摘要：電力變電站的重要設(shè)備的重要設(shè)備是電力變壓器，它的正常運(yùn)行直接關(guān)系到變電站的正常運(yùn)行。在本文中，根據(jù)數(shù)字化變電站的特征，提出了數(shù)字式變壓器保護(hù)的實(shí)施，并且通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)該方案對(duì)于變電站的保護(hù)具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：變壓器，變電站；數(shù)字化保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）07-0080-02

所謂數(shù)字化變電站被定義為基于IEC61850通信協(xié)議的智能一次設(shè)備，以及二次網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分級(jí)結(jié)構(gòu)，可以在智能設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)信息共享，建立現(xiàn)代化的互操作的變電站。而且，IEC61850的變電站通信協(xié)議分成數(shù)字化的過(guò)程層，間隔層和站級(jí)層這三個(gè)主要部分，通過(guò)相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)層與層之間的連接。本文重點(diǎn)將變電站的數(shù)字保護(hù)作為重點(diǎn)，并且做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

1 電力變壓器運(yùn)行和維護(hù)的主要內(nèi)容

當(dāng)電力變壓器投入運(yùn)行之后，對(duì)于電力變壓器生產(chǎn)廠家的工程技術(shù)人員和電氣設(shè)備的運(yùn)行操作人員應(yīng)該加強(qiáng)巡查和監(jiān)測(cè)。通過(guò)氣味的變化，聲音是否是正常的，以及溫度的變化的檢測(cè)等現(xiàn)象來(lái)判斷電力變壓器是否在正常工作，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)的做出處理。

1.1 電力變壓器的油溫和油位

受環(huán)境溫度和負(fù)載的變化大小的不同，電源的變壓器油將會(huì)受到影響進(jìn)而影響變壓器的操作。此外，冷卻器，散熱器不光滑等出現(xiàn)異?，F(xiàn)象也會(huì)引起電源變壓器的溫度上升。

在操作中，如果電力變壓器油的油位是正常的，但存在減少的現(xiàn)象，那么這是的油位的表示可能是存在異常的，這可能是因?yàn)楹粑鼨C(jī)出現(xiàn)了堵塞。如果變壓器的油位過(guò)低時(shí)，這種現(xiàn)象則可能是由于變壓器漏油或檢修時(shí)未能及時(shí)對(duì)變壓器的油進(jìn)行補(bǔ)充。

1.2 檢查是否有異響電力變壓器

當(dāng)出現(xiàn)“嗡嗡”的聲音時(shí)，則要觀察變壓器有無(wú)超負(fù)荷運(yùn)行的現(xiàn)象。如果存在“水沸騰聲”則是因?yàn)樽儔浩鞒霈F(xiàn)接觸不良或是由于變壓器的內(nèi)部短路所引起的，如果存在“放電聲音”，可能是由于存在套管放電或內(nèi)部放電的現(xiàn)象，如果出現(xiàn)“喀啦聲”，則是由于變壓器的內(nèi)部可能的出現(xiàn)故障，內(nèi)不可能被擊穿了，如果出現(xiàn)這種情況時(shí)，就應(yīng)立即停止變壓器的使用，并且要全面檢查變壓器。

1.3 檢查是否有漏油的泄漏功率變壓器

油變壓器油的泄漏經(jīng)常出現(xiàn)在緩沖閥和接線樁頭等部位，而材料和維護(hù)過(guò)程的操作是出現(xiàn)這種問(wèn)題的最主要的原因。所以在材料的選用時(shí)要嚴(yán)格，并且要對(duì)維護(hù)過(guò)程的工藝進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定。

2 電源變壓器數(shù)字保護(hù)措施

決定電力變壓器是否經(jīng)濟(jì)，安全，可靠的運(yùn)行的主要因素有運(yùn)行環(huán)境，生產(chǎn)質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。本問(wèn)主要探討在變壓器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的過(guò)程中，如何有效地防止可能出現(xiàn)的電力變壓器故障，并且為有效的電力變壓器的保護(hù)和維護(hù)提出相應(yīng)的措施。

2.1 變壓器數(shù)字保護(hù)

處理層主要包括合并單元（MU）以及智能操作單元這兩各重要部分組成，隔離層則主要是保護(hù)智能設(shè)備（IED）通過(guò)合并單元層之間和與智能通信連接的操作單元之間的切換的過(guò)程進(jìn)行保護(hù)，聯(lián)合裝置則提供保護(hù)所需要的每個(gè)模擬數(shù)據(jù)，智能的操作系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)了提供打開(kāi)攝入信息的保護(hù)需求，在相同的時(shí)間間隔層的智能保護(hù)設(shè)備（IED）可實(shí)現(xiàn)判斷結(jié)果的傳輸，檢結(jié)果送到過(guò)程層，在過(guò)程層進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，然后通過(guò)流程級(jí)智能操作單元對(duì)相應(yīng)的命令進(jìn)行執(zhí)行。

與傳統(tǒng)的變壓器保護(hù)相比，數(shù)字式變壓器的保護(hù)要具有非常強(qiáng)的工作效率，但同時(shí)這也對(duì)變電站的電源變壓器提出了更高的要求主要體現(xiàn)在：第一，完全基于變壓器上傳模擬單元在相同的時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，這種同步采樣的操作要求是比較繁雜的；第二，變壓器故障跳閘命令可以在信號(hào)傳送到過(guò)程級(jí)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)跳閘的目的的統(tǒng)一；第三，由于交換機(jī)通過(guò)過(guò)程層間的大量交換的數(shù)據(jù)，因此就需要保護(hù)單位有一個(gè)非常大的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)空間，并且要具有較強(qiáng)的對(duì)數(shù)據(jù)處理的功能。

