劉春偉

摘要：針對三相電力變壓器運(yùn)行監(jiān)測問題，引入電能質(zhì)量相關(guān)指標(biāo);在對電能質(zhì)量和高壓電力變壓器故障因素特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理技術(shù)，無線終端網(wǎng)絡(luò)傳輸、顯示技術(shù)，基于電能質(zhì)量指標(biāo)分析、評估機(jī)制，提出一種高壓電力變壓器運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對高壓電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和故障預(yù)警功能，并且提供高效的信息反饋、顯示、日志生成等功能。

關(guān)鍵詞：高壓電力變壓器;運(yùn)行監(jiān)測;監(jiān)測方法;電能質(zhì)量

一、電能質(zhì)量在線監(jiān)測

電能質(zhì)量在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)主要包括穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，其中，穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)主要包括諧波、間諧波、電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)與閃變等六項(xiàng)指標(biāo)，暫態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)主要包括電壓暫升和電壓暫降的波形數(shù)據(jù)。結(jié)合以上電能質(zhì)量指標(biāo)對高壓電力變壓器監(jiān)測問題進(jìn)行研究。高壓電力變壓器及其關(guān)聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測主要是通過測量和分析以下信息來監(jiān)測故障電流、電壓和故障元器件：①電網(wǎng)中穩(wěn)態(tài)電流、穩(wěn)態(tài)電壓等電氣量;②故障情況下的穩(wěn)態(tài)電壓、暫態(tài)電流等電氣量;③投切過程動(dòng)作的開關(guān)量變化信息等。對于高壓電力變壓器及其關(guān)聯(lián)電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)測的目的是縮短故障時(shí)間和維修時(shí)間，對電網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行長期在線監(jiān)測，依據(jù)電力數(shù)據(jù)規(guī)律及相關(guān)監(jiān)測手段，對電網(wǎng)進(jìn)行有針對性的定向維護(hù)，并且對故障進(jìn)行預(yù)警和排查，能夠在一定范圍內(nèi)對故障進(jìn)行及時(shí)有效的維修和控制，防止故障擴(kuò)大。根據(jù)電力變壓器運(yùn)行過程特點(diǎn)，選取以下電能指標(biāo)作為研究依據(jù)：穩(wěn)態(tài)電壓和電流、暫態(tài)電壓和電流、暫態(tài)過電壓和過電流、穿越電流、諧波電壓/電流、涌流等。高壓電力變壓器運(yùn)行過程中這些電能質(zhì)量指標(biāo)所對應(yīng)的電能數(shù)據(jù)變化一方面會(huì)造成相應(yīng)的電壓、電流變化，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況對其變化范圍做出約束;另一方面會(huì)對變壓器運(yùn)行情況造成直接影響。因而需要對電能質(zhì)量變化關(guān)系和限制指標(biāo)進(jìn)行分析、描述，如圖1所示為高壓電力變壓器電能質(zhì)量指標(biāo)關(guān)系圖。

其中，變壓器的三相電壓平衡性、供電連續(xù)性等能夠通過電能質(zhì)量反應(yīng)。電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、諧波含量等。電壓質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)電壓、暫態(tài)電壓（主要考慮過電壓）等變化情況，電壓質(zhì)量的變化表現(xiàn)為頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變等。

二、高壓電力變壓器運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)建模

2.1監(jiān)測系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)劃分

該監(jiān)測系統(tǒng)部署為4個(gè)層次：監(jiān)測層、分析層、反饋層、接口層，利用電流互感器和電壓互感器采集穩(wěn)態(tài)電流/電壓、暫態(tài)電流/電壓的相關(guān)數(shù)據(jù)，兩種采集方式協(xié)同工作，為故障情況的分析提供詳細(xì)的、可協(xié)同比較的數(shù)據(jù)，如圖2所示為監(jiān)測系統(tǒng)模塊構(gòu)架。

其中，電流/電壓數(shù)據(jù)記錄模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、綜合評估模塊、網(wǎng)絡(luò)平臺分別屬于：監(jiān)測層-分析層-反饋層-接口層，反饋層與外部信息接口連接，電流/電壓數(shù)據(jù)記錄模塊包括電流數(shù)據(jù)記錄子模塊和電壓數(shù)據(jù)記錄子模塊，用于記錄電壓/電流信息;數(shù)據(jù)分析模塊包括故障電流穿越評估子模塊、涌流評估子模塊、暫態(tài)過電壓評估子模塊和諧波電壓評估子模塊等4個(gè)部分，各子模塊所監(jiān)測到的報(bào)警數(shù)據(jù)信息經(jīng)過綜合評估模塊進(jìn)行分析評估后傳遞到網(wǎng)絡(luò)平臺，并通過計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備、無線設(shè)備等移動(dòng)端口及媒體設(shè)備進(jìn)行展示。

