專利名稱：基于gprs的配電變壓器無線監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于GPRS的配電變壓器無線監(jiān)控系統(tǒng)，特別涉及電網(wǎng)中變壓器的經(jīng)濟運行無線監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術：
變壓器作為電力部門的一個重要設備，一般來說從發(fā)電、供電、用電，要經(jīng)過3到5次變壓過程。在這過程中變壓器要產(chǎn)生有功損耗和無功損耗，并且占整個電力損耗的30%左右。為了降低電力變壓器損耗，提高運行可靠性，GB/T13462《工礦企業(yè)電力變壓器經(jīng)濟運行導則》國家標準規(guī)定了電力變壓器經(jīng)濟運行方式的選擇、計算和管理的要求。電力變壓器經(jīng)濟運行是指在技術經(jīng)濟允許、保證安全生產(chǎn)的條件下，通過優(yōu)先運行方式、合理調(diào)整負荷、改善運行條件，使變壓器在電能損耗低的狀態(tài)下運行。目前，國內(nèi)外在電力變壓器節(jié)能技術方面已作了大量研究。其基本方法主要是利用計算方式與分析軟件正確選用變壓器容量和臺數(shù)，推廣使用高效能低損耗的變壓器，提高功率因數(shù)等。對于兩臺或多臺變壓器還涉及到運行方式的優(yōu)選，而大部分采用的方式則是通過預算、測量負荷大小來決定變壓器的合理經(jīng)濟運行方式，然后靠人力定期去現(xiàn)場進行變壓器運行狀態(tài)變換，來達到降低變壓器損耗的目的。這樣做的缺點是就國內(nèi)配網(wǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀來說，不同區(qū)域、不同時節(jié)的用電負荷都會截然不同的，就在同一區(qū)域一天24小時內(nèi)也都會出現(xiàn)用電高峰、低谷期等情況，造成投運前制定預算的變壓器投切方案更加復雜，實際操作起來很困難。大部分配電變壓器安裝地點復雜、分散、數(shù)量多、離控制中心距離比較遠，造成組網(wǎng)、通訊困難，實時運行數(shù)據(jù)很難獲取，工作人員需要定期到現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)又使得數(shù)據(jù)有局限性，現(xiàn)場的數(shù)據(jù)也不能及時上報到設計人員，設計人員不能實時了解現(xiàn)場負荷大小波動情況，所以僅靠測量一些離散點的數(shù)據(jù)用于分析、設計，其實用性、準確性差，不但造成大量人力物力的損失，還會嚴重影響變壓器經(jīng)濟運行設計的效果。近年來，我國移動通信業(yè)獲得了極大的發(fā)展?；跓o線新技術的增值服務悄然地改變著城市的面貌、改變著人民的生活方式。無線新技術應用不僅美化了城市、增添了生活現(xiàn)代感、而且能改善投資環(huán)境、增加安全性，為我們帶來巨大的社會、經(jīng)濟效益。采用先進的GPRS技術的無線監(jiān)控管理系統(tǒng)，集計算機、通信、機電、自動控制等多種先進技術于一體，成功實現(xiàn)了對無線分布式系統(tǒng)的實時監(jiān)控管理和靈活部署，解決了傳統(tǒng)控制由于沒有通訊功能，無法實現(xiàn)集中監(jiān)控的問題，將運行維護人員從大量繁瑣的工作中解放出來，提高無線系統(tǒng)的運行質(zhì)量，增強無線的可靠性和可控性，能及時發(fā)現(xiàn)定位無線系統(tǒng)故障，大大減少了系統(tǒng)停用帶來的不良影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠根據(jù)不同區(qū)域、不同時段負荷的變化，配置不同運行模式下參數(shù)，自動對現(xiàn)場變壓器運行方式進行轉換，使每臺變壓器都能在經(jīng)濟運行區(qū)運行的基于GPRS的配電變壓器無線監(jiān)控系統(tǒng)本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案本發(fā)明設計了基于GPRS的配電變壓器無線監(jiān)控系統(tǒng)，包括電壓電流采樣模塊(I)、對象控制開關組(2)、模數(shù)轉換模塊
(3)、中間繼電器組(4)、CPU處理模塊(5)、輸入輸出模塊￠)、無線通訊模塊(7)、面板操作系統(tǒng)(8)、遠程服務器(9)和Web監(jiān)控界面(10)，其中
所述電壓電流采樣模塊(I)連接到電網(wǎng)將對負荷的電壓與電流信號進行采集并產(chǎn)生變送量數(shù)據(jù)，其輸出端連接到模數(shù)轉換模塊(3)輸入端，把變送量數(shù)據(jù)送到模數(shù)轉換模塊
(3)進行模數(shù)變換成數(shù)字量；
所述模數(shù)轉換模塊(3)輸出端連接CPU邏輯控制器，把轉換后的數(shù)據(jù)傳送至CPU邏輯控制器進行邏輯處理；
所述CPU處理模塊(5)通過無線通訊模塊(7)將處理后的信息傳輸至遠程服務器(9)，并顯示在Web監(jiān)控界面(10)上；
所述CPU處理模塊(5)控制輸入輸出模塊(6)分別對面板操作系統(tǒng)(8)中面板信號進行采集和對中間繼電器組(4)進行調(diào)控，并通過中間繼電器組(4)控制所述對象開關組進行變壓器的投切操作。作為本發(fā)明的一種優(yōu)化結構所述對象控制開關組(2)由十個斷路器開關組組成，分別為 1QF、2QF、3QF、4QF、5QF、6QF、7QF、8QF、9QF 和 10QF，其中
4QF串聯(lián)接于A段變壓器的高壓輸入端，IQF串聯(lián)接于A段變壓器的低壓輸出端；
5QF串聯(lián)接于B段變壓器的高壓輸入端，2QF串聯(lián)接于B段變壓器的低壓輸出端；
6QF、7QF和8QF串聯(lián)接于C段變壓器的高壓輸入端，3QF串聯(lián)接于C段變壓器的低壓輸出端；
9QF連接A段變壓器和B段變壓器的低壓輸出端，IOQF連接B段變壓器和C段變壓器的低壓輸出端。本發(fā)明采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果
1.本發(fā)明所設計的基于GPRS的配電變壓器無線監(jiān)控系統(tǒng)由于采用了GPRS無線方式登陸遠程服務器(9)，可以實時對現(xiàn)場變壓器運行狀態(tài)進行無線監(jiān)控，克服了目前電力變壓器經(jīng)濟運行遠程監(jiān)控不容易達到最佳效果的缺陷；
2.本發(fā)明所設計的基于GPRS的配電變壓器無線監(jiān)控系統(tǒng)能實時測量、監(jiān)控配網(wǎng)系統(tǒng)運行的參數(shù)，并在變壓器運行條件符合轉換條件時，按照一定邏輯、閉鎖關系自動轉換為經(jīng)濟、合理的運行方式，使變壓器運行在最優(yōu)經(jīng)濟狀態(tài)，降低變壓器損耗節(jié)約電能，延長變壓器壽命，減少變配電成本；
3.本發(fā)明所設計的基于GPRS的配電變壓器無線監(jiān)控系統(tǒng)通過Web監(jiān)控界面(10)實時對現(xiàn)場變壓器運行狀態(tài)進行遠程監(jiān)控，實時采集運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)變壓器集中調(diào)配；
