探討數(shù)字智能變電站變壓器保護方案

　　十二五規(guī)劃以來，智能電網(wǎng)越來越受到國家的重視，數(shù)字智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，賦予了傳統(tǒng)變電站新的活力。目前，我國已經(jīng)熟練掌握110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等多個電壓等級的智能變電站建設。自2009年開始，我國開始在國內(nèi)試點數(shù)字智能變電站；2012年開始進入了全面建設智能變電站階段；計劃到2015年時，新建變電站的智能化達到40%左右，將10%的原有變電站改造成數(shù)字智能變電站。

　　1、變壓器保護系統(tǒng)概況

　　數(shù)字智能變電站較傳統(tǒng)電站而言，實現(xiàn)了利用電子通訊、人工智能技術(shù)對變電站進行一體化管理，并可以完成設備的故障診斷和決策分析等一系列功能，為電力系統(tǒng)的狀態(tài)評估診斷，太陽能風能的引入等提供了有力支撐。從系統(tǒng)構(gòu)成來看，數(shù)字智能變電站可分為站控層、間隔層、過程層、間隔通訊網(wǎng)、過程通訊網(wǎng)，五個部分構(gòu)成三層兩網(wǎng)的系統(tǒng)。變壓器繼電保護系統(tǒng)是變電站繼電保護系統(tǒng)中的重要組成部分，通常是以微機為基礎(chǔ)的數(shù)字電路，其核心元件為CPU，軟件系統(tǒng)為實時處理程序。

　　2、變壓器故障診斷研究

　　在忽略變壓器損耗的情況下，由基爾霍夫定律可知，流入各個節(jié)點的電流應該保持矢量和恒為零，但變壓器內(nèi)部存在故障說等于內(nèi)部增加了一條故障支路，故障節(jié)點的電流矢量和不在為零，此時應對故障診斷。

　　智能變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩部分。內(nèi)部故障指變壓器油箱內(nèi)的故障，主要包括：相間短路、匝間短路、單相接地等故障；外部故障指絕緣套管和引出線上的故障。數(shù)字智能變壓器的內(nèi)部故障診斷主要集中在暫態(tài)分析上，利用暫態(tài)分析變壓器內(nèi)部故障的關(guān)鍵在于匝間短路漏感參數(shù)的確定。

　　3、變壓器繼電保護系統(tǒng)

　　3.1、主保護

　　數(shù)字智能變電站變壓器主保護分為差動保護和瓦斯保護兩種。由基爾霍夫定律，變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時差動電流很大，變壓器各側(cè)有電源時差動電流很小，當差動電流大于不平衡電流時，斷路器開路，保護啟動；變壓器外部發(fā)生故障時差動電流很小，不平衡電流大于差動電流，保護不啟動。因此，差動元件的動作電流一般要大于變壓器額定電流的4～8倍。

　　3.2、后備保護

　　數(shù)字智能變電站變壓器后備保護可分為復合電壓過流保護、零序過流保護、中性點間隙保護、過負荷保護四種。微機保護采用無死區(qū)、記憶性正序電壓方向元件，來控制整個保護過程中的正方向。若此保護為相鄰元件的則正方向為變壓器指向母線；若為變壓器的后備保護，則正方向相反。

　　零序過流保護一般安裝在110kV以上的變壓器中性點位置，大型變壓器零序過流保護一般為三段保護，僅最后一段無方向性。中性點間隙保護一般應用在中性點不接地的變壓器中。過負荷保護一般分為發(fā)送警告信號、開啟冷卻風機、關(guān)閉有載調(diào)壓三步。

　　3.3、變電站現(xiàn)場調(diào)試

　　對傳統(tǒng)變電站變壓器進行改造，得到改造后的數(shù)字智能變壓器二次回路接線?，F(xiàn)場調(diào)試過程中應注意對保護進行核實和測試，對帶開關(guān)傳動進行測試。保護動作時間是衡量保護裝置性能的重要指標，對改造后的系統(tǒng)進行保護動作時間測試，看其是否滿足要求。智能斷路器較傳統(tǒng)短路器而言，減少了一些中間環(huán)節(jié)，大大縮短了保護動作時間，使變壓器差動保護更迅速。

　　4、結(jié)語

　　數(shù)字智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，賦予了傳統(tǒng)變電站新的活力。其最大程度的降低了變壓器故障次數(shù)，減輕了集控人員的工作量。本文從數(shù)字智能變電站與傳統(tǒng)變電站的區(qū)別出發(fā)，首先對變壓器繼電保護系統(tǒng)的工作流程進行了介紹。確定變壓器匝間短路漏感參數(shù)的步驟，討論了差動保護的幾個局限性。隨后對變壓器繼電保護系統(tǒng)進行了探討，分析了數(shù)字智能變電站變壓器的主保護、后備保護和現(xiàn)場調(diào)試，希望對日后數(shù)字智能變電站的改造運行起到積極的作用。