專利名稱：多功能配電變壓器輕載切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種配電的電路裝置，具體地說是一種多功能配電變壓器輕載切
換裝置。
背景技術(shù)：
配電變壓器是將電能直接分配給低壓用戶的電力設(shè)備。在許多用電場合，電力負 荷的波動是很大的，如白天多是工作時間，用電量大；到夜晚，用電器多已關(guān)閉，主要是少量 的照明用電消耗。而配電變壓器的容量配置要求，是要滿足在大用電量時的容量需求，所以 很多低壓用戶目前還都是采用單臺大容量變壓器供電的模式。但這種配置模式存在有輕載 時自體能耗比重較大的問題，而且如果變壓器一旦出現(xiàn)故障，還需停電檢修，從而影響正常 的生產(chǎn)和工作。為避免出現(xiàn)影響生產(chǎn)和工作的情況，也有相當一部分低壓用戶是采用兩臺 配電變壓器并列運行的配置模式。但這種配置模式在電力負荷較小的時候，其中一臺變壓 器就會形成空載運行，其電能浪費情況也是比較嚴重的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是提供一種多功能配電變壓器輕載切換裝置，以解決兩臺配 電變壓器并列運行模式存在的空載耗能問題。本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種多功能配電變壓器輕載切換裝置，在并聯(lián)運行的 主供變壓器與輔供變壓器上各接有一臺變壓器負荷監(jiān)測儀；所述變壓器負荷監(jiān)測儀包括 有變壓器采樣電路，與A/D轉(zhuǎn)換器相接，用于采集配電變壓器在運行狀態(tài)下的電壓、 電流、頻率和相位信號；A/D轉(zhuǎn)換器，與所述變壓器采樣電路和CPU主機模塊相接，用于將輸入的檢測信號 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸入到CPU主機模塊；CPU主機模塊，與所述A/D轉(zhuǎn)換器、存儲模塊、U盤讀寫模塊、GSM模塊和顯示屏相 接，用于對檢測信號進行數(shù)據(jù)處理，判斷變壓器運行狀態(tài)，并發(fā)出分、合間的控制指令；存儲模塊，與所述CPU主機模塊相接，用于存儲工作程序并存儲變壓器運行狀態(tài) 檢測數(shù)據(jù)；U盤讀寫模塊，與所述CPU主機模塊相接，用于對檢測數(shù)據(jù)進行外掛式的海量存 儲；GSM模塊，與所述CPU主機模塊相接，用于接收手機用戶發(fā)出的控制指令，并在變 壓器動作或出現(xiàn)故障時向手機用戶發(fā)出告知或報警短信；顯示屏，與所述CPU主機模塊相接，用于顯示變壓器的運行狀態(tài)、運行檢測數(shù)據(jù)和 出現(xiàn)故障時的故障類型；以及電源模塊，與上述各部分相接，用于提供上述各部分的工作電源。本實用新型引用雙臺變壓器并行、帶負荷切換功能的運行模式，通過監(jiān)測主供、輔供兩臺變壓器的 運行情況，使用戶及時準確地了解電力負荷的峰谷狀態(tài)，并可通過自動切 換來調(diào)整兩臺變壓器的工作與否一在電力負荷高峰時，兩臺變壓器同時投入運行；當電 力負荷比較小、用一臺變壓器即能滿足負荷需求時，則通過本裝置自動切除輔供變壓器，以 達到節(jié)能的目的；在電力負荷高峰恢復時，本裝置控制輔供變壓器自動投入運行。根據(jù)電力行業(yè)的保護規(guī)范，本實用新型在程序中還編制了電流III段保護、過負荷 保護、過電壓保護、低電壓保護等多種保護邏輯功能。當其中某臺變壓器的電壓、電流的有 效值超過設(shè)定值時，與之相接的變壓器負荷監(jiān)測儀即發(fā)出分閘命令，保護出口動作，及時切 除該臺故障變壓器，以保證供電系統(tǒng)的正常運行。本實用新型中的變壓器負荷監(jiān)測儀是本實用新型的前端采集設(shè)備，主要負責變壓 器各種電信號的采集與數(shù)據(jù)處理，確定供電系統(tǒng)中兩臺配電變壓器的投運工作模式。變壓 器負荷監(jiān)測儀中的變壓器采樣電路，分別采集主供變壓器和輔供變壓器的電壓、電流及頻 率等參數(shù)，采樣周期為每秒800次。大量的采樣數(shù)據(jù)經(jīng)CPU主機模塊進行傅里葉變換處理 后，得到兩臺變壓器的電壓、電流、功率等參數(shù)的有效值，以實現(xiàn)實時監(jiān)測主供、輔供兩臺變 壓器的目的。