关于数字智能变电站变压器保护方案的探讨

杨肇辉

（国网天津市电力公司经济技术研究院，天津 300000）

关于数字智能变电站变压器保护方案的探讨

杨肇辉

（国网天津市电力公司经济技术研究院，天津 300000）

我国非常重视智能电网的建设，而数字智能变电站隶属于智能电网，可对传统的变电站进行改革。本文介绍变压器保护系统，并分析变压器的故障诊断，研究变压器继电保护系统，以期为制订数字智能变电站的变压器保护方案提供一些参考。

数字智能变电站；变压器；保护方案

智能变电站推动了变电站的改革，我国在智能变电站中广泛应用电子式互感器，给继电保护二次交流采样系统，带来巨大变化。当前数字智能变电站已成为智能电网不可或缺的组成部分。我国当前建设的智能变电站，包括多个电压等级：750 kV、500 kV、330 kV、220 kV、110 kV等。我国从2012年开始全面建设智能变电站。迄今为止，10%的变电站已接受数字智能变电站的改造，在新建变电站中有40%都属于智能化变电站。

1　变压器保护系统

与传统的变电站相比，数字智能变电站能使用人工智能和电子通讯来一体化管理变电站。数字智能变电站的功能包括设备的决策分析和故障检验，且能评估诊断电力系统的状态，支持风能、太阳能等新能源的引入。

根据系统的构成情况，可将数字智能变电站分为5个部分：过程通讯网、间隔通讯网、过程层、间隔层和站控层，数字智能变电站系统为三层两网结构。在变电站继电保护系统中，变压器的继电保护系统是一个非常重要的部分，其核心元件为CPU，基础数字电路为微机，实时处理程序为软件系统。

2　诊断变压器的故障

在不考虑变压器损耗的前提下，根据基尔霍夫定律，各个节点流入的电流的矢量和应该是恒为零的。然而由于变压器内部的故障，造成内部故障支路增加。因此，如果发现故障节点的电流矢量之和不是恒为零，就可将其诊断为变压器故障。

可将智能变压器的故障分为两个方面：外部故障和内部故障。智能变压器的外部故障主要指的是发生在引出线和绝缘套管上的故障。智能变压器的内部故障主要指的是单相接地、匝间短路和相间短路等故障。要诊断智能变压器的内部故障可从暂态分析入手，也就是确定匝间短路的漏感参数，对变压器进行暂态分析。

3　数字智能变压器的继电保护系统

3.1数字智能变压器的主保护

一般来说有两种数字智能变压器的主保护：瓦斯保护和差动保护。根据基尔霍夫定律，如果变压器内部出现了故障，就会出现很大的差动电流。有电源时，变压器各侧只有很小的差动电流，如果不平衡电流小于差动电流，就需要开路断路器，从而启动保护。如果变压器出现了外部故障，就会出现很小的差动电流，则差动电流就小于不平衡电流，不会启动保护。一般情况下变压器额定电流的4至8倍要小于差动元件的动作电流。

3.2数字智能变压器的后备保护

可将数字智能变电站的变压器后备保护分为4个部分：过负荷保护、中性点间隙保护、零序过流保护、复合电压过流保护。要控制整个保护过程的正方向，主要是使用微机保护中的记忆性正序电压方向元件和无死区元件。如果是相邻元件的保护，那么变压器的指向母线就是正方向。如果保护为变压器后备保护，那么正方向就与变压器的指向母线相反。图1为复合电压过流保护逻辑。

图1　复合电压过流保护逻辑

一般情况下主要是在110 kV以上变压器的中性点上安装零序过流保护。三段保护是大型变压器零序过流保护的重要形式，大型变压器零序过流保护的最后一段是无方向性的。在中性点不接地的变压器中主要使用中性点间隙保护。

3.3数字智能变电站的现场调试工作

改造传统的变电站的变压器，将其改造为数字智能变电站变压器，从而得到二次回路的接线。在对数字智能变电站进行现场调试工作时要注意测试和核实保护，并且测试带开关的传动。这是由于要衡量保护装置的性能的一个最重要指标就是保护动作的实践。因此要严格测试改造后系统保护动作的时间，要求系统保护动作的时间达到相关要求。与传统的断路器相比，智能断路器的中间环节更少，保护动作的时间也更短，变压器的差动保护也比传统的断路器更为快速。具体的调试方法有以下几种：第一，测试高压和低压两侧的带开关传动；第二，测试保护功能；第三，测试开出和开入；第四，核对保护定值。由于传统的保护测试设备没有配备相应的数字量输出功能，因此要配合模数转换设备来测试保护。图2为测试保护的过程原理。

图2　测试保护的过程原理

主要参考文献

［1］刘哲凯，刘成智，李志超.剖析变压器［J］.科技传播，2012（19）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.16.085

TM772

A

1673-0194（2015）16-0116-01

2015-06-11