專利名稱：智能投切變壓器組的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種根據(jù)負載情況智能投切變壓器組的方法及裝置，屬于智能電力設(shè) 備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)用電負荷，特別是生活小區(qū)、醫(yī)院、學校、辦公樓及不連續(xù)工作的廠礦，每 天都在周而復始的進行著高峰_低谷_高峰多次變化，節(jié)假日期間更是白白浪費大量電量。目前，變壓器容量的選取基本是參照高峰容量參考同時率的方法，低負荷時，多數(shù) 時間的運行容量只有高負荷的十幾乃至幾十分之一左右。而大小容量的變壓器，空載損耗 差別很大，負載損耗更是空載損耗的近十倍。幾十年來，為了節(jié)省空載損耗，變壓器進行了 幾次大的改型，空載損耗大大降低，人們?yōu)榱藴p少電力系統(tǒng)低谷時段電力變壓器的空載損 耗，常采用兩種方法一種方法是采用兩臺變壓器列運行，另一種方法是采用調(diào)容變壓器， 用電負荷高峰時段變壓器全容量投入運行，用電負荷低谷時段變壓器調(diào)為小容量運行。目前，變壓器運行投退操作都需要靠運行值班人員根據(jù)負荷的大小進行操作，也 就是負荷大靠值班人員去操作投入兩臺變壓器，所需負荷小時退出變?yōu)橐慌_變壓器。特別 是調(diào)容變壓器改變?nèi)萘坎僮餍枰谕ｋ姞顟B(tài)下進行，每次調(diào)容變壓器改變?nèi)萘坎僮鞫家獙?用戶停電，此操作耗用時間長，而且值班人員的勞動強度大，并且存在不安全的誤操作因
o這些原有的變壓器，容量不符合實際狀況，調(diào)節(jié)范圍不夠，只能節(jié)省空載而損耗， 負載損耗不能節(jié)省，負載損耗是空載損耗的近十倍，耗能更大。變壓器出現(xiàn)故障不能及時檢 測出來，只能停電檢修，影響供電可靠性，影響正常用電。計劃停電和無準備突然停電的造 成的損失大不同。生活小區(qū)不同時段的負荷差別極大，且低負荷時段遠大于高負荷時段，這 就需要變壓裝置應該有一個變化的過程，否則容易造成損耗巨大，或者容量不夠，造成變壓 器燒壞。實際運行中，三相電的每相負載不同，也容易出現(xiàn)事故。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種根據(jù)負載情況實現(xiàn)自動 投入/切除變壓器組中供電變壓器的數(shù)量，以達到節(jié)省大量空載損耗，特別是節(jié)省大量負 載損耗，并且可實現(xiàn)減少停電次數(shù)，減少無計劃檢修停電，增加變壓器綜合運行壽命，提高 供電可開靠性的智能投切變壓器組的方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種可以實現(xiàn)該方法的根據(jù)負載情況自動投切的智能 投切變壓器組的裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是變壓器并列經(jīng)濟運行自動投切方 法，其特征在于包括以下步驟(1)根據(jù)最大負載與最小負載的倍數(shù)關(guān)系確定變壓器的臺數(shù)N，將N臺等容等阻抗 變壓器并聯(lián)設(shè)置，構(gòu)成變壓器組；
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(2)通過設(shè)置在變壓器組一次側(cè)的數(shù)據(jù)采集器，采集變壓器組運行時的實時電氣 參數(shù)；(3)計算變壓器組中已投用的變壓器的額定電氣參數(shù)，對實時電氣參數(shù)和額定電 氣參數(shù)進行計算、比較和分析；(4)將計算、對比和分析的結(jié)果輸入中央處理器，中央處理器根據(jù)結(jié)果，操作控制 執(zhí)行機構(gòu)完成變壓器組中備用變壓器的投入或切除，先投入的備用變壓器，在負載變小時 先切除。N臺等容等阻抗的變壓器并聯(lián)形成變壓器組，通過受中央處理器控制的開關(guān)控制 并聯(lián)經(jīng)濟運行，實現(xiàn)自動投切，先投入的備用變壓器，在負載變小時先切除，后投入的備用 變壓器，在負載變小時后切除，使得變壓器循環(huán)被接入使用，提高整體變壓器組的壽命。已 投用的變壓器是指變阻器組中，已經(jīng)接入，正在運行中的變壓器。