110kV变电站主变压器微机保护研究与应用

110kV变电站主变压器微机保护研究与应用

周先民

周先民

（哈密新华风能有限公司）

摘要：工业社会在不断的发展，随之对继电保护的要求也在不断的升高。为了确保居民的日常用电需求，保障供电的安全性，进一步加强继电保护的研究与完善是必不可少的。伴随着计算机技术的不断加强与创新，其也开始逐步应用于电力系统继电保护的领域之中，其中变电器的继电保护成为了主要的研究对象。本文就110kV变电站主变压器微机保护进行了相关的研究和分析。

关键词：110kV；变电站；变压器；微机保护

随着科技的发展，变电站也需要进一步的改进和加强，为了确保供电的安全性，完善继电保护是必不可少的。近年来，我国对此进行了大量的研究和实验，将微机技术应用于继电保护之中，其改变了原有的继电保护系统，去除了运作速度慢、抗震性差、灵敏度不高等缺点，使变压器的稳定性得到了大幅度的提升，进一步确保了电网运行的安全可靠。本文对变压器继电保护的发展进行了简单的介绍，并且对变压器微机保护技术进行了详细分析和说明。

一、变压器继电保护的作用

变压器继电保护能够确保整个变电站的安全运行。如果主变压器受到自然或人为因素（如雷击、错误操作等等）的影响，导致其出现短路等现象，会造成各类变压器事故的出现。为了避免故障和异常工作状态对变压器的影响，继电保护要在其出现故障的情况下确保变压器能够自动跳闸，使故障变压器能够被整个供电系统清楚，避免其进一步造成危害；如果变压器在不健康的情况下工作，继电保护也会对其产生一定的影响，工作人员要根据继电保护的影响对变压器的故障和异常进行处理，从而避免事故的发生。

二、微机继电保护概述

所谓变压器微机继电保护就是以计算机技术为基础构建的继电保护。该技术出现于二十世纪六十年代，主要在英美等国家发展和研究。在二十世纪七十年代，计算机技术得到了大幅度的发展和进步，进而微机继电保护也随之发展起来。在二十世纪七十年代后期，较为健全的样品机被研发出来，并且将其投入到继电保护的工作之中。随着计算机技术的逐步完善，微机继电保护也随之发展和完善。国内对这项技术的研究起步较晚，但是投入力度较大，进而使其得到了快速的进步和发展。到了二十世纪九十年代，我国已经进入了微机继电保护的时代。

三、110kV变电站变压器微机保护的应用

本文以某变电站为例，对110kV变电站变压器继电保护进行了详细的分析和说明。

（一）变电站简述

该电站建设于1992年，机械设备的使用时间较长，且设备老化严重，没有对齐进行及时的更新，因此室外的设备普遍会进行油开关的设置。该电站的变综自系统为ISA-300型。变压器继电保护的配置为：在正常运行的状态下，变压器应该投入差动保护、高符合电压元件、调压重瓦斯跳闸、调压升、差动跳高压侧开关等保护压板。

将该电站的继电保护改为微机继电保护之后，微机保护在不同的保护单元和检测单元都是独立的，所以如果变压器出现故障或事故，微机保护装置可以自主的完成保护和控制，不用依靠其他设备或者通信，准确可靠的将故障切除。不仅如此，微机保护还可以利用计算机通信使数据之间可以共享，实现信息的交换，使工作的配合更加合理协调，这样不仅减少了电缆等设备的投入，还增加了许多新功能，进一步提升了变压器的安全性和可靠性。该电站改造之后最大的特点就是主变保护选用了微机保护，与原有的继电保护相比，这种保护的定值整定更加精确可靠，运作动作也更加敏捷，节省了许多工作时间，提升了工作性能。

