智能變壓器在電網中的應用探析

摘 要 伴隨著我國電力自動化以及電子技術的持續發展，為智能電力設備提供一定的技術支持，文章將對智能變壓器結構、有關功能以及未來發展趨勢加以簡要分析。

關鍵詞 智能變壓器;電網配網;應用分析

前言

關于供電系統，其中重要的設備之一就是變壓器，其直接連接用電設備，具有數量多、容量大與分布廣的特點。通過合理運用只能變壓器，能夠準確地提供出變壓器自身狀態的情況，全面實現進行遠程操作，有效降低運行維護等方面的成本。

1變壓器智能化的現實意義

變壓器是變電站系統的核心部件，完成電能的轉換和傳輸，其可靠性對于安全穩定運行電網而言最重要的一點。變壓器主要是由電工材料組成的，使用的是絕緣材料以及金屬材料。與金屬材料相比，絕緣材料很容易破損，特別是絕緣材料（有機），非常容易老化變質，從而大大降低電氣強度。系統運行穩定性與智能化要求的提升，以及快速發展的傳感器和通信技術為電力以及能源系統制造商提出更進一步的要求。它配備不同的數字接口（可以反映設備的所有主要和次要信息）成為設備的一部分[1]。

2智能變壓器的組成

只能變壓器是通過通信技術、智能控制、傳感器、電力電子以及計算機等技術進行不斷融合升級完善所誕生的。它是一種電壓轉換、電力傳輸、在線監測于一體的多功能變壓器。主要是由變壓器通信傳輸、調節控制、主控單元以及基本部件所進行組成。

電網輸配電中變壓器是關鍵組成部分，在轉換電壓的同時，一定要具備調節與控制電壓質量的功能，這就需要靠良好性能的部件來實現。

2.1 主控單元

作為變壓器當中的核心組件，主控單元必須擁有著強大的數據儲存、通信處理與采集等功能。關于其持續發展和自控水平、設備和材料的發展都有很大的聯系。根據控制原理，對電壓、電流、功率、功率因數、溫度等參數進行實時監測和校驗，具備遙信、遙控等相關功能。如果供電回路存在故障，應及時提供保護和報警，為維修人員迅速查找和處理故障提供很好的幫助。呈現為機箱插件板破壞或分布式，其關鍵點則是標準化的通信以及接口。

2.2 傳感采集單元

傳感器采集單元的機構模式為組合式與模塊化，其主要優勢為體積小、安裝簡便以及配置靈活等特征，通過它可以實現對變壓器狀態的在線實時監測。

2.3 通信單元

變壓器系統實現智能通信可以由傳輸系統提供，并將信號傳輸到靈活控制部件。如新型光控電子式有載分接開關，用于穩定或調節電壓以達到最佳功能。對于通信接口協議而言，應該運用開放式規約，并符合IEC 61860國際標準的要求，達到高速可靠的通訊的要求[2]。

3智能變壓器的功能

（1）故障報警與監測運行數據。要全面實現 遙控、遙測與搖信功能，傳輸運行信息以及故障實時警報。主要進行負責處理的數據信息內容有：功率因數、溫度、油位、有功（無功）功率、電壓以及電流等重要的統計數據。

（2）保護功能。針對過流、過壓及內部零件破損引發的故障應具備完善的保護，并且要和系統微機自動保護裝置之間接口通信，體現出保護智能化。通常會采取借助電壓和電流要求下的交（直）流干接點模式。

（3）故障報警。當變壓器在供電區域發生故障時，將故障數據發送至主控制室，在綜合管理系統中顯示故障點、故障類型及數據等內容，協助相關維修工作人員進行快速查找問題故障，并盡快進行維修計劃。

（4）狀態診斷與評估。只能在線的動態監測（變壓器隔離力的局放、監測等）、維護執行、診斷故障、提高設備的可靠性、全面降低維護成本等。

（5）信息管理。將設備運行數據信息有效記錄，計算變壓應用時間，從而為設備檢修與管理部門提供相關信息。

（6）通信接口。通信接口應為RS485/RS232電接口或光纖接口、GPRS接口等，通信協議應符合IEC 61850國際標準;應滿足與主控室和配電網監控與數據采集系統進行數據交換的實時性和可靠性要求[3]。

4智能變壓器的發展趨勢

變壓器是變電站系統的核心部件，完成電能的轉換和傳輸，其所具備的可靠性對維持電網運行的安全穩定至關重要。智能變壓器的自動化控制程度與發展、設備和材料的發展都有很大的聯系。變壓器可以發展成具有大超導繞組的小鐵心或具有小繞組的大非晶鐵心，針對變壓器智能化的發展，至少有兩條路線：

一是運用組合集成技術形成智能組合變壓器。智能組合變壓器是將傳統的變壓器本體、開關裝置、熔斷器、分步進行裝置等輔助設備結合起來的一種變壓器。目前，它已從單一的變壓器功能發展到強迫風冷、功率測量、計算機接口等多個方向，用于控制高壓、保護、低壓和無功功率補償。智能接口的引入具有設備保護、狀態控制、數據處理、顯示狀態、完善運行等多種功能，使變壓器始終維持在最優運行狀態，成為多功能智能電氣設備。

二是運用智能型通用變壓器（IUT）。這種變壓器由電氣和電子技術組成。電子設備用于電力驅動、變頻和大功率形式。這是一項成熟的技術。近年來，高性能的電子器件被廣泛應用于一次電源系統中。高壓直流輸電的一個長期故事。目前，可控硅已采用高科技電子器件進行柔性交流輸電、新型高壓直流輸電技術以及柔性供電。以電子電氣技術制造為依托的“智能化通用變壓器”屬于能與配電系統相適應的多功能轉換器，適用于有特殊需要的中小型電網。

5結束語

綜上所述，智能電網是低碳經濟的核心組成部分。隨著環保要求不斷提升和電力自動化、電子技術的進一步發展，變壓器行業對低排放標準也將提出更高的要求。電力監控技術、供電電子技術、能源技術、新材料等正被引入變壓器設計和生產中，一次與二次一體化的技術和設計理念推動變壓器智能化水平的不斷提高是必然趨勢。智能變壓器將以其高性能、低損耗、多功能的優異性能適應智能電網的要求，變壓器行業也將朝著可持續低碳發展的方向邁進。

參考文獻

[1] 劉云鵬，程槐號，胡煥.頻率響應復數值在電力變壓器故障診斷中的應用[J].高壓電器，2019，（7）：10-14.

[2] 張珂斐，郭江，陳紅坤.基于全維度的電力變壓器智能決策支持系統研究[J].電測與儀表，2018，56，（13）：33-38，85.

[3] 孫志鵬，崔青，張志磊，等.多分類支持向量機在電力變壓器故障診斷中的應用[J].電氣技術，2019，（10）：25-28.

作者簡介

鄭贊（1980-），男，河北辛集人;學歷：本科，高級工程師，現就職單位：保定天威集團特變電氣有限公司，研究方向：電力變壓器及特型變壓器的研發。