專利名稱：變壓器負(fù)荷監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變壓器運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)裝置，具體地說(shuō)是一種變壓器負(fù)荷監(jiān)測(cè) 儀。
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，其運(yùn)行數(shù)據(jù)是整個(gè)配電網(wǎng) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要組成部分。隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城鄉(xiāng)電網(wǎng)對(duì)電力負(fù)荷需求的不斷增加，配電變 壓器運(yùn)行的可靠性、節(jié)能性問(wèn)題已日益突現(xiàn)。配電變壓器大面積分布，擔(dān)負(fù)著各種設(shè)備的供 電任務(wù)，其特點(diǎn)是供電等級(jí)高、負(fù)荷變化大、維修距離遠(yuǎn)。為了保證電力變壓器的可靠運(yùn)行， 供電部門(mén)需要對(duì)所轄區(qū)域內(nèi)的配電變壓器進(jìn)行定期檢測(cè)，以掌握變壓器的運(yùn)行狀況及電力 負(fù)荷的變動(dòng)情況，為維護(hù)變壓器和對(duì)電力負(fù)荷的調(diào)整提供依據(jù)。但目前配電變壓器均是采 用人工監(jiān)測(cè)的方法進(jìn)行，不僅工作量大，耗時(shí)費(fèi)力，而且檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集還會(huì)受到檢測(cè)人員 的素質(zhì)、責(zé)任心、檢測(cè)方法等方面的影響，因此，所采集的數(shù)據(jù)并不能完全反映出配電變壓 器的真實(shí)運(yùn)行狀況，不利于變壓器的檢修及對(duì)電力負(fù)荷的調(diào)整。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種變壓器負(fù)荷監(jiān)測(cè)儀，以解決人工監(jiān)測(cè)工作量大、 耗時(shí)費(fèi)力和數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的問(wèn)題。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種變壓器負(fù)荷監(jiān)測(cè)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(yùn)行狀態(tài)下的電壓、 電流、頻率和相位信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換器，與所述變壓器采樣電路和CPU主機(jī)模塊相接，用于將輸入的檢測(cè)信號(hào) 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸入到CPU主機(jī)模塊；CPU主機(jī)模塊，與所述A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)模塊、U盤(pán)讀寫(xiě)模塊、GSM模塊和顯示屏相 接，用于檢測(cè)信號(hào)的數(shù)據(jù)處理，并判斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)正常與否；存儲(chǔ)模塊，與所述CPU主機(jī)模塊相接，用于存儲(chǔ)工作程序并存儲(chǔ)變壓器運(yùn)行檢測(cè) 數(shù)據(jù)；U盤(pán)讀寫(xiě)模塊，與所述CPU主機(jī)模塊相接，用于對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行外掛式的海量存 儲(chǔ)；GSM模塊，與所述CPU主機(jī)模塊相接，用于接收手機(jī)用戶發(fā)出的運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)控制 指令，并在變壓器出現(xiàn)故障后向手機(jī)用戶發(fā)出故障報(bào)警短信；顯示屏，與所述CPU主機(jī)模塊相接，用于顯示變壓器的運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)和出現(xiàn)故障 時(shí)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(shí)用新型可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電變壓器的運(yùn)行工作狀態(tài)。通過(guò)變壓器采樣電路采集變 壓器運(yùn)行時(shí)的電壓、電流、頻率和相位等參數(shù)信號(hào)，采樣周期為每秒800次。CPU主機(jī)模塊通過(guò)對(duì)大量的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換處理后，得到變壓器的電壓、電流、功率和電度量等參 數(shù)的有效值，可測(cè)量參數(shù)包括電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率和電度精度等。本實(shí)用新型可根據(jù)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的不同，設(shè)置“正常運(yùn)行狀態(tài)下的負(fù)荷記錄”、 “故障運(yùn)行狀態(tài)下的負(fù)荷記錄”以及“故障錄波”等幾種工作模式。在不同的工作模式下，可 設(shè)置不同的數(shù)據(jù)記錄密度，以滿足用戶觀察和分析配電變壓器運(yùn)行狀態(tài)的工作需要。本實(shí)用新型可通過(guò)CPU主機(jī)模塊將這些檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)RS485通訊接口上傳給上位 機(jī)，也可編輯生成負(fù)荷表和故障分析等檢測(cè)分析報(bào)告，并打印存檔。本實(shí)用新型還可通過(guò) GSM模塊與GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)保持通道聯(lián)系。當(dāng)監(jiān)測(cè)到配電變壓器出現(xiàn)故障或有斷路器動(dòng) 作時(shí)，啟動(dòng)GSM模塊的手機(jī)卡，及時(shí)向手機(jī)用戶發(fā)送變壓器故障報(bào)警信息。