智能電網(wǎng)中變壓器的應(yīng)用

于正華（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224002）

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智能電網(wǎng)中變壓器的應(yīng)用

于正華
（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224002）

作為電力行業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備，變壓器在智能電網(wǎng)中發(fā)揮核心作用。現(xiàn)代科技發(fā)展帶動(dòng)了智能化變壓器的發(fā)展，通過(guò)傳感元件，控制系統(tǒng)充分實(shí)現(xiàn)了新型監(jiān)測(cè)保護(hù)體系，同時(shí)具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。對(duì)電網(wǎng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行、資源合理配置具有積極影響。本文針對(duì)變壓器智能化的特點(diǎn)、功能及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了充分分析，旨在為電網(wǎng)工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供一定理論支撐。

智能電網(wǎng)；變壓器控制；智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)的發(fā)展涉及范圍廣、專業(yè)多，需要不斷進(jìn)行新科技工藝的利用，對(duì)我國(guó)電力行業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展具有重大影響作用。智能電網(wǎng)由于具有經(jīng)濟(jì)合理、集成配置、優(yōu)化性能、信息自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)，是電力行業(yè)的主要研究對(duì)象。智能電網(wǎng)根據(jù)現(xiàn)階段實(shí)際情況，一般包括基礎(chǔ)框架、支撐結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)體系。需要加強(qiáng)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的物質(zhì)載體控制，保證信息通知、應(yīng)用安全等充分實(shí)現(xiàn)智能化控制。本文針對(duì)變壓器智能化必要性、功能、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行充分探討。

1 變壓設(shè)備智能化控制要點(diǎn)

變壓器一般作為變電站中的基礎(chǔ)設(shè)備，對(duì)電能的傳輸、轉(zhuǎn)換具有重要影響作用，保證變壓器穩(wěn)定運(yùn)行是維持整個(gè)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)。作為工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)備，變壓器主要材料為金屬、絕緣材料，與金屬材料相比，絕緣材料更容易發(fā)生老化、性能降低等狀況。現(xiàn)階段，社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步帶動(dòng)了整體系統(tǒng)的控制程度更加智能合理，另一方面借助計(jì)算機(jī)、電信傳感手段的發(fā)展，社會(huì)對(duì)設(shè)備制造廠家、控制系統(tǒng)提出了更為苛刻的要求。如設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)中需要加強(qiáng)數(shù)字化接口的控制，保證其與設(shè)備充分連接，加強(qiáng)產(chǎn)品設(shè)備的可靠程度、技術(shù)含量。避免未來(lái)電力系統(tǒng)故障狀況下發(fā)生安全隱患，對(duì)于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)長(zhǎng)期穩(wěn)定用電需求具有十分顯著的社會(huì)意義。

2 變壓器的構(gòu)成

智能化變壓器通過(guò)將信息控制技術(shù)、傳感系統(tǒng)理論、計(jì)算機(jī)知識(shí)、變壓器理論基礎(chǔ)等充分結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代電壓變換、能力輸送以及遠(yuǎn)程監(jiān)控為一體的系統(tǒng)，充分滿足了現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求。變壓器構(gòu)成一般包括基礎(chǔ)元件、控制系統(tǒng)、輔助配件、傳感系統(tǒng)等部分構(gòu)成。

2.1 調(diào)節(jié)控制部件

變壓器作為電網(wǎng)的核心部件，需要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換、質(zhì)量調(diào)節(jié)，保證基本使用功能借助控制系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方式中，可分為兩種形式，即無(wú)載調(diào)壓、有載調(diào)壓。但是有載開關(guān)的機(jī)械特點(diǎn)導(dǎo)致性能差、壽命短，使用過(guò)程中易發(fā)生故障狀況，并不能充分滿足快速調(diào)節(jié)的目標(biāo)。

新科技形勢(shì)下，一新型有載分接開關(guān)的成果已經(jīng)宣布成功，該開關(guān)主要用于配電網(wǎng)中，具有使用周期長(zhǎng)、性能優(yōu)、響應(yīng)速度快、電壓穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)成本較低的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展前景廣闊。另一方面，風(fēng)機(jī)等輔助設(shè)備的低噪音、低耗能要求也對(duì)應(yīng)提出了更高更嚴(yán)要求，為了充分提高智能控制，變壓器相關(guān)元件的開發(fā)需要進(jìn)一步落實(shí)。

