關于電力變壓器繼電保護設計的思考

武俠

摘要：在電廠運行中，電力變壓器是極為關鍵的設備，其對于電廠線路的安全可靠運行是極為重要的，本文通過對于電力變壓器繼電保護監測系統的設計，從系統結構、系統功能、工作方式入手對其展開探討，為其進一步發展提供了創新的思路。

關鍵詞：電力變壓器；繼電保護；思考

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.140

1引言

電廠繼電保護和安全自動裝置是電廠系統的重要組成部分，對保證電廠系統的正常運行，防止事故發生或擴大起了重要作用。繼電保護是對電廠系統中發生的故障或異常情況進行檢測，從而發出報警信號，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。應根據審定的系統設計原則或審定的系統接線及要求進行繼電保護和安全自動裝置設計。

2電力變壓器繼電保護監測系統設計

2.1系統結構

電力變壓器繼電保護終端監測器包括雷擊過壓，感應過壓，接地電流，電流方向判斷檢測模塊。主要結構為羅氏線圈，積分器電路，數據采集器，CPLD，存儲器，CPU處理器，RS485數據傳輸部。接地電阻檢測模塊：包括內置非接觸傳感器，激勵脈沖信號發生單元，電流檢測單元，電壓檢測單元，數據處理器，RS485數據傳輸部。由于被監控的信號是模擬信號，這些信號并不能直接被處理器所分析與處理，故此需要ADC來將模擬信號轉換為數字信號，最終傳輸給處理器。電力變壓器繼電保護終端在線式無線監測器，包括雷擊過壓，感應過壓，接地電流，電流方向判斷檢測模塊：包括羅氏線圈，積分器電路，數據采集器，CPLD，存儲器，CPU處理器，無線數據傳輸部。接地電阻檢測模塊：包括內置非接觸傳感器，激勵脈沖信號發生單元，電流檢測單元，電壓檢測單元，數據處理器，無線數據傳輸部。

電力變壓器繼電保護終端有線通信管理單元，包括RS485接口轉SDH的2M，無線通信管理單元，包括無線轉RS485接口，RS485接口轉SDH的2M，通信管理單元包括SDH的2M轉RS485接口，RS485接口轉USB接口，服務器程序，包括實時顯示雷擊過壓，感應過壓，接地電阻，接地電流，電流方向，告警信息，曲線圖，數據記錄，拓撲圖，歷史數據導出。

2.2系統功能

電力變壓器繼電保護在線式監測系統，可實現雷擊過壓，感應過壓，接地電阻，接地電流，電流方向判斷。雷擊過壓：前端采用羅氏線圈，積分電路，數據采集及存儲，數據處理，動作電流值可調，程序捕捉數據單元脈沖時間1.2μs～50μs為雷擊過壓。感應過壓：前端采用羅氏線圈，積分電路，數據采集及存儲，數據處理，動作電流值可調，程序捕捉數據單元脈沖時間250μs～2500μs為雷擊過壓。接地電阻：包括內置非接觸傳感器，激勵脈沖信號發生單元，電流檢測單元，電壓檢測單元，數據處理器，RS485數據傳輸部，檢測范圍0～200歐姆，報警全量程可設置。接地電流：前端采用羅氏線圈，積分電路，數據采集及存儲，數據處理，檢測范圍0～400A，報警電流值可調。電流方向判斷：通過電力變壓器繼電保護接地線穿過用羅氏線圈，經過積分器傳送到復雜可編程邏輯器件CPLD，CPLD的相位檢測過程由高速ARM處理器控制。控制過程：系統上電，高速ARM處理器工作復位CPLD相位檢測，等待時間大于2s，高速ARM處理器使能CPLD相位檢測，等待時間大于1s，CPLD鎖相完成通知高速ARM處理器，高速ARM處理器讀取相位數據并存儲；高速ARM處理器復位CPLD相位檢測，等待時間大于1s，高速ARM處理器使能CPLD相位檢測，等待時間大于1s，CPLD相位完成通知高速ARM處理器，高速ARM處理器讀取相位數據和存儲數據進行比較，當比較后大于180度報警.

2.3工作方式

電力變壓器繼電保護接地線穿過羅氏線圈，羅氏線圈輸出連接到積分器模塊，積分器模塊輸出連接到10M采集/8位模塊，采集模塊輸出連接到數據處理單元，數據處理單元對采集的數據進行處理，區分是否有雷擊過壓和感應過壓，及區分是雷擊過壓還是感應過壓，數據處理單元處理完數據輸出到顯示單元和輸出接口（RS485或433M）。為了保持被采集信號的準確性，需要在信號源和A/D轉換器之間加入一個采樣/保持電路來確保信號源的可靠性。為了提高系統的準確性，采樣/保持電路的采樣時間越短越好，其保持時間越長越好。A/D轉換器具有很多類型，一般采用逐次逼近型的A/D轉換器。電力變壓器繼電保護接地線穿過羅氏線圈，羅氏線圈輸出連接到積分器模塊，積分器模塊輸出連接到10k/24位采集模塊，采集模塊輸出連接到數據處理單元，數據處理單元對采集的數據進行處理并計算接地電流值及計算相位值，數據處理單元處理完數據輸出到顯示單元和輸出接口（RS485或433M）。電力變壓器繼電保護接地線穿過傳感器，數據處理單元觸發脈沖發生模塊，脈沖發生模塊輸出連接到傳感器，傳感器輸出一個電流信號到數據采集模塊，數據采集模塊輸出到數據處理單元，數據處理單元對采集的數據進行處理，計算接地電阻值，數據處理單元處理完數據輸出到顯示單元和輸出接口（RS485或433M）。輸出接口（RS485或433M）輸出連接到監測器通訊管理單元，監測器通訊管理單元將數據轉為SDH模塊2M輸出，監測器通訊管理單元遠程將數據輸出到服務器通訊管理單元，服務器通訊管理單元將SDH模塊2M信號轉為USB接口，服務器通訊管理單元輸出連接到服務器。

電力變壓器繼電保護在線式監測系統接入市電進行供電，但是對于穩壓部分的要求更高。如果穩壓模塊不夠合理，那么短時間內造成電壓值出現大幅波動，這種現象的主要危害在于，可能因為瞬時電壓故障而導致線路與設備不可逆的損壞，處理方法主要有提供不間斷電源、電壓整流器等。采用不間斷電源（UPS）、無功功率補償器（SVG）等設備可以有效地減輕電壓波動對于設備帶來的影響，起到平波的作用，同時也減輕了對于線路的損耗，是相對科學有效的辦法。