发电厂配电变压器综合智能保护系统关键技术

(同煤大唐塔山第二发电有限责任公司，大同 037000)

0 引 言

随着科技的持续发展，人们对电能的需求日益提高。变压器作为发电厂配电装置的重要设备直接决定着人们能否获得充足稳定的电能供应。因此对于发电厂配电电压装置综合智能保护系统关键技术的探究有着重要意义。

1 综合智能保护系统在发电厂配电变压器中的应用

传统保护系统在对发电厂配电电压装置进行保护时，主要依靠变压器保护装置、线路保护装置以及测控装置发挥功能。当上述三个装置被特定信号触发后，传统保护系统的各个保护环节将启动；传统保护系统需要借助多个机械接口将系统的保护装置与发电厂的配电变压设备相连，这不但增加了接线难度也使传统的保护系统更易遭受周围电磁的干扰，降低传统保护系统的可靠性。综合智能保护系统能够借助智能终端，将发电厂的配电变压装置进行合并为发电厂的配电变压器装置的各个设备提供统一保护。例如，出现内部故障将增大装置短路电流，使得电流互感器TA处于饱和状态，同时由于同一时间TA的基波电流为0，具有谐波高次分量,需要借助差动速断策略,并根据励磁电流与不平衡电流开展整定速断作业,此时的整定值应为复合电流的6～7倍，要大于电磁保护数据。利用I2C总线将发电厂的配电变压装置的各个设备与综合智能保护系统相连[1]。这种方式能够在实现综合保护性能的前提下，降低对相关设备机械接口的使用率，提升发电厂配电变压设备的安全性，充分发挥综合智能保护系统自动化与集成化的优势，满足发电厂配电变压装置各个设备的保护需求。如图一即为发电厂配电变压器保护装置。

2 系统关键性技术

综合智能保护系统为实现对发电厂的配电电压装置的保护，应确保对自身智能系统的有效控制和管理；当发电厂的配电变压装置出现相应故障时，综合智能保护系统能够迅速开启针对性的保护装置，防止配电变压器的相关设备受到损坏导致大面积停电现象出现。为充分解决这一问题，综合智能保护系统使用微机控制软件为发电厂配电系统的各个设备提供相对独立的微机防护。借助比率差动公平变换量原件灵敏的检测配电变压制各项设备的内部电流故障情况。微机控制系统作为综合智能保护系统的主要防护功能可以及时检测出配电变压制的故障情况，进行针对性的处理，有效清除故障产生原因。只有在综合智能保护系统防护失败后，才会启用相应的后背防护功能。在综合智能保护系统微机控制的实际运行期间，借助类似于差动保护的硬件线路对设备的电流传感器使用Y形接线。其后借助微机控制软件自动完成对电流变动值与相位的补偿系数，进而对配电变压装置所在线路进行针对性的运营维护、调校和修复。综合智能防护系统的后备防护功能主要借助侧向独立的配置方法，确保后背防护功能独立运行与主保护功能之外，完善发电厂配电变压装置的保护条件，提升智能综合保护系统的稳定性。综合智能保护系统的后背防护功能主要分为远端后备防护功能与近端防护功能。当综合智能保护系统确定自身的主保护功能失效后，会根据配电变压装置的具体位置，启动相应的远端后备防护功能或近端防护后备功能。两种后备防护功能通过装置的继电器协调运作实现确保各自运行的独立性。

3 系统关键性技术应用

3.1 微机技术应用

为充分体现微机保护技术的作用，综合智能防护系统要实现差动速断保护与比率制动保护功能，向发电厂的配电系统变压装置提供充足的保护。综合智能保护系统在主保护系统中需要配置差动继电器，并在高压侧配置过负荷保护装置与过电流保护装置。为充分实现差动速断保护功能，综合智能保护系统使用比率制动策略，依据特定比率保护设备的动作电流，当系统外部的短路电流出现增大时，迅速启用主保护装置；在确保外部不发生短路的同时，迅速启动内部短路保护装置。比率制动策略的比率是制动电流与差动电流的比值。通过计算不平衡电流的数值来判断故障产生的位置，若由外部故障引发，则制动作用较大；若有内部故障引发，则制动作用较小。一旦出现严重的内部故障，将迅速增大短路电流，使得电流互感器TA处于严重饱和状态，同时由于同一时间TA的基波电流为零,具备极强的谐波高次分量,不能仅仅依靠比率制动策略实现差动防护功能,此时需要使用差动速断策略,根据不平衡电流开展整定速断作业,整定值应为复合电流的4～5倍，要不小于电磁保护数据[2]。当配电主变压器出现内部故障时,使用差动防护策略为发电厂配电系统变压设备提供保护；若出现外部故障，则不会产生保护动作。结合实际的保护经验，应将配电系统变压装置的二次谐波制动值设置在0.01～0.02区间内；若数值设置过大会使得综合智能保护系统内的各项保护装置不能及时启动保护动作。若数值设置过小，则会导致保护装置出现错误动作。同时充分考虑铁芯质量与变压器容量等因素对基波电流与励磁涌流产生的相关影响应将制动值设置在0.15～0.20区间内。与此同时，电流互感器TA有可能在配电系统变压装置运行期间内出现线路断线的现象；若出现断线现象后，TA为0会引发配电系统的保护装置启动保护动作。针对这一现象，应依照零序电流与三相电流矢量的数值大小判定是否出现此种问题。借助微机控制技术与参照值设定，能够自动诊断TA数值，并及时向外界发布报警信号，启动相应的差动保护装置。针对容量超过10 000 kVA的配电系统变压装置，可以使用纵联差动策略替代电流速断策略。

3.2 后备防护技术

后备防护技术主要为发电厂的配电系统变压装置提供零序保护，过负荷保护以及过电流保护等策略。过电流保护策略主要用于外部故障导致的绕组过电流的现象，借助安装复合电压的闭锁装置能够依照付续过电压与正常低电压判定系统故障原因。复合性电压闭锁保护比低电压启动具备更强的灵敏性，根据额定电压的0.08～0.16倍开展整定作业。依照传统保护模式，应设置抚恤电压以及低电压继电器，同时安装过电压继电器用来确保复合性电压闭锁装置能够及时实现自身功能。过负荷保护策略需要借助一项电流I段发布预警信号，借助II段启动风扇冷却器，最终借助III段调压有载闭锁，并且以最大相电流为触发性信号，实现相应的后备保护功能。零序保护策略用于发电厂的配电系统变压装置超过110 kVA时,包括了主变零序电流、间隙零序电流元件以及主变零序电压等部分。结合配电电压设备的不同接地方式，例如，经间隙接地、不接地以及直接接地方式设置相应的配电系统变压保护方式。

4 结束语

综上所述，相比于传统的保护系统，综合智能保护系统在发电厂的配电系统变压装置方面的应用可以充分结合变压装置的实际运转情况，给出针对性的保护策略。借助微机控制技术与后备防护技术可以有效提升综合智能保护系统的稳定性，充分满足发电厂配电变压装置的保护需求。