智能变压器在电网中的应用探析

摘 要 伴随着我国电力自动化以及电子技术的持续发展，为智能电力设备提供一定的技术支持，文章将对智能变压器结构、有关功能以及未来发展趋势加以简要分析。

关键词 智能变压器;电网配网;应用分析

前言

关于供电系统，其中重要的设备之一就是变压器，其直接连接用电设备，具有数量多、容量大与分布广的特点。通过合理运用只能变压器，能够准确地提供出变压器自身状态的情况，全面实现进行远程操作，有效降低运行维护等方面的成本。

1变压器智能化的现实意义

变压器是变电站系统的核心部件，完成电能的转换和传输，其可靠性对于安全稳定运行电网而言最重要的一点。变压器主要是由电工材料组成的，使用的是绝缘材料以及金属材料。与金属材料相比，绝缘材料很容易破损，特别是绝缘材料（有机），非常容易老化变质，从而大大降低电气强度。系统运行稳定性与智能化要求的提升，以及快速发展的传感器和通信技术为电力以及能源系统制造商提出更进一步的要求。它配备不同的数字接口（可以反映设备的所有主要和次要信息）成为设备的一部分[1]。

2智能变压器的组成

只能变压器是通过通信技术、智能控制、传感器、电力电子以及计算机等技术进行不断融合升级完善所诞生的。它是一种电压转换、电力传输、在线监测于一体的多功能变压器。主要是由变压器通信传输、调节控制、主控单元以及基本部件所進行组成。

电网输配电中变压器是关键组成部分，在转换电压的同时，一定要具备调节与控制电压质量的功能，这就需要靠良好性能的部件来实现。

2.1 主控单元

作为变压器当中的核心组件，主控单元必须拥有着强大的数据储存、通信处理与采集等功能。关于其持续发展和自控水平、设备和材料的发展都有很大的联系。根据控制原理，对电压、电流、功率、功率因数、温度等参数进行实时监测和校验，具备遥信、遥控等相关功能。如果供电回路存在故障，应及时提供保护和报警，为维修人员迅速查找和处理故障提供很好的帮助。呈现为机箱插件板破坏或分布式，其关键点则是标准化的通信以及接口。

2.2 传感采集单元

传感器采集单元的机构模式为组合式与模块化，其主要优势为体积小、安装简便以及配置灵活等特征，通过它可以实现对变压器状态的在线实时监测。

2.3 通信单元

变压器系统实现智能通信可以由传输系统提供，并将信号传输到灵活控制部件。如新型光控电子式有载分接开关，用于稳定或调节电压以达到最佳功能。对于通信接口协议而言，应该运用开放式规约，并符合IEC 61860国际标准的要求，达到高速可靠的通讯的要求[2]。

3智能变压器的功能

（1）故障报警与监测运行数据。要全面实现 遥控、遥测与摇信功能，传输运行信息以及故障实时警报。主要进行负责处理的数据信息内容有：功率因数、温度、油位、有功（无功）功率、电压以及电流等重要的统计数据。

（2）保护功能。针对过流、过压及内部零件破损引发的故障应具备完善的保护，并且要和系统微机自动保护装置之间接口通信，体现出保护智能化。通常会采取借助电压和电流要求下的交（直）流干接点模式。

（3）故障报警。当变压器在供电区域发生故障时，将故障数据发送至主控制室，在综合管理系统中显示故障点、故障类型及数据等内容，协助相关维修工作人员进行快速查找问题故障，并尽快进行维修计划。

（4）状态诊断与评估。只能在线的动态监测（变压器隔离力的局放、监测等）、维护执行、诊断故障、提高设备的可靠性、全面降低维护成本等。

（5）信息管理。将设备运行数据信息有效记录，计算变压应用时间，从而为设备检修与管理部门提供相关信息。

（6）通信接口。通信接口应为RS485/RS232电接口或光纤接口、GPRS接口等，通信协议应符合IEC 61850国际标准;应满足与主控室和配电网监控与数据采集系统进行数据交换的实时性和可靠性要求[3]。

4智能变压器的发展趋势

变压器是变电站系统的核心部件，完成电能的转换和传输，其所具备的可靠性对维持电网运行的安全稳定至关重要。智能变压器的自动化控制程度与发展、设备和材料的发展都有很大的联系。变压器可以发展成具有大超导绕组的小铁心或具有小绕组的大非晶铁心，针对变压器智能化的发展，至少有两条路线：

一是运用组合集成技术形成智能组合变压器。智能组合变压器是将传统的变压器本体、开关装置、熔断器、分步进行装置等辅助设备结合起来的一种变压器。目前，它已从单一的变压器功能发展到强迫风冷、功率测量、计算机接口等多个方向，用于控制高压、保护、低压和无功功率补偿。智能接口的引入具有设备保护、状态控制、数据处理、显示状态、完善运行等多种功能，使变压器始终维持在最优运行状态，成为多功能智能电气设备。

二是运用智能型通用变压器（IUT）。这种变压器由电气和电子技术组成。电子设备用于电力驱动、变频和大功率形式。这是一项成熟的技术。近年来，高性能的电子器件被广泛应用于一次电源系统中。高压直流输电的一个长期故事。目前，可控硅已采用高科技电子器件进行柔性交流输电、新型高压直流输电技术以及柔性供电。以电子电气技术制造为依托的“智能化通用变压器”属于能与配电系统相适应的多功能转换器，适用于有特殊需要的中小型电网。

5结束语

综上所述，智能电网是低碳经济的核心组成部分。随着环保要求不断提升和电力自动化、电子技术的进一步发展，变压器行业对低排放标准也将提出更高的要求。电力监控技术、供电电子技术、能源技术、新材料等正被引入变压器设计和生产中，一次与二次一体化的技术和设计理念推动变压器智能化水平的不断提高是必然趋势。智能变压器将以其高性能、低损耗、多功能的优异性能适应智能电网的要求，变压器行业也将朝着可持续低碳发展的方向迈进。

参考文献

[1] 刘云鹏，程槐号，胡焕.频率响应复数值在电力变压器故障诊断中的应用[J].高压电器，2019，（7）：10-14.

[2] 张珂斐，郭江，陈红坤.基于全维度的电力变压器智能决策支持系统研究[J].电测与仪表，2018，56，（13）：33-38，85.

[3] 孙志鹏，崔青，张志磊，等.多分类支持向量机在电力变压器故障诊断中的应用[J].电气技术，2019，（10）：25-28.

作者简介

郑赞（1980-），男，河北辛集人;学历：本科，高级工程师，现就职单位：保定天威集团特变电气有限公司，研究方向：电力变压器及特型变压器的研发。