李玉章
【摘 要】 在电力系统中电力变压器是不可或缺的关键设备之一，其安全运行状态会直接影响到电力系统是否可以正常稳定的运行工作。在电力变压器的保护中差动保护是电力变压器的电气主保护，后备保护主要包括零序过流保护等措施。在电力变压器保护中主保护是最为关键的保护措施，而差动保护作为主保护措施其性能将直接影响电力变压器的被保护状态。现文章主要针对电力变压器保护原理与发展趋势进行研究。
【关键词】电力变压器 保护原理 发展趋势
在电力系统中电力变压器直接关系到其正常运行，直接关系到人民生活的正常工作与生活。因此，电力变压器保护措施要求具有较高的可靠性与安全性。特别是在当前社会各界对地电力需求越来越大的情况下，电力变压器的保护工作面临着新的挑战与机遇。然而就电力变压器的保护现状来看，其保护措施研究远远落后于电力系统的发展。因此，对电力变压器的保护原理与发展趋势进行研究十分有必要。
1 电力变压器差动保护
如图1所示，电力变压器差动保护即为当输入的两端CT电流矢量差达到预期动作值的时刻点，启动动作元件进行继电保护。差动保护是基于基尔霍夫电流定理制定的一种保护措施，其原理为电路中流入节点的电流综合总是为零。电力变压器差动保护将保护对象变压器当做某一节点，如变压器处于正常工作状态中，可将其看做理想变压器，这时流入/流出变压器的电流是相同的，从而实现了电路中流入节点的电流综合为零的状态[1]。如变压器出现故障，变压器旁电流互感器CT的二次回路中将形成大小一致，相位不同的电流。当该电流达到预期数值时，差动继电器保护工作将跳开变压器各侧断路器，截断变压器电源。上述一整套流程即为电力变压器的差动保护[2]。
2 电力变压器差动保护原理
一般来说，电力变压器差动保护主要分为下列两个部分，分别是鉴别励磁涌流与内部故障电电流以及判别外部与内部故障。长时间的运行经验与实践表情，差动保护能够精确的辨别区内与区外故障，所以变压器差动保护矛盾一般都集中在辨别励磁涌流与内部故障电流中。
第一，利用变压器电流量判别涌流。（1）间断角原理。即为根据变压器励磁涌流与内部故障存在的不同特点电流波形来辨别内部故障与励磁涌流[3]。在小电流情况下，电流中的谐波含量与频率的改变对间断角测量的影响较大，因此系统在震荡时可能出现误判。（2）二次谐波制动原理。励磁涌流中包含较大的偶次谐波分量，因此对二次谐波电流进行计算就可以辨别是否存在励磁涌流。
第二，利用变压器电压量来判别涌流。其基本原理为当变压器由于励磁涌流出现严重饱和状态的时候，端电压将会出现十分严重的畸变，出现较大规模的谐波分量，因此可以用其来判断励磁涌流。
第三，同时利用电压与电流量原理。（1）等值电路原理。基于变压器导纳型等值电路励磁涌流辨别方式[4]。该方式主要通过检测对地导纳参数改变来判断变压器的内外故障。（2）励磁特性原理。根据变压器在不同环境下励磁特性曲线来形成故障判别区域；对比磁链与差动电流的关系来判断为涌流或故障。
3 電力变压器保护发展趋势
伴随着现代化技术的快速发展，全新的保护原理与计划已经被逐渐应用到电力变压器的保护工作中。例如，模糊理论、人工神经、专家系统等智能技术已经被应用到电力变压器的保护中。
（1）模糊集理论的应用。由于电力变压器的参数存在不确定性，系统运行方式也存在随机性，因此要建立准确的数学模型难度较大。电力变压器励磁涌流由于与各种不确定因素相关，因此伴有较大的随机性。利用模糊数学与模糊集理论能够妥善处理由于不确定性所带来的问题。
（2）小波分析理论的应用。小波变化在基于信号变化特点的基础上，对小波基进行伸缩或平移处理，能够自适应的来对分析窗进行调整，进而更好对变化信号进行分析。从理论上来看，小波变换这一满足分析暂态信号的方式有利于显著改善电力变压器保护的可靠性与安全性。
（3）其他技术的应用。专家系统近几年在电力变压器的保护中开始得到应用。但是由于其对实时性有一定的要求，对其应用领域有一定的限制，主要应用于对实时性要求不高的领域，例如继电保护协调、高阻接地故障检测与诊断等。
4 结语
在信息技术高速发展的时代电力变压器的保护措施已经从电磁型发展到了微机时代。我国电力变压器领域应该强化理论探索，累积实践经验，不断吸收、借鉴国外新技术、新方法，并且在实践中不断总结实用技术，从而进一步强化预防电力变压器安全事故的能力。
参考文献：
[1]范春菊，郁惟镛.交互式电力系统继电保护原理CAI的实现[J].电力系统及其自动化学报，2003（1）：58-62.
[2]张志强，哈恒旭，谭雨珍.基于磁链平衡方程的变压器保护的关键问题的研究[J].电力系统保护与控制，2009（14）：1-5+9.
[3]李家坤.几种电力变压器差动保护励磁涌流识别方法的比较分析[J].武汉电力职业技术学院学报，2009（2）：42-46.
[4]张文红.关于变压器安全运行与保护问题的分析[J].中国科技信息，2008（12）：146-147.
