楊肇輝

（國(guó)網(wǎng)天津市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，天津 300000）

關(guān)于數(shù)字智能變電站變壓器保護(hù)方案的探討

楊肇輝

（國(guó)網(wǎng)天津市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，天津 300000）

我國(guó)非常重視智能電網(wǎng)的建設(shè)，而數(shù)字智能變電站隸屬于智能電網(wǎng)，可對(duì)傳統(tǒng)的變電站進(jìn)行改革。本文介紹變壓器保護(hù)系統(tǒng)，并分析變壓器的故障診斷，研究變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)，以期為制訂數(shù)字智能變電站的變壓器保護(hù)方案提供一些參考。

數(shù)字智能變電站；變壓器；保護(hù)方案

智能變電站推動(dòng)了變電站的改革，我國(guó)在智能變電站中廣泛應(yīng)用電子式互感器，給繼電保護(hù)二次交流采樣系統(tǒng)，帶來(lái)巨大變化。當(dāng)前數(shù)字智能變電站已成為智能電網(wǎng)不可或缺的組成部分。我國(guó)當(dāng)前建設(shè)的智能變電站，包括多個(gè)電壓等級(jí)：750 kV、500 kV、330 kV、220 kV、110 kV等。我國(guó)從2012年開(kāi)始全面建設(shè)智能變電站。迄今為止，10%的變電站已接受數(shù)字智能變電站的改造，在新建變電站中有40%都屬于智能化變電站。

1　變壓器保護(hù)系統(tǒng)

與傳統(tǒng)的變電站相比，數(shù)字智能變電站能使用人工智能和電子通訊來(lái)一體化管理變電站。數(shù)字智能變電站的功能包括設(shè)備的決策分析和故障檢驗(yàn)，且能評(píng)估診斷電力系統(tǒng)的狀態(tài)，支持風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源的引入。

根據(jù)系統(tǒng)的構(gòu)成情況，可將數(shù)字智能變電站分為5個(gè)部分：過(guò)程通訊網(wǎng)、間隔通訊網(wǎng)、過(guò)程層、間隔層和站控層，數(shù)字智能變電站系統(tǒng)為三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，變壓器的繼電保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)非常重要的部分，其核心元件為CPU，基礎(chǔ)數(shù)字電路為微機(jī)，實(shí)時(shí)處理程序?yàn)檐浖到y(tǒng)。

2　診斷變壓器的故障

在不考慮變壓器損耗的前提下，根據(jù)基爾霍夫定律，各個(gè)節(jié)點(diǎn)流入的電流的矢量和應(yīng)該是恒為零的。然而由于變壓器內(nèi)部的故障，造成內(nèi)部故障支路增加。因此，如果發(fā)現(xiàn)故障節(jié)點(diǎn)的電流矢量之和不是恒為零，就可將其診斷為變壓器故障。

可將智能變壓器的故障分為兩個(gè)方面：外部故障和內(nèi)部故障。智能變壓器的外部故障主要指的是發(fā)生在引出線(xiàn)和絕緣套管上的故障。智能變壓器的內(nèi)部故障主要指的是單相接地、匝間短路和相間短路等故障。要診斷智能變壓器的內(nèi)部故障可從暫態(tài)分析入手，也就是確定匝間短路的漏感參數(shù)，對(duì)變壓器進(jìn)行暫態(tài)分析。

3　數(shù)字智能變壓器的繼電保護(hù)系統(tǒng)

3.1數(shù)字智能變壓器的主保護(hù)

一般來(lái)說(shuō)有兩種數(shù)字智能變壓器的主保護(hù)：瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)。根據(jù)基爾霍夫定律，如果變壓器內(nèi)部出現(xiàn)了故障，就會(huì)出現(xiàn)很大的差動(dòng)電流。有電源時(shí)，變壓器各側(cè)只有很小的差動(dòng)電流，如果不平衡電流小于差動(dòng)電流，就需要開(kāi)路斷路器，從而啟動(dòng)保護(hù)。如果變壓器出現(xiàn)了外部故障，就會(huì)出現(xiàn)很小的差動(dòng)電流，則差動(dòng)電流就小于不平衡電流，不會(huì)啟動(dòng)保護(hù)。一般情況下變壓器額定電流的4至8倍要小于差動(dòng)元件的動(dòng)作電流。

3.2數(shù)字智能變壓器的后備保護(hù)

可將數(shù)字智能變電站的變壓器后備保護(hù)分為4個(gè)部分：過(guò)負(fù)荷保護(hù)、中性點(diǎn)間隙保護(hù)、零序過(guò)流保護(hù)、復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)。要控制整個(gè)保護(hù)過(guò)程的正方向，主要是使用微機(jī)保護(hù)中的記憶性正序電壓方向元件和無(wú)死區(qū)元件。如果是相鄰元件的保護(hù)，那么變壓器的指向母線(xiàn)就是正方向。如果保護(hù)為變壓器后備保護(hù)，那么正方向就與變壓器的指向母線(xiàn)相反。圖1為復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)邏輯。

圖1　復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)邏輯

一般情況下主要是在110 kV以上變壓器的中性點(diǎn)上安裝零序過(guò)流保護(hù)。三段保護(hù)是大型變壓器零序過(guò)流保護(hù)的重要形式，大型變壓器零序過(guò)流保護(hù)的最后一段是無(wú)方向性的。在中性點(diǎn)不接地的變壓器中主要使用中性點(diǎn)間隙保護(hù)。

3.3數(shù)字智能變電站的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作

改造傳統(tǒng)的變電站的變壓器，將其改造為數(shù)字智能變電站變壓器，從而得到二次回路的接線(xiàn)。在對(duì)數(shù)字智能變電站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作時(shí)要注意測(cè)試和核實(shí)保護(hù)，并且測(cè)試帶開(kāi)關(guān)的傳動(dòng)。這是由于要衡量保護(hù)裝置的性能的一個(gè)最重要指標(biāo)就是保護(hù)動(dòng)作的實(shí)踐。因此要嚴(yán)格測(cè)試改造后系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間，要求系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間達(dá)到相關(guān)要求。與傳統(tǒng)的斷路器相比，智能斷路器的中間環(huán)節(jié)更少，保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間也更短，變壓器的差動(dòng)保護(hù)也比傳統(tǒng)的斷路器更為快速。具體的調(diào)試方法有以下幾種：第一，測(cè)試高壓和低壓兩側(cè)的帶開(kāi)關(guān)傳動(dòng)；第二，測(cè)試保護(hù)功能；第三，測(cè)試開(kāi)出和開(kāi)入；第四，核對(duì)保護(hù)定值。由于傳統(tǒng)的保護(hù)測(cè)試設(shè)備沒(méi)有配備相應(yīng)的數(shù)字量輸出功能，因此要配合模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備來(lái)測(cè)試保護(hù)。圖2為測(cè)試保護(hù)的過(guò)程原理。

圖2　測(cè)試保護(hù)的過(guò)程原理

主要參考文獻(xiàn)

［1］劉哲凱，劉成智，李志超.剖析變壓器［J］.科技傳播，2012（19）.

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TM772

A

1673-0194（2015）16-0116-01

2015-06-11