变压器继电保护装置应用现状及改造措施

变压器继电保护装置应用现状及改造措施

万里

中煤哈密发电有限公司

摘要：继电保护装置的主要作用为对电力系统运行过程中存在的异常现象进行监测，并作出保护动作的一类安全控制装置，该装置的合理应用还能实现对变压器容量参数等的监测，可及时发现变压器运行异常状况并发出警报，对于提升变压器运行可靠性具有积极作用。但目前来看，当前应用的继电保护装置在应用中暴露出了很多问题，主要表现为机械控制部分容易出现卡死现象、触点容易产生氧化影响保护动作的灵敏度、保护定值精度低等问题。因此，本文先对变压器继电保护装置的应用现状进行分析，之后探讨有效的改造措施。

关键词：变压器；继电保护装置；保护定值；灵敏度

1继电保护系统的特性

继电保护系统具有选择性，可选择性对部分损坏装置进行停电处理，避免对整体电路进行停电造成整个电路系统的瘫痪继电保护系统分为三个保护部分，最快速的主保护和与之起到相互促进作用的次保护，当两者都失效时，辅助保护发挥着重要作用维持整个电力系统的稳定性。继电保护系统具有快速性，在电路系统发生故障时可快速切断电路，防止进一步对电路进行损坏，其主要保护内部电路装置。对于高压电装置，电路系统内部装置发生故障时应该及时停止，高温导致的电路融化应该快速切断不能延迟中断。继电保护系统具有灵敏性，指对故障系统做出反应的判断与产生应对的能力。对不同装置的微小变化的敏感型的不同，其技术也有所不同。敏感度越高其对技术的要求也就越大。

2变电系统运行中的问题

电力设备工作年限久。电力设备服役时间长短不一，部分电力设备处于长期工作状态。另一方面，用电负荷规模的提升，意味着电力设备超负荷工作现象越来越普遍，不利于维持电力设备效率。电力设备长期工作意味着设备温度环境也在逐步提升，高温则是诱发电力设备组件老化的重要因素。用户数量增多伴随着用电规模扩张，电力设备分布范围随之扩张，开展一次全面电力设备维护的时间周期也会延长；从电力维护部门角度出发，可能导致电力设备维护中顾此失彼的现象。电网布局不当。电网布局速度加快带来的效益肉眼可见，但是在电网扩张的过程中，没有很好地考虑电网结构问题，降低电网结构的布局效果。部分地区电网布局过程中没有考虑到后期需求扩展的情况，没有预留电网结构扩展的接口；一旦区域用电需求明显增加，意味着电网结构调整难度过大，对于用电需求的承受能力逐步降低，对于用电需求的扩展也造成不利影响。设备采购也是电网布局的重要环节，在设备采购过程中没有结合电网布局的实际情况，或者过于注重经济效益，对于设备自身性能和质量考虑较少。这种做法虽然获得了一时的经济效益，但是对电网布局的长久使用带来消极影响，最终降低电网的经济效益与应用价值。电网设备控制工作落实不力，意味着不符合要求的设备进入到电网布局体系中，形成电网布局的设备隐患因素，对于设备本身、邻近设备乃至整套电网布局体系都是不利的。继电保护装置问题。继电保护装置质量未必可靠，如果在电力系统中使用质量存在问题的继电保护装置，意味着电力系统的保护性能降低，与变电运行的基本要求存在偏差。

3变压器继电保护装置的改造措施

鉴于传统的机电式继电保护器存在诸多使用弊端，对于变压器的运行稳定性带来了一定的威胁。下面基于DSP微处理器对变压器微机继电保护装置的改造措施进行研究。希望通过对继电保护器硬件功能的合理设计，提升继电保护装置的定值整定可靠性和保护动作可靠性，使变压器能够在继电保护装置的作用下实现稳定运行。