裝置上可預(yù)存多 個(gè)電話號(hào)碼，值班人員在接到本監(jiān)測(cè)儀發(fā)出的故障報(bào)警短信后，可及時(shí)對(duì)變壓器的故障電 流進(jìn)行分析并采取相應(yīng)措施。另外，手機(jī)用戶也可通過(guò)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向本監(jiān)測(cè)儀發(fā)送 查詢和控制命令，查詢變壓器的實(shí)時(shí)電壓、電流、功率和電度量等信息，并通過(guò)CPU主機(jī)模 塊發(fā)出控制指令，執(zhí)行斷路器的合閘或分閘操作。本實(shí)用新型利用顯示屏讀取相關(guān)信息，可實(shí)時(shí)查看各種運(yùn)行參數(shù)，查詢記錄在本 機(jī)上的各種歷史紀(jì)錄，包括開(kāi)關(guān)量變位、保護(hù)動(dòng)作、報(bào)警SOE記錄和各種遙控操作記錄等。由于使用本監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)變壓器的電力負(fù)荷將會(huì)產(chǎn)生大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)，隨著時(shí)間的 推移，數(shù)據(jù)量會(huì)不斷增加，因此需要有效解決本監(jiān)測(cè)儀的存儲(chǔ)空間問(wèn)題。為此，本實(shí)用新型 設(shè)計(jì)有存儲(chǔ)空間以備記錄緩存，并設(shè)計(jì)加入了 U盤(pán)讀寫(xiě)模塊，利用U盤(pán)讀寫(xiě)模塊，將配電變 壓器的當(dāng)前負(fù)荷(有功功率、無(wú)功功率)等數(shù)據(jù)定時(shí)地寫(xiě)入U(xiǎn)盤(pán)，以防數(shù)據(jù)丟失。當(dāng)U盤(pán)存滿 數(shù)據(jù)或者發(fā)生故障時(shí)，本監(jiān)測(cè)儀可通過(guò)GSM短信告知用戶，以便及時(shí)更換U盤(pán)，把記錄備份 到新的U盤(pán)中。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，本監(jiān)測(cè)儀及時(shí)向U盤(pán)寫(xiě)入故障前以及故障后的錄波 數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型的U盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能為用戶了解和分析變壓器運(yùn)行情況提供了方便。本實(shí)用新型充分考慮了現(xiàn)場(chǎng)多方面的需要，集三相電壓表、三相電流表、相位表、 相序表、頻率計(jì)、功率表、功率因數(shù)表、電度表、溫度計(jì)等九大功能于一身；可記錄變壓器的 負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的供電質(zhì)量，實(shí)時(shí)測(cè)量電流、電壓和相位，檢測(cè)繼電保護(hù)各組CT之 間的相位關(guān)系，并具有限時(shí)電流速斷、超高溫保護(hù)等功能；還可作為電壓電流相位表使用， 并代替有功、無(wú)功電度表，作為內(nèi)部考核的記錄裝置。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電變壓器的實(shí)時(shí)智能自動(dòng)監(jiān)測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確，解決 了人工監(jiān)測(cè)工作量大、耗時(shí)費(fèi)力和數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的問(wèn)題，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(xué)等部門(mén)。本實(shí)用新型采用開(kāi)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，在電壓之間均能可靠工作；GSM短信操作 和報(bào)警功能，既可及時(shí)向指定人員發(fā)出變壓器故障的準(zhǔn)確報(bào)警信息，為用戶及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng) 情況提供了方便；還可使用戶通過(guò)手機(jī)短信對(duì)本監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行遙控操作，是電力系統(tǒng)電能計(jì) 量和繼電保護(hù)行業(yè)進(jìn)行二次回路現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的一種新型儀表。
圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括有變壓器采樣電路1、A/D轉(zhuǎn)換器2、CPU主機(jī)模塊3、 存儲(chǔ)模塊4、U盤(pán)讀寫(xiě)模塊5、GSM模塊6、顯示屏7和電源模塊8等八個(gè)部分。CPU主機(jī)模塊 3為本監(jiān)測(cè)儀的核心部分，其輸入端通過(guò)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(chǔ)模塊4、U盤(pán)讀寫(xiě)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，本監(jiān)測(cè)儀還可加入其他器件或功能模塊，如鍵盤(pán)、遙信量模塊等。本檢測(cè)儀中的變壓器采樣電路1是裝置電路中的一個(gè)重要部分，它關(guān)系到本監(jiān)測(cè) 儀保護(hù)動(dòng)作的速度和測(cè)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(kāi)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(hào)，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(hào)，以與CPU主 機(jī)模塊3的電平相匹配。A/D轉(zhuǎn)換器2將這些弱電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，變?yōu)镃PU主機(jī)模塊 3可以接受的數(shù)字信號(hào)，其采樣周期每秒800次。