（二）ISA-300自动化系统简述

ISA-300自动化系统主要是根据变电站的自动化技术进行开发和不断创新和时间而来的，是一种新型的自动化设备，其具备多种功能，如自动化、防误闭锁、微机保护、远动通信、当地监控、数采控制等等。该系统根据网络通信技术进行创新和发展，是一种开放、分层分布式的结构，能够与生产厂家不同的保护测控装置进行无缝接入，从而为点站内各项设备的运作提供便利，成为电站安全运行的重要保障。其设计原则主要有三个方面：首先，该系统对系统的安全、稳定有一定的帮助，能够妥善处理系统中可能出现的各种故障，对系统运行效率的提升有一定的帮助；其次，该系统能够进一步简化变电站的自动化设备，并且在简化的基础上实现资源和信息的共享；最后，在二次设备之间连线的过程中，取消不必要的线路，可以从一定程度上提升对电缆的控制，进而降低互感器的负荷。该系统具备分布式系统组成、开放式系统结构、冗余化网络设计、先进的系统技术等特点。该系统主要分为站控层和间隔层两个部分。

（三）110kV电站变压器微机保护的设计方案

随着时代的发展，电站已经逐渐进入了数字化的时代，与传统的变电站相比，数字化变电站具有诸多的优势：其实现了信息的共享，其能够构建信息模型，从而是信息进行有效的共享，很大程度上提升了变电站的工作效率，并且简化了设备；其减少了变电站的投资，数字化变电站采用光电互感器，其主要应用光纤进行信息的传递，传感部分的体积和重量都较小，能够有效较少投入成本；其提升了自动化的水平，数字化变电站所使用的设备之间利用光纤进行有效的连接，光纤具有一定的绝缘效果，能够良好的防止干扰，从而很大程度上提升可靠性；此外，其还能够减少二次接线、提高测量精度等等。

数字化变电站与传统的变电站不同，将该电站数字化，从整体上可以将其分为三个层次，分别是：站控层、间隔层、以及在前两者的基础之上增加过程层。继电保护的站控层包括多个设备，主要有远动服务器、后台监控系统等等。在变压器运行的状态下，如果出现故障，后台监控系统可以发出警告，进而及时排除故障。此外，其还具备远动通信等功能；间隔层的组成设备主要有保护、表计等等，该层实现了这些设备的一体化。其能够根据站内电气接线的拓补结构合理分析开关量数据，进而实现变压器保护、控制、实时测量。此外，改变了原有的通信方式，将其转化为太网通信，从而能够实现数据的实时交换；过程层主要有电子式互感器、附属设备、智能操作箱组成。采用光纤进行状态量、实时采样值、控制命令字等信息的输送。利用智能操作箱来实现一部分一次设备的一体化，进而对一个完整的单元进行控制。目前，该电站虽然已经采取了一些自动化的改造，但是站中的互感器依旧是传统的点此互感器，因此，如果要实现这一部分的数字化改造，就要在其使用寿命达到时对其进行更换，并且一定要确保更换后的互感器具备数字和模拟两个结构。原有的二次设备和电缆可以保留，如果二次设备的使用寿命已经达到，可以对其进行更换，从而更加满足数字化的要求。

结语：

综上所述，在变电站电压器的运作过程中，继电保护能够确保变压器的安全性和稳定性，如果变压器出现故障或异常，继电保护可以对其进行及时的切除，所以继电保护是必不可少的。随着时代的发展，数字化愈加深入，实现变压器微机继电保护，有利于提升继电保护的工作效率和工作质量，从而更好的保障变压器的工作效率。

参考文献

[1]郭玉菡.110kV坨九变电站主变压器微机保护研究与应用[D].山东大学,2012.

[2]刘明忠,姜振超.北川110kV智能变电站主变压器保护及试验方法[J].四川电力技术,2011.

[3]王晓平,吕琨璐.一起110kV变电站2号主变压器保护动作分析[J].农村电气化,2015.

周先民,职务：副总工程师兼运检部主任,单位：哈密新华风能有限公司。