關于數字智能變電站變壓器保護方案的探討

楊肇輝

（國網天津市電力公司經濟技術研究院，天津 300000）

關于數字智能變電站變壓器保護方案的探討

楊肇輝

（國網天津市電力公司經濟技術研究院，天津 300000）

我國非常重視智能電網的建設，而數字智能變電站隸屬于智能電網，可對傳統的變電站進行改革。本文介紹變壓器保護系統，并分析變壓器的故障診斷，研究變壓器繼電保護系統，以期為制訂數字智能變電站的變壓器保護方案提供一些參考。

數字智能變電站；變壓器；保護方案

智能變電站推動了變電站的改革，我國在智能變電站中廣泛應用電子式互感器，給繼電保護二次交流采樣系統，帶來巨大變化。當前數字智能變電站已成為智能電網不可或缺的組成部分。我國當前建設的智能變電站，包括多個電壓等級：750 kV、500 kV、330 kV、220 kV、110 kV等。我國從2012年開始全面建設智能變電站。迄今為止，10%的變電站已接受數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　變壓器保護系統

與傳統的變電站相比，數字智能變電站能使用人工智能和電子通訊來一體化管理變電站。數字智能變電站的功能包括設備的決策分析和故障檢驗，且能評估診斷電力系統的狀態，支持風能、太陽能等新能源的引入。

根據系統的構成情況，可將數字智能變電站分為5個部分：過程通訊網、間隔通訊網、過程層、間隔層和站控層，數字智能變電站系統為三層兩網結構。在變電站繼電保護系統中，變壓器的繼電保護系統是一個非常重要的部分，其核心元件為CPU，基礎數字電路為微機，實時處理程序為軟件系統。

2　診斷變壓器的故障

在不考慮變壓器損耗的前提下，根據基爾霍夫定律，各個節點流入的電流的矢量和應該是恒為零的。然而由于變壓器內部的故障，造成內部故障支路增加。因此，如果發現故障節點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方面：外部故障和內部故障。智能變壓器的外部故障主要指的是發生在引出線和絕緣套管上的故障。智能變壓器的內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部故障可從暫態分析入手，也就是確定匝間短路的漏感參數，對變壓器進行暫態分析。

3　數字智能變壓器的繼電保護系統

3.1數字智能變壓器的主保護

一般來說有兩種數字智能變壓器的主保護：瓦斯保護和差動保護。根據基爾霍夫定律，如果變壓器內部出現了故障，就會出現很大的差動電流。有電源時，變壓器各側只有很小的差動電流，如果不平衡電流小于差動電流，就需要開路斷路器，從而啟動保護。如果變壓器出現了外部故障，就會出現很小的差動電流，則差動電流就小于不平衡電流，不會啟動保護。一般情況下變壓器額定電流的4至8倍要小于差動元件的動作電流。

3.2數字智能變壓器的后備保護

可將數字智能變電站的變壓器后備保護分為4個部分：過負荷保護、中性點間隙保護、零序過流保護、復合電壓過流保護。要控制整個保護過程的正方向，主要是使用微機保護中的記憶性正序電壓方向元件和無死區元件。如果是相鄰元件的保護，那么變壓器的指向母線就是正方向。如果保護為變壓器后備保護，那么正方向就與變壓器的指向母線相反。圖1為復合電壓過流保護邏輯。

圖1　復合電壓過流保護邏輯

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

3.3數字智能變電站的現場調試工作

改造傳統的變電站的變壓器，將其改造為數字智能變電站變壓器，從而得到二次回路的接線。在對數字智能變電站進行現場調試工作時要注意測試和核實保護，并且測試帶開關的傳動。這是由于要衡量保護裝置的性能的一個最重要指標就是保護動作的實踐。因此要嚴格測試改造后系統保護動作的時間，要求系統保護動作的時間達到相關要求。與傳統的斷路器相比，智能斷路器的中間環節更少，保護動作的時間也更短，變壓器的差動保護也比傳統的斷路器更為快速。具體的調試方法有以下幾種：第一，測試高壓和低壓兩側的帶開關傳動；第二，測試保護功能；第三，測試開出和開入；第四，核對保護定值。由于傳統的保護測試設備沒有配備相應的數字量輸出功能，因此要配合模數轉換設備來測試保護。圖2為測試保護的過程原理。

圖2　測試保護的過程原理

主要參考文獻

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

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.16.085

TM772

A

1673-0194（2015）16-0116-01

2015-06-11