劉春偉

摘要：針對三相電力變壓器運行監(jiān)測問題，引入電能質(zhì)量相關(guān)指標;在對電能質(zhì)量和高壓電力變壓器故障因素特點進行分析的基礎上，結(jié)合數(shù)據(jù)存儲和處理技術(shù)，無線終端網(wǎng)絡傳輸、顯示技術(shù)，基于電能質(zhì)量指標分析、評估機制，提出一種高壓電力變壓器運行監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對高壓電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和故障預警功能，并且提供高效的信息反饋、顯示、日志生成等功能。

關(guān)鍵詞：高壓電力變壓器;運行監(jiān)測;監(jiān)測方法;電能質(zhì)量

一、電能質(zhì)量在線監(jiān)測

電能質(zhì)量在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)主要包括穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，其中，穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)主要包括諧波、間諧波、電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動與閃變等六項指標，暫態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)主要包括電壓暫升和電壓暫降的波形數(shù)據(jù)。結(jié)合以上電能質(zhì)量指標對高壓電力變壓器監(jiān)測問題進行研究。高壓電力變壓器及其關(guān)聯(lián)電網(wǎng)運行監(jiān)測主要是通過測量和分析以下信息來監(jiān)測故障電流、電壓和故障元器件：①電網(wǎng)中穩(wěn)態(tài)電流、穩(wěn)態(tài)電壓等電氣量;②故障情況下的穩(wěn)態(tài)電壓、暫態(tài)電流等電氣量;③投切過程動作的開關(guān)量變化信息等。對于高壓電力變壓器及其關(guān)聯(lián)電網(wǎng)的運行監(jiān)測的目的是縮短故障時間和維修時間，對電網(wǎng)狀態(tài)進行長期在線監(jiān)測，依據(jù)電力數(shù)據(jù)規(guī)律及相關(guān)監(jiān)測手段，對電網(wǎng)進行有針對性的定向維護，并且對故障進行預警和排查，能夠在一定范圍內(nèi)對故障進行及時有效的維修和控制，防止故障擴大。根據(jù)電力變壓器運行過程特點，選取以下電能指標作為研究依據(jù)：穩(wěn)態(tài)電壓和電流、暫態(tài)電壓和電流、暫態(tài)過電壓和過電流、穿越電流、諧波電壓/電流、涌流等。高壓電力變壓器運行過程中這些電能質(zhì)量指標所對應的電能數(shù)據(jù)變化一方面會造成相應的電壓、電流變化，需要根據(jù)實際應用情況對其變化范圍做出約束;另一方面會對變壓器運行情況造成直接影響。因而需要對電能質(zhì)量變化關(guān)系和限制指標進行分析、描述，如圖1所示為高壓電力變壓器電能質(zhì)量指標關(guān)系圖。

其中，變壓器的三相電壓平衡性、供電連續(xù)性等能夠通過電能質(zhì)量反應。電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、諧波含量等。電壓質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)電壓、暫態(tài)電壓（主要考慮過電壓）等變化情況，電壓質(zhì)量的變化表現(xiàn)為頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變等。

二、高壓電力變壓器運行監(jiān)測系統(tǒng)建模

2.1監(jiān)測系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)劃分

該監(jiān)測系統(tǒng)部署為4個層次：監(jiān)測層、分析層、反饋層、接口層，利用電流互感器和電壓互感器采集穩(wěn)態(tài)電流/電壓、暫態(tài)電流/電壓的相關(guān)數(shù)據(jù)，兩種采集方式協(xié)同工作，為故障情況的分析提供詳細的、可協(xié)同比較的數(shù)據(jù)，如圖2所示為監(jiān)測系統(tǒng)模塊構(gòu)架。

其中，電流/電壓數(shù)據(jù)記錄模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、綜合評估模塊、網(wǎng)絡平臺分別屬于：監(jiān)測層-分析層-反饋層-接口層，反饋層與外部信息接口連接，電流/電壓數(shù)據(jù)記錄模塊包括電流數(shù)據(jù)記錄子模塊和電壓數(shù)據(jù)記錄子模塊，用于記錄電壓/電流信息;數(shù)據(jù)分析模塊包括故障電流穿越評估子模塊、涌流評估子模塊、暫態(tài)過電壓評估子模塊和諧波電壓評估子模塊等4個部分，各子模塊所監(jiān)測到的報警數(shù)據(jù)信息經(jīng)過綜合評估模塊進行分析評估后傳遞到網(wǎng)絡平臺，并通過計算機、移動設備、無線設備等移動端口及媒體設備進行展示。