備用變壓器是指變壓器組 中以投用運行的變壓器之外的剩余的變壓器。其中優(yōu)選的方案是所述的數(shù)據(jù)采集器為高壓電能數(shù)據(jù)終端，其輸入端設(shè)置在變壓器組的每臺變壓器 的一次側(cè)，采集的參數(shù)為電壓、電流、功率、功率因數(shù)和電能量。也可以選擇其中的幾個參數(shù) 進行采集。所述的中央處理器至少包括一個PLC，PLC的輸出端控制執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)由開 關(guān)裝置組成，開關(guān)裝置的觸點設(shè)置在變壓器組中備用變壓器上。也可以采用單片機控制器， 在其輸出端連接執(zhí)行機構(gòu)。開關(guān)裝置可以用晶閘管、可控硅、無觸點開關(guān)、繼電器、有載開關(guān)代替。所述的計算、比較和分析是指計算實時電氣參數(shù)和已投用變壓器的額定電氣參數(shù) 得出實時判斷數(shù)據(jù)和額定判斷數(shù)據(jù)，比較實時判斷數(shù)據(jù)和額定判斷數(shù)據(jù)兩者之間的大小關(guān) 系、差額和倍數(shù)，分析是否需要投入/切除變壓器，如果實時判斷數(shù)據(jù)在額定判斷數(shù)據(jù)正常 運行范圍之內(nèi)，則無需動作；如果實時判斷數(shù)據(jù)小于額定判斷數(shù)據(jù)正常運行范圍，則需要切 除變壓器；如果實時判斷數(shù)據(jù)大于額定判斷數(shù)據(jù)正常運行范圍，則需要投入變壓器。一種實現(xiàn)上述的方法的智能投切變壓器組的裝置，包括變壓器，變壓器一次側(cè)連 接高壓母線，二次側(cè)連接負載，其特征在于設(shè)置三臺以上臺備用變壓器并聯(lián)成為變壓器 組，在高壓母線設(shè)數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器的輸出端設(shè)置連接中央處理器的輸入端，中央處 理器的輸出端通過邏輯控制器連接執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)的觸點設(shè)置在變壓器組上。其中所述的數(shù)據(jù)采集器為高壓電能數(shù)據(jù)終端，其輸出端通過網(wǎng)絡接線電路連接中央處 理器的輸入端。網(wǎng)絡接線電路為RS485、RS232或者RJ45接口電路，便于遠距離數(shù)據(jù)傳輸， 實現(xiàn)遠程監(jiān)測，還可以報警。還可以采用光電轉(zhuǎn)換器連接光纖更可靠的實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)傳 輸任務。所述的執(zhí)行機構(gòu)的觸點設(shè)置在各臺備用變壓器的一次側(cè)。觸點的吸合和斷開實現(xiàn) 備用變壓器的投切。根據(jù)切除變壓器的需要，也在二次側(cè)設(shè)置觸點，將二次側(cè)也切除。所述的執(zhí)行機構(gòu)為固態(tài)繼電器。也可以是其他實現(xiàn)方法。所述的多臺備用變壓器為等容量、等阻抗變壓器。也可以是差額容量變壓器，便于 準確投切。
所述的多臺備用變壓器三相角接結(jié)構(gòu)。也可以采用三相星接結(jié)構(gòu)。還可以各種接 線方式共存(如單相、y/ynO、dyii)。本發(fā)明智能投切變壓器組的方法及裝置所具有的有益效果是該方法通過檢測變 壓器的運行參數(shù)，并且進行處理和控制變壓器的投入或者切除，使得1、該方法檢測變壓器運行的參數(shù)，能及時準確調(diào)整變壓器的容量達到的經(jīng)濟運 行，有效地降低變壓器的運行損耗；2、由于該方法是自動完成變壓器的并列運行投切工作，減去了運行人員的復雜繁 重倒閘操作，同時更重要的一條是減少了誤操作，提高供電可靠性；3、多臺變壓器的并列經(jīng)濟運行，負載小時，切除多余變壓器，可以有效減低空載損 耗；4、故障時及時切除變壓器并報警，通知更換。5、根據(jù)控制，先投入的變壓器，在負載變小時，先切除，后投入的備用變壓器，后切 除，使得變壓器循環(huán)被接入使用，提高整體變壓器組的壽命。實現(xiàn)本方法的裝置帶來的有益效果還具有適用于負荷變化較大的地方，特別是 生活小區(qū)等，節(jié)約負載、空載損耗節(jié)能省電，增加供電可靠性，某臺變壓器出現(xiàn)故障可及時 推出，不用停電維修，使用方便，可以完全適用應對計劃性和突發(fā)性停電。