4.本發(fā)明所設計的基于GPRS的配電變壓器無線監(jiān)控系統(tǒng)安裝靈活、使用方便、線路簡單、便于后期維護，適用新建電力配網(wǎng)和老電網(wǎng)改造。


圖I是本發(fā)明所設計的基于GPRS的配電變壓器無線監(jiān)控系統(tǒng)方框 圖2是本發(fā)明被控制對象開關組原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明
如圖I所示，本發(fā)明設計了基于GPRS的配電變壓器無 線監(jiān)控系統(tǒng)，包括電壓電流采樣模塊(I)、對象控制開關組(2)、模數(shù)轉換模塊(3)、中間繼電器組(4)、CPU處理模塊(5)、輸入輸出模塊出)、無線通訊模塊(7)、面板操作系統(tǒng)(8)、遠程服務器(9)和Web監(jiān)控界面
(10)，其中
電壓電流采樣模塊(I)分別對電網(wǎng)一次側的電壓電流數(shù)據(jù)進行采集，并變換成0-10V、0-20mA數(shù)據(jù)變送量；模數(shù)轉換模塊(3)對0-10V、0-20mA變送量數(shù)據(jù)進行模數(shù)變換成數(shù)字量，并送到CPU數(shù)據(jù)處理單元；
CPU處理模塊(5)對轉換后的電流、電壓的數(shù)字量進行計算三相平均電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)等電力參數(shù)，并將計算結果寄存在緩存器中，CPU處理模塊
(5)根據(jù)系統(tǒng)預設值對現(xiàn)場采集量進行運算、比較、判斷，然后控制變壓器自動投切到經(jīng)濟運行模式；
中間繼電器組⑷擴大CPU處理模塊(5)輸出接點的控制容量，信號經(jīng)中間繼電器組
(4)的線圈由中間繼電器組(4)的觸點直接去控制對象控制開關組(2)動作；
CPU處理模塊(5)使用GPRS模式通過無線通訊模塊(7)登陸遠程服務器(9)，采用Web監(jiān)控界面(10)訪問遠程服務器(9)對現(xiàn)場變壓器的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，在具體的實施例中，遠程服務器(9)需要安裝組態(tài)王軟件，接入無線路由器。在組態(tài)王軟件中設計系統(tǒng)運行的監(jiān)控界面，添加虛擬串口通過無線路由映射端口遠程與無線模塊進行GPRS通信，并配置Web監(jiān)控界面(10)的域名，以便遠程訪問。如圖2所示，本發(fā)明中的對象控制開關組⑵根據(jù)負荷的變化，調(diào)整兩臺或多臺變壓器的運行，使每臺變壓器都能在經(jīng)濟運行區(qū)運行，所述對象控制開關組(2)根據(jù)測量計算值自動對變壓器運行方式進行轉換單臺共用——兩臺分列運行——三臺分列運行——兩臺分列運行——單臺共用，單臺共用時斷開另一臺變壓器一側電源，達到降低變壓器空載損耗和負荷損耗的目的。首先以一臺為主變，另兩臺為備變，運行一段時間后根據(jù)運行狀態(tài)備變輪流投切運行，保證每臺變壓器能均衡使用。針對單母線三臺變壓器分段運行結構，運行方式有四種
1.C段變壓器單臺共用運行，通過開關3QF、6QF，9QF、10QF向所有負荷供電；
2.A、C段變壓器分列運行，通過開關1QF、4QF，3QF、6QF，9QF向各自的負荷供電；
3.8、(段變壓器分列運行，通過開關20 、50 ，30 、60 ，90 向各自的負荷供電；
4.A、B、C段變壓器分列運行，通過開關1QF、4QF，2QF、5QF，3QF、6QF向各自的負荷供電。本發(fā)明首先以一臺變壓器為常用，另兩臺為備用的方式運行，為保證三臺變壓器能均衡的運行，系統(tǒng)從投運開始進行實時監(jiān)測，運行狀態(tài)達到設定模式時，原備用變壓器進行自動投切。A、B、C段變壓器運行方式的轉換按以下邏輯順序進行C段變壓器單臺共用運行轉為A或B、C段變壓器分列運行；
