刘春伟

摘要：针对三相电力变压器运行监测问题，引入电能质量相关指标;在对电能质量和高压电力变压器故障因素特点进行分析的基础上，结合数据存储和处理技术，无线终端网络传输、显示技术，基于电能质量指标分析、评估机制，提出一种高压电力变压器运行监测系统，实现对高压电力系统运行状态的实时监测和故障预警功能，并且提供高效的信息反馈、显示、日志生成等功能。

关键词：高压电力变压器;运行监测;监测方法;电能质量

一、电能质量在线监测

电能质量在线监测的数据主要包括稳态和暂态电能质量数据，其中，稳态电能质量数据主要包括谐波、间谐波、电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动与闪变等六项指标，暂态电能质量数据主要包括电压暂升和电压暂降的波形数据。结合以上电能质量指标对高压电力变压器监测问题进行研究。高压电力变压器及其关联电网运行监测主要是通过测量和分析以下信息来监测故障电流、电压和故障元器件：①电网中稳态电流、稳态电压等电气量;②故障情况下的稳态电压、暂态电流等电气量;③投切过程动作的开关量变化信息等。对于高压电力变压器及其关联电网的运行监测的目的是缩短故障时间和维修时间，对电网状态进行长期在线监测，依据电力数据规律及相关监测手段，对电网进行有针对性的定向维护，并且对故障进行预警和排查，能够在一定范围内对故障进行及时有效的维修和控制，防止故障扩大。根据电力变压器运行过程特点，选取以下电能指标作为研究依据：稳态电压和电流、暂态电压和电流、暂态过电压和过电流、穿越电流、谐波电压/电流、涌流等。高压电力变压器运行过程中这些电能质量指标所对应的电能数据变化一方面会造成相应的电压、电流变化，需要根据实际应用情况对其变化范围做出约束;另一方面会对变压器运行情况造成直接影响。因而需要对电能质量变化关系和限制指标进行分析、描述，如图1所示为高压电力变压器电能质量指标关系图。

其中，变压器的三相电压平衡性、供电连续性等能够通过电能质量反应。电能质量包括电压质量、电流质量、谐波含量等。电压质量包括稳态电压、暂态电压（主要考虑过电压）等变化情况，电压质量的变化表现为频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变等。

二、高压电力变压器运行监测系统建模

2.1监测系统模块结构划分

该监测系统部署为4个层次：监测层、分析层、反馈层、接口层，利用电流互感器和电压互感器采集稳态电流/电压、暂态电流/电压的相关数据，两种采集方式协同工作，为故障情况的分析提供详细的、可协同比较的数据，如图2所示为监测系统模块构架。

其中，电流/电压数据记录模块、数据分析模块、综合评估模块、网络平台分别属于：监测层-分析层-反馈层-接口层，反馈层与外部信息接口连接，电流/电压数据记录模块包括电流数据记录子模块和电压数据记录子模块，用于记录电压/电流信息;数据分析模块包括故障电流穿越评估子模块、涌流评估子模块、暂态过电压评估子模块和谐波电压评估子模块等4个部分，各子模块所监测到的报警数据信息经过综合评估模块进行分析评估后传递到网络平台，并通过计算机、移动设备、无线设备等移动端口及媒体设备进行展示。

2.2监测系统建模

根据高压电力变压器监测系统结构建立监测系统模型，并提出相应系统运行机制及方法，如图3所示。其中，PT1、PT2、PT3分别表示变压器三侧

母线电压互感器，CT1、CT2、CT3分别表示变压器三侧电流互感器。

2.2.1电流/电压数据记录模块

该模块包括电流数据记录子模块和电压数据记录子模块。其中，电流数据记录子模块的运行规则：①按不低于3min时间周期连续采集变压器三侧电流互感器的稳态电流数据;②通过设置电流突变量触发记录暂态电流突变事件数据，数据采样率不低于64点/周波;③电流突变量触发条件为：条件1所记录的半周波电流有效值大于2倍变压器额定电流;条件2电流有效值是由0开始突变;条件32次谐波电流或4次谐波电流含有率大于1%;④暂态波形数据存储应至少满足事故前10个周波和事故后100个周波的数据长度。

电压数据记录子模块的运行规则：①按不低于3min时间周期连续采集变压器三侧电压互感器的稳态电压数据;②通过设置电压突变量触发记录暂态电压突变事件数据，数据采样率不低于64点/周波;③电压突变量触发条件为：条件1所记录的半周波电压有效值大于变压器额定电压的1.2倍;条件2负序电

压含有率大于4%;条件3电压有效值低于额定电压的80%;条件4谐波电压总畸变率大于GB/T14593所规定的限值;④暫态波形数据存储应至少满足事故前10个周波和事故后100个周波的数据长度。

2.2.2数据分析模块

该模块包括故障电流穿越评估子模块、涌流评估子模块、暂态过电压评估子模块、谐波电压评估子模块。其中，故障电流穿越评估子模块的运行规则：①以所记录的半周波电流有效值大于2倍变压器额定电流且电压有效值低于额定电压的80%为故障穿越电流的筛选条件;②将所记录的最大故障相电流瞬时值与对应断路器的遮断容量做除法运算，若比值大于0.9，则评估结果为高，比值在0.6与0.9之间，评估结果为中，若比值小于0.6，则评估结果为低。

涌流评估子模块的运行规则：①以电流有效值是由0开始突变为涌流筛选条件;②分析每一次涌流中的2次谐波电流含率和4次谐波电流含有率的变化趋势，若变化趋势大，则评估结果为高，若变化趋势小，则评估结果为低。暂态过电压评估子模块的运行规则：①以所记录的半周波电压有效值大于变压器额定电压的1.2倍为暂态过电压筛选条件;②依据电压波形分析过电压的原因，判断是操作过电压，还是雷电过电压。谐波电压评估子模块的运行规则：①以24小时为一个统计周期，监测谐波电压畸变情况;②若谐波电压总畸变率大于GB/T14593所规定的限值，评估结果为高。

三、结语

将电能质量在线监测技术运用于高压电力变压器的监测，不仅可以有效地提高变压器监测水平，而且全面提高了监测的准确率，整个监测过程中只出现两处失误。由此可见，电能质量在线监测系统能够有效提高高压电力变压器的运行监测水平。

参考文献：

[1]期刊论文电能质量在线监测研究-城市建设理论研究（电子版）-2013（9）

[2]期刊论文煤矿电能质量在线监测评估系统研究-中州煤炭-2013（12）

[3]期刊论文宁夏电网电能质量在线监测大屏系统开发-电工电气-2018（11）

[4]学位论文具有电能质量在线监测功能井下综保器的研究-2018