圖1為本發(fā)明的原理運行方框圖；圖2為本發(fā)明的電氣原理方框圖；圖3為本發(fā)明的變壓器組的電氣原理圖；其中AAl-KAn—” KAn、接觸器 KA1-1、KA1-2、KA1-3......KAn_rU KAn_r2,
KAr^-3、觸點 11-13、電流傳感器 Vab、Vbc、Vca、電壓傳感器 Tl_Tn、變壓器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進一步描述實施例1 如圖1所示，智能投切變壓器組的方法，包括以下步驟(1)設(shè)置N臺等容等阻抗變壓器并聯(lián)構(gòu)成變壓器組，變壓器的臺數(shù)N根據(jù)最大負載 與最小負載的倍數(shù)關(guān)系確定；(2)通過設(shè)置在變壓器組一次側(cè)的數(shù)據(jù)采集器，采集變壓器組運行時的實時電氣 參數(shù)；(3)計算變壓器組中已投用的變壓器的額定電氣參數(shù)，對實時電氣參數(shù)和額定電 氣參數(shù)進行計算、比較和分析；(4)將計算、對比和分析的結(jié)果輸入中央處理器，中央處理器根據(jù)結(jié)果，操作控制 執(zhí)行機構(gòu)完成變壓器組中備用變壓器的投入或切除，先投入的備用變壓器，在負載變小時 先切除。后投入的備用變壓器，在負載變小時后切除，使得變壓器循環(huán)被接入使用，提高整 體變壓器組的壽命。數(shù)據(jù)采集器為高壓電能數(shù)據(jù)終端，其輸入端設(shè)置在變壓器組的每臺變壓器的一次
5側(cè)，采集的參數(shù)為電壓、電流、功率、功率因數(shù)和電能量。也可以選擇其中的幾個參數(shù)進行采 集。高壓電能數(shù)據(jù)終端采用傳感器式高壓電能表。中央處理器至少包括一個PLC，PLC的輸出端控制執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)由開關(guān)裝置 組成，開關(guān)裝置的觸點設(shè)置在變壓器組中備用變壓器上。也可以采用單片機控制器，在其輸 出端連接執(zhí)行機構(gòu)。開關(guān)裝置可以用晶閘管、可控硅、無觸點開關(guān)、繼電器、有載開關(guān)代替。計算、比較和分析是指計算實時電氣參數(shù)和已投用變壓器的額定電氣參數(shù)得出實 時判斷數(shù)據(jù)和額定判斷數(shù)據(jù)，比較實時判斷數(shù)據(jù)和額定判斷數(shù)據(jù)兩者之間的大小關(guān)系、差 額和倍數(shù)，分析需要投入/切除的備用電壓器的臺數(shù)，如果實時判斷數(shù)據(jù)在額定判斷數(shù)據(jù) 正常運行范圍之內(nèi)，則無需動作；如果實時判斷數(shù)據(jù)小于額定判斷數(shù)據(jù)正常運行范圍的下 限，則計算需要切除的備用變壓器數(shù)量；如果實時判斷數(shù)據(jù)大于額定判斷數(shù)據(jù)正常運行范 圍的上限，則需要接入備用變壓器。如圖2所示，變壓器一次側(cè)連接高壓母線，二次側(cè)連接負載，設(shè)置N臺備用變壓器 并聯(lián)成為變壓器組，在高壓母線設(shè)數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器的輸出端設(shè)置連接中央處理器 的輸入端，中央處理器的輸出端通過邏輯控制器連接執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)的觸點設(shè)置在變 壓器組上。執(zhí)行機構(gòu)由接觸器KAl-KAh和接觸器KAn構(gòu)成。高穩(wěn)定性的高壓電能數(shù)據(jù)終端，其輸出端通過485接口電路連接中央處理器的輸 入端。實現(xiàn)網(wǎng)絡接線電路為除了 RS485外，還可以采用RS232或者RJ45接口電路，便于遠 距離數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)遠程監(jiān)測，還可以報警。還可以采用光電轉(zhuǎn)換器連接光纖更可靠的實現(xiàn) 遠距離數(shù)據(jù)傳輸任務。