王勇博
江苏金智科技股份有限公司 江苏南京 211100
摘要：智能变电站中变压器保护装置的设计非常重要，它直接决定了站内变压器运行功能实现的基本品质质量。而对于智能变电站本身来说，他们也希望突破传统常规自动化系统应用技术瓶颈，确保变压器保护装置设计技术先进到位、体现高集成度、追求环保低碳智能化发展建设。所以本文中就简单探讨了智能变电站中变压器保护装置的保护设计与功能原理应用设计，简单总结了其应用技术实现过程。
关键词：智能变电站；变压器保护装置设计；功能原理应用设计；技术实现
智能变电站电力系统中最为重要的元器件之一就是变压器，其在安全运行过程中可保证电力系统正常运行，提升供电安全可靠性，它对于电能质量的有效提升起到了决定性作用。实际上，在智能变电站中大量电子互感器技术、智能开关技术、网络通信技术的广泛应用基础之上，变压器保护装置设计也成为重中之重，它希望实现更多功能原理应用优化，构建良好的变压器各侧采样数据同步优化。
一、智能变电站中变压器保护装置设计的基本概况
智能变电站中变压器的保护位置内容丰富，它其中就包含了站控层、间隔层与过程层。基于不同层次，其智能化一次设备（电子式互感器）的应用是非常到位的，同时它还配置了智能开关设备、通信网络技术设备以及一、二次设备之间的绝缘光纤连接，多种设备有效解决了控制电缆所带来的电磁干扰问题，有效防止变压器保护误动作问题的出现，提高了变压器保护装置的整体安全可靠性。从整体来讲，当前智能化变电站的综合自动化系统拥有极高的自动化运行水平，不过其常规变压器保护装置中还是存在诸多问题的，例如其中的互感器物理结构困难就导致变压器无法做到大范围动态测量变压器电流。而剩磁问题则为电流互感器与继电保护设计带来极大困难。基于上述问题可以见得，智能变电站在发展过程中依然面临各种问题，其变压器保护装置设计与功能实现上就面临诸多问题有待改进[1]。
二、智能变电站中变压器保护装置的具体设计与功能实现
（一）智能变电站中变压器保护装置的具体设计
1变压器保护装置的适用范围
变压器保护装置在适用范围上相对较广，其在设计与实现过程中建立了110kV以下电压等级的多圈变压器保护装置（一般为两圈或三圈），它能够最多满足四侧交流电流输入激励量技术要求，确保变压器区内短路故障得到有效保护，例如可建立一套变压器多侧后备保护测控体系，采用变压器保护主后备分开的基本技术原则对变压器主保护装置进行有效配置，建立一套完整的后备保护集成测控功能技术体系。
2变压器保护装置的功能分解
对变压器保护装置设计进行功能分解分析，其中的主保护装置就包括了差动断速保护、二次谐波制动比率差动保护、波形不对称制动保护。而后备保护装置则包括了三段式过流保护、间隙过流保护、一段一时限母线充电保护、过负荷启动风冷等等[2]。
3变压器保护装置的设计技术要求
在设计变压器保护装置过程中要采用到高性能CPU，保证系统运算速度够快，网络处理能力够强，性能运行足够稳定。
其次，要求其数字输出采用标准以太网接口，配置最多8个以太网接口，直接满足直流跳闸技术防护要求，同时通过交换机组网方式交互信息内容。
第三，支持以GOOSE方式为主的信息传输内容，提供GOOSE命令记录功能。
第四，保证提出完善的自检与闭锁告警功能，保证异常时不会出现误动输出与输入。
第五，最后采用到了100M光纤配合以太网进行数据交互处理，再配合GUI技术实现人机对话过程，确保做到界面简单明确，操作技术应用灵活。
（二）智能变电站中变压器保护装置的功能与原理应用设计
在针对变压器保护装置的功能与原理应用设计方面，需要对其主保护模块、差动速断模块、励磁涌流制动原理进行功能与原理应用设计分析。下文主要以主保护模块与励磁涌流制动原理为例展开功能与原理应用设计分析。
1变压器保护装置的主保护模块功能应用设计
对变压器的主保护启动模块进行功能应用设计，首先需要分析其差动电流启动元件内容与差动电流突变量启动元件内容，提出具有针对性的保护性逻辑判断任务计算公式如下：
在上述计算公式中，代表了三相差动电流中的任意一相差流模值，表示最小差动电流整定值。结合采样周期T与突变量启动定值进行综合分析。
2变压器保护装置的励磁涌流制动原理应用设计
要对变压器保护装置的励磁涌流制动原理应用进行设计分析，深度计算差流中的二次谐波分量与基波分量比值，并对其比值大小进行判断，如此可为变压器励磁涌流制动过程进行有效优化调整。具体来讲，应该同时参考基波与二次谐波比值最大值进行分析，建立一套完整的二次谐波与基波制动判据标准，提出针对性判据公式应该如下[3]：
在上述判据公式中，代表了二次谐波制动系数，分别代表了三相基波的差动电流，而则分别代表了三相二次谐波的差动电流。满足上述判据公式分析结果，可实现对变压器制动比率差动保护动作的有效调整优化。例如在变压器稳态运行工作中，需要对其变压器保护装置中可能出现的励磁涌流制动问题进行分析，通过变压器保护装置科学合理滤出非周期分量差流波形内容，同时对工频正弦波形进行调整，确保变压器空载与有载合闸到位，并对差流正弦波形中的不对称信息数据内容进行调整。一般来说，在差流正弦波形中是会涌现出大量的间断角内容的，其中就含有大量的二次谐波分量。此时就必须利用变压器保护装置对其差流偶次谐波分量与奇次谐波分量比值进行判据分析，利用到判据公式，深度识别变压器励磁涌流问题，得出具体的制动判据应该如下[4]：
如上述判据中包含了波形不对称制动系数内容，并分别对偶次谐波分量与奇次谐波分量中的半周积分值进行了讨论分析，建立了一套三相比率差动保护机制。在该过程中，还要对二次谐波制动原理相关判据进行分析，主要分析它其中所涵盖的波形不对称问题，例如要检查差流异常状况，对变压器差动保护动作中的异常情形进行分析[5]。
总结：
综上所述，目前智能变电站发展快速，它其中的变压器保护装置在技术设计与功能原理实现方面也与时俱进，融入了更多相比于常规变电站更先进的潮流技术内容，对系统整体架构完善而言非常友好。在未来，针对智能贬低建站的变压器保护装置设计还希望追求更高、更丰富智能技术化发展要求，优化先进技术全生命周期管理内容，确保变压器保护装置能够深度系统融入到智能化变电站中，发挥更大保护功能价值作用。
参考文献：
[1]张锋,王志鹏,李垚, 等.智能变电站中变压器保护装置的设计与实现[J].文摘版:工程技术,2015,(041):125.
[2]代文明.智能变电站中变压器保护装置的设计与实现[D].山东:山东大学,2013.
[3]李珑珑.110kV双河智能变电站继电保护与自动化配置的设计[D].山东:山东科技大学,2017.
[4]夏麒.基于脉冲频率响应法的变压器绕组故障便携式检测装置的研究[D].重庆:重庆大学,2017.
[5]乔霜竹.唐马智能变电站二次系统方案设计及应用[D].华北电力大学;华北电力大学(保定),2016.
作者简介：王勇博（1989-01），男，汉族，籍贯：云南省曲靖市，当前职称：中级工程师，学历：研究生，研究方向：电力系统继电保护