摘要：在配电网架空线路中经常出现10kV配电变压器过载及低电压现象，易造成变压器烧毁或引起用电客户家电烧毁及投诉，若用户不打电话报告，值班人员在2天内才在PMS系统才能发现，影响用电客户用电问题，寻找一种方法即成本低、操作便捷，维修方便，价格低廉，易于推广的设备，成为迫切需求，于是经过多年的研制出，利用智能传感器，在表箱设备内安装CM卡，能够迅速把10kV配电变压器过载情况传到报修人员手机上，准确定位，迅速保修，减少停电时间，为此研究设计《10kV配电变压器过载及低电压智能在线监测预警装置设计》，大大降低工作量，缩短时间，提高工作效率。
关键词：配电变压器 过载及低电压 在线监测 设计 应用
1装置主要功能和总体设计
10kV配电变压器过载及低电压智能在线监测预警装置可实时监测10kV配电变压器过载运行状态，实现信号监测、故障报警功能一体化；当10kV配电变压器过载及低电压时能快速向电力报修人员发出告警信息，有效的提高供电可靠性。此装置包括：信号采集、信号处理、信号推送和自身供电及装置支架4部分组成，对装置设计进行讨论分析。
1.1信号采集
考虑到需要在10kV配电变压器附近高压引线上设置采集器进行电气量采集，并将电气量监测结果送入信号处理模块，根据现场实际要求只有准确率大于99%以上才能符合要求，且耐压大于10kV及以上的实际需要，在普通电流互感结构的基础上考虑设计所需的穿心式电流互感器，能够采集到跌落式熔断器电流，当跌落式熔断器熔丝断时，电流互感电流发生变化，所以采集电流信号准确率大大提高。
1.2信号处理
信号处理模块是该装置的核心。准确率要考虑应大于99%，需要设计内置程序存储器、数据存储器，支持通信模块接口扩展，低功耗、工作电流要求小于50mA,因此，需要设计单片机控制系统处理采集到的数据信息并进行存储转发，才能使模块化可扩展，稳定可靠，低电压、低功耗而且开发难度低。
1.3信号推送
在设计10kV配电变压器过载及低电智能实时监测预警装置的信息推送方式时，首先考虑到信息推送时间控制一般在5s以内，生成信息准确率要达到99%，装置利用GSM网络，将设备告警通过短信的方式发送手机送到运维人员。
1.4自身供电及装置支架
为了给该装置提供持续可靠的电源，且不受配电网0.4kV电源限制，使用与台区及分支线路，配电服务中心创新小组提出了“太阳能+锂电池”供电方式，有锂电池为装置工作提供所需电压，当锂电池电压低于设定值时，太阳能电池启动为锂电池充电，使装置继续工作。
2硬件设计
2.1穿心式电流互感器设计
为了满足现场的实际要求，首先对穿心式电流互感器进行初步结构设计与制作，为了达到准确率大于99%，且耐压值大于10kV及以上的工作目标，对制作完成的不同交流比的穿心式电流互感器进行试验，初步确定采购变比100/5,型号LZW32-10-100/5的互感器。
2.2信号处理模块开发
根据功能需要求结合模块设计，经过分析，选用LPC824M201JHI33E微控制器芯片作为信息处理核心。此芯片运行稳定，可靠性高，价格便宜、易与开发。信号处理模块功能设计，通过设计PCB板卡，应制作成信号处理模块。
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图2电源模块设计方案
2.3信号收发模块研制
信号收发模块接收来自信号处理模块的控制指令和采集数据信号，并实现短信收发功能，经过分析，应用M72D-04-NCH-LSC无线通信模块。可以直接使用现有4G手机卡进行短信收发，具有尺寸小，功耗低，温度范围宽，抗干扰能力强的特点，同时内核丰富可靠、稳定的网络协议，满足低成本，高效率需求。
2.4电源模块的开发
电源模块选择常见的手机锂电池和太阳能电池板共同为装置提供电源，以满足预警长时间在现场应用要求。其中锂电池选用选用3.8V,1500mA标准手机锂电池和电池操板，太阳能电池板选用250mm×160mm×3mm，6W，1A充电太阳能电池板，输出电压6V。电源模板设计方案图所示，对其进行输出输入实验验证，结果如图所示满足要求。
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图1电源模块设计方案
4有益效果
4.1 10kV配电变压器过载及低电智能在线监测预警装置设计，准确定位，装置体积小，便捷，使用方便。
4.2 10kV配电变压器过载及低电智能在线监测预警装置在作业的安全性意义重大，减少停电事件，提高供电可靠性，效果显著。
4.3 10kV配电变压器过载及低电智能在线监测预警，通过远程控制，准确掌握停电情况；此项成果经济、使用、制作工艺简单，通过在现场应用，有效降低了实际应用，经过现场使用各项参数全部达到现场安全效果，达到了预期使用目标。
4.4 10kV配电变压器过载及低电压智能在线监测预警装置，能够有效准确确定停电范围，第一时间把信息传到值班人员手机上，及时处理，提高工作效率，同时也能够提高企业的直接经济效率和社会的间接经济效益。
5结论
10kV配电变压器过载及低电压智能在线监测预警装置创新提出配电网变压器过载及低电压信息传输方式，解决了因设备过载或低电压运维检修人员或报修人员无法及时获取信息及采取措施的难题，有效缩短了检修时间。
装置可以适用到输配电分之线路、分段线路及部分重要用户，还可以通过改进延伸到输电线路专业，使高压输电线路设备信息化、智能化、物联化，主动服务提升与过载配电变压器快速排出，起到降低投诉、提服务的效果。
作者：孙卫国 1969年05月，工程师，从事输配电运维工作28年，宁夏石嘴山市大武口区汉唐庭院52楼1单元202室，电话13709560002
参考文献
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