淺析智能變壓器的應用

徐占寶，田文慧

1保定天威集團特變電氣有限公司；2保定保菱變壓器有限公司

淺析智能變壓器的應用

徐占寶1，田文慧2

1保定天威集團特變電氣有限公司；2保定保菱變壓器有限公司

眾所周知，有關的智能變壓器的研究工作正在逐漸受到重視，這不僅是因為智能變壓器在電力系統(tǒng)中的重要作用。本文主要介紹了智能變壓器的基本理論技術，在此基礎上進一步介紹智能變壓器的重要作用，其中具體提出了依據(jù)當前技術下，有關智能變壓器的狀態(tài)檢修問題，提對對產(chǎn)生的故障進行解決的基本方法，希望能夠有一定積極意義。

傳感器；檢測指標；數(shù)據(jù)加工

前言

實際上，進入21世紀以來，伴隨著電網(wǎng)運行水平的不斷提高，各省市級別的調(diào)度中心本身產(chǎn)生了更多具體的操作要求，目的在意更為有效的掌握電網(wǎng)的具體狀態(tài)信息，以提高電網(wǎng)的可控性。另一方面的情況是，在現(xiàn)代計算機技術的平臺下，由于通訊技術飛速發(fā)展的緣由，傳統(tǒng)模式的二次設備早已經(jīng)得到了更改，基于這樣的原因，有關變電站自動化的問題已經(jīng)由所謂的討論階段進階到了實戰(zhàn)階段。

1.智能變壓器基本介紹

1.1技術現(xiàn)狀

具體而言，有關國家電網(wǎng)公司的“十一五”規(guī)劃已經(jīng)將變電站綜合自動化技術視為國家的重點發(fā)展技術領域，用以建設國家搶單電網(wǎng)，提供強大的技術性屏障支持。也是基于此，一大批數(shù)字化變電站才由此產(chǎn)生，也有一些專家將所謂的數(shù)字化變電站解釋成：設備智能化、設備網(wǎng)絡化以及運行數(shù)字化。國際上，加拿大的SY?PROTEC公司早在上世紀七十年代就推出了一套完整的變壓器在線故障檢測系統(tǒng)。這套系統(tǒng)可以說是世界上最早的有關變壓器故障檢測的在線生態(tài)系統(tǒng)。

1.2重大意義

電力變壓器作為輸、配電系統(tǒng)中最為重要的設備，可以說一個變壓器的效率如何直接代與整個部門的收益掛鉤。傳統(tǒng)上，拋售一個變壓器的主體方法是檢查外觀、理化，進行高壓試驗和繼電保護等方面，但這些舊方法基本上屬于“沒有用”的常規(guī)性檢查，能夠也僅能提供變壓器已經(jīng)出現(xiàn)故障之后的事后信息，即指的是只有已經(jīng)發(fā)生事故才能讓技術人員知曉，很顯然，這與現(xiàn)代化狀態(tài)下預先維護的基本趨勢之間是不相符合的。因此，為了讓變壓器維護技術符合時代技術的發(fā)展要求，智能的在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生了，它的出現(xiàn)使得過去收集信息的局限性不復存在。

2.智能變壓器的技術支持

2.1基本分析

基本上，當代智能變壓器支持的標準通訊協(xié)議模式包括TCP/ IP以及IEC61850。并且其本身也有互操作性這一特性，能夠做到與任意廠商的IED互聯(lián)。內(nèi)嵌維護界面方面，采用的是Web，也能夠?qū)崿F(xiàn)遠程的維護操作，也帶有著在線實時跟蹤自診功能，用以確定在系統(tǒng)出現(xiàn)一定異常的情況下能夠及時報警。而外體殼體上，采用的是標準為十九英寸的機柜,擁有著一個內(nèi)置電源調(diào)控器和良好的空調(diào)系統(tǒng),用以滿足需要在室外長期操作的要求，能夠做到在極端工作環(huán)境下甚至在受到電磁干擾的環(huán)境下穩(wěn)定平穩(wěn)的運行。

