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数字智能变电站变压器保护方案的探讨

文章来源:论文网 作者:【未知】 点击:次 时间:2015/9/7 11:47:33

十二五规划以来,智能电网越来越受到国家的重视,数字智能变电站作为智能电网的重要组成部分,赋予了传统变电站新的活力。目前,我国已经熟练掌握110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等多个电压等级的智能变电站建设。自2009年开始,我国开始在国内试点数字智能变电站;2012年开始进入了全面建设智能变电站阶段;计划到2015年时,新建变电站的智能化达到40%左右,将10%的原有变电站改造成数字智能变电站。

1 变压器保护系统概况

数字智能变电站较传统电站而言,实现了利用电子通讯、人工智能技术对变电站进行一体化管理,并可以完成设备的故障诊断和决策分析等一系列功能,为电力系统的状态评估诊断,太阳能风能的引入等提供了有力支撑。从系统构成来看,数字智能变电站可分为站控层、间隔层、过程层、间隔通讯网、过程通讯网,五个部分构成三层两网的系统[4]。变压器继电保护系统是变电站继电保护系统中的重要组成部分,通常是以微机为基础的数字电路,其核心元件为CPU,软件系统为实时处理程序。

2 变压器故障诊断研究

在忽略变压器损耗的情况下,由基尔霍夫定律可知,流入各个节点的电流应该保持矢量和恒为零,但变压器内部存在故障说等于内部增加了一条故障支路,故障节点的电流矢量和不在为零,此时应对故障诊断。

智能变压器的故障可分为内部故障和外部故障两部分。内部故障指变压器油箱内的故障,主要包括:相间短路、匝间短路、单相接地等故障;外部故障指绝缘套管和引出线上的故障。数字智能变压器的内部故障诊断主要集中在暂态分析上,利用暂态分析变压器内部故障的关键在于匝间短路漏感参数的确定。

3 变压器继电保护系统

3.1 主保护

数字智能变电站变压器主保护分为差动保护和瓦斯保护两种。由基尔霍夫定律,变压器内部发生故障时差动电流很大,变压器各侧有电源时差动电流很小,当差动电流大于不平衡电流时,断路器开路,保护启动;变压器外部发生故障时差动电流很小,不平衡电流大于差动电流,保护不启动。因此,差动元件的动作电流一般要大于变压器额定电流的4~8倍。

3.2 后备保护

数字智能变电站变压器后备保护可分为复合电压过流保护、零序过流保护、中性点间隙保护、过负荷保护四种[3]。微机保护采用无死区、记忆性正序电压方向元件,来控制整个保护过程中的正方向。若此保护为相邻元件的则正方向为变压器指向母线;若为变压器的后备保护,则正方向相反。复合电压过流保护逻辑方框图见图1。

零序过流保护一般安装在110kV以上的变压器中性点位置,大型变压器零序过流保护一般为三段保护,仅最后一段无方向性。中性点间隙保护一般应用在中性点不接地的变压器中。过负荷保护一般分为发送警告信号、开启冷却风机、关闭有载调压三步。

3.3 变电站现场调试

对传统变电站变压器进行改造,得到改造后的数字智能变压器二次回路接线。现场调试过程中应注意对保护进行核实和测试,对带开关传动进行测试。保护动作时间是衡量保护装置性能的重要指标,对改造后的系统进行保护动作时间测试,看其是否满足要求。智能断路器较传统短路器而言,减少了一些中间环节,大大缩短了保护动作时间,使变压器差动保护更迅速。

4 结语

数字智能变电站作为智能电网的重要组成部分,赋予了传统变电站新的活力。其最大程度的降低了变压器故障次数,减轻了集控人员的工作量。本文从数字智能变电站与传统变电站的区别出发,首先对变压器继电保护系统的工作流程进行了介绍。确定变压器匝间短路漏感参数的步骤,讨论了差动保护的几个局限性。随后对变压器继电保护系统进行了探讨,分析了数字智能变电站变压器的主保护、后备保护和现场调试,希望对日后数字智能变电站的改造运行起到积极的作用。

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