2.2 主控單元

變壓器需要集數(shù)據(jù)處理、傳輸、存儲(chǔ)為一體。對(duì)變壓器需要加強(qiáng)相關(guān)參數(shù)的控制監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控等相關(guān)功能。此外，變壓器設(shè)備故障狀況下，還需要及時(shí)進(jìn)行保護(hù)、預(yù)警處理，保證檢修人員能夠充分進(jìn)行故障處理，維持設(shè)備的正常運(yùn)行。主控單元將相關(guān)檢修定位、故障處理等集結(jié)為同一系統(tǒng)，通過(guò)插板式部件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了充分的控制管理，其中重難點(diǎn)在于接口方面的標(biāo)準(zhǔn)化管理。

2.3 傳感采集單元和通信單元

傳感采集單元模塊一般是組合體形式構(gòu)成，同時(shí)兼具體積小、安全簡(jiǎn)單、配置多樣等優(yōu)勢(shì)，可以充分滿足現(xiàn)代變壓器工作狀況下的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。

通信單元分析如下，借助傳輸系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸，保證相關(guān)信息及時(shí)傳至控制部件。接口根據(jù)相關(guān)規(guī)定，滿足開放性條款原則下，采用電口、光口等形式，實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的通信形式。

3 智能變壓器功能分析

3.1 測(cè)量功能分析

智能變壓器可以實(shí)現(xiàn)油箱溫度計(jì)量，從而對(duì)變壓器過(guò)熱故障、冷卻設(shè)備系統(tǒng)的異常狀況進(jìn)行預(yù)警判斷。根據(jù)繼電器相關(guān)節(jié)點(diǎn)信息、狀態(tài)信息進(jìn)行故障分析，實(shí)現(xiàn)故障檢修判斷。

如根據(jù)油箱油位得出對(duì)應(yīng)油位上下限；測(cè)量風(fēng)扇、電機(jī)等電壓電流參數(shù)判斷工作是否穩(wěn)定；根據(jù)繼電器信號(hào)分析油泵工作樁。另一方面，變壓器測(cè)量功能還體現(xiàn)在對(duì)體系的負(fù)荷、中性點(diǎn)電流的測(cè)量，作用在于充分保護(hù)工作狀態(tài)、感知相關(guān)參數(shù)信息。

3.2 計(jì)量功能分析

變壓器計(jì)量功能主要借助新型電子式互感器實(shí)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的電磁式結(jié)構(gòu)，變電站此時(shí)更具有信息化、數(shù)字化形式。電子式互感器在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的觀測(cè)環(huán)節(jié)里，對(duì)于繼電保護(hù)的提高具有重要意義。電流精確、電壓隨時(shí)監(jiān)控對(duì)于整體電力行業(yè)的穩(wěn)定服務(wù)具有重大意義，需要充分注重相關(guān)方面的研究分析工作。

3.3 監(jiān)測(cè)功能分析

變壓器的檢測(cè)功能一般應(yīng)用于500 kV以上規(guī)格，局部監(jiān)測(cè)效果良好，具有充分的抗電暈干擾能力，可監(jiān)測(cè)范圍為500~5000 pC。局部放電測(cè)試工作原理：超高頻強(qiáng)度下動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，借助傳感設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)阻抗的平衡控制，且對(duì)變化器要求較低，能夠?qū)崿F(xiàn)不斷電檢測(cè)，采樣更加快速合理，借助綜合除噪技術(shù)、小波除噪技術(shù)實(shí)現(xiàn)了整體更加科學(xué)合理的控制。

3.4 保護(hù)功能分析

變壓器需要對(duì)電流、電壓過(guò)載等狀況進(jìn)行充分的故障處理，具有良好的保護(hù)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)保護(hù)裝置的接口控制，進(jìn)行智能化保護(hù)。一般通過(guò)一定電壓、一定電流的交流或直流干接點(diǎn)方式進(jìn)行處理。此外，集成繼電保護(hù)功能具有科學(xué)合理、靈敏度高、響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)設(shè)備性能的保護(hù)具有重大意義。

4 智能變壓器發(fā)展趨勢(shì)

變壓器的發(fā)展與設(shè)備性能、控制等級(jí)、材料規(guī)格等息息相關(guān)，加強(qiáng)變壓器的設(shè)計(jì)加工，融入新型工藝，是改善產(chǎn)品性能的重要途徑。未來(lái)變壓器可能發(fā)展為小鐵芯帶大繞組的形式或大非晶鐵芯帶小繞組形式，對(duì)于變壓器的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

[1] 鄭萬(wàn)長(zhǎng).智能電網(wǎng)中智能化變壓器[J].電氣時(shí)代 產(chǎn)品與技術(shù)供配用電，2010,10:88~93.

[2] 崔凱，曲麗峰.論智能變壓器在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2011,21(13) :199~201.

[3] 鄔小波，彭珣，郭紹偉，等.變壓器鐵芯接地電流檢測(cè)裝置應(yīng)用研究[J].華北電力技術(shù)，2013 (8):38~42.

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