電力變壓器是電力系統中最重要的電氣設備之一，在電力系統中實現了不同電壓等級電網的互聯以及功率交換的功能，其安全穩定運行直接關係到電力系統的安全與穩定。一旦大型變壓器發生故障，由於其影響範圍大，檢修時間長，檢修難度大，將會給電力系統乃至社會經濟和生活帶來重大的損失。因此，變壓器保護的研究和開發一直受到廣泛的關注和高度重視。
基本介紹
- 中文名： 電子電力變壓器保護系統
- 外文名：Electronic power transformer protection system
- 學科：電力工程
- 領域：能源
- 作用：保護變壓器
- 影響：電力系統的安全與穩定
電子電力變壓器的基本保護原理,電子電力變壓器保護系統的邏輯與算法,輸出電流過流保護的實現,展望,
電子電力變壓器的基本保護原理
電子電力變壓器是近年來隨著大功率電力電子技術的發展而逐漸發展起來的新型電力變壓器，除了常規電力變壓器具有的電壓變換、電氣隔離以及能量傳遞等基本功能，還具有提高電能質量、無功補償以及潮流控制等功能。電子電力變壓器與傳統電力變壓器最大的不同之處在於引入了電力電子變換技術，因此可以在電力變壓器的原方和副方實現電壓、電流、功率以及頻率和相位的靈活調節。從目前的發展趨勢來看配電網應該是最先開始套用電子電力變壓器的領域，而配電網電子電力變壓器則是輸配電系統中最基本的設備之一，可以解決電力系統中面臨的許多新問題。
電子電力變壓器保護系統的邏輯與算法
由於採用了大量的電力電子元器件以及電力電子變換技術，因此保護軟體需要對裝置的開關輸入輸出量和採樣信號等進行分析和轉換。由於電子電力變壓器的保護系統中的硬體配置較為複雜，如果其軟體系統不能很好的配合就無法快速和準確的分析數據並對故障進行區分和定位。若是如此，不僅保護系統的研發和生產成本較高，更可能造成部分故障被遺漏和忽略導致保護系統不完整，影響保護系統的整體性能，從而影響整個電子電力變壓器的系統正常工作。因此，根據配電網電子電力變壓器硬體保護裝置的特點開發能其能夠適用的變壓器保護軟體，對於降低維護成本以及保護系統可靠性具有十分重要的意義。結合配電網電子電力變壓器的硬體保護系統對適用於其的軟體系統方案進行了研究，充分考慮了電子電力變壓器的新需求的保護技術方案，其中包括監控軟體設計，針對其不同運行狀態的保護方案以及保護邏輯設計，監控系統以及上位機的設計等。基於該方案的保護軟體已完成調試工作，並在配電網電子電力變壓器和廣東電網配電網電子電力變壓器上運用。
輸出電流過流保護的實現
電子電力變壓器對輸出電流的監控保護，由2500A/5A的500V電流互感器將約725A左右的輸入交流電流轉換成5A交流電流，再經過監控保護機箱中的監控保護測量板將5A交流電流通過調理電路轉換成5V的交流電壓，之後經過監控保護機箱中的監控保護DSP板上的AD晶片將此5V模擬信號通過600Hz的採樣頻率轉換成離散信號。最後監控保護DSP中的採樣程式採用12點傅氏採樣算法計算出輸入電流的有效值。監控保護程式在每個控制周期都會計算一次當前輸入電流的有效值，並對此數值進行邏輯判斷以實現對輸入電壓的監控和保護.
展望
根據電子電力變壓器的監控保護系統以及相關問題的研究，並從實際套用角度出發，從保護開關器件等角度研究並解決目前電子電力變壓器保護中存在的一些問題，並基於武鋼配電網電子電力變壓器裝置以及其保護系統的研製方面取得了一定的成果。但是國內外電子電力變壓器的研究依然處於初始階段，仍有許多問題特別是工程上的實際問題有待進一步研究和完善。從研究工作的延續性以及進一步完善的角度，在以下方面還需要做進一步的研究:
1)混合級聯多電平在電子電力變壓器的輸入級整流器中的套用。除了在輸出級逆變器中套用混合級聯拓撲，輸入級整流器也可套用此拓撲，對單相交流電壓整流並且為電壓不同的幾路直流母線供電。
2)電子電力變壓器的防雷保護。配電網中的防雷一般需要安裝氧化鋅避雷器，如何針對電力電子器件對避雷器的參數進行計算並選擇適當的避雷器將是一個重要的研究課題。
3)電子電力變壓器的故障穿越能力研究。需要研究在遇到某些故障(如輸入電壓跌落、短時斷電和負載短路等故障)後在保證電子電力變壓器裝置安全的情況下有選擇的執行故障停機，也即是說某些故障情況下，電子電力變壓器堅持正常併網運行，或在降壓運行和不對稱運行等非正常運行方式下運行，而不執行故障停機。
