專利名稱：配電綜合監(jiān)控裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于電力系統(tǒng)的配電監(jiān)控裝置，特別涉及一種具有溫度、 濕度的測量和控制功能的配電監(jiān)控裝置。
背景技術：
箱式變電站具有結(jié)構(gòu)緊湊、成套性強、占地面積小、安裝維護方便、造型 美觀等特點，受到世界各國電力部門的重視，在國內(nèi)也得到了廣泛安裝使用。 箱式變電站一般安置于戶外，其周圍環(huán)境較為惡劣，其箱內(nèi)溫度、濕度受箱外 環(huán)境影響較大。如果高壓室和低壓室發(fā)生凝露，則將危及電器絕緣導致開斷失 敗。而如果變壓器溫度超過一度范圍，則會影響輸出功率，重者會造成變壓器 工作異常，導致變壓器內(nèi)壓力增大，所以需實時監(jiān)測變壓器的油溫及壓力釋放 閥的狀態(tài)，確保設備的正常運行。此外，變電站室內(nèi)溫度較站外環(huán)境溫度要高， 維護人員進入變電站進行操作和維護時，宜對室內(nèi)空氣進行換氣，保障人員的 安全。
目前箱式變電站內(nèi)安裝的配電綜合監(jiān)控裝置一般都只具有常規(guī)的電壓、電 流、功率、電量等電參量采集或者無功補償控制功能。變電站內(nèi)需要另外安裝 溫度和濕度監(jiān)控裝置，造成儀表眾多，不僅增加了投入，而且由于箱式變電站 結(jié)構(gòu)緊湊，也加大了布線的工作量，增加了維護的工作量。而且，目前的配電 終端都沒有實現(xiàn)變壓器壓力釋放閥狀態(tài)的實時監(jiān)測以及開關門檢測和換風控 制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種適用于電力系統(tǒng)的 配電綜合監(jiān)控裝置，該裝置除具有常規(guī)電參量采集和無功補償功能外，還具有 溫度、濕度的測量和控制、變壓器壓力釋放閥狀態(tài)的實時監(jiān)測、開關門檢測及 換風控制功能。
為此，本發(fā)明采用的技術方案如下
一種配電綜合監(jiān)控裝置，包含中央處理器、交流采樣模塊、開關門及壓力 釋放閥檢測模塊、溫度測量模塊、凝露測量模塊、無功補償輸出模塊、4路繼電 器輸出模塊、通訊模塊、電源模塊、存儲模塊、人機界面模塊。所述的交流采 樣模塊、開關門及壓力釋放閥檢測模塊、存儲模塊、人機界面模塊分別與中央 處理器的數(shù)據(jù)總線連接，且琴控于中央處理器；所述的溫度測量模塊、凝露測 量模塊連接中央處理器的輸入端口；所述的無功補償輸出模塊、繼電器輸出模 塊連接中央處理器的輸出端口；所述的通訊模塊連接中央處理器的通訊端口； 電源模塊8提供整個裝置的工作電源。
所述的交流采樣模塊的輸入與電壓互感器、電流互感器相連，模塊包括交 流信號放大電路、抗混疊濾波電路、頻率測量電路、同步采樣電路。
所述的溫度測量模塊具有溫度傳感器接口，溫度傳感器接口連接Pt100鉑 電阻，模塊還包括信號轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路、4 20mA信號輸出轉(zhuǎn)換電路。
所述的凝露測量模塊包括凝露傳感器、信號轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路、 4 20mA信號輸出轉(zhuǎn)換電路。
所述的繼電器輸出模塊中有1路用于控制通風換氣用的風機，1路用于控制 加熱板。
所述的開關門及壓力釋放閥檢測模塊與中央處理器電氣隔離，并在中央處 理器的控制下實時檢測開關門的狀態(tài)和壓力釋放閥的狀態(tài)。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是-
1、 該裝置實時測量變壓器油溫以及室溫，當溫度超過設定范圍時，發(fā)出命 令控制電器輸出模塊輸出，啟動風機強迫排風降溫。
2、 該裝置實時測量環(huán)境濕度，當箱內(nèi)外溫差過大，達到設定濕度或接近凝 露時，發(fā)出命令控制電器輸出模塊輸出，啟動加熱板工作，消除凝露。
