关于电力变压器继电保护设计的思考

武侠

摘要：在电厂运行中，电力变压器是极为关键的设备，其对于电厂线路的安全可靠运行是极为重要的，本文通过对于电力变压器继电保护监测系统的设计，从系统结构、系统功能、工作方式入手对其展开探讨，为其进一步发展提供了创新的思路。

关键词：电力变压器；继电保护；思考

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.140

1引言

电厂继电保护和安全自动装置是电厂系统的重要组成部分，对保证电厂系统的正常运行，防止事故发生或扩大起了重要作用。继电保护是对电厂系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。应根据审定的系统设计原则或审定的系统接线及要求进行继电保护和安全自动装置设计。

2电力变压器继电保护监测系统设计

2.1系统结构

电力变压器继电保护终端监测器包括雷击过压，感应过压，接地电流，电流方向判断检测模块。主要结构为罗氏线圈，积分器电路，数据采集器，CPLD，存储器，CPU处理器，RS485数据传输部。接地电阻检测模块：包括内置非接触传感器，激励脉冲信号发生单元，电流检测单元，电压检测单元，数据处理器，RS485数据传输部。由于被监控的信号是模拟信号，这些信号并不能直接被處理器所分析与处理，故此需要ADC来将模拟信号转换为数字信号，最终传输给处理器。电力变压器继电保护终端在线式无线监测器，包括雷击过压，感应过压，接地电流，电流方向判断检测模块：包括罗氏线圈，积分器电路，数据采集器，CPLD，存储器，CPU处理器，无线数据传输部。接地电阻检测模块：包括内置非接触传感器，激励脉冲信号发生单元，电流检测单元，电压检测单元，数据处理器，无线数据传输部。

电力变压器继电保护终端有线通信管理单元，包括RS485接口转SDH的2M，无线通信管理单元，包括无线转RS485接口，RS485接口转SDH的2M，通信管理单元包括SDH的2M转RS485接口，RS485接口转USB接口，服务器程序，包括实时显示雷击过压，感应过压，接地电阻，接地电流，电流方向，告警信息，曲线图，数据记录，拓扑图，历史数据导出。

2.2系统功能

电力变压器继电保护在线式监测系统，可实现雷击过压，感应过压，接地电阻，接地电流，电流方向判断。雷击过压：前端采用罗氏线圈，积分电路，数据采集及存储，数据处理，动作电流值可调，程序捕捉数据单元脉冲时间1.2μs～50μs为雷击过压。感应过压：前端采用罗氏线圈，积分电路，数据采集及存储，数据处理，动作电流值可调，程序捕捉数据单元脉冲时间250μs～2500μs为雷击过压。接地电阻：包括内置非接触传感器，激励脉冲信号发生单元，电流检测单元，电压检测单元，数据处理器，RS485数据传输部，检测范围0～200欧姆，报警全量程可设置。接地电流：前端采用罗氏线圈，积分电路，数据采集及存储，数据处理，检测范围0～400A，报警电流值可调。电流方向判断：通过电力变压器继电保护接地线穿过用罗氏线圈，经过积分器传送到复杂可编程逻辑器件CPLD，CPLD的相位检测过程由高速ARM处理器控制。控制过程：系统上电，高速ARM处理器工作复位CPLD相位检测，等待时间大于2s，高速ARM处理器使能CPLD相位检测，等待时间大于1s，CPLD锁相完成通知高速ARM处理器，高速ARM处理器读取相位数据并存储；高速ARM处理器复位CPLD相位检测，等待时间大于1s，高速ARM处理器使能CPLD相位检测，等待时间大于1s，CPLD相位完成通知高速ARM处理器，高速ARM处理器读取相位数据和存储数据进行比较，当比较后大于180度报警.

2.3工作方式

电力变压器继电保护接地线穿过罗氏线圈，罗氏线圈输出连接到积分器模块，积分器模块输出连接到10M采集/8位模块，采集模块输出连接到数据处理单元，数据处理单元对采集的数据进行处理，区分是否有雷击过压和感应过压，及区分是雷击过压还是感应过压，数据处理单元处理完数据输出到显示单元和输出接口（RS485或433M）。为了保持被采集信号的准确性，需要在信号源和A/D转换器之间加入一个采样/保持电路来确保信号源的可靠性。为了提高系统的准确性，采样/保持电路的采样时间越短越好，其保持时间越长越好。A/D转换器具有很多类型，一般采用逐次逼近型的A/D转换器。电力变压器继电保护接地线穿过罗氏线圈，罗氏线圈输出连接到积分器模块，积分器模块输出连接到10k/24位采集模块，采集模块输出连接到数据处理单元，数据处理单元对采集的数据进行处理并计算接地电流值及计算相位值，数据处理单元处理完数据输出到显示单元和输出接口（RS485或433M）。电力变压器继电保护接地线穿过传感器，数据处理单元触发脉冲发生模块，脉冲发生模块输出连接到传感器，传感器输出一个电流信号到数据采集模块，数据采集模块输出到数据处理单元，数据处理单元对采集的数据进行处理，计算接地电阻值，数据处理单元处理完数据输出到显示单元和输出接口（RS485或433M）。输出接口（RS485或433M）输出连接到监测器通讯管理单元，监测器通讯管理单元将数据转为SDH模块2M输出，监测器通讯管理单元远程将数据输出到服务器通讯管理单元，服务器通讯管理单元将SDH模块2M信号转为USB接口，服务器通讯管理单元输出连接到服务器。

电力变压器继电保护在线式监测系统接入市电进行供电，但是对于稳压部分的要求更高。如果稳压模块不够合理，那么短时间内造成电压值出现大幅波动，这种现象的主要危害在于，可能因为瞬时电压故障而导致线路与设备不可逆的损坏，处理方法主要有提供不间断电源、电压整流器等。采用不间断电源（UPS）、无功功率补偿器（SVG）等设备可以有效地减轻电压波动对于设备带来的影响，起到平波的作用，同时也减轻了对于线路的损耗，是相对科学有效的办法。