智能變壓器的技術組成及發展情況阐发!
来源:来源:本站  |   编辑:管理员  |   宣布日期: 2019-08-28

引言

智能電網已經成爲未來電網的發展偏向和當今電力技術的熱點。智能電網的特點是自愈、宁静、經濟、清潔、優質,其主要特征是互動、自適應。目前智能電網的定義各國雖有差别,強調的重點也差别,但其配合的目標是要建設一個堅強的電網,提高服務水平。例如美國GRID2030計劃從三個方面來達到目標,一是提高電網的可靠性,二是低落電網運行的損耗,三是充实利用可再生能源。

智能電網發展偏向是“一次”與“二次”系統的融合,其追求的成果目標是智能化、自適應,追求的經濟目標是綜合建設本钱最低,運行維護費用最低。從配電網的角度來講,要提高用戶的用電質量,必須實現電網的高度自動化以及和用戶之間的互動。

全面提升配電網監測和控制的智能化水平。目前主電網的監控手段已經非常先進,如光纖通信、無人值守變電站、數據自動收罗等,但是配電網的監測控制水平還較差。配電網需要加強末端的信息收罗以及末端配電設備的控制,從而使配電網達到可觀可控的狀態。美國目前在底特律等三個都市進行“百萬級節點”配電網監測系統的試點事情,該系統能夠使處于配電網末梢的每個用戶信息都處于“可觀”狀態。

在配電網系統中,變壓器是重要設備,它直接和用電設備連接,漫衍廣、數量多,容量大,總損耗(變壓器損耗,用電設備損耗)大。配電變壓器的宁静經濟運行和低落損耗(低落變壓器損耗和用電設備損耗)對智能電網發展的影響重大。隨著電力自動化技術和電力電子技術的不斷發展,電力設備智能化方面有了良好的技術支撐。變壓器控制技術也在不斷提高和發展,這也爲智能變壓器的發展提供了有利的條件。本文抛磚引玉,針對變壓器尤其是配電網變壓器論述了智能變壓器的構成、成果及發展趨勢。

1 智能变压器的组成

智能變壓器是計算機技術、電力電子技術和通信技術和變壓器技術不斷融合的結果。它主要由如下幾個部分組成:

1)變壓器根本部件;

2)智能控制部件;

3)主控單元;

4)傳感、檢測、傳輸裝置;

1.1 变压器根本部件

變壓器的根本成果是電壓變換,因此其根本部件必須具備這一成果。變壓器有油浸、幹式等差别的結構之分,有鐵芯與非鐵芯、矽鋼片與非晶合金等差别的质料選用,滿足差别的應用場合需求。

1.2智能控制部件

變壓器作爲電網輸配電的重要環節,在進行電壓變換的同時,也應具有電壓質量調節控制等成果,這要依靠優良性能的控制部件來實現。現有的電壓質量調節實現方法,分無載調壓和有載調壓兩種,即通過無勵磁開關大概機械式有載分接開關等控制部件實現有級調壓。由于機械式有載開關壽命低、可靠性差,切換有電弧,因此實際使用效果不能滿足電壓調節快速、可靠動作的要求。目前,一種用于配電網的光控電子式有載分接開關已經研發乐成,其可頻繁動作、壽命長、快速響應、無電弧、可分相操纵的良好技術特性爲電網電壓穩定和變壓器經濟運行提供了良好的實現手段。

1.3主控單元

作爲變壓器智能焦点,應有強大的數據收罗、處理、通信、存儲成果。對變壓器運行參數例如電壓、電流、功率、功率因數、溫度等參數進行監測並根據控制原則實時控制,實現遙信、遙測、遙控成果。在變壓器供電回路出現妨碍時還應及時報警,爲檢修人員快速定位和處理妨碍提供良好的幫助。

1.4傳感、檢測、傳輸裝置

傳感檢測裝置部分接纳模塊化、組合式結構、具有體積小、配置靈活、安裝方便的特點。通過它,可實現對變壓器運行狀態的實時在線監控。傳輸系統可以實現變壓器系統的智能通信並可以傳輸信號給靈活控制部件如新型光控電子式有載分接開關穩定或調節電壓實現最優化運行。通信接口規約應接纳開放性規約,切合IEC61860國際標准的要求。接口接纳電口大概光口,滿足高速通信和可靠通信的要求。