2.2常見故障介紹

按照不同的方法，我們可以將變壓器運行過程中出現(xiàn)的故障種類分為：內(nèi)部故障還是外部故障（按變壓器本體），即把油箱內(nèi)部之間的繞組之間發(fā)生的相間短路等等稱為內(nèi)部故障，反之成為外部故障；也可以依據(jù)變壓器結構可分為繞組故障、鐵芯故障、油質(zhì)故障、附件故障；按回路的不同劃分為電路故障、磁路故障、油路故障；從故障發(fā)生的部位可分為絕緣故障、鐵芯故障、分接開關故障、套管故障等。因此我們看到，有掛變壓器的各種劃分類型的故障都有可能關于整個內(nèi)絕緣的安危，不論是外部還是內(nèi)部原因?qū)е碌淖儔浩鲀?nèi)部故障，都可以依照性質(zhì)劃分為放電類故障放熱類故障。

3.智能變壓器的應用

3.1對繞組電壓、電流的監(jiān)控

通常，如果在變壓器的內(nèi)部以及本體上集成一種電壓傳感器的話，這種傳感器在形式上具有可以有以下選擇：電磁式、電容式以及光電式。目前來看，我們已經(jīng)可以應用到一套完全成熟的監(jiān)測方法了。但是我們又要看到，傳感器不論采用的模式是電磁式還是電容式，它的容量逗比傳統(tǒng)的PT小很很多。如果在可以滿足精度要求和信噪比要求的情況下，只供A/D轉(zhuǎn)換用，低壓側(cè)小于1mA就可以視為滿足要求。事實上，盡管目前來看有關套管的CT技術已經(jīng)很成熟了，但考慮到數(shù)字化后其CT的容量還是很小，因此我們目前還是應主要以這種形式為主，將變壓器本體的安裝優(yōu)先于其他形式，將作為TIED的輸入分析類信號以打包的形式通過網(wǎng)絡傳送到系統(tǒng)。同理，其與電壓信號比較接近，可以將電流信號直接進行數(shù)字化，以在在滿足精度和信噪比數(shù)值的情況下，可以有很小的容量。

3.2對油溫的監(jiān)控

顧名思義，當變壓器的油面溫度發(fā)生異常變化時，可以說明變壓器已經(jīng)出現(xiàn)了過熱的故障，這其實可以采用紅外溫度傳感技術，用以對上層油溫進行基本常規(guī)的檢測。所謂的紅外傳感器技術，是近幾年來新興的起來的監(jiān)溫技術，它的基本技術特征是可以進行遠距離、非以及高溫高壓狀態(tài)下對變壓器的測量操作，而且可以實現(xiàn)反應速度快，靈準確度高，安全系數(shù)好，使用周期長等良好特性。

3.3對鐵芯接地線電流的監(jiān)測

事實上，當鐵芯上存有兩個或超過兩個（多個）的接地時，各個接地點之間會形成不同的閉合回路，這種閉合回路會將交鏈部分磁通，感生電動勢，形成環(huán)流，最終使得局部溫度過熱，甚至可能會燒毀鐵芯。這就是所謂的變壓器鐵芯多點接地，我們也可以依照接地點的不同位置，使得流過鐵芯不同接地線的電流之間變得各不相同，甚至可以達到幾安至幾十安培之間，還可以繼續(xù)依照鐵芯接地電流大小的不同，依照油色譜來進一步判斷接地點的位置，我們通常采用的是技術設備為有源零磁通電流型傳感器。

4.結語

本文對智能變壓器基本理論以及其在線監(jiān)測技術的研究進行了基礎性介紹，進一步研究了有關變壓器出現(xiàn)故障時的診斷方法，進一步研究了如何運用光纖測溫技術來對器材內(nèi)部溫度進行實時性檢查，研究了如何利用電壓，電流傳感器來進行同步的電壓電流在線監(jiān)測。最終探討了如何利用軟件技術來實現(xiàn)在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立，以實現(xiàn)對各種采集到的信息進行實時操作處理的可能性，最終進行判斷其是否已經(jīng)產(chǎn)生故障，從而進一步作出方案。

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