專利名稱：一種有載調(diào)容變壓器控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及有載調(diào)容變壓器領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種有載調(diào)容變壓器控制裝置。
背景技術(shù)：
變壓器是實(shí)現(xiàn)電壓變換的電氣設(shè)備。在用電端，通過使用配電變壓器將電壓降低 后供給用戶使用。在配電網(wǎng)中，配變直接面向用戶，數(shù)目繁多，安裝位置分散，自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng) 化程度低。我國農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷有著明顯的季節(jié)性，一般最高負(fù)荷都出現(xiàn)在秋忙季節(jié)，其余季 節(jié)用電較少。目前在農(nóng)網(wǎng)中現(xiàn)有的配變臺(tái)區(qū)運(yùn)行的變壓器存在著季節(jié)性負(fù)荷變化幅度比較大 而造成變壓器損耗大的問題，這樣就造成在用電高峰時(shí)，出現(xiàn)嚴(yán)重過載的現(xiàn)象，而在用電淡 季，負(fù)載率極低，出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。這樣不合理的運(yùn)行方式，不僅制約著配電網(wǎng)的 發(fā)展，也給企業(yè)和社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)有技術(shù)中的調(diào)容變壓器控制器只能采用液晶顯示和串口通信的方式讀取數(shù)據(jù)， 維護(hù)人員在查看調(diào)容變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)下載時(shí)，需要手工操作控制器來實(shí)現(xiàn)，存在 著很大的困難和不安全性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例為了解決現(xiàn)有技術(shù)中和有載調(diào)容變壓器交互困難的問題，提供 了 一種有載調(diào)容變壓器控制裝置，包括，處理單元，Zigbee通信單元，電流采樣單元，電壓采樣單元和狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元105， 所述Zigbee通信單元、電流采樣單元、電壓采樣單元和狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元分別與所述處理單元 101相連接；所述電流采樣單元，檢測(cè)供電回路中的電流信息數(shù)據(jù)；所述電壓采樣單元，檢測(cè)供電回路中的電壓信息數(shù)據(jù)；所述Zigbee通信單元，與近距離的終端進(jìn)行無線通信；所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元，監(jiān)測(cè)所述有載調(diào)容變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，向所述處理單元發(fā)送 有載調(diào)容變壓器運(yùn)行狀態(tài)信息；所述處理單元，通過所述電流采樣單元、電壓采樣單元獲取供電回路中的電流信 息數(shù)據(jù)和電壓信息數(shù)據(jù)，并通過所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元獲取所述有載調(diào)容變壓器的運(yùn)行狀態(tài)信 息，將上述信息通過所述Zigbee單元發(fā)送給附近的終端。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例所述裝置的一個(gè)進(jìn)一步的方面，還包括調(diào)容輸出單元，與 所述處理單元相連接，將所述處理單元的控制指令傳送給所述有載調(diào)容變壓器。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例所述裝置的再一個(gè)進(jìn)一步的方面，還包括LED顯示單元， 與所述處理單元相連接，顯示所述處理單元處理數(shù)據(jù)的結(jié)果和/或者控制信息。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例所述裝置的另一個(gè)進(jìn)一步的方面，還包括調(diào)容設(shè)置單元，與所述處理單元相連接，接收用戶的設(shè)置信息。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例所述裝置的另一個(gè)進(jìn)一步的方面，還包括接口單元，與所 述處理單元相連接，通過該接口單元以有線的方式將所述控制裝置的電流、電壓數(shù)據(jù)信息 和運(yùn)行狀態(tài)信息傳送給外接設(shè)備。所述接口單元包括USB接口和/或RS232接口。通過本實(shí)用新型的實(shí)施例，具有Zigbee無線通信單元，可通過專用的智能手持終 端進(jìn)行通信，不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)有載調(diào)容變壓器的運(yùn)行參數(shù)(電流、電壓、有功功率、無功 功率等)和調(diào)容開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，而且能夠修改定值參數(shù)和數(shù)據(jù)下載。