在變壓器負荷監(jiān)測儀中設(shè)置有GSM模塊，當某臺變壓器出現(xiàn)異常時(如過流或失 壓等)，變壓器負荷監(jiān)測儀就通過該GSM模塊，向手機用戶發(fā)送報警信息；另外，變壓器負 荷監(jiān)測儀也可以通過GSM模塊接收手機用戶發(fā)送的查詢和控制命令，查詢變壓器的實時電 壓、電流、功率和電度量等信息；并可根據(jù)控制指令，控制斷路器進行合閘與分閘操作。在發(fā) 生保護和報警事件后，本裝置可按預設(shè)的手機號碼自動把報警信息發(fā)送到指定值班人員的 手機中，值班人員在接到本裝置的短信通知后，可依據(jù)所報送的故障信息對變壓器的故障 電流進行分析，及時快速地查找故障原因。本實用新型的監(jiān)測終端安裝于配電變壓器的二次側(cè)，可用以監(jiān)測并存儲配電變壓 器的負荷情況(包括電壓、電流和電度量等)，繪制負荷曲線，提供與Windows系列操作系統(tǒng) 的導入接口，并將數(shù)據(jù)保存于供配電部門，以便于配電變壓器的維修及管理。本實用新型具有配電變壓器輕載自動投切功能，并且還可對配電變壓器進行實 時智能自動監(jiān)測，檢測數(shù)據(jù)完整、準確，解決了人工監(jiān)測工作量大、耗時費力和數(shù)據(jù)不準的 問題。本實用新型采用開關(guān)電源供電，體積小，重量輕，可靠性高，輸入電壓適用范圍寬，在 85-265V電壓之間均能可靠工作。本實用新型支持故障錄波，并具有GSM查詢操作報警功 能和變壓器自動投切功能，為電力配電系統(tǒng)提供了安全可靠、節(jié)能高效的運行模式。本實用 新型可廣泛適用于電氣設(shè)備制造、石油化工、鋼鐵冶金、鐵路電氣化以及科研教學等部門。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型中的變壓器負荷監(jiān)測儀的電原理框圖。
具體實施方式
如圖1所示，主供變壓器Bl與輔供變壓器B2為并聯(lián)運行模式，在主供變壓器Bl 與輔供變壓器B2的二次側(cè)各接有一臺變壓器負荷監(jiān)測儀A1、A2。在電力負荷高峰時，兩臺 配電變壓器同時投入運行。當電力負荷比較小、用一臺變壓器即能滿足負荷需求時，則通過本裝置通過控制斷路器的分閘，自動切除輔供變壓器A2。在電力負荷高峰恢復時，本裝置通 過控制斷路器的合閘，使輔供變壓器A2自動投入運行。由此實現(xiàn)配電變壓器的輕載切換功 能。如圖2所示，本實用新型中的變壓器負荷監(jiān)測儀包括有變壓器采樣電路1、A/D轉(zhuǎn) 換器2、CPU主機模塊3、存儲模塊4、U盤讀寫模塊5、GSM模塊6、顯示屏7和電源模塊8等 八個部分。CPU主機模塊3為變壓器負荷監(jiān)測儀的核心部分，其輸入端通過A/D轉(zhuǎn)換器2接 變壓器采樣電路1，其他連接端口分接存儲模塊4、U盤讀寫模塊5、GSM模塊6和顯示屏7， 電源模塊8與上述各部分相接，為各部分提供工作電源。為完善功能，變壓器負荷監(jiān)測儀還可加入其他器件或功能模塊，如鍵盤、遙信量模 塊等。變壓器負荷檢測儀中的變壓器采樣電路1是裝置電路中的一個重要部分，它關(guān)系 到變壓器負荷監(jiān)測儀保護動作的速度和測量精度。變壓器采樣電路1由六路高精度的電壓 互感器與六路高精度的電流互感器以及配套的電子開關(guān)等元件連接組成。與之相應(yīng)地，A/D 轉(zhuǎn)換器2則是采用高精度12位的A/D轉(zhuǎn)換器件MAX197。電壓互感器與電流互感器的作用 是隔離、規(guī)范輸入的電信號，將電力系統(tǒng)二次側(cè)的高電壓與大電流轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的弱電壓 信號，以與CPU主機模塊3的電平相匹配。A/D轉(zhuǎn)換器2將這些弱電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換， 變?yōu)镃PU主機模塊3可以接受的數(shù)字信號，其采樣周期每秒800次。CPU主機模塊3所執(zhí)行的傅里葉變換算法程序，可以濾除函數(shù)中的諧波含量和直 流分量，具有數(shù)字濾波的功能。根據(jù)這個原理，可計算出變壓器運行電流與電壓的基波有效 值。