变压器继电保护装置应用现状及改造措施

变压器继电保护装置应用现状及改造措施

冶军

国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司格尔木分公司

摘要：电力系统中继电保护发挥着极其重要的作用，在这个系统中的某个原件发生故障时，能够马上跳闸，以最大速度中断整个电路的危险因素和最小范围切断原件或者发出信号给技术人员使其采取行动。继电保护装置的合理应用还能实现对变压器容量参数等的监测，可及时发现变压器运行异常状况并发出警报，对于提升变压器运行可靠性具有积极作用。但目前来看，当前应用的继电保护装置在应用中暴露出了很多问题，主要表现为机械控制部分容易出现卡死现象、触点容易产生氧化影响保护动作的灵敏度、保护定值精度低等问题。因此，本文先对变压器继电保护装置的应用现状进行分析，之后探讨有效的改造措施。

关键词：变压器；继电保护；应用现状；改造措施

引言

当前的社会生产以及人们生活均对电力能源产生了较大的依赖，电力能源的供应质量和安全直接影响生产作业和人们的生活质量。因此，会借助变压器对电流和电压进行有效调节，在保障满足用电需求的基础上，降低能源损耗。可以说变压器是保证供电质量的关键设备。而由于当前的变压器运行压力较大，很可能出现故障问题，当变压器无法正常工作的情况下便会带来很多潜在的事故风险。从前期发生的一系列供电事故来看，事故影响往往十分深远。因此，急需通过提高继电保护装置的保护动作可靠性来保证变压器的稳定运行。

1变压器继电保护

变压器继电保护主要从两方面着手，即短路保护与瓦斯保护。其中，在短路保护环节中，主要是针对变压器的阻抗问题与过电流情况进行继电保护，针对变压器阻抗问题的保护是通过阻抗元件的保护功能来实现的，实际上就是对变电器进行自动断电处理，以规避变压器阻抗问题；而后者则需要通过变压器两侧端元件与电源电流保护装置的协同，对电流元件进行继电保护，让电流元件及其相关时间元件在经历短期运行后可自动断电，以避免变压器出现过电流问题。而在瓦斯保护中，关于变压器油箱的继电保护是关键，因为一旦油箱在运行期间出现破损等问题，会滋生出故障电弧，极有可能导致油箱内油和绝缘材质之间出现分解反应，生成大量有毒气体，所以必须要重视变压器油箱的继电保护强度，必须时可以采取断开电源的方法，向运维人员发送警报信号，便于运维人员及时对故障进行处理。

2继电保护中的故障类型

（1）开关拒合故障，此故障是继电保护装置失灵的主要原因。正常情况下电路系统的安全运行需要过电保护和电流阻断，目前国内的用电装置中，用户数量增多电容负荷增大极容易出现开关拒合的情况，开关的频繁跳闸之间关系到用户体验以及用户安全。开关的通断之间关系到供电系统整个电路的通断，常见引起开关拒合系统出现故障的原因有开关焊死、开关连接短路。（2）绝缘干扰故障，在继电保护装置中这个电路系统的重要成分和需要绝缘的元件加以保护其采用绝缘装置，但由于绝缘材料未按时检修和保护会老化或产生破损而导致绝缘失效。造成电路系统的短路和危险，使继电保护装置无法发挥其本身的作用，严重威胁整个电路的运行，在电路装置中电磁场效应的运用使继电保护装置的绝缘干扰系统发挥重要作用，其老化使他继电保护装置受到电磁场的干扰无法发挥其正常效果。

3变压器继电保护装置的改造措施

3.1硬件改造方案

在进行继电保护装置改造时，还需考虑到各类生产环节中对电力系统运行可靠性提出的不同要求，增强继电保护装置的兼容性，使其为后期升级提供便利。基于此，可以改造成插件式的硬件结构形式，即根据当前的继电保护需求将各个功能形成单一的模块，并通过总线进行连接，使之形成一个完整的整体。根据上文阐述，改造后的硬件结构功能模块应包括信号输入模块、开入开出模块、双CPU模块、通信模块、人机交互模块、电源和总线模块等。除此之外，还需在电路板上增设显示器、键盘等外部连接接口。而另一个CPU用于监控，主要功能为进行人机交互和通信。

3.2信号采集与AD转换功能实现

信号采集过程中的采样信号可被具体划分成直流信号和交流信号两大类，其中的直流信号指的是将所获得的信号通过交流转换的方式生成直流信号，此类信号采样作业的特点为算法简单，滤波方便，但也存在一定的弊端，即前期投入较大，维护困难，且信号采集同步效率偏低。而交流信号指的是，将交流信号转变为交流电压，此类信号采集方式能够有效弥补直流信号在信号采集效率方面的不足，且存在便于维护的优势。但其在采样精度方面存在一定的不足。在继电保护装置中，对于交流电压变换电路的优化设计可以提高电压互感器电压信号的快速变换，同时电压回路还可起到隔离和屏蔽电气的作用，可降低一部分高压设备运行对继电保护系统的干扰影响。同时，能够实现对输入量的再次变换，将其变为更小的二次电压，将点流量转变为电压量，保障AD转换效率。该电路的优化设计原理是，通过对二次电压的处理，使其形成微弱电压，提升其线性和波形量，控制波形失真状况。

3.3开入开出功能优化

在微机继电保护装置运行的情况下，其中的微机系统需要同步接收或者发送部分开关量形式的控制信号。但实际上，微机系统无法直接接收此类信号，需经过开关量的专用输入电路转换后生成可供微机接口接收的电平信号后进入微机系统。同样的，在输出开关量信号时，也需经过专门的输出电路转换处理后，将其形成电压信号再输出，以驱动执行元件动作。为提升开入开出信号的可靠性，需要借助开入开出回路对外部接线中存在的电磁干扰信号进行隔断处理，使数字电路处于稳定运行状态。在开入开出回路的作用下，可使在开入和开出过程中携带的干扰脉冲被隔绝在外，无法进入数字系统，有效提升了系统运行的可靠性。此外，开关量还可输出控制保护装置断路器的信号，经光藕电路的隔离放大处理后，将电源和数字系统隔断，输出合闸、跳闸和声光报警等信号指令。

3.4DSP通信功能优化

为了改善因信息同步效率偏低所造成的控制动作时效性不强的问题，可以通过对通信功能的改造来提升信息传递效率，提高控制动作效率。DSP微处理器属于一种特殊的数字信号处理器，其主要应用原理为通过对模拟信号的接收和转换处理来提高输入信号的适配度，增强系统响应效率。通常是先将模拟信号转换为0或者1的数字信号，在通过修改和删除以及强化处理使之成为能够适用不同环境的格式。同时，微处理器还存在可编程特性，能够根据系统处理需求对指令程序作出调整。将其应用于继电保护装置中，可通过对通信信号的高效处理，增强系统运行效率和控制动作响应速度。通信插件的应用可配置了一个串行接口，用于连接监控DSP和保护DSP，可实现远程监控和数据传输的功能。

结束语

总之，借助DSP微处理器对于变压器继电保护装置的改造有效提升了继电保护的动作效果。同时，经过改造处理后的继电保护装置无须过多接线，且触点元件的裸露现象得到了有效的控制，可有效提升触点灵敏度，提高继电保护动作的实效性。因此，在今后的研究中，可以将提升变压器继电保护装置保护作用作为研究要点，在其中引入多种先进的技术增强继电保护动作的可靠性，为变压器的稳定运行保驾护航。

参考文献

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