試論電力變壓器的數字化保護措施

摘要：電力變電站的重要設備的重要設備是電力變壓器，它的正常運行直接關系到變電站的正常運行。在本文中，根據數字化變電站的特征，提出了數字式變壓器保護的實施，并且通過對比分析發現該方案對于變電站的保護具有一定的指導意義。

關鍵詞：變壓器，變電站；數字化保護

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0080-02

所謂數字化變電站被定義為基于IEC61850通信協議的智能一次設備，以及二次網絡設備的分級結構，可以在智能設備之間實現信息共享，建立現代化的互操作的變電站。而且，IEC61850的變電站通信協議分成數字化的過程層，間隔層和站級層這三個主要部分，通過相關聯的網絡通信實現層與層之間的連接。本文重點將變電站的數字保護作為重點，并且做一個簡單的介紹。

1 電力變壓器運行和維護的主要內容

當電力變壓器投入運行之后，對于電力變壓器生產廠家的工程技術人員和電氣設備的運行操作人員應該加強巡查和監測。通過氣味的變化，聲音是否是正常的，以及溫度的變化的檢測等現象來判斷電力變壓器是否在正常工作，發現異常要及時的做出處理。

1.1 電力變壓器的油溫和油位

受環境溫度和負載的變化大小的不同，電源的變壓器油將會受到影響進而影響變壓器的操作。此外，冷卻器，散熱器不光滑等出現異?，F象也會引起電源變壓器的溫度上升。

在操作中，如果電力變壓器油的油位是正常的，但存在減少的現象，那么這是的油位的表示可能是存在異常的，這可能是因為呼吸機出現了堵塞。如果變壓器的油位過低時，這種現象則可能是由于變壓器漏油或檢修時未能及時對變壓器的油進行補充。

1.2 檢查是否有異響電力變壓器

當出現“嗡嗡”的聲音時，則要觀察變壓器有無超負荷運行的現象。如果存在“水沸騰聲”則是因為變壓器出現接觸不良或是由于變壓器的內部短路所引起的，如果存在“放電聲音”，可能是由于存在套管放電或內部放電的現象，如果出現“喀啦聲”，則是由于變壓器的內部可能的出現故障，內不可能被擊穿了，如果出現這種情況時，就應立即停止變壓器的使用，并且要全面檢查變壓器。

1.3 檢查是否有漏油的泄漏功率變壓器

油變壓器油的泄漏經常出現在緩沖閥和接線樁頭等部位，而材料和維護過程的操作是出現這種問題的最主要的原因。所以在材料的選用時要嚴格，并且要對維護過程的工藝進行嚴格的規定。

2 電源變壓器數字保護措施

決定電力變壓器是否經濟，安全，可靠的運行的主要因素有運行環境，生產質量和服務質量。本問主要探討在變壓器實現數字化的過程中，如何有效地防止可能出現的電力變壓器故障，并且為有效的電力變壓器的保護和維護提出相應的措施。

2.1 變壓器數字保護

處理層主要包括合并單元（MU）以及智能操作單元這兩各重要部分組成，隔離層則主要是保護智能設備（IED）通過合并單元層之間和與智能通信連接的操作單元之間的切換的過程進行保護，聯合裝置則提供保護所需要的每個模擬數據，智能的操作系統則實現了提供打開攝入信息的保護需求，在相同的時間間隔層的智能保護設備（IED）可實現判斷結果的傳輸，檢結果送到過程層，在過程層進行適當的處理，然后通過流程級智能操作單元對相應的命令進行執行。

與傳統的變壓器保護相比，數字式變壓器的保護要具有非常強的工作效率，但同時這也對變電站的電源變壓器提出了更高的要求主要體現在：第一，完全基于變壓器上傳模擬單元在相同的時間對數據進行采集，這種同步采樣的操作要求是比較繁雜的；第二，變壓器故障跳閘命令可以在信號傳送到過程級的同時實現操作，進而實現跳閘的目的的統一；第三，由于交換機通過過程層間的大量交換的數據，因此就需要保護單位有一個非常大的數據緩沖區空間，并且要具有較強的對數據處理的功能。

2.2 硬件設計

為了充分保證變壓器和實時的數據交換以及保護功能的可靠性的要求，本文則采用數字信號處理器（DSP）和MPC8247微處理器進行結合的雙CPU結構，并且還采用了數字信號處理器（DSP），這是由美國德克薩斯州儀器（TI）公司的型號為TMS320F2812的設備，該處理器的應用主要為了保護技術的實現和故障信息處理等相關的功能，而MPC8247則使用自由規模公司的MPC82XX系列處理器，實現在處理器芯片實現網絡數據交換，保護數據過濾等功能。通過雙口RAM實現兩個CPU之間的數據共享，運用這種方式可以實現兩個處理器的相互獨立，從而能夠進一步提高相應的硬件的可靠性。

變壓器數字保護的硬件結構則是由DSP和MPC8247兩個主要部分組成的。MPC8247芯片的集成了高性能的嵌入式PowerPC603e內核精簡指令集（RISC）和通信處理模塊（CPM）。數字保護的雙核心的設計與傳統的設計進行比較，具有大大降低功耗和提高處理速度的有時，通信處理模塊則承擔相關的外設的通信任務的實現。嵌入式的PowerPC內核和系統接口單元（SIU）以及通信處理器模塊（CPM），則是通過系統內部的32位的總線緊密地結合在一起，從而構成了一個強大的MPC8247處理中心。而且在MPC8247處理器中還配置了6個相應的以太網端口，根據IEC61850-9-2通信協議并且結合IEC61850-8收集的每一側的變壓器數據和過程通過GOOSE網絡接收的采樣間隔采樣的數據網絡的過程層主要用于承受通信，從而打開了數據傳輸的通信協議的有效性。DSP則主要是采用TI公司生產的32個高性能處理器TMS320F2812芯片并且還配置了3個以太網端口，從而完成了協議IEC61850變電站的信息收集的水平，通過集中控制系統和保護系統的通信子站，并且對數據進行顯示，實現調試和其他機接口函數的發送。

2.3 性能分析

與傳統變壓器的保護相比數字變壓器的保護，則具有以下的幾方面的優點：首先，利用了電子變壓器，這樣電流互感器飽和的問題就不會發生，而且過電阻的電流所造成的不平衡電流也會比較小，從而進一步提高了對于變壓器的差動保護的可靠性；第二，由于差動保護閾值是比較低的，因此制動系數也是比較小，這就要求我們提高差動保護器的靈敏度；第三，由于電子變壓器具有良好的線性關系，對于改進的差速有很好的作用，這樣就可以保護的運行的速度；第四，運用IEC61850變電站通信協議來構建一個快捷的信息共享平臺，這樣容易實現與其它保護和控制單元進行信息交換和轉讓。

2.4 加快對電網設備的更新

對于110kV的主設備和保護裝置做好檢測，以便及時更換變壓器并且進行相應的后備保護的安全改進，這樣短路故障排除會更加迅速，從而能夠減少對變壓器的影響。如果使用新性的CT，并且使用SF6斷路器代替油基開關所取得的效果就會更好。

3 結語

在電力系統中，電力變壓器是其運行的一個重要設備。為了能夠使電力變壓器的性能充分發揮，就要選擇適當的科學的方法對電力變壓器的運行和維護進行管理。基于日常維護情況和故障排除情況，制定相應的維護和預防方法，從而進一步確保電源變壓器運行的安全性和可靠性，實現有效經濟運行的目的。

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作者簡介：程秀麗（1974—），女，吉林長春人，供職于長春供電公司變電運維工區，研究方向：變電運行管理、數字化保護。endprint