3、 變電站大門開啟時，裝置控制開啟照明和風機，對室內(nèi)空氣進行換氣， 保障操作和維護人員的健康。
4、 實時監(jiān)測變壓器壓力釋放閥的狀態(tài)，當狀態(tài)異常時立即報警。


圖l為本實施例系統(tǒng)框圖。
圖2為交流采樣模塊電路示意圖。 圖3為開關門及壓力釋放閥檢測電路模塊電路示意圖。 圖4為溫度測量模塊電路示意圖。 圖5為凝露測量模塊電路示意圖。
具體實施例方式
下面，結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步說明。
如圖1所示，本發(fā)明實施例的配電綜合監(jiān)控裝置包括以下部件
中央處理器CPU1、交流采樣模塊2、開關門及壓力釋放閥檢測電路模塊3、 溫度測量模塊4、凝露測量模塊5、無功補償輸出模塊6、繼電器輸出模塊7、 通訊模塊8、電源模塊9、存儲模塊10和人機界面模塊11。其中，交流采樣模 塊、開關門及壓力釋放閥檢測模塊、存儲模塊、人機界面模塊分別與中央處理 器的數(shù)據(jù)總線連接，且受控于中央處理器；溫度測量模塊、凝露測量模塊連接 中央處理器的輸入端口；無功補償輸出模塊、4路繼電器輸出模塊連接中央處理 器的輸出端口；通訊模塊連接中央處理器的通訊端口；電源模塊提供整個裝置 的工作電源。
所述的交流采樣模塊2接受電壓互感器和電流互感器的信號，進行高精度 模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果傳送至所述的中央處理器CPU1;中央處理器CPU1控制 開關門及壓力釋放閥檢測電路模塊3以ls的采樣周期采樣實時狀態(tài)值；溫度測 量模塊4將溫度傳感器的變化轉(zhuǎn)換為實際的電阻值并傳送至中央處理器CPU1; 凝露測量模塊5將濕度傳感器的變化轉(zhuǎn)換為對應的濕度值并傳送至中央處理器
CPU1，所述的無功補償輸出模塊6為隔離的晶體管集電極開漏(OC)輸出，用 于驅(qū)動復合開關等投切元件，實現(xiàn)無功補償控制輸出；所述的繼電器輸出模塊7 有l(wèi)路用于控制通風換氣用的風機，l路用于控制加熱板，可實現(xiàn)溫度和凝露的 控制；所述的通訊模塊8用于現(xiàn)場及遠程通訊；所述的存儲模塊10進行臨時數(shù) 據(jù)的交換以及歷史數(shù)據(jù)的存儲；人機界面模塊11采用輕觸按鍵和大規(guī)模點陣顯 示液晶屏，用于數(shù)據(jù)顯示和參數(shù)設置。
如圖2，本實施例中的交流采樣模塊具有6路模擬量輸入通道，連接3路電 壓互感器和3路電流互感器，電壓互感器用于測量3相交流輸入電壓，電流互 感器用于測量3相輸入電流，它們的信號通過由運算放大器0P297和精密電阻 組成的交流信號放大電路放大，以及由運算放大器0P297組成的抗混疊濾波電 路進行低通濾波，其中濾波后的A相電壓信號還同時送往由運算放大器LM324 組成的頻率測量電路，將信號轉(zhuǎn)換為相同頻率的方波，送入中央處理器CPU1進 行電網(wǎng)頻率測量。中央處理器CPU1根據(jù)實時測量的電網(wǎng)頻率，控制同步采樣電 路對濾波后的6路交流輸入量進行同步采樣，每周波等間隔采樣128次。采樣 的數(shù)據(jù)經(jīng)過傅立葉(FFT)變換后，得到電壓電流的基波及各次諧波的分量，并 通過計算得到功率因數(shù)、有功率、無功功率、電量等各項參數(shù)。
本實施例中，溫度測量模塊4的傳感器選用PT100鉑電阻，具有溫度響應 快、精度高、可靠性好的優(yōu)點。由于Pt100傳感器響應靈敏，如果檢測電流過 大，將引起傳感器內(nèi)部溫升，從而影響測溫精度。因此模塊內(nèi)部的信號轉(zhuǎn)換電 路采用0. 25mA的恒流源激勵，將鉑電阻傳感器的電阻值轉(zhuǎn)換為微弱的電壓信號， 通過由運算放大器0PA335組成的信號放大電路放大。由于現(xiàn)場情況各異，溫度 測量點有可能離主機較遠，如果采用電壓信號傳送，信號精度受傳輸線阻抗的 影響較大，如果選用數(shù)字通訊的方式，則需要增加CPU，增加產(chǎn)品的成本，使整 個裝置結(jié)構(gòu)復雜化，而采用4-20mA的電流環(huán)信號，則可以有效解決這個問題， 即使溫度測量點離主機的距離較遠，信號通過4~20mA信號輸出轉(zhuǎn)換電路驅(qū)動，
