试论电力变压器的数字化保护措施

摘要：电力变电站的重要设备的重要设备是电力变压器，它的正常运行直接关系到变电站的正常运行。在本文中，根据数字化变电站的特征，提出了数字式变压器保护的实施，并且通过对比分析发现该方案对于变电站的保护具有一定的指导意义。

关键词：变压器，变电站；数字化保护

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）07-0080-02

所谓数字化变电站被定义为基于IEC61850通信协议的智能一次设备，以及二次网络设备的分级结构，可以在智能设备之间实现信息共享，建立现代化的互操作的变电站。而且，IEC61850的变电站通信协议分成数字化的过程层，间隔层和站级层这三个主要部分，通过相关联的网络通信实现层与层之间的连接。本文重点将变电站的数字保护作为重点，并且做一个简单的介绍。

1 电力变压器运行和维护的主要内容

当电力变压器投入运行之后，对于电力变压器生产厂家的工程技术人员和电气设备的运行操作人员应该加强巡查和监测。通过气味的变化，声音是否是正常的，以及温度的变化的检测等现象来判断电力变压器是否在正常工作，发现异常要及时的做出处理。

1.1 电力变压器的油温和油位

受环境温度和负载的变化大小的不同，电源的变压器油将会受到影响进而影响变压器的操作。此外，冷却器，散热器不光滑等出现异常现象也会引起电源变压器的温度上升。

在操作中，如果电力变压器油的油位是正常的，但存在减少的现象，那么这是的油位的表示可能是存在异常的，这可能是因为呼吸机出现了堵塞。如果变压器的油位过低时，这种现象则可能是由于变压器漏油或检修时未能及时对变压器的油进行补充。

1.2 检查是否有异响电力变压器

当出现“嗡嗡”的声音时，则要观察变压器有无超负荷运行的现象。如果存在“水沸腾声”则是因为变压器出现接触不良或是由于变压器的内部短路所引起的，如果存在“放电声音”，可能是由于存在套管放电或内部放电的现象，如果出现“喀啦声”，则是由于变压器的内部可能的出现故障，内不可能被击穿了，如果出现这种情况时，就应立即停止变压器的使用，并且要全面检查变压器。

1.3 检查是否有漏油的泄漏功率变压器

油变压器油的泄漏经常出现在缓冲阀和接线桩头等部位，而材料和维护过程的操作是出现这种问题的最主要的原因。所以在材料的选用时要严格，并且要对维护过程的工艺进行严格的规定。

2 电源变压器数字保护措施

决定电力变压器是否经济，安全，可靠的运行的主要因素有运行环境，生产质量和服务质量。本问主要探讨在变压器实现数字化的过程中，如何有效地防止可能出现的电力变压器故障，并且为有效的电力变压器的保护和维护提出相应的措施。

2.1 变压器数字保护

处理层主要包括合并单元（MU）以及智能操作单元这两各重要部分组成，隔离层则主要是保护智能设备（IED）通过合并单元层之间和与智能通信连接的操作单元之间的切换的过程进行保护，联合装置则提供保护所需要的每个模拟数据，智能的操作系统则实现了提供打开摄入信息的保护需求，在相同的时间间隔层的智能保护设备（IED）可实现判断结果的传输，检结果送到过程层，在过程层进行适当的处理，然后通过流程级智能操作单元对相应的命令进行执行。

与传统的变压器保护相比，数字式变压器的保护要具有非常强的工作效率，但同时这也对变电站的电源变压器提出了更高的要求主要体现在：第一，完全基于变压器上传模拟单元在相同的时间对数据进行采集，这种同步采样的操作要求是比较繁杂的；第二，变压器故障跳闸命令可以在信号传送到过程级的同时实现操作，进而实现跳闸的目的的统一；第三，由于交换机通过过程层间的大量交换的数据，因此就需要保护单位有一个非常大的数据缓冲区空间，并且要具有较强的对数据处理的功能。

2.2 硬件设计

为了充分保证变压器和实时的数据交换以及保护功能的可靠性的要求，本文则采用数字信号处理器（DSP）和MPC8247微处理器进行结合的双CPU结构，并且还采用了数字信号处理器（DSP），这是由美国德克萨斯州仪器（TI）公司的型号为TMS320F2812的设备，该处理器的应用主要为了保护技术的实现和故障信息处理等相关的功能，而MPC8247则使用自由规模公司的MPC82XX系列处理器，实现在处理器芯片实现网络数据交换，保护数据过滤等功能。通过双口RAM实现两个CPU之间的数据共享，运用这种方式可以实现两个处理器的相互独立，从而能够进一步提高相应的硬件的可靠性。

变压器数字保护的硬件结构则是由DSP和MPC8247两个主要部分组成的。MPC8247芯片的集成了高性能的嵌入式PowerPC603e内核精简指令集（RISC）和通信处理模块（CPM）。数字保护的双核心的设计与传统的设计进行比较，具有大大降低功耗和提高处理速度的有时，通信处理模块则承担相关的外设的通信任务的实现。嵌入式的PowerPC内核和系统接口单元（SIU）以及通信处理器模块（CPM），则是通过系统内部的32位的总线紧密地结合在一起，从而构成了一个强大的MPC8247处理中心。而且在MPC8247处理器中还配置了6个相应的以太网端口，根据IEC61850-9-2通信协议并且结合IEC61850-8收集的每一侧的变压器数据和过程通过GOOSE网络接收的采样间隔采样的数据网络的过程层主要用于承受通信，从而打开了数据传输的通信协议的有效性。DSP则主要是采用TI公司生产的32个高性能处理器TMS320F2812芯片并且还配置了3个以太网端口，从而完成了协议IEC61850变电站的信息收集的水平，通过集中控制系统和保护系统的通信子站，并且对数据进行显示，实现调试和其他机接口函数的发送。

2.3 性能分析

与传统变压器的保护相比数字变压器的保护，则具有以下的几方面的优点：首先，利用了电子变压器，这样电流互感器饱和的问题就不会发生，而且过电阻的电流所造成的不平衡电流也会比较小，从而进一步提高了对于变压器的差动保护的可靠性；第二，由于差动保护阈值是比较低的，因此制动系数也是比较小，这就要求我们提高差动保护器的灵敏度；第三，由于电子变压器具有良好的线性关系，对于改进的差速有很好的作用，这样就可以保护的运行的速度；第四，运用IEC61850变电站通信协议来构建一个快捷的信息共享平台，这样容易实现与其它保护和控制单元进行信息交换和转让。

2.4 加快对电网设备的更新

对于110kV的主设备和保护装置做好检测，以便及时更换变压器并且进行相应的后备保护的安全改进，这样短路故障排除会更加迅速，从而能够减少对变压器的影响。如果使用新性的CT，并且使用SF6断路器代替油基开关所取得的效果就会更好。

3 结语

在电力系统中，电力变压器是其运行的一个重要设备。为了能够使电力变压器的性能充分发挥，就要选择适当的科学的方法对电力变压器的运行和维护进行管理。基于日常维护情况和故障排除情况，制定相应的维护和预防方法，从而进一步确保电源变压器运行的安全性和可靠性，实现有效经济运行的目的。

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作者简介：程秀丽（1974—），女，吉林长春人，供职于长春供电公司变电运维工区，研究方向：变电运行管理、数字化保护。endprint