專利名稱：配電變壓器經(jīng)濟運行智能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種變壓器經(jīng)濟運行裝置，特別涉及電網(wǎng)中變壓器的經(jīng)濟運行裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，電力變壓器在運行中要產(chǎn)生功率損耗，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(dǎo)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(shù)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)整負載、改善運行條件，使變壓器 在電能損耗低的狀態(tài)下運行。
電力變壓器的有功功率損耗包含變壓器空載損耗和變壓器負載損耗兩部分空載損 耗P0是只與變壓器鐵芯相關(guān)的常數(shù)，它不隨變壓器負載的變化而變化。而負載損耗Pk 則為變壓器繞組中的銅線圈電流損耗，根據(jù)P^2R故Pk與負載電流的平方成正比。10%、 Ud《為變壓器一個固定參數(shù)，它們由變壓器銘牌或變壓器技術(shù)參數(shù)說明書提供，故變壓器 損耗主要受負荷變化影響的銅耗決定。(注P0為變壓器額定空載有功損耗即變壓器鐵 耗。10%為變壓器空載電流。Pk為變壓器額定負載有功損耗即變壓器銅損。Uctt為變壓器 阻抗電壓。)
目前，國內(nèi)外在電力變壓器節(jié)能技術(shù)方面作了大量研究。其基本方法主要是利用計 算方式和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。但這些都主要從選擇變壓器容量及運行方式角度考慮， 一旦變壓器投運， 變壓器容量就固定了。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 的方式則是靠測量負荷大小來決定變壓器的合理經(jīng)濟運行方式，然后靠人力進行倒換。 使負荷較輕時由單臺變壓器運行，負荷高于臨界值時由兩臺或多臺變壓器分列運行，來 達到降低變壓器損耗的目的。
這樣做的缺點是就國內(nèi)IOKV配網(wǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀來說，實際操作起來很困難，雖然網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)日新月異，但大部分配電變壓器安裝地點復(fù)雜、分散、數(shù)量多、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，工作人員到現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)又使 得數(shù)據(jù)有局限性，由于季節(jié)變換用電設(shè)備的投運會導(dǎo)致用電負荷出現(xiàn)很大差別，在一天
324小時內(nèi)都會出現(xiàn)用電高峰、低谷期等情況。所以靠測量一些離散點的數(shù)據(jù)用于分析， 其實用性低、準確性差。利用軟件或人力計算，則首先要保證數(shù)據(jù)的持續(xù)性和準確性。 要想提高變壓器的效率，降低損耗，就要求考慮如何合理經(jīng)濟的使用變壓器。 實用新型內(nèi)容為了克服目前在變壓器經(jīng)濟運行方面存在的電網(wǎng)負荷實時數(shù)據(jù)難獲取，合理、科學(xué) 調(diào)度組網(wǎng)難，嚴重影響變壓器的經(jīng)濟運行的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種配電 變壓器經(jīng)濟運行智能控制裝置，它可根據(jù)負荷的變化，調(diào)整兩臺或多臺變壓器的運行方 式，自動對變壓器運行方式進行轉(zhuǎn)換，使每臺變壓器都能在經(jīng)濟運行區(qū)運行的裝置。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的 一種配電變壓器經(jīng)濟運行智能控制裝置，它包括 兩個以上的三相電流互感器、電壓釆樣電路、數(shù)據(jù)采集模塊，和空氣開關(guān)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模 塊、CPU邏輯控制器、中間繼電器、接線端子以及被控制對象開關(guān)；其特征在于三相電 流互感器、電壓采樣電路將采樣的電流電壓數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)采集模塊進行處理；電流電 壓變化數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模塊的處理后，送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊進行數(shù)模變換；CPU邏輯控制 器對來自數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)字信號進行邏輯處理;CPU邏輯控制器輸出端經(jīng)中間繼電器接 到接線端子；接線端子分別與被控制對象開關(guān)相接，CPU邏輯控制器的輸出信號控制被控 制對象開關(guān)的接通與斷開；連接電源的空氣開關(guān)輸出端分別連接數(shù)據(jù)采集模塊和CPU邏 輯控制器。