也能保證傳輸?shù)木取?br> 濕度測量變送模塊5的信號轉(zhuǎn)換電路將凝露傳感器的電阻值轉(zhuǎn)換為微弱的
電壓信號，通過由運算放大器LM324組成的信號放大電路放大，與溫度測量模 塊4 一樣，放大的信號通過T20rnA信號輸出轉(zhuǎn)換電路傳送至中央處理器CPU1 的輸入口。
開關門及壓力釋放閥檢測電路模塊與其它電路電氣隔離，檢測到的狀態(tài)量 信號通過光耦PS2701進行電氣隔離傳送至中央處理器CPU1。
中央處理器CPU1對溫度測量變送模塊4的電流信號進行高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換。 處理器內(nèi)置PT100的線性化算法，由Pt100的溫度與電阻值的對應關系公式(I ) 可知，只要得到鉑電阻的電阻值，通過計算可以準確還原為對應的溫度值。
RTD (T) 二RTD。 ( 1+AT+BT2- (100CT3+CT4)) ( I )
在本裝置的參數(shù)設置界面里，有各項溫度控制參數(shù)室溫上限TH1，室溫 下限TL1，油溫上限TH2，油溫下限TL2。如果變壓器室的室溫超過設定上限 值TH1，或者變壓器油溫超過上限TH2，則中央處理器CPU1控制4路繼電器輸 出模塊7中風機對應的繼電器觸點導通，使排風系統(tǒng)工作，進行強制風冷散熱， 降低箱內(nèi)溫度；當變壓器室的溫度低于室溫下限TL1并且變壓器油溫低于油溫 下限TL2，則中央處理器CPU1關閉風機對應的繼電器，排風系統(tǒng)停止工作。這 樣，不但有效的延長了風機的工作壽命，并且降低了噪音。中央處理器CPU1同
時將信息保存至所述的存儲單元，用于日后查詢及數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
中央處理器CPU1對凝露測量模塊5的電流環(huán)信號進行高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換，得 到當前的濕度值。在裝置的參數(shù)設置界面里，有濕度控制參數(shù)濕度上限NLH 和濕度下限NLL。如果環(huán)境濕度達到設定濕度NLH或凝露時，則中央處理器 CPU1控制4路繼電器輸出模塊7中加熱系統(tǒng)對應的繼電器觸點導通，使加熱板 工作，水汽蒸發(fā)并通過排風系統(tǒng)帶走；當環(huán)境的濕度低于設定下限NLL，則中央 處理器CPU1關閉加熱系統(tǒng)對應的繼電器輸出，停止加熱板工作，并將相關信息
保存至所述的存儲單元，用于日后查詢及數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
中央處理器CPU1以設定的間隔采樣開關門及壓力釋放閥檢測電路模塊的信 號，如果檢測到變壓器壓力釋放閥處于異常狀態(tài)，則迅速切除投切的所有無功 補償電容器，同時報警信息顯示在液晶屏上，將信息傳保存所述的存儲單元， 并通過所述的通訊模塊將報警數(shù)據(jù)遠傳至控制中心。如果檢測到變電站大門開 啟，則中央處理單元控制4路繼電器輸出模塊7，開啟照明和風機，對室內(nèi)空氣 進行換氣，保障操作和維護人員的健康。
中央處理器CPU1同時控制數(shù)據(jù)通訊、人機界面、功率因數(shù)自動補償?shù)热蝿铡?br> 權(quán)利要求