C段變壓器單臺共用運行時，3QF、6QF、9QF、10QF閉合，1QF、2QF、4QF、5QF斷開；由C段變壓器轉向A或B、C段變壓器的所有負荷供電，通過歷史A、B投切的次數(shù)來決定是A、C段，還是B、C段變壓器分列運行。C段變壓器運行轉向A、C段變壓器運行向所有負荷供電，此時B段變壓器處于停止狀態(tài)。當負荷上升后，轉為A、C段變壓器分列運行，閉合1QF、4QF，斷開10QF，此時1QF、3QF、4QF、6QF、9QF處于閉合位置，2QF、5QF、10QF處于斷開位置，A、C段變壓器分別向各自的負荷供電。同理，C段變壓器運行轉向B、C段變壓器運行向所有負荷供電，此時A段變壓器處于停止狀態(tài)。當負荷上升后，轉為B、C段變壓器分列運行，閉合2QF、5QF，斷開10QF，此時2QF、3QF、5QF、6QF、9QF處于閉合位置，1QF、4QF、10QF處于斷開位置，B、C段變壓器分別向各自的負荷供電。
A或B、C段變壓器分列運行轉為A、B、C段變壓器分列運行
A、C段變壓器分列運行時，1QF、3QF、4QF、6QF、9QF閉合，2QF、5QF、10QF斷開；A、C段變壓器運行轉向A、B、C段變壓器運行向所有負荷供電，此時A、B、C段變壓器都處于運行狀態(tài)。當負荷上升后，轉為A、B、C段變壓器分列運行，閉合2QF、5QF，斷開9QF、10QF,此時1QF、2QF、3QF、4QF、5QF處于閉合位置，9QF、IOQF處于斷開位置，A、B、C段變壓器分別向各自的負荷供電。同理，B、C段變壓器分列運行時，2QF、3QF、5QF、6QF、9QF閉合，1QF、4QF、IOQF斷開；B、C段變壓器運行轉向A、B、C段變壓器運行向所有負荷供電，此時A、B、C段變壓器都處于運行狀態(tài)。當負荷上升后，轉為A、B、C段變壓器分列運行，閉合1QF、4QF，斷開9QF、10QF，此時1QF、2QF、3QF、4QF、5QF處于閉合位置，9QF、10QF處于斷開位置，A、B、C段變壓器分別向各自的負荷供電。A、B、C段變壓器分列運行轉為A或B、C段變壓器分列運行；
A、B、C 段變壓器分列運行時，1QF、2QF、4QF、5QF、3QF、6QF 閉合，9QF、IOQF 斷開；由 A、B、C段變壓器分列運行轉向A或B、C段變壓器的所有負荷供電，通過歷史A、B投切的次數(shù)來決定是A、C段，還是B、C段變壓器分列運行。A、B、C段變壓器分列運行轉向A、C段變壓器運行向所有負荷供電，此時B段變壓器處于停止狀態(tài)。當負荷下降后，轉為A、C段變壓器分列運行，閉合9QF，斷開2QF、5QF，此時1QF、3QF、4QF、6QF、9QF處于閉合位置，2QF、5QF、IOQF處于斷開位置，A、C段變壓器分別向各自的負荷供電。同理，A、B、C段變壓器分列運行轉向B、C段變壓器運行向所有負荷供電，此時A段變壓器處于停止狀態(tài)。當負荷下降后，轉為B、C段變壓器分列運行，閉合9QF，斷開1QF、4QF，此時2QF、3QF、5QF、6QF、9QF處于閉合位置，1QF、4QF、IOQF處于斷開位置，B、C段變壓器分別向各自的負荷供電。A或B、C段變壓器分列運行轉為C段變壓器單臺共用運行