更為具體地說，本實用新型是由兩個三相電流互感器、兩個電壓采樣電路、兩個數(shù) 據(jù)采集模塊、空氣開關(guān)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、CPU邏輯控制器、中間繼電器、接線端子和被控 制對象開關(guān)組成；其中兩個三相電流互感器、兩個電壓采樣電路分別連接到兩個數(shù)據(jù)采 集模塊的輸入端；數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸入端，送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模 塊進行數(shù)模變換；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出端連接CPU邏輯控制器輸入端；CPU邏輯控制器輸出 端經(jīng)中間繼電器接到接線端子；接線端子分別與被控制對象開關(guān)相接；空氣開關(guān)輸出端 分別連接兩個數(shù)據(jù)采集模塊和CPU邏輯控制器。上述兩個三相電流互感器、兩個電壓采樣電路、兩個數(shù)據(jù)采集模塊分別構(gòu)成I段變 壓器控制信號輸入回路和II段變壓器控制信號輸入回路,每段變壓器控制信號輸入回路 由一個三相電流互感器、 一個電壓采樣電路、 一個數(shù)據(jù)采集模塊組成。上述被控制對象開關(guān)由五個開關(guān)組成，分別是1QF、 2QF、 3QF、 4QF、 5QF; 5QF串 聯(lián)接于I段變壓器的高壓輸入端；4QF串聯(lián)接于I段變壓器的低壓輸出端；1QF串聯(lián)接于 II段變壓器的高壓輸入端；2QF串聯(lián)接于II段變壓器的低壓輸出端；3QF連接I段變壓器和n段變壓器的低壓輸出端。
本實用新型的有益效果是由于采用了 CPU控制的經(jīng)濟運行程序，能自動對變壓器
的運行方式進行優(yōu)化組合，克服了目前電力變壓器經(jīng)濟運行不容易達到最佳效果的缺陷。 本裝置能實時測量、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(zhuǎn)換條件時， 按照一定邏輯、閉鎖關(guān)系自動轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟、合理的運行方式，從而達到節(jié)能降耗的目的。 安裝靈活、使用方便、適用新建電力配網(wǎng)和老網(wǎng)改造。

下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明。 圖1是本實用新型的裝置方框圖。
圖2是本實用新型被控制對象開關(guān)電原理圖。 圖3是本實用新型I段變壓器作為主變單臺運行電原理圖。 圖4是本實用新型II段變壓器作為主變單臺運行電原理圖。 圖5是本實用新型I段和II段變壓器分列運行電原理圖。
具體實施方式

實施例參見圖1 ， 一種配電變壓器經(jīng)濟運行智能控制裝置是由兩個三相電流互感器、 兩個電壓采樣電路、兩個數(shù)據(jù)采集模塊、空氣開關(guān)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、CPU邏輯控制器、中 間繼電器、接線端子和被控制對象開關(guān)組成；其中兩個三相電流互感器、兩個電壓采樣 電路分別連接到兩個數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端；數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換模 塊輸入端，送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊進行數(shù)模變換；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出端連接CPU邏輯控制器 輸入端；CPU邏輯控制器輸出端經(jīng)中間繼電器接到接線端子；接線端子分別與被控制對象 開關(guān)相接；空氣開關(guān)輸出端分別連接兩個數(shù)據(jù)采集模塊和CPU邏輯控制器。