1、一種配電綜合監(jiān)控裝置，其特征在于包含中央處理器、交流采樣模塊、溫度測量模塊、凝露測量模塊、無功補償輸出模塊、繼電器輸出模塊、通訊模塊、電源模塊、存儲模塊、人機界面模塊；所述交流采樣模塊、存儲模塊、人機界面模塊分別與中央處理器的數(shù)據(jù)總線連接，且受控于中央處理器；所述溫度測量模塊、凝露測量模塊連接中央處理器的輸入端口；所述無功補償輸出模塊、繼電器輸出模塊連接中央處理器的輸出端口；所述的通訊模塊連接中央處理器的通訊端口；電源模塊提供整個裝置的工作電源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的配電綜合監(jiān)控裝置，其特征在于還包括與中央處理器相連的 開關門及壓力釋放閥檢測模塊，在中央處理器的控制下實時檢測開關門的狀態(tài)和壓力釋放閥 的狀態(tài)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電綜合監(jiān)控裝置，其特征在于所述的交流采樣模塊包括交 流信號放大電路、抗混疊濾波電路、頻率測量電路和同步采樣電路，交流釆樣模塊的輸入端 連接電壓互感器和電流互感器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的配電綜合監(jiān)控裝置，其特征在于所述的交流采樣模塊包括交 流信號放大電路、抗混疊濾波電路、頻率測量電路和同步采樣電路，交流采樣模塊的輸入端 連接電壓互感器和電流互感器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的配電綜合監(jiān)控裝置，其特征在于所述的溫度測量模 塊包括溫度傳感器接口，該接口連接Ptl00鉑電阻，該溫度測量模塊還包括信號轉(zhuǎn)換電路、 信號放大電路和4~20mA信號輸出轉(zhuǎn)換電路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的配電綜合監(jiān)控裝置，其特征在于所述的凝露測量模 塊包括凝露傳感器、信號轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路和4 20mA信號輸出轉(zhuǎn)換電路。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的配電綜合監(jiān)控裝置，其特征在于所述的凝露測量模塊包括凝 露傳感器、信號轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路和4 20mA信號輸出轉(zhuǎn)換電路。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的配電綜合監(jiān)控裝置，其特征在于所述的繼電器輸出 模塊設有至少兩路， 一路用于控制通風換氣用的風機， 一路用于控制加熱板。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的酉己電綜合監(jiān)控裝置，其特征在于所述的繼電器輸出模塊為四 路， 一路用于控制通風換氣用的風機，一路用于控制加熱板，另外2路用于遠程控制輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適用于電力系統(tǒng)的配電綜合監(jiān)控裝置，該裝置包含中央處理器、交流采樣模塊、溫度測量模塊、凝露測量模塊、無功補償輸出模塊、繼電器輸出模塊、通訊模塊、存儲模塊、人機界面模塊。所述的交流采樣模塊、存儲模塊、人機界面模塊分別與中央處理器的數(shù)據(jù)總線連接，且受控于中央處理器；溫度測量模塊、凝露測量模塊連接中央處理器的輸入端口；無功補償輸出模塊、繼電器輸出模塊連接中央處理器的輸出端口；通訊模塊連接中央處理器的通訊端口。該裝置除具有常規(guī)電參量采集和無功補償功能外，還具有溫度、濕度的測量和控制功能。
文檔編號H02B1/00GK101174759SQ200710156858
公開日2008年5月7日 申請日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者盧聰文, 琴 吳, 周新軍, 偉 孫, 帆 張 申請人:杭州大有科技發(fā)展有限公司