐵芯。這就是所謂的變壓器鐵芯多點(diǎn)接地，我們也可以依照接地點(diǎn)的不同位置，使得流過(guò)鐵芯不同接地線的電流之間變得各不相同，甚至可以達(dá)到幾安至幾十安培之間，還可以繼續(xù)依照鐵芯接地電流大小的不同，依照油色譜來(lái)進(jìn)一步判斷接地點(diǎn)的位置，我們通常采用的是技術(shù)設(shè)備為有源零磁通電流型傳感器。

4.結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)智能變壓器基本理論以及其在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究進(jìn)行了基礎(chǔ)性介紹，進(jìn)一步研究了有關(guān)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)的診斷方法，進(jìn)一步研究了如何運(yùn)用光纖測(cè)溫技術(shù)來(lái)對(duì)器材內(nèi)部溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)性檢查，研究了如何利用電壓，電流傳感器來(lái)進(jìn)行同步的電壓電流在線監(jiān)測(cè)。最終探討了如何利用軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種采集到的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)操作處理的可能性，最終進(jìn)行判斷其是否已經(jīng)產(chǎn)生故障，從而進(jìn)一步作出方案。

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