2.2監(jiān)測系統(tǒng)建模

根據(jù)高壓電力變壓器監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立監(jiān)測系統(tǒng)模型，并提出相應系統(tǒng)運行機制及方法，如圖3所示。其中，PT1、PT2、PT3分別表示變壓器三側(cè)

母線電壓互感器，CT1、CT2、CT3分別表示變壓器三側(cè)電流互感器。

2.2.1電流/電壓數(shù)據(jù)記錄模塊

該模塊包括電流數(shù)據(jù)記錄子模塊和電壓數(shù)據(jù)記錄子模塊。其中，電流數(shù)據(jù)記錄子模塊的運行規(guī)則：①按不低于3min時間周期連續(xù)采集變壓器三側(cè)電流互感器的穩(wěn)態(tài)電流數(shù)據(jù);②通過設置電流突變量觸發(fā)記錄暫態(tài)電流突變事件數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采樣率不低于64點/周波;③電流突變量觸發(fā)條件為：條件1所記錄的半周波電流有效值大于2倍變壓器額定電流;條件2電流有效值是由0開始突變;條件32次諧波電流或4次諧波電流含有率大于1%;④暫態(tài)波形數(shù)據(jù)存儲應至少滿足事故前10個周波和事故后100個周波的數(shù)據(jù)長度。

電壓數(shù)據(jù)記錄子模塊的運行規(guī)則：①按不低于3min時間周期連續(xù)采集變壓器三側(cè)電壓互感器的穩(wěn)態(tài)電壓數(shù)據(jù);②通過設置電壓突變量觸發(fā)記錄暫態(tài)電壓突變事件數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采樣率不低于64點/周波;③電壓突變量觸發(fā)條件為：條件1所記錄的半周波電壓有效值大于變壓器額定電壓的1.2倍;條件2負序電

壓含有率大于4%;條件3電壓有效值低于額定電壓的80%;條件4諧波電壓總畸變率大于GB/T14593所規(guī)定的限值;④暫態(tài)波形數(shù)據(jù)存儲應至少滿足事故前10個周波和事故后100個周波的數(shù)據(jù)長度。

2.2.2數(shù)據(jù)分析模塊

該模塊包括故障電流穿越評估子模塊、涌流評估子模塊、暫態(tài)過電壓評估子模塊、諧波電壓評估子模塊。其中，故障電流穿越評估子模塊的運行規(guī)則：①以所記錄的半周波電流有效值大于2倍變壓器額定電流且電壓有效值低于額定電壓的80%為故障穿越電流的篩選條件;②將所記錄的最大故障相電流瞬時值與對應斷路器的遮斷容量做除法運算，若比值大于0.9，則評估結(jié)果為高，比值在0.6與0.9之間，評估結(jié)果為中，若比值小于0.6，則評估結(jié)果為低。

涌流評估子模塊的運行規(guī)則：①以電流有效值是由0開始突變?yōu)橛苛骱Y選條件;②分析每一次涌流中的2次諧波電流含率和4次諧波電流含有率的變化趨勢，若變化趨勢大，則評估結(jié)果為高，若變化趨勢小，則評估結(jié)果為低。暫態(tài)過電壓評估子模塊的運行規(guī)則：①以所記錄的半周波電壓有效值大于變壓器額定電壓的1.2倍為暫態(tài)過電壓篩選條件;②依據(jù)電壓波形分析過電壓的原因，判斷是操作過電壓，還是雷電過電壓。諧波電壓評估子模塊的運行規(guī)則：①以24小時為一個統(tǒng)計周期，監(jiān)測諧波電壓畸變情況;②若諧波電壓總畸變率大于GB/T14593所規(guī)定的限值，評估結(jié)果為高。

三、結(jié)語

將電能質(zhì)量在線監(jiān)測技術(shù)運用于高壓電力變壓器的監(jiān)測，不僅可以有效地提高變壓器監(jiān)測水平，而且全面提高了監(jiān)測的準確率，整個監(jiān)測過程中只出現(xiàn)兩處失誤。由此可見，電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠有效提高高壓電力變壓器的運行監(jiān)測水平。

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