摘要：在当今物联网飞速发展的年代，作为电力行业重要一环的变压器也发生了很大的变化，本文简单的介绍了智能电力变压器，并于传统变压器做出了比较，简单阐述了智能变压器的优势。
关键词：智能化电力变压器；智能组件
随着智能制造为主导的第四次工业革命时代的到来，全世界各行各业都发生了翻天覆地的变化，智能化的概念已经渗入到各个行业当中，电力行业也是一样。作为电力行业中重要的一环，传统的电力变压器监测也已经不能满足时代的需求，智能变压器的概念也应运而生。
一、智能电力变压器的简单介绍
智能化电力变压器：由油浸式电力变压器本体、内置或外置与变压器本体的传感器和智能组件、变压器监测分析系统组成，实现变压器或其组件的智能化运行、状态监测和控制等功能的变压器。
本体传感器：安装在变压器上，能采集变压器相关信息并通过通讯接口传送至智能组件当中，如检测变压器箱体内压力值的压力释放阀，检测压力增长速率速动油压继电器，检测变压器顶油温度、绕组温度和铁芯夹件温度的温度计，检测变压器油中气体含量的油色谱在线监测，检测铁芯接地电流的铁芯在线监测等。
智能组件：安装在变压器附近，能够采集及传输变压器实时数据至后台，能实时监控变压器运行状态以及故障识别，可以按电压环境自动或手动调节有载调压开关的档位，能自动通过变压器内部温度或负载情况自动控制冷却风机或油泵的运行……
变压器监测分析系统：电力变压器的监测分析系统，对变压器的相关数据进行采集汇总，并进行相应的计算、统计及存储。系统能够从不同的传感器接收变压器重要信息，如顶层油温，油中溶解气体量，负载率，报警信号等，并具有绕组热点，老化寿命，过载能力等模型计算；能通过分析诊断变压器的各种实时参数，可提前预防变压器事故的发生。
二、智能化电力变压器的实现
智能化电力变压器的实现是智能传感器通过IEC61850或其他通讯规约将收集到的数据上传到智能组件当中（智能传感器有很多，如气体继电器，压力释放阀，温度计，局放在线监测，套管在线监测，油色谱在线监测等等）。智能组件将相关信息采集后做数据的处理，保存和通过光纤，IEC61850通讯协议上传到后台系统。
在实际的项目中，需要按要求配置ICD文件，也就是IEC61850的数据模型文件，根据标准的建模要求将指定的参数放入到相关的逻辑节点当中以便后台进行数据的统一管理（详见GB/Z 34935-2017标准）。
后台系统将得到的数据进行分析，保存，并根据相关参数进行有载开关的档位调整和冷却系统的控制。
三、与传统变压器相比的优势
1.成本优势
传统变压器需要使用大量的电缆进行信息的采集，包括非电量参数，电流值，开关档位信号等。电缆都需要从变压器的每个附件敷设到变压器端子箱再到中控室，距离较长，除了成本增加以外还有故障的几率也增加。智能电力变压器变压器采用“跳接”的方式，变压器的附件只需要使用一根电缆即可将所有附件都串联在一起接入至智能组件当中，智能组件至后台采用光纤连接的方式，不仅可以大大减少电缆的成本，而且光缆还不会受到电磁场的干扰，增加信号的抗干扰能力，保证了信号的准确性。除此之外，智能变压器还应用于无人值守的变电站当中，能减少大量的运营及维护成本，这些都是传统变压器无法实现的。
2.变压器安全性的优势
传统的变压器只能通过综合继保装置采集变压器基本的参数，如非电量参数及电流参数，当非电量信号出现动作时，后台系统进行报警或断开变压器的动作。
首先，非电量信号具有延时性，只有当变压器真正出现故障时，变压器上面的附件才会进行动作，具有一定的延误。而智能变压器能通过智能化的传感器采集实时的变压器数据。举个例子，传统的压力释放阀有一个动作值，当油箱压力增长到该动作值的时候，压力释放阀就会动作，断开变压器，如果是智能组件，可以反映实时的压力值（传统并不具备），采集完以后，与其他相关数据相比较，如气体继电器的油流速度，压力增长的速率，油中气体的含量等，经过后台监测系统的故障树模型综合分析后可以提前预判该变压器是否出现故障，大概什么时候出现故障，从而提醒用户，可以采取检修变压器或其他方式保证变压器不会出现问题。
其次，只有非电量信号会容易出现误动作，在现实运行的不少项目中，由于变压器的误动作造成的损失十分庞大，以至于综合继保的设计中流传着“宁愿不动作也不要误动作”这么一句话，在南方电网的标书中也特地加入了不少限制条款来预防变压器的误动作，如部分跳闸接点改为报警接点，以降低跳闸风险，增加非电量接点，再以串接的方式来降低误动作的风险（以气体继电器为例，按实际统计情况，三对接点串接比两对接点串接的安全性大大增加，动作正确率能达到90%以上），但这些只是治标不治本的方式，因为接点毕竟是单纯的机械结构，有因为老化，生产制造、振动或其他别的一些原因造成误报警，但使用了智能传感器以后，除了非电量的信号以外，用户能从智能组件中直接读取实时数据，如压力值，油的流速值等，可以信号进行横向比较，不会出现误报警的情况的同时，也能更好的起到保护变压器。
3.变压器使用寿命的优势
总所周知，变压器都有一定的使用寿命，20年也好，30年也好，而且该寿命不是恒定的，会在变压器的使用中产生变化，如温度的影响，负载率的影响，还有开关触头寿命的影响等。传统变压器在该范围内基本缺失的，因为采集的参数比较少，没法检测相关内容。智能变压器能通过智能化的组件采集参数，通过云端技术将数据传送到变压器监测分析系统，分析系统的拥有庞大的数据库，采集到的实时参数后通过与以往相同类型的变压器比较，进行数据分析，对变压器的使用环境做出实时的优化。举个例子，传统变压器控制风机是通过油面和绕组温度启停的，首先绕组温度只是通过间接法测量得出（顶层油温加铜油温差），并不准确，其次由于变压器油温度的变化有相当大的延迟性，对于冷却系统的反馈都会严重滞后，因此传统变压器的冷却控制有着相当大的缺陷。如果是智能变压器，监测系统可以根据变压器负载率，环境温度等参数综合考虑，因此可将温度控制更加精确。下表中体现了传统变压器和智能变压器风冷控制的比较，智能变压器的温度控制能让变压器油温保持再5℃的范围内波动，控制相当精确
除此之外，变压器的老化预测、分接开关触头的寿命模型计算能提前通知用户变压器检修的时间，让变压器的使用环境提升，从而增加其使用寿命
四、总结
在当今工业物联网飞速发展的时代，人们对于设备的监控要求也越来越高，而变压器属于电力系统中相当重要的一环，传统变压器已经不能满足现今对电力设备数据采集的要求，加之，智能变压器相对于传统变压器的优势也相当明显，因此智能变压器的应用必定会越来越广泛。
参考文献：
[1]水木然，工业4.0大革命.电子工业出版社，2015（03）.
[2]油浸式智能化变压器电力技术规范GB/Z 34935-2017.中国国家标准化管理委员会，2017（11）.
论文作者:梁浩明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
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