基于负荷侧电流采集的变压器故障监测报警装置设计_周骏.pdf

年月机电工程技术第卷第期 收 稿 日 期：周 骏基 于 负 荷 侧 电 流 采 集 的 变 压 器 故 障 监 测 报 警 装 置 设 计 机 电 工 程 技 术，（）：基于负荷侧电流采集的变压器故障监测报警装置设计周骏（云 南 电 网 有 限 责 任 公 司 昆 明 供 电 局，昆 明）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 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 计中 图 分 类 号：文 献 标 志 码：文 章 编 号：（）（，）：，：；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。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。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。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。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。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，（下 转 第页）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。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。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，图为装 置 的 系 统 框 图。图系 统 结 构该 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 图电 流 传 感 器 传 输 端内。装 置 为 双 供 电 系统，可 以 通 过 转 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。根 据 不同 的 应 用 场 景，实 现 灵活 供 电。图所 示 为 电流 传 感 器 传 输 端 设 计 面。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 关相 进 线 前 端，控 制 中 心 实 时 采 集路 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，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。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 为个 层 次：操 作 系 统 模 块、协 议开 发 平 台 以 及 应 用 模 块。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 兼 容 接 口、快 速 文 件系 统，保 证 故 障 报警 的 高 效 率。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。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。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。它 主 要 由 显 示 画 面、采 集 数 据和 通 信 各 项 信 息 这样 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。验 证 与 结 果 分 析实 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 的 电 压 转 换 为 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，电 池 安 装 部和 液 晶 显 示 屏设 于 壳 体正 面，个 电 流 传 感 器 传 输端 设 于 壳 体背 面，开 关对 应 的 按 键 设 于 壳 体侧 面，太 阳 能 充 电 板 设 于 壳 体另 一 侧 面，处 理 器 和 电 源 转 换模 块 设 于 壳 体内 部。图实 物 外 形 示 意 图实 验 结 果 分 析在 实 验 中 用来 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 这种 故 障 问 题，年月 机 电 工 程 技 术 第卷第期张 立 柱风 机 变 桨 轴 承 齿 面 磨 损 与 齿 轮 可 靠 度 分 析轴承，（）：江 术 新 级 风 电 机 组 变 桨 系 统 动 力 学 及 结 构 仿 真 分 析重 庆：重 庆 大 学，章 培 成风 电 机 组 叶 片 载 荷 发 散 问 题 研 究能 源 工 程，（）：张 晨 晨兆 瓦 级 风 力 发 电 机 组 的 动 力 学 分 析沈 阳：沈 阳工 业 大 学，张 利 慧，李 晚 波，俎 海 东，等风 力 发 电 机 组 滚 动 轴 承 故 障 振动 诊 断 方 法 综 述内 蒙 古 电 力 技 术，（）：（），李 本 立，宋 宪 耕，贺 德 馨，等风 力 机 结 构 动 力 学北 京：北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 社，廖 明 夫风 力 发 电 技 术西 安：西 北 工 业 大 学 出 版社，覃 正，叶 尚 辉，刘 明 治柔 性 多 体 系 统 动 力 学 研