SmartBoxTM变压器智能综合监控系统

配置原则

为实现变电站一次设备尤其是高压电力变压器的智能化，对电力变压器出现的各种异常和故障状态及时做出判断，为状态检修提供有效依据，需要对电力变压器运行状态进行在线监测。同时为了有效降低成本、节省空间，根据各工程实例状态监测系统所反映出的效果、结合实际经济效益，有效配置一次设备状态监测系统，具体配置如表一所示。

配置方案

SmartBox^TM变压器状态监测

50. SmartBox^TM变压器智能组件采用两台装置分别实现监测及测控、保护功能，监测智能组件和测控智能组件单独组网，放置于同一面屏柜中；
50. SmartBox^TM变压器监测智能组件和测控智能组件各自提供独立的网络接口，分别接入状态监测站控层网络、自动化站控层网络以及过程层网络，保证信息安全；
50. 在允许的情况下，监测智能组件和测控智能组件可通过柜内交换机进行数据共享；
50. SmartBox^TM变压器智能组件高度集成，充分优化资源，以达到降低成本的目的。

根据相关规范，确定SmartBox^TM变压器智能组件网络结构如下图所示。

SmartBox^TM主变智能组件总体结构示意图

变压器具体配置如下：

50. 油色谱监测:

负责接收油色谱传感器发送来的数据，同时，将收到的相关数据进行计算、分析、诊断，最终得出各组分气体含量以及主变的绝缘情况。

50. 铁芯电流监测:

采集测量铁芯接地电流，可预防潜在的铁芯多点接地故障。

50. 光纤绕组测温:

变压器绕组热点温度采用光纤直接测量，光纤测温点数量和位置由制造商和用户协商确定，通过光纤绕组测温可以真实的反映出变压器绕组实际运行时的温度。

50. 测量:

变压器IED应能测量顶层油温、油位、模拟绕组温度，可选择测量底层油温、气体聚集量、环境温度。

50. OLTC控制:

变压器IED接收站控层自动化系统控制命令，自动向有载调压开关控制器发出调节指令；变压器IED从有载调压开关控制器获取档位和OLTC异常状态（如电源故障、拒动）等信息，并发送至站控层自动化系统。有载调压开关从变压器IED接受指令并返回状态量。

50. 非电量保护:

非电量保护用于实现变压器本体非电量保护跳闸和报警。

50. 合并单元:

合并单元可以同时采集合并传统PT/CT、LPCT、电子式互感器（光纤通讯接口）的原始采样数据，发送符合IEC 61850-9-1/IEC 61850-9-2的采样值。

后台软件高级应用

变压器智能评估系统，通过油中气体、铁芯电流、油温、绕组温度、负荷电流等监测数据，实现变压器寿命预测、负荷能力分析等高级应用，为变压器的故障类型识别、检修维护、负荷调节等提供辅助决策依据。

50. 状态监测综合评估系统

对于一次设备的状态评估，很难根据某一子系统的状态监测参数来做出结论，另外，电力设备运行在不同的条件时，缺陷的发展趋势也有差异。电力变压器状态监测综合评估系统是指根据变压器所监测的各项指标、并结合运行情况、历史数据对变压器的运行状态以及健康状况进行综合性分析诊断，才能对变压器状态做出科学的评价。根据其诊断结果作为其备检修依据，综合评估系统的可信程度直接影响最终的检修决策的可靠性。

变压器的运行资料是反映电力变压器运行状态的一个重要方面。在变压器的运行过程中，以下内容中应关注的重点：

• 变压器负载情况，在出现短期救急负载或长期救急负载出现时，记录电流倍数和运行时间；
• 变压器运行温度，包括顶层油温、最热点温度；
• 变压器油中溶解气体；
• 变压器铁芯接地电流；
• 变压器绕组温度等；
• 保护装置动作情况。

同时变压器的辅件故障也是影响变压器安全运行的一个方面，变压器的附件包括：有载开关、非电量保护等；表征变压器绝缘系统劣化程度有不同的特征量，其状态特征量主要分为两类：一类是直接表征绝缘剩余寿命的特征量，如耐电强度、机械强度；另一类是间接表征绝缘状况的特征量，如介质损耗角正切、泄漏电流、局部放电量等。

进行多因素综合评判时，可以先根据几种相关联的因素先进行评判：比如：油中溶解气体、绕组热点、顶(低)层油温、铁芯电流之间相互关联关系；绕组热点、顶(低)层油温、铁芯电流之间的关系；变压器套管、局部放电、顶(低)层油温之间的关系等等。

• 变压器寿命分析

根据变压器在运行期间内的相对老化率、负载及环境温度，计算出在一定时间内的相对老化值，根据其计算出的老化率计算出剩余寿命。

• 变压器负荷分析

通过变压器的额定功率以及当前运行的负荷电流、电压、油温来判断其许可过负荷安全运行时间。

1. 变压器负荷计算方法

变压器供给一个线路用户电压，用户越多，并联电压不变，总电阻变小，则总电流越大，变压器的负荷P=UI也变大。在变压器的出线处装一个电流互感器，就可以实时测量变压器流出的总电流，从而得到变压器此时的负荷量。

       2.变压器许可负荷分析

变压器的许可负载是变压器运行中能承受的负载的最大值，变压器在最大负载条件下发生的变化就是负载电流达到极致，绕组最热点温度也最高，由于绕组最热点温度往往不能超过140℃，则可以反求出此时的负载系数K，然后就可以得到温度为140℃时的负载了。负载最大时变压器处于超负荷工作状态，长期运行对变压器的寿命损耗非常大（是98℃时的好多倍），所以应算出此时的寿命损耗，来决定变压器的运行时间长短。