探讨数字智能变电站变压器保护方案

　　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。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。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。

　　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。