智能變壓器在電網(wǎng)中的應(yīng)用探析

摘 要 伴隨著我國電力自動(dòng)化以及電子技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，為智能電力設(shè)備提供一定的技術(shù)支持，文章將對(duì)智能變壓器結(jié)構(gòu)、有關(guān)功能以及未來發(fā)展趨勢加以簡要分析。

關(guān)鍵詞 智能變壓器;電網(wǎng)配網(wǎng);應(yīng)用分析

前言

關(guān)于供電系統(tǒng)，其中重要的設(shè)備之一就是變壓器，其直接連接用電設(shè)備，具有數(shù)量多、容量大與分布廣的特點(diǎn)。通過合理運(yùn)用只能變壓器，能夠準(zhǔn)確地提供出變壓器自身狀態(tài)的情況，全面實(shí)現(xiàn)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，有效降低運(yùn)行維護(hù)等方面的成本。

1變壓器智能化的現(xiàn)實(shí)意義

變壓器是變電站系統(tǒng)的核心部件，完成電能的轉(zhuǎn)換和傳輸，其可靠性對(duì)于安全穩(wěn)定運(yùn)行電網(wǎng)而言最重要的一點(diǎn)。變壓器主要是由電工材料組成的，使用的是絕緣材料以及金屬材料。與金屬材料相比，絕緣材料很容易破損，特別是絕緣材料（有機(jī)），非常容易老化變質(zhì)，從而大大降低電氣強(qiáng)度。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與智能化要求的提升，以及快速發(fā)展的傳感器和通信技術(shù)為電力以及能源系統(tǒng)制造商提出更進(jìn)一步的要求。它配備不同的數(shù)字接口（可以反映設(shè)備的所有主要和次要信息）成為設(shè)備的一部分[1]。

2智能變壓器的組成

只能變壓器是通過通信技術(shù)、智能控制、傳感器、電力電子以及計(jì)算機(jī)等技術(shù)進(jìn)行不斷融合升級(jí)完善所誕生的。它是一種電壓轉(zhuǎn)換、電力傳輸、在線監(jiān)測于一體的多功能變壓器。主要是由變壓器通信傳輸、調(diào)節(jié)控制、主控單元以及基本部件所進(jìn)行組成。

電網(wǎng)輸配電中變壓器是關(guān)鍵組成部分，在轉(zhuǎn)換電壓的同時(shí)，一定要具備調(diào)節(jié)與控制電壓質(zhì)量的功能，這就需要靠良好性能的部件來實(shí)現(xiàn)。

2.1 主控單元

作為變壓器當(dāng)中的核心組件，主控單元必須擁有著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、通信處理與采集等功能。關(guān)于其持續(xù)發(fā)展和自控水平、設(shè)備和材料的發(fā)展都有很大的聯(lián)系。根據(jù)控制原理，對(duì)電壓、電流、功率、功率因數(shù)、溫度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和校驗(yàn)，具備遙信、遙控等相關(guān)功能。如果供電回路存在故障，應(yīng)及時(shí)提供保護(hù)和報(bào)警，為維修人員迅速查找和處理故障提供很好的幫助。呈現(xiàn)為機(jī)箱插件板破壞或分布式，其關(guān)鍵點(diǎn)則是標(biāo)準(zhǔn)化的通信以及接口。

2.2 傳感采集單元

傳感器采集單元的機(jī)構(gòu)模式為組合式與模塊化，其主要優(yōu)勢為體積小、安裝簡便以及配置靈活等特征，通過它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測。

2.3 通信單元

變壓器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能通信可以由傳輸系統(tǒng)提供，并將信號(hào)傳輸?shù)届`活控制部件。如新型光控電子式有載分接開關(guān)，用于穩(wěn)定或調(diào)節(jié)電壓以達(dá)到最佳功能。對(duì)于通信接口協(xié)議而言，應(yīng)該運(yùn)用開放式規(guī)約，并符合IEC 61860國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，達(dá)到高速可靠的通訊的要求[2]。

3智能變壓器的功能

（1）故障報(bào)警與監(jiān)測運(yùn)行數(shù)據(jù)。要全面實(shí)現(xiàn) 遙控、遙測與搖信功能，傳輸運(yùn)行信息以及故障實(shí)時(shí)警報(bào)。主要進(jìn)行負(fù)責(zé)處理的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容有：功率因數(shù)、溫度、油位、有功（無功）功率、電壓以及電流等重要的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

（2）保護(hù)功能。針對(duì)過流、過壓及內(nèi)部零件破損引發(fā)的故障應(yīng)具備完善的保護(hù)，并且要和系統(tǒng)微機(jī)自動(dòng)保護(hù)裝置之間接口通信，體現(xiàn)出保護(hù)智能化。通常會(huì)采取借助電壓和電流要求下的交（直）流干接點(diǎn)模式。