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一種有載調(diào)容變壓器控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一種有載調(diào)容變壓器及控制裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3所示為本實(shí)用新型實(shí)施例狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元的電路圖；圖4所示為本實(shí)用新型實(shí)施例調(diào)容輸出單元的電路圖；圖5和圖6所示為本實(shí)用新型實(shí)施例電壓采樣單元和電流采樣單元的電路圖；圖7所示為本實(shí)用新型處理單元接收電壓采集數(shù)據(jù)信息的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。如圖1所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一種有載調(diào)容變壓器控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。包括處理單元101 ,Zigbee通信單元102，電流采樣單元103，電壓采樣單元104和 狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元105。所述Zigbee通信單元102，電流采樣單元103，電壓采樣單元104和狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元 105分別與所述處理單元101相連接。所述電流采樣單元103，用于檢測(cè)供電回路中的電流信息數(shù)據(jù)。所述電壓采樣單元104，用于檢測(cè)供電回路中的電壓信息數(shù)據(jù)。所述Zigbee通信單元102，用于利用Zigbee通信技術(shù)與近距離的終端進(jìn)行無線通 信，用以傳送電流和/或電壓信息數(shù)據(jù)，并且可以將所述有載調(diào)容變壓器的運(yùn)行狀態(tài)信息 傳送給終端，以便于維護(hù)人員查看有載調(diào)容變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)下載，所述Zigbee 是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，是IEEE 802. 15. 4協(xié)議的代名詞。所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元105，用于監(jiān)測(cè)所述有載調(diào)容變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，向所述處理單 元發(fā)送有載調(diào)容變壓器運(yùn)行狀態(tài)信息，所述運(yùn)行狀態(tài)包括有載調(diào)容變壓器開關(guān)的位置狀態(tài) 以及有載調(diào)容變壓器的容量大小。所述運(yùn)行狀態(tài)信息還可以包括有載調(diào)容變壓器負(fù)載側(cè)的
4電流值、電壓值、有功功率、無功功率、功率因素、設(shè)定調(diào)容門限值和時(shí)間定值、臺(tái)區(qū)名稱、臺(tái) 區(qū)地址，調(diào)容開關(guān)高、低容位置信息等。所述處理單元101，通過所述電流采樣單元103、電壓采樣單元104獲取供電回路 中的電流信息數(shù)據(jù)和電壓信息數(shù)據(jù)，并通過所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元105獲取所述有載調(diào)容變壓 器的運(yùn)行狀態(tài)信息，將上述信息通過所述Zigbee單元發(fā)送給附近的終端。通過上述實(shí)施例，可以使得有載調(diào)容變壓器控制裝置與附近的終端進(jìn)行無線通 信，提高了維護(hù)效率，并且減小了用戶操作有載調(diào)容變壓器的危險(xiǎn)性。如圖2所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一種有載調(diào)容變壓器及控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。所述有載調(diào)容變壓器201包括，變壓器單元2011，整流單元2012，濾波單元2013， PWM調(diào)制單元2014，與控制器202連接的DC輸出單元2015。所述變壓器單元2011與所述整流單元2012相連接，所述整流單元2012與濾波單 元2013相連接，蘇搜狐濾波單元2013與市電接口相連接，所述PWM調(diào)制單元2014與控制 器202相連接，所述DC輸出單元2015與所述控制器202相連接。所述變壓器單元2011通過整流單元2012和濾波單元2013采集市電參數(shù)，然后轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)通過DC輸出單元2015傳送給控制器202，所述PWM調(diào)制單元2014接收到所 述控制器202的控制信號(hào)傳送給變壓器單元2011完成調(diào)容開關(guān)的高低容切換功能。其中， 可以通過快速傅里葉計(jì)算得出數(shù)字形式的電壓和電流值。所述控制器202包括，處理單元2021，Zigbee通信單元2022，電壓采樣單元2023， 電流采樣單元20 ，調(diào)容輸出單元2025，LED顯示單元2(^6，調(diào)容設(shè)置單元2027，遙信單元 2028，接口單元 2029ο所述Zigbee通信單元2022，電壓采樣單元2023，電流采樣單元20 ，調(diào)容輸出單 元2025，LED顯示單元2(^6，調(diào)容設(shè)置單元2027，遙信單元2(^8，接口單元20 均與所述 處理單元2021相連接。