接觸器KAl-KAr^的觸點設(shè)置在各臺變壓器T2_Tn的一次側(cè)。觸點的吸合和斷開 實現(xiàn)備用變壓器的投切。接觸器KAn的觸點設(shè)置在其他需要的地方，如接入線或者中央處 理和邏輯控制器的電源端。根據(jù)切除變壓器的需要，也在二次側(cè)設(shè)置觸點，將二次側(cè)也切除。接觸器KAn的觸 點還可以設(shè)置在變壓器T2-Tn的二次側(cè)。舉例說明工作原理或使用方法例如某地區(qū)的最大負載與最小負載的倍數(shù)關(guān)系為10，那么確定并聯(lián)變壓器的臺數(shù) 為10，這些等容等阻抗變壓器的最低容量要高于最小負載。通過設(shè)置在變壓器組一次側(cè)的 高壓電能數(shù)據(jù)終端(其輸入端設(shè)置在變壓器組的每臺變壓器的一次側(cè))，采集的參數(shù)為電 壓、電流、功率、功率因數(shù)和電能量中的一種或幾種。以功率為例，高壓電能數(shù)據(jù)終端采集變 壓器組運行時的實時功率。中央處理器計算變壓器組中已投用的變壓器的額定功率，對實 時功率和額定功率進行計算、比較和分析。計算實時功率和已投用變壓器的額定功率作為 判斷數(shù)據(jù)，比較兩者之間的大小關(guān)系、差額和倍數(shù)，分析需要投入/切除的備用電壓器的臺 數(shù)，如果實時功率在額定功率的正常運行范圍之內(nèi)，則無需動作；如果實時功率小于額定功 率正常運行范圍的下限，則計算需要切除的備用變壓器數(shù)量；如果實時功率大于額定功率 正常運行范圍的上限，則需要逐步接入備用變壓器。如圖3所示數(shù)據(jù)采集器為高壓電能數(shù)據(jù)終端，可以采用傳感器式高壓電能表，其電流傳感器 和電壓傳感器設(shè)置在變壓器組的一次側(cè)。多臺變壓器Tl-Tn為等容量變壓器。多臺變壓器 Tl-Tn三相角接結(jié)構(gòu)。
變壓器組的一次側(cè)設(shè)置有電流傳感器11-13和電壓傳感器Vab、Vbc、Vca。變壓器Tl-Tn構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，其所有一次側(cè)分別對應連接，第二臺變壓器T2及以 后的變壓器T3-Tn的一次側(cè)串聯(lián)接觸器KA1 -KAn^的觸點KA1 -1、KA1 -2、KA1 -3……KAn_rl、 KAn-iUAr^-S。第二臺變壓器T2及以后的變壓器T3-Tn的二次側(cè)也設(shè)置觸點。投入或者切除變 壓器時，其二次側(cè)觸點先動作，然后其一次側(cè)再動作。實施例2 多臺備用變壓器為等差遞增容量的變壓器。實施例3 多臺備用變壓器三相星接結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
一種智能投切變壓器組的方法，其特征在于包括以下步驟(1)根據(jù)最大負載與最小負載的倍數(shù)關(guān)系確定變壓器的臺數(shù)N，將N臺等容等阻抗變壓器并聯(lián)設(shè)置，構(gòu)成變壓器組；(2)通過設(shè)置在變壓器組一次側(cè)的數(shù)據(jù)采集器，采集變壓器組運行時的實時電氣參數(shù)；(3)計算變壓器組中已投用的變壓器的額定電氣參數(shù)，對實時電氣參數(shù)和額定電氣參數(shù)進行計算、比較和分析；(4)將計算、對比和分析的結(jié)果輸入中央處理器，中央處理器根據(jù)結(jié)果，操作控制執(zhí)行機構(gòu)完成變壓器組中備用變壓器的投入或切除，先投入的備用變壓器，在負載變小時先切除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能投切變壓器組的方法，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集器 為高壓電能數(shù)據(jù)終端，其輸入端設(shè)置在變壓器組的每臺變壓器的一次側(cè)，采集的參數(shù)為電 壓、電流、功率、功率因數(shù)和電能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能投切變壓器組的方法，其特征在于所述的中央處理器 