關(guān)于電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的思考

姜仁輝

摘 要：為了保證電力系統(tǒng)中變壓器設(shè)備繼電保護(hù)功能有良好的質(zhì)量，應(yīng)認(rèn)識(shí)到繼電保護(hù)的重要性，并能結(jié)合實(shí)際的供電系統(tǒng)方面繼電保護(hù)工作的實(shí)際需要，制定科學(xué)的繼電保護(hù)體系設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)推動(dòng)繼電保護(hù)工作質(zhì)量提升的目標(biāo)。本文就電力系統(tǒng)變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電力；變壓器；繼電保護(hù)；設(shè)計(jì)；思考

繼電保護(hù)裝置是電廠系統(tǒng)中關(guān)鍵的組成部分，通過(guò)繼電保護(hù)裝置作用的發(fā)揮，能提升電廠系統(tǒng)在運(yùn)行階段的安全性以及穩(wěn)定性，避免電廠在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，提升電廠發(fā)電運(yùn)行的穩(wěn)定性。尤其是在當(dāng)前電廠運(yùn)行負(fù)荷增大、供電系統(tǒng)整體規(guī)模增大的現(xiàn)代，更需要電廠能具有良好的安全穩(wěn)定性。

1 電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)方面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

當(dāng)代電力系統(tǒng)在其實(shí)際的運(yùn)行中可能會(huì)受到各種意外因素的影響，因此也就更需要繼電保護(hù)系統(tǒng)能對(duì)各種情況進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、控制，而在繼電保護(hù)方面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)的時(shí)候。而從當(dāng)代電力系統(tǒng)當(dāng)中繼電保護(hù)系統(tǒng)組成方面來(lái)看，其主要包括了感應(yīng)過(guò)壓模塊、電流流向判斷模塊、接地電流分析模塊等組成模塊。而從物理構(gòu)成方面進(jìn)行分析的時(shí)候，其主要的構(gòu)成部分為積分器電路結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)信息采集裝置、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器、數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)以及羅氏線圈等組成部分。

電力變壓器繼電保護(hù)終端在線式無(wú)線監(jiān)測(cè)器，包括雷擊過(guò)壓，感應(yīng)過(guò)壓，接地電流，電流方向判斷檢測(cè)模塊：包括羅氏線圈，積分器電路，數(shù)據(jù)采集器，CPLD，存儲(chǔ)器，CPU處理器，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸部。

電力變壓器繼電保護(hù)終端有線通信管理單元，包括RS485接口轉(zhuǎn)SDH的2M，無(wú)線通信管理單元，包括無(wú)線轉(zhuǎn)RS485接口，RS485接口轉(zhuǎn)SDH的2M，通信管理單元包括SDH的2M轉(zhuǎn)RS485接口，RS485接口轉(zhuǎn)USB接口，服務(wù)器程序，包括實(shí)時(shí)顯示雷擊過(guò)壓，感應(yīng)過(guò)壓，接地電阻，接地電流，電流方向，告警信息，曲線圖，數(shù)據(jù)記錄，拓?fù)鋱D，歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

2 電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)方面功能分析

當(dāng)代電子信息技術(shù)以及相應(yīng)設(shè)備強(qiáng)化了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能，在當(dāng)前電力系統(tǒng)方面繼電保護(hù)中實(shí)現(xiàn)了在線類型的監(jiān)測(cè)，能時(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)在其運(yùn)行階段中的各種情況。在對(duì)雷擊導(dǎo)致的電壓超載問(wèn)題進(jìn)行處理的時(shí)候，這一設(shè)備的前端采用了羅氏線圈設(shè)備，同時(shí)輔助以積分電路結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)、信息數(shù)據(jù)采集以及處理結(jié)構(gòu)。在該系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候會(huì)對(duì)單元脈沖信息進(jìn)行有監(jiān)測(cè)，并以判斷的依據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)是否是雷擊情況進(jìn)行有效判定。其次，對(duì)于感應(yīng)過(guò)壓情況的判斷處理，其前端同樣采用羅氏線圈設(shè)計(jì)方案，同時(shí)也輔助以積分電路結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)、信息數(shù)據(jù)采集以及處理結(jié)構(gòu)，而這種感應(yīng)過(guò)壓檢測(cè)和雷擊過(guò)載保護(hù)的差別主要體現(xiàn)在對(duì)單元脈沖時(shí)間的檢測(cè)上，一旦系統(tǒng)檢測(cè)到的單元脈沖時(shí)間長(zhǎng)度在250微秒到2500微妙之間則就能對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)判定。

第三，接地電阻方面的檢測(cè)組件，從其組成結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，其內(nèi)部主要有內(nèi)置非接觸類型傳感器，電流檢測(cè)單元組件、信息數(shù)據(jù)處理組件、激勵(lì)類型脈沖信號(hào)發(fā)生單元等設(shè)備組件，這一設(shè)備在進(jìn)行電阻數(shù)值檢測(cè)的時(shí)候，通常檢測(cè)范圍會(huì)被控制在0歐姆到200歐姆之間，其報(bào)警信息也可以人為進(jìn)行設(shè)定。第四，在對(duì)接地電流進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，其前端使用了羅氏線圈設(shè)備，通過(guò)組成中的數(shù)據(jù)采集以及儲(chǔ)存設(shè)備對(duì)各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且在系統(tǒng)中還存在著積分電路，其實(shí)際的檢測(cè)區(qū)間在0安培到400安培治之間，并且該系統(tǒng)中的報(bào)警電流閥值也是可以人為進(jìn)行控制，能滿足不同使用環(huán)境中的具體需要。

