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十二五规划以来,智能电网越来越受到国家的重视,数字智能变电站作为智能电网的重要组成部分,赋予了传统变电站新的活力。目前,我国已经熟练掌握110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等多个电压等级的智能变电站建设。自2009年开始,我国开始在国内试点数字智能变电站;2012年开始进入了全面建设智能变电站阶段;计划到2015年时,新建变电站的智能化达到40%左右,将10%的原有变电站改造成数字智能变电站。
1 变压器保护系统概况
数字智能变电站较传统电站而言,实现了利用电子通讯、人工智能技术对变电站进行一体化管理,并可以完成设备的故障诊断和决策分析等一系列功能,为电力系统的状态评估诊断,太阳能风能的引入等提供了有力支撑。从系统构成来看,数字智能变电站可分为站控层、间隔层、过程层、间隔通讯网、过程通讯网,五个部分构成三层两网的系统[4]。变压器继电保护系统是变电站继电保护系统中的重要组成部分,通常是以微机为基础的数字电路,其核心元件为CPU,软件系统为实时处理程序。
2 变压器故障诊断研究
在忽略变压器损耗的情况下,由基尔霍夫定律可知,流入各个节点的电流应该保持矢量和恒为零,但变压器内部存在故障说等于内部增加了一条故障支路,故障节点的电流矢量和不在为零,此时应对故障诊断。
智能变压器的故障可分为内部故障和外部故障两部分。内部故障指变压器油箱内的故障,主要包括:相间短路、匝间短路、单相接地等故障;外部故障指绝缘套管和引出线上的故障。数字智能变压器的内部故障诊断主要集中在暂态分析上,利用暂态分析变压器内部故障的关键在于匝间短路漏感参数的确定。
3 变压器继电保护系统
3.1 主保护
数字智能变电站变压器主保护分为差动保护和瓦斯保护两种。由基尔霍夫定律,变压器内部发生故障时差动电流很大,变压器各侧有电源时差动电流很小,当差动电流大于不平衡电流时,断路器开路,保护启动;变压器外部发生故障时差动电流很小,不平衡电流大于差动电流,保护不启动。因此,差动元件的动作电流一般要大于变压器额定电流的4~8倍。
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