（3）故障報(bào)警。當(dāng)變壓器在供電區(qū)域發(fā)生故障時(shí)，將故障數(shù)據(jù)發(fā)送至主控制室，在綜合管理系統(tǒng)中顯示故障點(diǎn)、故障類型及數(shù)據(jù)等內(nèi)容，協(xié)助相關(guān)維修工作人員進(jìn)行快速查找問題故障，并盡快進(jìn)行維修計(jì)劃。

（4）狀態(tài)診斷與評(píng)估。只能在線的動(dòng)態(tài)監(jiān)測（變壓器隔離力的局放、監(jiān)測等）、維護(hù)執(zhí)行、診斷故障、提高設(shè)備的可靠性、全面降低維護(hù)成本等。

（5）信息管理。將設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息有效記錄，計(jì)算變壓應(yīng)用時(shí)間，從而為設(shè)備檢修與管理部門提供相關(guān)信息。

（6）通信接口。通信接口應(yīng)為RS485/RS232電接口或光纖接口、GPRS接口等，通信協(xié)議應(yīng)符合IEC 61850國際標(biāo)準(zhǔn);應(yīng)滿足與主控室和配電網(wǎng)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的實(shí)時(shí)性和可靠性要求[3]。

4智能變壓器的發(fā)展趨勢

變壓器是變電站系統(tǒng)的核心部件，完成電能的轉(zhuǎn)換和傳輸，其所具備的可靠性對(duì)維持電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定至關(guān)重要。智能變壓器的自動(dòng)化控制程度與發(fā)展、設(shè)備和材料的發(fā)展都有很大的聯(lián)系。變壓器可以發(fā)展成具有大超導(dǎo)繞組的小鐵心或具有小繞組的大非晶鐵心，針對(duì)變壓器智能化的發(fā)展，至少有兩條路線：

一是運(yùn)用組合集成技術(shù)形成智能組合變壓器。智能組合變壓器是將傳統(tǒng)的變壓器本體、開關(guān)裝置、熔斷器、分步進(jìn)行裝置等輔助設(shè)備結(jié)合起來的一種變壓器。目前，它已從單一的變壓器功能發(fā)展到強(qiáng)迫風(fēng)冷、功率測量、計(jì)算機(jī)接口等多個(gè)方向，用于控制高壓、保護(hù)、低壓和無功功率補(bǔ)償。智能接口的引入具有設(shè)備保護(hù)、狀態(tài)控制、數(shù)據(jù)處理、顯示狀態(tài)、完善運(yùn)行等多種功能，使變壓器始終維持在最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)，成為多功能智能電氣設(shè)備。

二是運(yùn)用智能型通用變壓器（IUT）。這種變壓器由電氣和電子技術(shù)組成。電子設(shè)備用于電力驅(qū)動(dòng)、變頻和大功率形式。這是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。近年來，高性能的電子器件被廣泛應(yīng)用于一次電源系統(tǒng)中。高壓直流輸電的一個(gè)長期故事。目前，可控硅已采用高科技電子器件進(jìn)行柔性交流輸電、新型高壓直流輸電技術(shù)以及柔性供電。以電子電氣技術(shù)制造為依托的“智能化通用變壓器”屬于能與配電系統(tǒng)相適應(yīng)的多功能轉(zhuǎn)換器，適用于有特殊需要的中小型電網(wǎng)。

5結(jié)束語

綜上所述，智能電網(wǎng)是低碳經(jīng)濟(jì)的核心組成部分。隨著環(huán)保要求不斷提升和電力自動(dòng)化、電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，變壓器行業(yè)對(duì)低排放標(biāo)準(zhǔn)也將提出更高的要求。電力監(jiān)控技術(shù)、供電電子技術(shù)、能源技術(shù)、新材料等正被引入變壓器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，一次與二次一體化的技術(shù)和設(shè)計(jì)理念推動(dòng)變壓器智能化水平的不斷提高是必然趨勢。智能變壓器將以其高性能、低損耗、多功能的優(yōu)異性能適應(yīng)智能電網(wǎng)的要求，變壓器行業(yè)也將朝著可持續(xù)低碳發(fā)展的方向邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉云鵬，程槐號(hào)，胡煥.頻率響應(yīng)復(fù)數(shù)值在電力變壓器故障診斷中的應(yīng)用[J].高壓電器，2019，（7）：10-14.

[2] 張珂斐，郭江，陳紅坤.基于全維度的電力變壓器智能決策支持系統(tǒng)研究[J].電測與儀表，2018，56，（13）：33-38，85.

[3] 孫志鵬，崔青，張志磊，等.多分類支持向量機(jī)在電力變壓器故障診斷中的應(yīng)用[J].電氣技術(shù)，2019，（10）：25-28.

作者簡介

鄭贊（1980-），男，河北辛集人;學(xué)歷：本科，高級(jí)工程師，現(xiàn)就職單位：保定天威集團(tuán)特變電氣有限公司，研究方向：電力變壓器及特型變壓器的研發(fā)。