A、C段變壓器分列運行時，1QF、3QF、4QF、6QF、9QF閉合，2QF、5QF、10QF斷開；A、C段變壓器運行轉向C段變壓器運行向所有負荷供電，此時C段變壓器都處于運行止狀態(tài)。當負荷下降后，轉為C段變壓器單臺共用運行，閉合10QF，斷開1QF、4QF，此時3QF、6QF、9QF、IOQF處于閉合位置，1QF、2QF、4QF、5QF處于斷開位置，C段變壓器單臺共用運行向所有負荷供電。同理，B、C段變壓器分列運行時，2QF、3QF、5QF、6QF、9QF閉合，1QF、4QF、IOQF斷開;B、C段變壓器運行轉向C段變壓器運行向所有負荷供電，此時C段變壓器都處于運行止狀態(tài)。當負荷下降后，轉為C段變壓器單臺共用運行，閉合10QF，斷開2QF、5QF，此時3QF、6QF、9QF、IOQF處于閉合位置，1QF、2QF、4QF、5QF處于斷開位置，C段變壓器單臺共用運行向所有負荷供電。
權利要求
1.基于GPRS的配電變壓器無線監(jiān)控系統(tǒng)，包括電壓電流采樣模塊(I)、對象控制開關組⑵、模數(shù)轉換模塊(3)、中間繼電器組(4)、CPU處理模塊(5)、輸入輸出模塊(6)、無線通訊模塊(7)、面板操作系統(tǒng)(8)、遠程服務器(9)和Web監(jiān)控界面(10)，其特征在于 所述電壓電流采樣模塊(I)連接到電網(wǎng)將對負荷的電壓與電流信號進行采集并產(chǎn)生變送量數(shù)據(jù)，其輸出端連接到模數(shù)轉換模塊(3)輸入端，把變送量數(shù)據(jù)送到模數(shù)轉換模塊(3)進行模數(shù)變換成數(shù)字量； 所述模數(shù)轉換模塊(3)輸出端連接CPU邏輯控制器，把轉換后的數(shù)據(jù)傳送至CPU邏輯控制器進行邏輯處理； 所述CPU處理模塊(5)通過無線通訊模塊(7)將處理后的信息傳輸至遠程服務器，并顯示在Web監(jiān)控界面(10)上； 所述CPU處理模塊(5)控制輸入輸出模塊(6)分別對面板操作系統(tǒng)(8)中面板信號進行采集和對中間繼電器組(4)進行調(diào)控，并通過中間繼電器組(4)控制所述對象開關組進行變壓器的投切操作。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于GPRS的配電變壓器無線監(jiān)控裝置，其特征在于所述對象控制開關組(2)由十個斷路器開關組組成，分別為1QF、2QF、3QF、4QF、5QF、6QF、7QF、8QF、9QF和10QF，其中 4QF串聯(lián)接于A段變壓器的高壓輸入端，IQF串聯(lián)接于A段變壓器的低壓輸出端； 5QF串聯(lián)接于B段變壓器的高壓輸入端，2QF串聯(lián)接于B段變壓器的低壓輸出端； 6QF、7QF和8QF串聯(lián)接于C段變壓器的高壓輸入端，3QF串聯(lián)接于C段變壓器的低壓輸出端； 9QF連接A段變壓器和B段變壓器的低壓輸出端，IOQF連接B段變壓器和C段變壓器的低壓輸出端。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于GPRS的配電變壓器無線監(jiān)控系統(tǒng)，包括電壓電流采樣模塊(1)、對象控制開關組(2)、模數(shù)轉換模塊(3)、中間繼電器組(4)、CPU處理模塊(5)、輸入輸出模塊(6)、無線通訊模塊(7)、面板操作系統(tǒng)(8)、遠程服務器(9)和Web監(jiān)控界面(10)。本發(fā)明所設計的基于GPRS的配電變壓器無線監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)不同區(qū)域、不同時段負荷的變化，配置不同運行模式下參數(shù)，自動對現(xiàn)場變壓器運行方式進行轉換。
文檔編號G08C17/02GK102638096SQ20121007612
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權日2012年3月21日
發(fā)明者孫書芳, 焦玉成, 陳玉華, 陳瑞 申請人:三江學院