當(dāng)繼電保護(hù)當(dāng)中控制功能發(fā)揮作用的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)接通電流，系統(tǒng)中高性能的ARM設(shè)備會(huì)對(duì)相應(yīng)的信息進(jìn)行有效處理，現(xiàn)代相位檢測(cè)設(shè)備的性能較為強(qiáng)大，實(shí)際的檢測(cè)時(shí)間一般會(huì)控制在2秒左右。從整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行方面來(lái)看，CLPD鎖相操作完成之后就能發(fā)送信號(hào)給ARM類型數(shù)據(jù)處理器，使高速類型ARM處理設(shè)備能有效的完成對(duì)相位數(shù)據(jù)的讀取以及儲(chǔ)存。在ARM處理設(shè)備運(yùn)行使能CPLD設(shè)備的相位檢測(cè)，這一過(guò)程中的總等待時(shí)間長(zhǎng)度大約為1秒。當(dāng)CPLD相位檢測(cè)操作完成之后，就會(huì)將信息發(fā)送給ARM處理設(shè)備，高速類型的ARM設(shè)備和相位數(shù)據(jù)讀取進(jìn)行對(duì)比，在數(shù)據(jù)對(duì)比中一旦出現(xiàn)問(wèn)題就要采取有效的處理措施。

3 工作方式分析

電力變壓器繼電保護(hù)接地線穿過(guò)羅氏線圈，羅氏線圈輸出連接到積分器模塊，積分器模塊輸出連接到10M采集/8位模塊，采集模塊輸出連接到數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，區(qū)分是否有雷擊過(guò)壓和感應(yīng)過(guò)壓，及區(qū)分是雷擊過(guò)壓還是感應(yīng)過(guò)壓，數(shù)據(jù)處理單元處理完數(shù)據(jù)輸出到顯示單元和輸出接口（RS485或433M）。為了保持被采集信號(hào)的準(zhǔn)確性，需要在信號(hào)源和A/D轉(zhuǎn)換器之間加入一個(gè)采樣/保持電路來(lái)確保信號(hào)源的可靠性。為了提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，采樣/保持電路的采樣時(shí)間越短越好，其保持時(shí)間越長(zhǎng)越好。A/D轉(zhuǎn)換器具有很多類型，一般采用逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器。電力變壓器繼電保護(hù)接地線穿過(guò)羅氏線圈，羅氏線圈輸出連接到積分器模塊，積分器模塊輸出連接到10k/24位采集模塊，采集模塊輸出連接到數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并計(jì)算接地電流值及計(jì)算相位值，數(shù)據(jù)處理單元處理完數(shù)據(jù)輸出到顯示單元和輸出接口（RS485或433M）。

電力變壓器繼電保護(hù)接地線穿過(guò)傳感器，數(shù)據(jù)處理單元觸發(fā)脈沖發(fā)生模塊，脈沖發(fā)生模塊輸出連接到傳感器，傳感器輸出一個(gè)電流信號(hào)到數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊輸出到數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算接地電阻值，數(shù)據(jù)處理單元處理完數(shù)據(jù)輸出到顯示單元和輸出接口（RS485或433M）。輸出接口（RS485或433M）輸出連接到監(jiān)測(cè)器通訊管理單元，監(jiān)測(cè)器通訊管理單元將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為SDH模塊2M輸出，監(jiān)測(cè)器通訊管理單元遠(yuǎn)程將數(shù)據(jù)輸出到服務(wù)器通訊管理單元，服務(wù)器通訊管理單元將SDH模塊2M信號(hào)轉(zhuǎn)為USB接口，服務(wù)器通訊管理單元輸出連接到服務(wù)器。電力變壓器繼電保護(hù)在線式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接入市電進(jìn)行供電，但是對(duì)于穩(wěn)壓部分的要求更高。如果穩(wěn)壓模塊不夠合理，那么短時(shí)間內(nèi)造成電壓值出現(xiàn)大幅波動(dòng)，這種現(xiàn)象的主要危害在于，可能因?yàn)樗矔r(shí)電壓故障而導(dǎo)致線路與設(shè)備不可逆的損壞，處理方法主要有提供不間斷電源、電壓整流器等。采用不間斷電源（UPS）、無(wú)功功率補(bǔ)償器（SVG）等設(shè)備可以有效地減輕電壓波動(dòng)對(duì)于設(shè)備帶來(lái)的影響，起到平波的作用，同時(shí)也減輕了對(duì)于線路的損耗，是相對(duì)科學(xué)有效的辦法。

4 結(jié)束語(yǔ)

電力能源對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)運(yùn)行方面的影響十分突出，一旦社會(huì)運(yùn)行中出現(xiàn)了電力故障，那么就會(huì)對(duì)各領(lǐng)域造成較大的影響，甚至出現(xiàn)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，不利社會(huì)穩(wěn)定的向前發(fā)展。因此也就要能從源頭做好供電體系的管理工作，通過(guò)變壓器設(shè)備繼電保護(hù)裝置的運(yùn)用，就能對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行有效處理，避免故障對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生影響。

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