关于电力变压器继电保护设计的思考

姜仁辉

摘 要：为了保证电力系统中变压器设备继电保护功能有良好的质量，应认识到继电保护的重要性，并能结合实际的供电系统方面继电保护工作的实际需要，制定科学的继电保护体系设计，最终实现推动继电保护工作质量提升的目标。本文就电力系统变压器继电保护系统设计方案进行了分析。

关键词：电力；变压器；继电保护；设计；思考

继电保护装置是电厂系统中关键的组成部分，通过继电保护装置作用的发挥，能提升电厂系统在运行阶段的安全性以及稳定性，避免电厂在运行中出现故障，提升电厂发电运行的稳定性。尤其是在当前电厂运行负荷增大、供电系统整体规模增大的现代，更需要电厂能具有良好的安全稳定性。

1 电力系统中继电保护方面系统结构分析

当代电力系统在其实际的运行中可能会受到各种意外因素的影响，因此也就更需要继电保护系统能对各种情况进行精准监测、控制，而在继电保护方面监测系统进行全面监测的时候。而从当代电力系统当中继电保护系统组成方面来看，其主要包括了感应过压模块、电流流向判断模块、接地电流分析模块等组成模块。而从物理构成方面进行分析的时候，其主要的构成部分为积分器电路结构、数据信息采集装置、数据储存器、数据传输结构以及罗氏线圈等组成部分。

电力变压器继电保护终端在线式无线监测器，包括雷击过压，感应过压，接地电流，电流方向判断检测模块：包括罗氏线圈，积分器电路，数据采集器，CPLD，存储器，CPU处理器，无线数据传输部。

电力变压器继电保护终端有线通信管理单元，包括RS485接口转SDH的2M，无线通信管理单元，包括无线转RS485接口，RS485接口转SDH的2M，通信管理单元包括SDH的2M转RS485接口，RS485接口转USB接口，服务器程序，包括实时显示雷击过压，感应过压，接地电阻，接地电流，电流方向，告警信息，曲线图，数据记录，拓扑图，历史数据导出。

2 电力系统中继电保护方面功能分析

当代电子信息技术以及相应设备强化了监测系统的性能，在当前电力系统方面继电保护中实现了在线类型的监测，能时时监控电力系统在其运行阶段中的各种情况。在对雷击导致的电压超载问题进行处理的时候，这一设备的前端采用了罗氏线圈设备，同时辅助以积分电路结构、数据处理结构、信息数据采集以及处理结构。在该系统运行的时候会对单元脉冲信息进行有监测，并以判断的依据为基础，对是否是雷击情况进行有效判定。其次，对于感应过压情况的判断处理，其前端同样采用罗氏线圈设计方案，同时也辅助以积分电路结构、数据处理结构、信息数据采集以及处理结构，而这种感应过压检测和雷击过载保护的差别主要体现在对单元脉冲时间的检测上，一旦系统检测到的单元脉冲时间长度在250微秒到2500微妙之间则就能对其进行精准判定。

第三，接地电阻方面的检测组件，从其组成结构方面来看，其内部主要有内置非接触类型传感器，电流检测单元组件、信息数据处理组件、激励类型脉冲信号发生单元等设备组件，这一设备在进行电阻数值检测的时候，通常检测范围会被控制在0欧姆到200欧姆之间，其报警信息也可以人为进行设定。第四，在对接地电流进行检测的时候，其前端使用了羅氏线圈设备，通过组成中的数据采集以及储存设备对各种信息数据进行处理，并且在系统中还存在着积分电路，其实际的检测区间在0安培到400安培治之间，并且该系统中的报警电流阀值也是可以人为进行控制，能满足不同使用环境中的具体需要。

当继电保护当中控制功能发挥作用的时候，系统会接通电流，系统中高性能的ARM设备会对相应的信息进行有效处理，现代相位检测设备的性能较为强大，实际的检测时间一般会控制在2秒左右。从整个系统运行方面来看，CLPD锁相操作完成之后就能发送信号给ARM类型数据处理器，使高速类型ARM处理设备能有效的完成对相位数据的读取以及储存。在ARM处理设备运行使能CPLD设备的相位检测，这一过程中的总等待时间长度大约为1秒。当CPLD相位检测操作完成之后，就会将信息发送给ARM处理设备，高速类型的ARM设备和相位数据读取进行对比，在数据对比中一旦出现问题就要采取有效的处理措施。

3 工作方式分析

电力变压器继电保护接地线穿过罗氏线圈，罗氏线圈输出连接到积分器模块，积分器模块输出连接到10M采集/8位模块，采集模块输出连接到数据处理单元，数据处理单元对采集的数据进行处理，区分是否有雷击过压和感应过压，及区分是雷击过压还是感应过压，数据处理单元处理完数据输出到显示单元和输出接口（RS485或433M）。为了保持被采集信号的准确性，需要在信号源和A/D转换器之间加入一个采样/保持电路来确保信号源的可靠性。为了提高系统的准确性，采样/保持电路的采样时间越短越好，其保持时间越长越好。A/D转换器具有很多类型，一般采用逐次逼近型的A/D转换器。电力变压器继电保护接地线穿过罗氏线圈，罗氏线圈输出连接到积分器模块，积分器模块输出连接到10k/24位采集模块，采集模块输出连接到数据处理单元，数据处理单元对采集的数据进行处理并计算接地电流值及计算相位值，数据处理单元处理完数据输出到显示单元和输出接口（RS485或433M）。

电力变压器继电保护接地线穿过传感器，数据处理单元触发脉冲发生模块，脉冲发生模块输出连接到传感器，传感器输出一个电流信号到数据采集模块，数据采集模块输出到数据处理单元，数据处理单元对采集的数据进行处理，计算接地电阻值，数据处理单元处理完数据输出到显示单元和输出接口（RS485或433M）。输出接口（RS485或433M）输出连接到监测器通讯管理单元，监测器通讯管理单元将数据转为SDH模块2M输出，监测器通讯管理单元远程将数据输出到服务器通讯管理单元，服务器通讯管理单元将SDH模块2M信号转为USB接口，服务器通讯管理单元输出连接到服务器。电力变压器继电保护在线式监测系统接入市电进行供电，但是对于稳压部分的要求更高。如果稳压模块不够合理，那么短时间内造成电压值出现大幅波动，这种现象的主要危害在于，可能因为瞬时电压故障而导致线路与设备不可逆的损坏，处理方法主要有提供不间断电源、电压整流器等。采用不间断电源（UPS）、无功功率补偿器（SVG）等设备可以有效地减轻电压波动对于设备带来的影响，起到平波的作用，同时也减轻了对于线路的损耗，是相对科学有效的办法。

4 结束语

电力能源对于现代社会运行方面的影响十分突出，一旦社会运行中出现了电力故障，那么就会对各领域造成较大的影响，甚至出现巨大的经济损失，不利社会稳定的向前发展。因此也就要能从源头做好供电体系的管理工作，通过变压器设备继电保护装置的运用，就能对突发事件进行有效处理，避免故障对系统运行产生影响。

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