關于電力變壓器繼電保護設計的思考

姜仁輝

摘 要：為了保證電力系統中變壓器設備繼電保護功能有良好的質量，應認識到繼電保護的重要性，并能結合實際的供電系統方面繼電保護工作的實際需要，制定科學的繼電保護體系設計，最終實現推動繼電保護工作質量提升的目標。本文就電力系統變壓器繼電保護系統設計方案進行了分析。

關鍵詞：電力；變壓器；繼電保護；設計；思考

繼電保護裝置是電廠系統中關鍵的組成部分，通過繼電保護裝置作用的發揮，能提升電廠系統在運行階段的安全性以及穩定性，避免電廠在運行中出現故障，提升電廠發電運行的穩定性。尤其是在當前電廠運行負荷增大、供電系統整體規模增大的現代，更需要電廠能具有良好的安全穩定性。

1 電力系統中繼電保護方面系統結構分析

當代電力系統在其實際的運行中可能會受到各種意外因素的影響，因此也就更需要繼電保護系統能對各種情況進行精準監測、控制，而在繼電保護方面監測系統進行全面監測的時候。而從當代電力系統當中繼電保護系統組成方面來看，其主要包括了感應過壓模塊、電流流向判斷模塊、接地電流分析模塊等組成模塊。而從物理構成方面進行分析的時候，其主要的構成部分為積分器電路結構、數據信息采集裝置、數據儲存器、數據傳輸結構以及羅氏線圈等組成部分。

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。

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 電力系統中繼電保護方面功能分析

當代電子信息技術以及相應設備強化了監測系統的性能，在當前電力系統方面繼電保護中實現了在線類型的監測，能時時監控電力系統在其運行階段中的各種情況。在對雷擊導致的電壓超載問題進行處理的時候，這一設備的前端采用了羅氏線圈設備，同時輔助以積分電路結構、數據處理結構、信息數據采集以及處理結構。在該系統運行的時候會對單元脈沖信息進行有監測，并以判斷的依據為基礎，對是否是雷擊情況進行有效判定。其次，對于感應過壓情況的判斷處理，其前端同樣采用羅氏線圈設計方案，同時也輔助以積分電路結構、數據處理結構、信息數據采集以及處理結構，而這種感應過壓檢測和雷擊過載保護的差別主要體現在對單元脈沖時間的檢測上，一旦系統檢測到的單元脈沖時間長度在250微秒到2500微妙之間則就能對其進行精準判定。

第三，接地電阻方面的檢測組件，從其組成結構方面來看，其內部主要有內置非接觸類型傳感器，電流檢測單元組件、信息數據處理組件、激勵類型脈沖信號發生單元等設備組件，這一設備在進行電阻數值檢測的時候，通常檢測范圍會被控制在0歐姆到200歐姆之間，其報警信息也可以人為進行設定。第四，在對接地電流進行檢測的時候，其前端使用了羅氏線圈設備，通過組成中的數據采集以及儲存設備對各種信息數據進行處理，并且在系統中還存在著積分電路，其實際的檢測區間在0安培到400安培治之間，并且該系統中的報警電流閥值也是可以人為進行控制，能滿足不同使用環境中的具體需要。

當繼電保護當中控制功能發揮作用的時候，系統會接通電流，系統中高性能的ARM設備會對相應的信息進行有效處理，現代相位檢測設備的性能較為強大，實際的檢測時間一般會控制在2秒左右。從整個系統運行方面來看，CLPD鎖相操作完成之后就能發送信號給ARM類型數據處理器，使高速類型ARM處理設備能有效的完成對相位數據的讀取以及儲存。在ARM處理設備運行使能CPLD設備的相位檢測，這一過程中的總等待時間長度大約為1秒。當CPLD相位檢測操作完成之后，就會將信息發送給ARM處理設備，高速類型的ARM設備和相位數據讀取進行對比，在數據對比中一旦出現問題就要采取有效的處理措施。

3 工作方式分析

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。

4 結束語

電力能源對于現代社會運行方面的影響十分突出，一旦社會運行中出現了電力故障，那么就會對各領域造成較大的影響，甚至出現巨大的經濟損失，不利社會穩定的向前發展。因此也就要能從源頭做好供電體系的管理工作，通過變壓器設備繼電保護裝置的運用，就能對突發事件進行有效處理，避免故障對系統運行產生影響。

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