上述兩個三相電流互感器、兩個電壓采樣電路、兩個數(shù)據(jù)采集模塊分別構(gòu)成I段變 壓器控制信號輸入回路和II段變壓器控制信號輸入回路，每段變壓器控制信號輸入回路 由一個三相電流互感器、 一個電壓采樣電路、 一個數(shù)據(jù)采集模塊組成。
上述被控制對象開關(guān)由五個開關(guān)組成，分別是1QF、 2QF、 3QF、 4QF、 5QF; 5QF串 聯(lián)接于I段變壓器的高壓輸入端；4QF串聯(lián)接于I段變壓器的低壓輸出端；1QF串聯(lián)接于 n段變壓器的高壓輸入端；2QF串聯(lián)接于II段變壓器的低壓輸出端；3QF連接I段變壓器 和II段變壓器的低壓輸出端。其作用是接通或斷開兩段變壓器各自的負載，在兩段變壓 器單臺運行時，接通3QF并向所有負載供電；在兩段變壓器分列運行時，斷開3QF，保證 僅向各自的負載供電。配電變壓器經(jīng)濟運行智能控制裝置主要由電流互感器、數(shù)據(jù)采集計算分析系統(tǒng)、CPU邏輯控制器、文字顯示器、中間繼電器等主要元件組成。電流互感器感應(yīng)低壓總線主回路一次電流，二次電流輸送到數(shù)據(jù)采集計算分析系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集計算分析系統(tǒng)對采樣的低壓負荷電流、電壓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)等所有電力參數(shù)，并將計算結(jié)果發(fā)送到CPU邏 輯控制器。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為和邏輯控制器能識別的數(shù)據(jù) 格式傳送到CPU邏輯控制器。CPU邏輯控制器通過輸入的計算結(jié)果，CPU按編寫的邏輯控制程序進行運算、比較、 判斷，然后按變壓器經(jīng)濟運行的方式發(fā)出控制指令，順序控制開關(guān)動作，改變變壓器運 行方式，從而達到節(jié)能降耗的目的。文本顯示器與CPU邏輯控制器配合使用，通過程序設(shè)置顯示器上的菜單測量、 狀態(tài)顯示、參數(shù)設(shè)置、以及按鍵控制。中間繼電器擴大控制接點的容量，CPU邏輯控制器的輸出接點容量比較小，信號經(jīng) 繼電器的線圈由繼電器的接點直接去控制開關(guān)動作。進一步參見圖2至圖5，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。根據(jù)測量計算值自動對變壓器運行方式進行轉(zhuǎn)換單臺共 用——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(cè)電源，達到降低 變壓器空載損耗和負載損耗的目的。首先以一臺為主變，另一臺為備變，運行一段時間 后互相轉(zhuǎn)換主備關(guān)系，保證每臺變壓器能均衡使用。針對單母線兩臺變壓器分段運行結(jié)構(gòu)，運行方式有三種A、 I段變壓器單臺運行，通過開關(guān)3QF向所有負載供電；B、 II段變壓器單臺運行，通過開關(guān)3QF向所有負載供電；C、 I、 II段變壓器分列運行，向各自的負載供電。(此時，開關(guān)3QF斷開)。 本系統(tǒng)首先以一臺變壓器為常用，另一臺為備用的方式運行，為保證兩臺變壓器能均衡的運行，系統(tǒng)從投運開始進行記時，運行一段時間達到設(shè)定值時，主變壓器轉(zhuǎn)為備用，原備用變壓器轉(zhuǎn)為常用。I段變壓器和II段變壓器運行方式的轉(zhuǎn)換按以下邏輯順序進行實例l:參見圖3、圖5， I段變壓器單臺共用轉(zhuǎn)為I、 II段變壓器分列運行。I段變壓器單臺共用時。3QF、 4QF、 5QF閉合；1QF、 2QF斷開，由I段變壓器向I 段和II段變壓器的所有負荷供電，此時II段變壓器處于停止狀態(tài)。當負荷上升后，轉(zhuǎn) 為I、 II段變壓器分列運行，閉合1QF、 2QF，斷開3QF,此時1QF、 2QP、 4QF、 5QF處于 閉合位置，3QF處于斷開位置。I、 II段變壓器分別向各自的負荷供電
實例2:、 II段變壓器分列運行轉(zhuǎn)為I段變壓器單臺共用。I、 II段變壓器分列運行 時，1QF、 2QF、 4QF、 5QF閉合，3QF斷開，由I、 II段變壓器分別向各自的負荷供電。 當負荷下降后，轉(zhuǎn)為I段變壓器單臺共用，此時3QF、 4QF、 5QF閉合位置；1QF、 2QF 斷開，I段變壓器向I段和II段變壓器的所有負荷供電。
實例3: II段變壓器單臺共用轉(zhuǎn)為I、 II段變壓器分列運行。II段變壓器單臺共用 時，1QF、 2QF、 3QF閉合，4QF、 5QF斷開。當負荷上升后，轉(zhuǎn)為I、 II段變壓器分列運 行，閉合4QF、 5QF,斷開3QF，此時1QF、 2QF、 4QF、 5QF處于閉合位置；3QF處于斷開 位置。