3.1硬件改造方案

改造后的硬件系统结构，在进行继电保护装置改造时，还需考虑到各类生产环节中对电力系统运行可靠性提出的不同要求，增强继电保护装置的兼容性，使其为后期升级提供便利。基于此，可以改造成插件式的硬件结构形式，即根据当前的继电保护需求将各个功能形成单一的模块，并通过总线进行连接，使之形成一个完整的整体。根据上文阐述，改造后的硬件结构功能模块应包括信号输入模块、开入开出模块、双CPU模块、通信模块、人机交互模块、电源和总线模块等。除此之外，还需在电路板上增设显示器、键盘等外部连接接口。该硬件结构有两个CPU结构组成，其中的一个CPU用于进行保护动作，利用DSP微处理器对于采样数据进行滤波处理，并输出逻辑命令。而另一个CPU用于监控，主要功能为进行人机交互和通信。

3.2信号采集与AD转换功能实现

信号采集过程中的采样信号可被具体划分成直流信号和交流信号两大类，其中的直流信号指的是将所获得的信号通过交流转换的方式生成直流信号，此类信号采样作业的特点为算法简单，滤波方便，但也存在一定的弊端，即前期投入较大，维护困难，且信号采集同步效率偏低。而交流信号指的是，将交流信号转变为交流电压，此类信号采集方式能够有效弥补直流信号在信号采集效率方面的不足，且存在便于维护的优势。但其在采样精度方面存在一定的不足。而在本次改造工程中应用的DSP微处理器可以补足交流采样的这一短板，且能够提升AD转换效率。在继电保护装置中，对于交流电压变换电路的优化设计可以提高电压互感器电压信号的快速变换，同时电压回路还可起到隔离和屏蔽电气的作用，可降低一部分高压设备运行对继电保护系统的干扰影响。同时，能够实现对输入量的再次变换，将其变为更小的二次电压，将点流量转变为电压量，保障AD转换效率。该电路的优化设计原理是，通过对二次电压的处理，使其形成微弱电压，提升其线性和波形量，控制波形失真状况。

3.3开入开出功能优化

在微机继电保护装置运行的情况下，其中的微机系统需要同步接收或者发送部分开关量形式的控制信号。但实际上，微机系统无法直接接收此类信号，需经过开关量的专用输入电路转换后生成可供微机接口接收的电平信号后进入微机系统。同样的，在输出开关量信号时，也需经过专门的输出电路转换处理后，将其形成电压信号再输出，以驱动执行元件动作。为提升开入开出信号的可靠性，需要借助开入开出回路对外部接线中存在的电磁干扰信号进行隔断处理，使数字电路处于稳定运行状态。在开入开出回路的作用下，可使在开入和开出过程中携带的干扰脉冲被隔绝在外，无法进入数字系统，有效提升了系统运行的可靠性。此外，开关量还可输出控制保护装置断路器的信号，经光藕电路的隔离放大处理后，将电源和数字系统隔断，输出合闸、跳闸和声光报警等信号指令。

3.4DSP通信功能优化

为了改善因信息同步效率偏低所造成的控制动作时效性不强的问题，可以通过对通信功能的改造来提升信息传递效率，提高控制动作效率。DSP微处理器属于一种特殊的数字信号处理器，其主要应用原理为通过对模拟信号的接收和转换处理来提高输入信号的适配度，增强系统响应效率。通常是先将模拟信号转换为0或者1的数字信号，在通过修改和删除以及强化处理使之成为能够适用不同环境的格式。同时，微处理器还存在可编程特性，能够根据系统处理需求对指令程序作出调整。将其应用于继电保护装置中，可通过对通信信号的高效处理，增强系统运行效率和控制动作响应速度。通信插件的应用可配置了一个串行接口，用于连接监控DSP和保护DSP，可实现远程监控和数据传输的功能。

结束语

继电保护装置的作用是保护整个电路系统的正常运行的最有效措施，继电保护系统的灵敏性可靠性是保证电路正常运行的可靠要求，定期对电路保护系统的进行检修，受损元件进行替换修理是整个装置需要关注的要点，针对目前继电保护系统的校验方式提出较为合理的自动检验策略。

参考文献

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