根據(jù)主供變壓器Bl或輔供變壓器B2的現(xiàn)場運行情況，變壓器負荷監(jiān)測儀的負荷 記錄可分為三個等級。變壓器運行正常時，負荷記錄密度較低；在故障錄波時，記錄密度最 高。這樣就可為用戶提供多種可靠的記錄方式。用戶可根據(jù)自身需要，設(shè)置1分鐘到1小 時的采集密度，對配電變壓器的運行電流、電壓和功率等實時數(shù)據(jù)進行記錄和存儲；還可選 擇1一24小時范圍的采集密度，以小時為單位的縮進量，對主供變壓器Bl和輔供變壓器B2 的電度量進行記錄和存儲。當主供變壓器Bl或輔供變壓器B2運行的電流越限、電壓高低越限時，變壓器負荷 監(jiān)測儀能及時予以記錄，也可對變壓器的停機和運行次數(shù)進行統(tǒng)計。當主供變壓器Bl或輔供變壓器B2出現(xiàn)故障(如過負荷、缺相、過電壓、低電壓、溫 度過高或停電)時，變壓器負荷監(jiān)測儀的變壓器負荷曲線會產(chǎn)生很大的波動。變壓器負荷監(jiān) 測儀的故障錄波密度可與采樣密度相一致，并采用前30個周波故障、后20個周波錄波的方 式，記錄變壓器采樣電路1中三個電壓和三個電流通道的采樣數(shù)據(jù)，以提高故障記錄的準 確性和完整性。 當主供變壓器Bl或輔供變壓器B2的負載電流大于過負荷整定值，連續(xù)3次之后， 即啟動報警，延時到時限定值，裝置發(fā)報警信息。當供電電壓大于過電壓整定值，連續(xù)3次 之后，即啟動報警，延時到時限定值，裝置發(fā)報警信息。當供電電壓低于過電壓整定值，電流 大于0. 5A，連續(xù)3次之后，即啟動報警，延時到時限定值，裝置發(fā)報警信息。
權(quán)利要求1. 一種多功能配電變壓器輕載切換裝置，其特征是，在并聯(lián)運行的主供變壓器與輔供 變壓器上各接有一臺變壓器負荷監(jiān)測儀；所述變壓器負荷監(jiān)測儀包括有變壓器采樣電路(1)，與A/D轉(zhuǎn)換器(2 )相接，用于采集配電變壓器在運行狀態(tài)下的電 壓、電流、頻率和相位信號；A/D轉(zhuǎn)換器(2 )，與所述變壓器采樣電路(1)和CPU主機模塊(3 )相接，用于將輸入的檢 測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸入到CPU主機模塊；CPU主機模塊(3)，與所述A/D轉(zhuǎn)換器(2)、存儲模塊(4)、U盤讀寫模塊(5)、GSM模塊 (6)和顯示屏(7)相接，用于對檢測信號進行數(shù)據(jù)處理，判斷變壓器運行狀態(tài)，并發(fā)出分、合 閘的控制指令；存儲模塊(4)，與所述CPU主機模塊(3)相接，用于存儲工作程序并存儲變壓器運行狀 態(tài)檢測數(shù)據(jù)；U盤讀寫模塊(5 )，與所述CPU主機模塊(3 )相接，用于對檢測數(shù)據(jù)進行外掛式的海量存儲；GSM模塊(6 )，與所述CPU主機模塊(3 )相接，用于接收手機用戶發(fā)出的控制指令，并在 變壓器動作或出現(xiàn)故障時向手機用戶發(fā)出告知或報警短信；顯示屏(7)，與所述CPU主機模塊(3)相接，用于顯示變壓器的運行狀態(tài)、運行檢測數(shù)據(jù) 和出現(xiàn)故障時的故障類型；以及電源模塊(8 )，與上述各部分相接，用于提供上述各部分的工作電源。
專利摘要本實用新型涉及一種多功能配電變壓器輕載切換裝置，其結(jié)構(gòu)是在并聯(lián)運行的主供變壓器與輔供變壓器上各接有一臺變壓器負荷監(jiān)測儀；變壓器負荷監(jiān)測儀包括有變壓器采樣電路、A/D轉(zhuǎn)換器、CPU主機模塊、存儲模塊、U盤讀寫模塊、GSM模塊、顯示屏和電源模塊等八個部分。CPU主機模塊的輸入端通過A/D轉(zhuǎn)換器接變壓器采樣電路，CPU主機模塊的其他連接端口分接存儲模塊、U盤讀寫模塊、GSM模塊和顯示屏，電源模塊與上述各部分相接，為各部分提供工作電源。本實用新型具有配電變壓器輕載自動投切功能，并且還可對配電變壓器進行智能監(jiān)測，檢測數(shù)據(jù)完整、準確，為電力配電系統(tǒng)提供了安全可靠、節(jié)能高效的運行模式。
文檔編號H02J13/00GK201839092SQ201020586460
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者張朋威, 李鳳軍, 焦利濤, 董中洲 申請人:石家莊市博大工控有限公司