智能電網(wǎng)中變壓器的應用

于正華（國網(wǎng)江蘇省電力公司鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224002）

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智能電網(wǎng)中變壓器的應用

于正華
（國網(wǎng)江蘇省電力公司鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224002）

作為電力行業(yè)中的關(guān)鍵設備，變壓器在智能電網(wǎng)中發(fā)揮核心作用?，F(xiàn)代科技發(fā)展帶動了智能化變壓器的發(fā)展，通過傳感元件，控制系統(tǒng)充分實現(xiàn)了新型監(jiān)測保護體系，同時具有節(jié)能環(huán)保的特點。對電網(wǎng)長期穩(wěn)定運行、資源合理配置具有積極影響。本文針對變壓器智能化的特點、功能及發(fā)展趨勢進行了充分分析，旨在為電網(wǎng)工程的安全穩(wěn)定運行提供一定理論支撐。

智能電網(wǎng)；變壓器控制；智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)的發(fā)展涉及范圍廣、專業(yè)多，需要不斷進行新科技工藝的利用，對我國電力行業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展具有重大影響作用。智能電網(wǎng)由于具有經(jīng)濟合理、集成配置、優(yōu)化性能、信息自動化程度高等優(yōu)勢，是電力行業(yè)的主要研究對象。智能電網(wǎng)根據(jù)現(xiàn)階段實際情況，一般包括基礎框架、支撐結(jié)構(gòu)和標準體系。需要加強整個電網(wǎng)系統(tǒng)的物質(zhì)載體控制，保證信息通知、應用安全等充分實現(xiàn)智能化控制。本文針對變壓器智能化必要性、功能、發(fā)展趨勢進行充分探討。

1 變壓設備智能化控制要點

變壓器一般作為變電站中的基礎設備，對電能的傳輸、轉(zhuǎn)換具有重要影響作用，保證變壓器穩(wěn)定運行是維持整個電網(wǎng)安全穩(wěn)定的基礎。作為工業(yè)基礎設備，變壓器主要材料為金屬、絕緣材料，與金屬材料相比，絕緣材料更容易發(fā)生老化、性能降低等狀況?，F(xiàn)階段，社會發(fā)展、科技進步帶動了整體系統(tǒng)的控制程度更加智能合理，另一方面借助計算機、電信傳感手段的發(fā)展，社會對設備制造廠家、控制系統(tǒng)提出了更為苛刻的要求。如設計制造環(huán)節(jié)中需要加強數(shù)字化接口的控制，保證其與設備充分連接，加強產(chǎn)品設備的可靠程度、技術(shù)含量。避免未來電力系統(tǒng)故障狀況下發(fā)生安全隱患，對于企業(yè)經(jīng)濟效益、社會長期穩(wěn)定用電需求具有十分顯著的社會意義。

2 變壓器的構(gòu)成

智能化變壓器通過將信息控制技術(shù)、傳感系統(tǒng)理論、計算機知識、變壓器理論基礎等充分結(jié)合，實現(xiàn)了現(xiàn)代電壓變換、能力輸送以及遠程監(jiān)控為一體的系統(tǒng)，充分滿足了現(xiàn)代社會發(fā)展需求。變壓器構(gòu)成一般包括基礎元件、控制系統(tǒng)、輔助配件、傳感系統(tǒng)等部分構(gòu)成。

2.1 調(diào)節(jié)控制部件

變壓器作為電網(wǎng)的核心部件，需要進行電壓轉(zhuǎn)換、質(zhì)量調(diào)節(jié)，保證基本使用功能借助控制系統(tǒng)得以實現(xiàn)，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方式中，可分為兩種形式，即無載調(diào)壓、有載調(diào)壓。但是有載開關(guān)的機械特點導致性能差、壽命短，使用過程中易發(fā)生故障狀況，并不能充分滿足快速調(diào)節(jié)的目標。

新科技形勢下，一新型有載分接開關(guān)的成果已經(jīng)宣布成功，該開關(guān)主要用于配電網(wǎng)中，具有使用周期長、性能優(yōu)、響應速度快、電壓穩(wěn)定、經(jīng)濟成本較低的優(yōu)勢，發(fā)展前景廣闊。另一方面，風機等輔助設備的低噪音、低耗能要求也對應提出了更高更嚴要求，為了充分提高智能控制，變壓器相關(guān)元件的開發(fā)需要進一步落實。