2.2監(jiān)測系統(tǒng)建模

根據(jù)高壓電力變壓器監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立監(jiān)測系統(tǒng)模型，并提出相應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制及方法，如圖3所示。其中，PT1、PT2、PT3分別表示變壓器三側(cè)

母線電壓互感器，CT1、CT2、CT3分別表示變壓器三側(cè)電流互感器。

2.2.1電流/電壓數(shù)據(jù)記錄模塊

該模塊包括電流數(shù)據(jù)記錄子模塊和電壓數(shù)據(jù)記錄子模塊。其中，電流數(shù)據(jù)記錄子模塊的運(yùn)行規(guī)則：①按不低于3min時(shí)間周期連續(xù)采集變壓器三側(cè)電流互感器的穩(wěn)態(tài)電流數(shù)據(jù);②通過設(shè)置電流突變量觸發(fā)記錄暫態(tài)電流突變事件數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采樣率不低于64點(diǎn)/周波;③電流突變量觸發(fā)條件為：條件1所記錄的半周波電流有效值大于2倍變壓器額定電流;條件2電流有效值是由0開始突變;條件32次諧波電流或4次諧波電流含有率大于1%;④暫態(tài)波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)至少滿足事故前10個(gè)周波和事故后100個(gè)周波的數(shù)據(jù)長度。

電壓數(shù)據(jù)記錄子模塊的運(yùn)行規(guī)則：①按不低于3min時(shí)間周期連續(xù)采集變壓器三側(cè)電壓互感器的穩(wěn)態(tài)電壓數(shù)據(jù);②通過設(shè)置電壓突變量觸發(fā)記錄暫態(tài)電壓突變事件數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采樣率不低于64點(diǎn)/周波;③電壓突變量觸發(fā)條件為：條件1所記錄的半周波電壓有效值大于變壓器額定電壓的1.2倍;條件2負(fù)序電

壓含有率大于4%;條件3電壓有效值低于額定電壓的80%;條件4諧波電壓總畸變率大于GB/T14593所規(guī)定的限值;④暫態(tài)波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)至少滿足事故前10個(gè)周波和事故后100個(gè)周波的數(shù)據(jù)長度。

2.2.2數(shù)據(jù)分析模塊

該模塊包括故障電流穿越評估子模塊、涌流評估子模塊、暫態(tài)過電壓評估子模塊、諧波電壓評估子模塊。其中，故障電流穿越評估子模塊的運(yùn)行規(guī)則：①以所記錄的半周波電流有效值大于2倍變壓器額定電流且電壓有效值低于額定電壓的80%為故障穿越電流的篩選條件;②將所記錄的最大故障相電流瞬時(shí)值與對應(yīng)斷路器的遮斷容量做除法運(yùn)算，若比值大于0.9，則評估結(jié)果為高，比值在0.6與0.9之間，評估結(jié)果為中，若比值小于0.6，則評估結(jié)果為低。

涌流評估子模塊的運(yùn)行規(guī)則：①以電流有效值是由0開始突變?yōu)橛苛骱Y選條件;②分析每一次涌流中的2次諧波電流含率和4次諧波電流含有率的變化趨勢，若變化趨勢大，則評估結(jié)果為高，若變化趨勢小，則評估結(jié)果為低。暫態(tài)過電壓評估子模塊的運(yùn)行規(guī)則：①以所記錄的半周波電壓有效值大于變壓器額定電壓的1.2倍為暫態(tài)過電壓篩選條件;②依據(jù)電壓波形分析過電壓的原因，判斷是操作過電壓，還是雷電過電壓。諧波電壓評估子模塊的運(yùn)行規(guī)則：①以24小時(shí)為一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期，監(jiān)測諧波電壓畸變情況;②若諧波電壓總畸變率大于GB/T14593所規(guī)定的限值，評估結(jié)果為高。

三、結(jié)語

將電能質(zhì)量在線監(jiān)測技術(shù)運(yùn)用于高壓電力變壓器的監(jiān)測，不僅可以有效地提高變壓器監(jiān)測水平，而且全面提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確率，整個(gè)監(jiān)測過程中只出現(xiàn)兩處失誤。由此可見，電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠有效提高高壓電力變壓器的運(yùn)行監(jiān)測水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]期刊論文電能質(zhì)量在線監(jiān)測研究-城市建設(shè)理論研究（電子版）-2013（9）

[2]期刊論文煤礦電能質(zhì)量在線監(jiān)測評估系統(tǒng)研究-中州煤炭-2013（12）

[3]期刊論文寧夏電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測大屏系統(tǒng)開發(fā)-電工電氣-2018（11）

[4]學(xué)位論文具有電能質(zhì)量在線監(jiān)測功能井下綜保器的研究-2018