實例4: I、 II段變壓器分列運行轉(zhuǎn)為II段變壓器單臺共用。I、 II段變壓器分列運 行時，1QF、 2QF、 4QF、 5QF閉合，3QF斷開，由I、 II段變壓器分別向各自的負荷供電。 當負荷下降后，轉(zhuǎn)為II段變壓器單臺共用，此時1QF、 2QF、 3QF處于閉合位置；4QF、 5QF處于斷開位置，II段變壓器向I段和II段變壓器的所有負荷供電。
實例5:參見圖2、圖3、圖4、圖5。主程序流程控制開關(guān)動作
設(shè)備初始化；
設(shè)備通電開始運行；
參數(shù)設(shè)置備變投運值、備變切除值、投切延時時間(Tl、 T2、 T3、 T4、 T5、 T6)、 主備互換的運行時間；
狀態(tài)檢測初始狀態(tài)是單臺變壓器運行還是兩臺變壓器分列運行；
I段變壓器1B單臺運行時，當負荷增高時投運2B變壓器，轉(zhuǎn)為兩段變壓器分列運行。
判斷總電流負荷〉設(shè)定值；
經(jīng)過T1延時(可調(diào))，由CPU發(fā)出指令經(jīng)中間繼電器接通1QF的合閘回路。 高壓斷路器1QF合閘后，由斷路器自身輔助觸點輸出信號到CPU，由CPU進行判斷合 閘是否成功；
合閘失敗變壓器經(jīng)濟運行系統(tǒng)(YHK1)顯示器上中文報警信息或指示燈報警，并閉 鎖下一步動作，以保證低壓總線2QF不能合閘。
變壓器經(jīng)濟運行系統(tǒng)(YHK1)檢測到1QF合閘成功延時T2 (可調(diào))后由CPU發(fā)出指令經(jīng)中間繼電器接通低壓側(cè)總線斷路器2QF的合閘線圈回路，使2QF合閘。低壓總線斷路器2QF合閘后，由輔助觸點輸出信號到CPU，由CPU進行判斷合閘是否 成功。合閘失敗變壓器經(jīng)濟運行系統(tǒng)(Y服1)顯示器中文報警信息或指示燈報警，并閉鎖 下一步動作，以保證低壓總線3QF不能分閘。檢測到2QF合閘成功T3延時(可調(diào))由CPU發(fā)出指令經(jīng)中間繼電器接通聯(lián)絡(luò)斷路 器3QF的分閘線圈回路，使3QF分閘；3QF分閘后，由輔助觸點輸出信號到CPU，由CPU進行判斷分閘是否成功；檢測到3QF分閘失敗變壓器經(jīng)濟運行系統(tǒng)(YHK1)顯示器中文報警信息或指示燈報 警，并閉鎖下一步動作；檢測到3QF分閘成功顯示器上顯示當前變壓器運行狀態(tài)，并記錄變壓器運行方式 轉(zhuǎn)換的時間。I、 II段變壓器兩臺分列運行時。當負荷降低時切除2B變壓器，轉(zhuǎn)為單臺運行。 判斷總電流負荷<設(shè)定值；經(jīng)過T3延時(可調(diào))，由CPU發(fā)出指令經(jīng)中間繼電器接通聯(lián)絡(luò)斷路器3QF的合閘線圈回路，使3QF先合閘；斷路器3QF合閘后，由輔助觸點輸出信號到CPU，由CPU進行判斷合閘是否成功； 檢測到3QF合閘失敗變壓器經(jīng)濟運行系統(tǒng)(YHK1)顯示器中文報警信息或指示燈報警，并閉鎖下一步動作，以保證低壓總線2QF不能分閘；檢測到3QP合閘成功延時T2 (可調(diào))后由CPU發(fā)出指令經(jīng)中間繼電器接通低壓側(cè)總線斷路器2QF的分閘線圈回路，使2QF分閘；2QF分閘后，由輔助觸點輸出信號到CPU，由CPU進行判斷分閘是否成功；檢測到2QF分閘失敗變壓器經(jīng)濟運行系統(tǒng)(Y服1)顯示器中文報警信息或指示燈報警，并閉鎖下一步動作，以保證高壓側(cè)1QF斷路器不能分間；檢測到2QF分閘成功Tl延時(可調(diào))由CPU發(fā)出指令經(jīng)中間繼電器接通斷路器1QF的分閘線圈回路，使1QF分閘；由1QF的輔助觸點輸出信號到CPU，由CPU進行判斷分閘是否成功；檢測到1QF分閘失敗變壓器經(jīng)濟運行系統(tǒng)(Y服1)顯示器中文報警信息或指示燈報警，并閉鎖下一步動作；檢測到1QF分閘成功變壓器經(jīng)濟運行系統(tǒng)(YHK1)顯示器上顯示當前變壓器運行狀態(tài)，并記錄變壓器運行方式轉(zhuǎn)換的時間。
參見圖3、圖4、圖5。 I段變壓器為常用、II段變壓器為備用時；經(jīng)過設(shè)定的一段 時間后自動轉(zhuǎn)為II段變壓器為常用、I段變壓器為備用時的流程步驟
檢測變壓器當前運行狀態(tài)I段單臺運行或I、 II段分列運行；
I段變壓器單臺運行時，邏輯順序為
依次合1QF、合2QF;
檢查I段總電流是否大于設(shè)定值；
I段總電流》設(shè)定值；
分3QF;
顯示并記錄。
I段總電流〈設(shè)定值；
依次分4QF、分5QF;
顯示并記錄。
I、 II段分列運行時
邏輯順序為-
首先檢測分列運行時，總電流是否大于設(shè)定值；
總電流》設(shè)定值；
保持分列運行方式；
總電流〈設(shè)定值；
依次分4QF、分5QF;
顯示并記錄。