2.2 主控單元

變壓器需要集數(shù)據(jù)處理、傳輸、存儲為一體。對變壓器需要加強相關(guān)參數(shù)的控制監(jiān)測，實現(xiàn)遠程控制、遠程監(jiān)控等相關(guān)功能。此外，變壓器設備故障狀況下，還需要及時進行保護、預警處理，保證檢修人員能夠充分進行故障處理，維持設備的正常運行。主控單元將相關(guān)檢修定位、故障處理等集結(jié)為同一系統(tǒng)，通過插板式部件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了充分的控制管理，其中重難點在于接口方面的標準化管理。

2.3 傳感采集單元和通信單元

傳感采集單元模塊一般是組合體形式構(gòu)成，同時兼具體積小、安全簡單、配置多樣等優(yōu)勢，可以充分滿足現(xiàn)代變壓器工作狀況下的實時監(jiān)控功能。

通信單元分析如下，借助傳輸系統(tǒng)可以實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的傳輸，保證相關(guān)信息及時傳至控制部件。接口根據(jù)相關(guān)規(guī)定，滿足開放性條款原則下，采用電口、光口等形式，實現(xiàn)科學合理的通信形式。

3 智能變壓器功能分析

3.1 測量功能分析

智能變壓器可以實現(xiàn)油箱溫度計量，從而對變壓器過熱故障、冷卻設備系統(tǒng)的異常狀況進行預警判斷。根據(jù)繼電器相關(guān)節(jié)點信息、狀態(tài)信息進行故障分析，實現(xiàn)故障檢修判斷。

如根據(jù)油箱油位得出對應油位上下限；測量風扇、電機等電壓電流參數(shù)判斷工作是否穩(wěn)定；根據(jù)繼電器信號分析油泵工作樁。另一方面，變壓器測量功能還體現(xiàn)在對體系的負荷、中性點電流的測量，作用在于充分保護工作狀態(tài)、感知相關(guān)參數(shù)信息。

3.2 計量功能分析

變壓器計量功能主要借助新型電子式互感器實現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的電磁式結(jié)構(gòu)，變電站此時更具有信息化、數(shù)字化形式。電子式互感器在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的觀測環(huán)節(jié)里，對于繼電保護的提高具有重要意義。電流精確、電壓隨時監(jiān)控對于整體電力行業(yè)的穩(wěn)定服務具有重大意義，需要充分注重相關(guān)方面的研究分析工作。

3.3 監(jiān)測功能分析

變壓器的檢測功能一般應用于500 kV以上規(guī)格，局部監(jiān)測效果良好，具有充分的抗電暈干擾能力，可監(jiān)測范圍為500~5000 pC。局部放電測試工作原理：超高頻強度下動態(tài)掃描技術(shù)，借助傳感設備可以實現(xiàn)阻抗的平衡控制，且對變化器要求較低，能夠?qū)崿F(xiàn)不斷電檢測，采樣更加快速合理，借助綜合除噪技術(shù)、小波除噪技術(shù)實現(xiàn)了整體更加科學合理的控制。

3.4 保護功能分析

變壓器需要對電流、電壓過載等狀況進行充分的故障處理，具有良好的保護體系，能夠?qū)崿F(xiàn)計算機保護裝置的接口控制，進行智能化保護。一般通過一定電壓、一定電流的交流或直流干接點方式進行處理。此外，集成繼電保護功能具有科學合理、靈敏度高、響應快的優(yōu)點，對設備性能的保護具有重大意義。

4 智能變壓器發(fā)展趨勢

變壓器的發(fā)展與設備性能、控制等級、材料規(guī)格等息息相關(guān)，加強變壓器的設計加工，融入新型工藝，是改善產(chǎn)品性能的重要途徑。未來變壓器可能發(fā)展為小鐵芯帶大繞組的形式或大非晶鐵芯帶小繞組形式，對于變壓器的長遠發(fā)展具有深遠意義。

[1] 鄭萬長.智能電網(wǎng)中智能化變壓器[J].電氣時代 產(chǎn)品與技術(shù)供配用電，2010,10:88~93.

[2] 崔凱，曲麗峰.論智能變壓器在智能電網(wǎng)中的應用[J]. 科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2011,21(13) :199~201.

[3] 鄔小波，彭珣，郭紹偉，等.變壓器鐵芯接地電流檢測裝置應用研究[J].華北電力技術(shù)，2013 (8):38~42.

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