2.2 硬件設(shè)計(jì)

為了充分保證變壓器和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換以及保護(hù)功能的可靠性的要求，本文則采用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和MPC8247微處理器進(jìn)行結(jié)合的雙CPU結(jié)構(gòu)，并且還采用了數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），這是由美國(guó)德克薩斯州儀器（TI）公司的型號(hào)為TMS320F2812的設(shè)備，該處理器的應(yīng)用主要為了保護(hù)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和故障信息處理等相關(guān)的功能，而MPC8247則使用自由規(guī)模公司的MPC82XX系列處理器，實(shí)現(xiàn)在處理器芯片實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，保護(hù)數(shù)據(jù)過(guò)濾等功能。通過(guò)雙口RAM實(shí)現(xiàn)兩個(gè)CPU之間的數(shù)據(jù)共享，運(yùn)用這種方式可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)處理器的相互獨(dú)立，從而能夠進(jìn)一步提高相應(yīng)的硬件的可靠性。

變壓器數(shù)字保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)則是由DSP和MPC8247兩個(gè)主要部分組成的。MPC8247芯片的集成了高性能的嵌入式PowerPC603e內(nèi)核精簡(jiǎn)指令集（RISC）和通信處理模塊（CPM）。數(shù)字保護(hù)的雙核心的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，具有大大降低功耗和提高處理速度的有時(shí)，通信處理模塊則承擔(dān)相關(guān)的外設(shè)的通信任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。嵌入式的PowerPC內(nèi)核和系統(tǒng)接口單元（SIU）以及通信處理器模塊（CPM），則是通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的32位的總線緊密地結(jié)合在一起，從而構(gòu)成了一個(gè)強(qiáng)大的MPC8247處理中心。而且在MPC8247處理器中還配置了6個(gè)相應(yīng)的以太網(wǎng)端口，根據(jù)IEC61850-9-2通信協(xié)議并且結(jié)合IEC61850-8收集的每一側(cè)的變壓器數(shù)據(jù)和過(guò)程通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)接收的采樣間隔采樣的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程層主要用于承受通信，從而打開(kāi)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議的有效性。DSP則主要是采用TI公司生產(chǎn)的32個(gè)高性能處理器TMS320F2812芯片并且還配置了3個(gè)以太網(wǎng)端口，從而完成了協(xié)議IEC61850變電站的信息收集的水平，通過(guò)集中控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)的通信子站，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)調(diào)試和其他機(jī)接口函數(shù)的發(fā)送。

2.3 性能分析

與傳統(tǒng)變壓器的保護(hù)相比數(shù)字變壓器的保護(hù)，則具有以下的幾方面的優(yōu)點(diǎn)：首先，利用了電子變壓器，這樣電流互感器飽和的問(wèn)題就不會(huì)發(fā)生，而且過(guò)電阻的電流所造成的不平衡電流也會(huì)比較小，從而進(jìn)一步提高了對(duì)于變壓器的差動(dòng)保護(hù)的可靠性；第二，由于差動(dòng)保護(hù)閾值是比較低的，因此制動(dòng)系數(shù)也是比較小，這就要求我們提高差動(dòng)保護(hù)器的靈敏度；第三，由于電子變壓器具有良好的線性關(guān)系，對(duì)于改進(jìn)的差速有很好的作用，這樣就可以保護(hù)的運(yùn)行的速度；第四，運(yùn)用IEC61850變電站通信協(xié)議來(lái)構(gòu)建一個(gè)快捷的信息共享平臺(tái)，這樣容易實(shí)現(xiàn)與其它保護(hù)和控制單元進(jìn)行信息交換和轉(zhuǎn)讓。

2.4 加快對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的更新

對(duì)于110kV的主設(shè)備和保護(hù)裝置做好檢測(cè)，以便及時(shí)更換變壓器并且進(jìn)行相應(yīng)的后備保護(hù)的安全改進(jìn)，這樣短路故障排除會(huì)更加迅速，從而能夠減少對(duì)變壓器的影響。如果使用新性的CT，并且使用SF6斷路器代替油基開(kāi)關(guān)所取得的效果就會(huì)更好。

3 結(jié)語(yǔ)

在電力系統(tǒng)中，電力變壓器是其運(yùn)行的一個(gè)重要設(shè)備。為了能夠使電力變壓器的性能充分發(fā)揮，就要選擇適當(dāng)?shù)目茖W(xué)的方法對(duì)電力變壓器的運(yùn)行和維護(hù)進(jìn)行管理。基于日常維護(hù)情況和故障排除情況，制定相應(yīng)的維護(hù)和預(yù)防方法，從而進(jìn)一步確保電源變壓器運(yùn)行的安全性和可靠性，實(shí)現(xiàn)有效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

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作者簡(jiǎn)介：程秀麗（1974—），女，吉林長(zhǎng)春人，供職于長(zhǎng)春供電公司變電運(yùn)維工區(qū)，研究方向：變電運(yùn)行管理、數(shù)字化保護(hù)。endprint