權(quán)利要求1、一種配電變壓器經(jīng)濟運行智能控制裝置，它包括兩個以上的三相電流互感器、電壓采樣電路、數(shù)據(jù)采集模塊，和空氣開關(guān)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、CPU邏輯控制器、中間繼電器、接線端子以及被控制對象開關(guān)；其特征在于三相電流互感器、電壓采樣電路將采樣的電流電壓數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)采集模塊進行處理；電流電壓變化數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模塊的處理后，送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；CPU邏輯控制器對來自數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)字信號進行邏輯處理；CPU邏輯控制器輸出端經(jīng)中間繼電器接到接線端子；接線端子分別與被控制對象開關(guān)相接，CPU邏輯控制器的輸出信號控制被控制對象開關(guān)的接通與斷開。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的配電變壓器經(jīng)濟運行智能控制裝置，其特征在于它由兩 個三相電流互感器、兩個電壓采樣電路、兩個數(shù)據(jù)采集模塊、空氣開關(guān)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、 CPU邏輯控制器、中間繼電器、接線端子和被控制對象開關(guān)組成；其中電流互感器、電壓 采樣電路分別連接到兩個數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端；數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接到數(shù)模轉(zhuǎn) 換模塊輸入端，送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊進行數(shù)模變換；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出端連接CPU邏輯控 制器輸入端；CPU邏輯控制器輸出端經(jīng)中間繼電器接到接線端子；接線端子分別與被控制 對象開關(guān)相接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的配電變壓器經(jīng)濟運行智能控制裝置，其特征在于所述兩 個三相電流互感器、兩個電壓采樣電路、兩個數(shù)據(jù)采集模塊分別構(gòu)成I段變壓器控制信 號輸入回路和II段變壓器控制信號輸入回路，每段變壓器控制信號輸入回路由一個三相 電流互感器、 一個電壓采樣電路、 一個數(shù)據(jù)采集模塊組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的配電變壓器經(jīng)濟運行智能控制裝置，其特征在于所述被 控制對象開關(guān)由五個開關(guān)組成，分別是1QF、 2QF、 3QF、 4QF、 5QF; 5QF串聯(lián)接于I段 變壓器的高壓輸入端；4QF串聯(lián)接于I段變壓器的低壓輸出端；1QF串聯(lián)接于II段變壓器 的高壓輸入端；2QF串聯(lián)接于II段變壓器的低壓輸出端；3QF連接I段變壓器和II段變壓 器的低壓輸出端。
專利摘要一種配電變壓器經(jīng)濟運行智能控制裝置，它包括兩個以上三相電流互感器、電壓采樣電路和數(shù)據(jù)采集模塊，和空氣開關(guān)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、CPU邏輯控制器、中間繼電器、接線端子以及被控制對象開關(guān)。被控制對象開關(guān)為五個斷路器開關(guān)。由CPU邏輯控制器實時測量、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(zhuǎn)換條件時，按照一定邏輯、閉鎖關(guān)系自動轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟、合理的運行方式，從而達到節(jié)能降耗的目的。安裝靈活、使用方便、適用新建電力配網(wǎng)和老網(wǎng)改造。
文檔編號H02J3/38GK201294482SQ20082010045
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月3日
發(fā)明者俊 何, 蕾 劉, 宇 張, 林蔭宇, 忠 胡, 宏 詹 申請人:重慶市電力公司城區(qū)供電局;重慶興馳電力有限責(zé)任公司