關(guān)于電力變壓器繼電保護設(shè)計的思考

武俠

摘要：在電廠運行中，電力變壓器是極為關(guān)鍵的設(shè)備，其對于電廠線路的安全可靠運行是極為重要的，本文通過對于電力變壓器繼電保護監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能、工作方式入手對其展開探討，為其進一步發(fā)展提供了創(chuàng)新的思路。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；繼電保護；思考

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.140

1引言

電廠繼電保護和安全自動裝置是電廠系統(tǒng)的重要組成部分，對保證電廠系統(tǒng)的正常運行，防止事故發(fā)生或擴大起了重要作用。繼電保護是對電廠系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進行檢測，從而發(fā)出報警信號，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。應(yīng)根據(jù)審定的系統(tǒng)設(shè)計原則或?qū)彾ǖ南到y(tǒng)接線及要求進行繼電保護和安全自動裝置設(shè)計。

2電力變壓器繼電保護監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電力變壓器繼電保護終端監(jiān)測器包括雷擊過壓，感應(yīng)過壓，接地電流，電流方向判斷檢測模塊。主要結(jié)構(gòu)為羅氏線圈，積分器電路，數(shù)據(jù)采集器，CPLD，存儲器，CPU處理器，RS485數(shù)據(jù)傳輸部。接地電阻檢測模塊：包括內(nèi)置非接觸傳感器，激勵脈沖信號發(fā)生單元，電流檢測單元，電壓檢測單元，數(shù)據(jù)處理器，RS485數(shù)據(jù)傳輸部。由于被監(jiān)控的信號是模擬信號，這些信號并不能直接被處理器所分析與處理，故此需要ADC來將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最終傳輸給處理器。電力變壓器繼電保護終端在線式無線監(jiān)測器，包括雷擊過壓，感應(yīng)過壓，接地電流，電流方向判斷檢測模塊：包括羅氏線圈，積分器電路，數(shù)據(jù)采集器，CPLD，存儲器，CPU處理器，無線數(shù)據(jù)傳輸部。接地電阻檢測模塊：包括內(nèi)置非接觸傳感器，激勵脈沖信號發(fā)生單元，電流檢測單元，電壓檢測單元，數(shù)據(jù)處理器，無線數(shù)據(jù)傳輸部。

電力變壓器繼電保護終端有線通信管理單元，包括RS485接口轉(zhuǎn)SDH的2M，無線通信管理單元，包括無線轉(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，包括實時顯示雷擊過壓，感應(yīng)過壓，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，拓撲圖，歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

2.2系統(tǒng)功能

電力變壓器繼電保護在線式監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)雷擊過壓，感應(yīng)過壓，接地電阻，接地電流，電流方向判斷。雷擊過壓：前端采用羅氏線圈，積分電路，數(shù)據(jù)采集及存儲，數(shù)據(jù)處理，動作電流值可調(diào)，程序捕捉數(shù)據(jù)單元脈沖時間1.2μs～50μs為雷擊過壓。感應(yīng)過壓：前端采用羅氏線圈，積分電路，數(shù)據(jù)采集及存儲，數(shù)據(jù)處理，動作電流值可調(diào)，程序捕捉數(shù)據(jù)單元脈沖時間250μs～2500μs為雷擊過壓。接地電阻：包括內(nèi)置非接觸傳感器，激勵脈沖信號發(fā)生單元，電流檢測單元，電壓檢測單元，數(shù)據(jù)處理器，RS485數(shù)據(jù)傳輸部，檢測范圍0～200歐姆，報警全量程可設(shè)置。接地電流：前端采用羅氏線圈，積分電路，數(shù)據(jù)采集及存儲，數(shù)據(jù)處理，檢測范圍0～400A，報警電流值可調(diào)。電流方向判斷：通過電力變壓器繼電保護接地線穿過用羅氏線圈，經(jīng)過積分器傳送到復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，CPLD的相位檢測過程由高速ARM處理器控制。控制過程：系統(tǒng)上電，高速ARM處理器工作復(fù)位CPLD相位檢測，等待時間大于2s，高速ARM處理器使能CPLD相位檢測，等待時間大于1s，CPLD鎖相完成通知高速ARM處理器，高速ARM處理器讀取相位數(shù)據(jù)并存儲；高速ARM處理器復(fù)位CPLD相位檢測，等待時間大于1s，高速ARM處理器使能CPLD相位檢測，等待時間大于1s，CPLD相位完成通知高速ARM處理器，高速ARM處理器讀取相位數(shù)據(jù)和存儲數(shù)據(jù)進行比較，當(dāng)比較后大于180度報警.

2.3工作方式

電力變壓器繼電保護接地線穿過羅氏線圈，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)處理單元對采集的數(shù)據(jù)進行處理，區(qū)分是否有雷擊過壓和感應(yīng)過壓，及區(qū)分是雷擊過壓還是感應(yīng)過壓，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的準確性，需要在信號源和A/D轉(zhuǎn)換器之間加入一個采樣/保持電路來確保信號源的可靠性。為了提高系統(tǒng)的準確性，采樣/保持電路的采樣時間越短越好，其保持時間越長越好。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接地線穿過羅氏線圈，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)處理單元對采集的數(shù)據(jù)進行處理并計算接地電流值及計算相位值，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接地線穿過傳感器，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，傳感器輸出一個電流信號到數(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)處理單元對采集的數(shù)據(jù)進行處理，計算接地電阻值，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)測器通訊管理單元，監(jiān)測器通訊管理單元將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為SDH模塊2M輸出，監(jiān)測器通訊管理單元遠程將數(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在線式監(jiān)測系統(tǒng)接入市電進行供電，但是對于穩(wěn)壓部分的要求更高。如果穩(wěn)壓模塊不夠合理，那么短時間內(nèi)造成電壓值出現(xiàn)大幅波動，這種現(xiàn)象的主要危害在于，可能因為瞬時電壓故障而導(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）、無功功率補償器（SVG）等設(shè)備可以有效地減輕電壓波動對于設(shè)備帶來的影響，起到平波的作用，同時也減輕了對于線路的損耗，是相對科學(xué)有效的辦法。