摘要：为了提高变压器运行的安全性，避免由于变压器跳闸而影响线路正常运行，设计一种变压器负荷侧电流采集故障报警装置，对变压器故障进行监测。采用电流传感器，实时采集低压侧电流储存在储存器内，并设置太阳能充电板储存电能；设计操作系统模块、协议开发平台以及应用模块分析电表的电量故障，并进行故障报警。针对电流采集装置常见的断相、失流、失压这3种故障问题，设计实验并验证了设计的变压器负荷侧电流采集故障报警装置可及时把故障发送到检修部门，捕获故障时间基本保持在1 s左右，在有效地提高变压器故障监测工作效率的同时，还能提高故障监测的精准度。能够避免配电变压器事故的发生，减少因变压器跳闸而产生的线路故障，为配电线路的运行安全提供技术支持与安全保障。

　　关键词：变压器；负荷侧电流；电流采集；故障报警；装置设计

　　0引言

　　供电局公共配电变压器低压侧开关跳闸空气失败很多次，在低压侧发现了大量的架空线路故障点，因为没有找到故障，故障点并没有可靠的判断依据，在低压侧空气开关跳闸后没有信息显示[1]。低压架空线路没有发现明确的故障点，无法知道跳闸的现状，导致故障排除难度加大。因此，配电设备可能会处于故障运行，增加了配电设备的工作负担，影响供电可靠性，容易降低客户满意度[2]。在电力系统中起到监控测量作用的是电压互感器，这一部件不可或缺，可以起到保护设备的作用，其中报警装置可以将一侧的高压按照比例进行转换。为低压供继电器和仪表使用[3]。跳闸会引起测量上的偏差，导致电压互感器的故障无法被第一时间发现，使供电系统受到影响，供电出现问题，电力系统无法连续可靠运行，导致企业出现较高的经济消耗和难以避免的亏损。

　　监督和检测电压互感器，能在一定程度上保证电力系统的安全运行，减小和防止事故的发生，使供电系统安全运行。但是现有的变压器故障监测都是在故障发生之后才开始预警，等进行维护检修时已经出现了断电、停电等情况，预警的时间较长，降低了工作效率[4]。

　　因此，本文提出了变压器负荷侧电流采集故障报警装置设计，通过电流传感器实时采集低压侧电流，设计操作系统模块、协议开发平台以及应用模块分析电表的电量故障，实现对变压器故障的监测。并开展了实验验证。

　　1变压器负荷侧电流采集故障报警装置设计原理

　　由于配电变压器空气开关出现跳闸不容易被第一时间发现，往往都是导致变压器出现故障之后才能够进行检修，因此本文针对变压器负荷侧电流采集故障，设计一种报警装置。对配电变压器低压侧电流的实时采集，在空气开关发生故障跳闸时，能够记录发生故障前后的电流数据并储存在储存器内。将电表运行情况生成报表，对电表故障发出报警，快速通知运检人员，在出现变压器故障之前处理空气开关跳闸的问题，并进行检修。不光能够提高对变压器故障检修的工作效率，还能够降低因变压器故障带来的经济损失，提高电力用户的用电满意度。

　　2变压器负荷侧电流采集故障报警装置硬件设计

　　配电变压器领域，具体是一种配电变压器负荷侧电流采集故障报警装置。配电变压器负荷侧电流采集故障报警装置，通过该装置可以记录故障发生时的电流值，并通过显示屏显示出来。装置采用电流传感器，实时采集低压侧的电流[5]。当发生故障开关跳闸时，装置自动记录该段时间的工作电流，方便检修人员检测，图1为装置的系统框图。

　　该配电变压器负荷侧电流采集故障报警装置包括处理器，处理器与若干电流传感器连接；电流传感器分别安装在低压侧空气开关三相进线前端，处理器实时采集电流传感器的电流数据，并把其电流数据保存在储存器内。装置为双供电系统，可以通过220 V AC转7．2 V模块给系统供电，并对电池充电。也可以通过太阳能充电板给系统供电，把电能储存到电池中[6]。根据不同的应用场景，实现灵活供电。图2所示为电流传感器传输端设计面。