CPU主機(jī)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(gè)原理，可計(jì)算出變壓器運(yùn)行電流與電壓的基波有效值。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)變壓器運(yùn)行的情況，本監(jiān)測(cè)儀的負(fù)荷記錄可分為三個(gè)等級(jí)。變壓器運(yùn)行 正常時(shí)的負(fù)荷記錄密度較低，變壓器在故障錄波時(shí)的記錄密度最高，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(shí)的采集密度，對(duì)配電變壓 器的運(yùn)行電流、電壓和功率等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)；還可選擇1_對(duì)小時(shí)范圍的采集 密度，以小時(shí)為單位的縮進(jìn)量，對(duì)變壓器的電度量進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)。當(dāng)變壓器運(yùn)行的電流越限、電壓高低越限時(shí)，本監(jiān)測(cè)儀能及時(shí)予以記錄，也可對(duì)變 壓器的停機(jī)和運(yùn)行次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障(如過(guò)負(fù)荷、缺相、過(guò)電壓、低電壓、溫度過(guò)高或停船時(shí)，本監(jiān)測(cè) 儀的變壓器負(fù)荷曲線會(huì)產(chǎn)生很大的波動(dòng)。本監(jiān)測(cè)儀的故障錄波密度可與采樣密度相一致， 并采用前30個(gè)周波故障、后20個(gè)周波錄波的方式，記錄變壓器采樣電路1中三個(gè)電壓和三 個(gè)電流通道的采樣數(shù)據(jù)，以提高故障記錄的準(zhǔn)確性和完整性。當(dāng)變壓器的負(fù)載電流大于過(guò)負(fù)荷整定值，連續(xù)3次之后，即啟動(dòng)報(bào)警，延時(shí)到時(shí)限 定值，裝置發(fā)報(bào)警信息。當(dāng)供電電壓大于過(guò)電壓整定值，連續(xù)3次之后，即啟動(dòng)報(bào)警，延時(shí)到 時(shí)限定值，裝置發(fā)報(bào)警信息。當(dāng)供電電壓低于過(guò)電壓整定值，電流大于0. 5A，連續(xù)3次之后， 即啟動(dòng)報(bào)警，延時(shí)到時(shí)限定值，裝置發(fā)報(bào)警信息。
權(quán)利要求1. 一種變壓器負(fù)荷監(jiān)測(cè)儀，其特征是，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(yùn)行狀態(tài)下的電 壓、電流、頻率和相位信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換器(2)，與所述變壓器采樣電路(1)和CPU主機(jī)模塊(3)相接，用于將輸入的檢 測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸入到CPU主機(jī)模塊；CPU主機(jī)模塊(3)，與所述A/D轉(zhuǎn)換器(2)、存儲(chǔ)模塊(4)、U盤(pán)讀寫(xiě)模塊(5)、GSM模塊 (6)和顯示屏(7)相接，用于檢測(cè)信號(hào)的數(shù)據(jù)處理，并判斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)正常與否；存儲(chǔ)模塊(4)，與所述CPU主機(jī)模塊(3)相接，用于存儲(chǔ)工作程序并存儲(chǔ)變壓器運(yùn)行狀 態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)；U盤(pán)讀寫(xiě)模塊(5 )，與所述CPU主機(jī)模塊(3 )相接，用于對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行外掛式的海量存儲(chǔ)；GSM模塊(6 )，與所述CPU主機(jī)模塊(3 )相接，用于接收手機(jī)用戶發(fā)出的運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)控 制指令，并在變壓器出現(xiàn)故障后向手機(jī)用戶發(fā)出故障報(bào)警短信；顯示屏(7)，與所述CPU主機(jī)模塊(3)相接，用于顯示變壓器的運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)和出現(xiàn)故 障時(shí)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(shí)用新型涉及一種變壓器負(fù)荷監(jiān)測(cè)儀，其結(jié)構(gòu)包括有變壓器采樣電路1、A/D轉(zhuǎn)換器2、CPU主機(jī)模塊3、存儲(chǔ)模塊4、U盤(pán)讀寫(xiě)模塊5、GSM模塊6、顯示屏7和電源模塊8等八個(gè)部分。CPU主機(jī)模塊3的輸入端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器2接變壓器采樣電路1，CPU主機(jī)模塊3的其他連接端口分接存儲(chǔ)模塊4、U盤(pán)讀寫(xiě)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。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電變壓器的實(shí)時(shí)智能自動(dòng)監(jiān)測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確，解決了人工監(jiān)測(cè)工作量大、耗時(shí)費(fèi)力和數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的問(wèn)題，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(xué)等部門(mén)。
文檔編號(hào)H02J13/00GK201830032SQ20102058651
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)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(qǐng)人:石家莊市博大工控有限公司