2 智能变压器的成果

變壓器應具有變壓傳輸電能、穩定電壓的根本成果。智能變壓器相比于常規的變壓器,其智能化主要體現在:具有良好的通信接口、信息管理、狀態診斷與評估,運行數據監測和妨碍報警成果並與配網SCADA系統交換數據、負荷控制成果,具有其它高級成果例如良好的自適應能力優化運行實現電壓穩定和自動補償成果;各部分的成果簡單描述如下:

通信接口:接纳電口RS485/RS232大概光纖口,通信規約應切合IEC61850國際標准;

信息管理:記錄設備運行參數,爲檢修和設備管理提供信息;

狀態診斷與評估:智能在線監測、妨碍診斷,實現狀態檢修,減少人力維護本钱,提高設備可靠率;

運行數據監測和妨碍報警:實現遙信遙測遙控成果,並實時發送運行數據和妨碍報警信息;主要處理的數據有:電流、電壓、有功、無功、功率因數、溫度、變壓器使用壽命計算以及其它须要的統計數據;

保護成果:對于內部器件損壞引起的妨碍應有完善的保護並與系統的微機保護裝置進行接口通信,實現保護智能化。一般接纳提供交直流通用的幹接點方法;

運行控制成果:具有優化運行,靈活控制及自適應能力:

例如實現智能溫控、電壓自動調整、無功補償控制、可凭据負荷情況選擇變壓器運行方法、凭据最優經濟運行曲線運行實現損耗最低。

3 智能变压器的生长趋势

智能變壓器的發展與自動化控制水平、器件及质料的發展是密切相關的。有幾種發展的的路線:

3.1接纳組合集成技術形成智能組合式變壓器

從單一只具有變電成果的變壓器,向帶有強迫風冷、功率計量、計算機接口等多成果組合式變壓器發展;接纳新型電子式有載分接開關,引入智能化接口,具有數據處理、狀態控制、優化運行、狀態顯示等成果,從而使變壓器成爲一種多成果智能化、隨時處于最佳運行狀態的電氣設備

3.2 接纳电力电子技能形成智能万用变压器(IUT)

电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比力成熟的技能。近年来,大功率电子器件已经遍及应用于电力的一次系统。可控硅(晶闸管)用于高压直流输电已经有很长的历史。近年来大功率电子器件已经应用于灵活的交换输电(FACTS)、定制电力技能(Custom Power)以及新一代直流输电技能。接纳电力电子技能制造的变压器称为“智能万用变压器”。它的实质可以说是一种用于配电系统的多成果变更器。差别于传统的线圈式变压器,它是基于电力电子技能(由多级逆变器组成)的变压器。作为美国EPRIADA项目中的一个底子性的装置,IUT已接近市场化。见于报道的IUT的额定功率为20kV?A,输入相电压为2.4kV,输出的额定电压为120V/240V。

IUT集電壓變換、頻率變換、動態無功補償、電能質量控制、不間斷電源等成果于一身。它是接纳先進的電力電子系統取代傳統配電變壓器的電磁結構。同傳統變壓器相比,它將爲系統運行提供衆多的好處,例如,可實現成果模塊化,減少了備品備件種類和數量。它消除了危險的液體介質,可以爲用戶提供可選擇的服務項目(如直流或其它頻率的電力),可改變接線組別,容許從一條單相線路上傳遞三相功率,當需要時,可以用來作爲開斷潮流的可控開關、具有調壓和諧波過濾成果,能夠進行實時的電壓調節息争決其它電能質量問題,甚至它可以起到短時間儲能、可以用作配電自動化設備的傳感器。并且,該種變壓器耗用資源少,加工簡單,屬于低碳本钱的産品,切合低碳經濟的發展要求。

IUT有兩種設計方案,即殽杂設計方案和全固態方案。殽杂設計方案仍然有傳統的變壓器,高壓側沒有電力電子組件,只是在低壓繞組接入電力電子組件。由于還保存了傳統的變壓器,一些重要的成果還不能實現。全固態方案是用電力電子組件完全取代傳統的變壓器,構成差别的AC/DC、AC/AC變換器。

4 结束语

智能電網屬于低碳經濟的重要組成部分,通過提高電力使用效率能夠間接低落碳排放量。隨著環保要求的不斷提高以及電力自動化技術和電力電子技術的不斷發展,變壓器制造也將向低碳的標准提出更高的要求,變壓器設計生産中引入電力監測技術、電力電子技術、電力通信技術、新质料新工藝以及“一次”與“二次”融合的設計思想並推進變壓器智能性的不斷提升是一定的趨勢。智能型變壓器必將以其高性能、低功耗、多成果的優異性能適應智能電網的要求,變壓器行業也將走上低碳經濟的可持續發展门路上來。

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