　　3路电流传感器为钳形电流传感器，分别安装在低压侧空气开关3相进线前端，控制中心实时采集3路电流传感器的电流数据，并把其电流数据保存在控制中心的储存器内。液晶显示屏可以显示当前电流值。当空气开关发生故障跳闸时[7]，装置自动记录该段时间前后的工作电流，工作人员通过按键操作，可点亮液晶显示屏，并查看记录的电流数据，能够让检修人员快速确认故障发生时的情况。

　　3变压器负荷侧电流采集故障报警装置软件设计

　　报警监控软件分为3个层次：操作系统模块、协议开发平台以及应用模块[8]。报警监控设备是基于嵌入式实时系统开发的，包括进程设备、存储文件、网络协议等系统的应用，占地面积小，支持高切割、内核灵活的ANSI C兼容I／O接口、快速文件BSP系统，保证故障报警的高效率[9]。依靠分析电表的电量故障，平台可以灵活把控各个电表的运行情况，并实际生成统一报表，对电表的故障做出报警，以此来提升仪表监测的状态水平[10]。

　　维护协议用于维护软件与报警监控设备之间的通信协议，读取报警监控参数检查设备故障[11]。其他协议用于主站和报警监控设备之间的通信协议，主站根据所建立的采集方案采集报警监控装置的实时表基码值、遥测数据以及故障状态等[12]。它主要由显示画面、采集数据和通信各项信息这3样功能来组成，其设置和读取报警监控设备的运行参数，从而观测故障的状态和问题，通过系统操作来处理并接收故障事件。

　　4验证与结果分析

　　4．1实验准备

　　本次实施案例采用双供电模式，根据不同的应用场景，实现灵活供电，保证报警装置运行正常。液晶显示屏可以显示当前电流值。实验中的报警装置包括电源转换器，转换模块连接处理器，将220 V的电压转换为7．5 V的电压。存储器、蓄电池、液晶显示屏、太阳能充电板都需要与处理器进行连接，其中，液晶显示屏用于显示当前电流值。电流传感器为钳形电流传感器。所述装置还包括开关。图3为实验装置的其中一种实施方式的外观图，如图所示，实验装置还包括壳体1，电池安装部4和液晶显示屏3设于壳体1正面，3个电流传感器传输端设于壳体1背面，开关2对应的按键设于壳体1侧面，太阳能充电板设于壳体1另一侧面，处理器和电源转换模块设于壳体1内部。

　　4．2实验结果分析

　　在实验中用PTC来检测和记录三相功率源，针对电流采集装置常见的断相、失流和失压这3种故障问题，模拟电流采集装置在一般使用过程中会发生的故障问题。调整在功率源端的A、B、C相电压为57 V上下，相电流在0．1 A，故障启动电流小于4．5％Ib，变压器负荷侧电流采集故障报警装置采集到的功率源示值如表1所示。由表可知，变压器负荷侧电流采集故障报警装置可以有效地捕捉到各项功率源，对于细小的误差也可以在第一时间作出反应，捕获时间逐渐减少，可以看出报警装置的高效性和准确性，大大提高了工作效率和检测精准度。可以在电压互感器出现故障之后，迅速在第一时间发送出修检消息，使进行设备检修的人员快速处理这起突发事件，有效地做到了活动范围不受限的特点，并提高实施性能。

　　5结束语

　　为了更好地实现对变压器故障的监测，本文设计一种变压器负荷侧电流采集故障报警装置，通过电流传感器，实时采集低压侧电流，设计操作系统模块、协议开发平台以及应用模块分析电表的电量故障，实现对变压器故障的监测。并通过实验验证本文设计装置的捕获故障时间基本保持在1s左右，在变压器故障监测工作中具有较好的工作性能。可以最大程度上发挥故障报警装置的价值，确保设备的常规运行，使电网企业中的各个设备更加安全。实现了自动化运行电网管理，使工作人员更便于检测，抑制配电设备事故扩大，实现了更好的监视管理，进一步提高工作效率。

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