至少包括一個PLC，PLC的輸出端控制執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)由開關(guān)裝置組成，開關(guān)裝置的觸 點設(shè)置在變壓器組中備用變壓器上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能投切變壓器組的方法，其特征在于所述的計算、比較和 分析是指計算實時電氣參數(shù)和已投用變壓器的額定電氣參數(shù)得出實時判斷數(shù)據(jù)和額定判 斷數(shù)據(jù)，比較實時判斷數(shù)據(jù)和額定判斷數(shù)據(jù)兩者之間的大小關(guān)系、差額和倍數(shù)，分析是否需 要投入/切除變壓器，如果實時判斷數(shù)據(jù)在額定判斷數(shù)據(jù)正常運行范圍之內(nèi)，則無需動作； 如果實時判斷數(shù)據(jù)小于額定判斷數(shù)據(jù)正常運行范圍，則需要切除變壓器；如果實時判斷數(shù) 據(jù)大于額定判斷數(shù)據(jù)正常運行范圍，則需要投入變壓器。
5.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法的智能投切變壓器組的裝置，包括變壓器，變壓器 一次側(cè)連接高壓母線，二次側(cè)連接負載，其特征在于設(shè)置三臺以上備用變壓器并聯(lián)成為變 壓器組，在高壓母線設(shè)數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器的輸出端設(shè)置連接中央處理器的輸入端，中 央處理器的輸出端通過邏輯控制器連接執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)的觸點設(shè)置在變壓器組上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能投切變壓器組的裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集器 為高壓電能數(shù)據(jù)終端，其輸出端通過網(wǎng)絡接線電路連接中央處理器的輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能投切變壓器組的裝置，其特征在于所述的執(zhí)行機構(gòu)的 觸點設(shè)置在各臺備用變壓器的一次側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能投切變壓器組的裝置，其特征在于所述的執(zhí)行機構(gòu)為 固態(tài)繼電器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能投切變壓器組的裝置，其特征在于所述的多臺備用變 壓器為等容量、等阻抗變壓器。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或9所述的智能投切變壓器組的裝置，其特征在于所述的多臺備 用變壓器三相角接結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種智能投切變壓器組的方法及裝置，屬于智能電力設(shè)備領(lǐng)域。其特征在于包括以下步驟(1)根據(jù)最大負載與最小負載的倍數(shù)關(guān)系確定變壓器的臺數(shù)N，將N臺等容等阻抗變壓器并聯(lián)設(shè)置，構(gòu)成變壓器組；(2)通過設(shè)置在變壓器組一次側(cè)的數(shù)據(jù)采集器，采集變壓器組運行時的實時電氣參數(shù)；(3)計算變壓器組中已投用的變壓器的額定電氣參數(shù)，對實時電氣參數(shù)和額定電氣參數(shù)進行計算、比較和分析；(4)將計算、對比和分析的結(jié)果輸入中央處理器，中央處理器根據(jù)結(jié)果，操作控制執(zhí)行機構(gòu)完成變壓器組中備用變壓器的投入或切除，先投入的備用變壓器，在負載變小時先切除。本發(fā)明適用于負荷變化大的地方，節(jié)約空、負載損耗、減少停電維修，提高供電可靠性。
文檔編號H02J9/06GK101976849SQ20101029775
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者榮博, 榮瀟 申請人:山東計保電氣有限公司