所述處理單元2021，用于根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)信息輸出調(diào)容指令，通過Zigbee通信單 元2022與附近終端進(jìn)行無線通信，例如采用PIC32MX360F512芯片。所述電流采樣單元20M，調(diào)容輸出單元2025接收所述有載調(diào)容變壓器輸入的數(shù) 字信號(hào)，進(jìn)行電流與電壓的采樣。所述Zigbee通信單元2022與附近終端進(jìn)行無線通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和/或控制 信號(hào)的傳輸。所述遙信單元20 ，用于獲取所述有載調(diào)容變壓器201的運(yùn)行狀態(tài)信息。所述調(diào)容輸出單元2025，用于向所述有載調(diào)容變壓器201輸出調(diào)容控制指令，例 如指令有載調(diào)容開關(guān)的選擇。所述LED顯示單元20 ,用于顯示所述處理單元2021處理數(shù)據(jù)的結(jié)果和/或者控 制信息。所述調(diào)容設(shè)置單元2027，用于接收用戶的設(shè)置信息，例如用戶通過按鍵輸入的設(shè) 置有載調(diào)容開關(guān)的指令。所述接口單元20 ，用于連接外接的讀取或者存儲(chǔ)裝置，用戶可以方便的通過 USB或者RS232接口獲取有載調(diào)容變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，電流、電壓等數(shù)據(jù)信息。如圖3所示為本實(shí)用新型實(shí)施例狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元的電路圖。[0049]調(diào)容開關(guān)的位置信號(hào)通過其輔助觸點(diǎn)引出，輔助觸點(diǎn)在調(diào)容開關(guān)裝置的操動(dòng)機(jī)構(gòu) 中與調(diào)容開關(guān)的傳動(dòng)軸連動(dòng)，上述開關(guān)的輔助觸點(diǎn)實(shí)際上相當(dāng)于繼電器的一組輸出節(jié)點(diǎn)， 輔助觸點(diǎn)位置與調(diào)容開關(guān)的位置一一對(duì)應(yīng)。這樣，只須將輔助觸點(diǎn)的信息采集進(jìn)來就完成 了調(diào)容開關(guān)位置狀態(tài)信號(hào)的采集?？梢圆捎霉怆婑詈想娐稶4進(jìn)行電氣隔離，以保護(hù)裝置不 易受損壞，其中電容用于濾波，二極管是為了保護(hù)光電耦合器U4。如圖4所示為本實(shí)用新型實(shí)施例調(diào)容輸出單元的電路圖。根據(jù)采集的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷，滿足調(diào)容要求后，PIC32MX360F512單片機(jī)輸出 信號(hào)，通過三極管401放大信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，同時(shí)用IN4148去掉繼電器斷開時(shí)線圈 產(chǎn)生的反向電流，保護(hù)繼電器。其中IN4148是只D4元器件，繼電器左邊是繼電器線圈 402，右邊是繼電器的輸出節(jié)點(diǎn)，繼電器的功能是為了擴(kuò)大節(jié)點(diǎn)的輸出容量，單片機(jī)是指 PIC32MX360F512。如圖5和圖6所示為本實(shí)用新型實(shí)施例電壓采樣單元和電流采樣單元的電路圖。數(shù)據(jù)采集實(shí)際上就是一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換的過程，即將有載調(diào)容變壓器采集的三相電 壓、電流模擬量經(jīng)高精度的PT采樣單元、CT采樣單元變成小信號(hào)模擬量，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn) 換為能被單片機(jī)接受和處理的數(shù)字量，在本實(shí)施例中，PT采樣單元采用電壓-電壓變換器 LXYA,額定電壓120V，輸出電壓3. 53V ；CT采樣單元采用電流-電壓變換器LXLF，額定電 流5A，輸出電壓3. 53V，兩種變換器的抗電強(qiáng)度都在3000V以上，相位差< 5，比差非線性度 彡0. 1%，線性范圍在5% 120%，滿足測(cè)量要求。本實(shí)例中采用的LM3M是一款單電源高 性能四通道運(yùn)算放大器產(chǎn)品，具有低輸入偏置電流，最大僅為2nA;低輸出失調(diào)電壓，最大 僅為60 μ V ；低溫漂、低噪聲、高精度，即使在高達(dá)125°C的惡劣環(huán)境下，仍具有相當(dāng)穩(wěn)定性 能。本實(shí)施例中需要采樣電網(wǎng)的三相電壓和三相電流，共6路模擬量，在此給出了其 中一相電壓UA和一相電流IA的模擬量測(cè)量原理圖。如圖7所示為本實(shí)用新型處理單元接收電壓采集數(shù)據(jù)信息的電路圖。本實(shí)施例采用AD7656轉(zhuǎn)換器，AD7656接成6路同步采集輸入，數(shù)據(jù)讀出方式為循 環(huán)輸出，數(shù)據(jù)寬度輸入為16位，采樣速率達(dá)250Kbps，每周波采樣256點(diǎn)。使用處理單元單 片機(jī)的I/O 口啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，AD7656的片選信號(hào)由單片機(jī)上的譯碼電路和空間選通信號(hào)共同 產(chǎn)生，AD的BUSY引腳連接單片機(jī)的外部中斷XINT1，由AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)觸發(fā)單片機(jī)中斷， 單片機(jī)讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果。其中AD7656的Ud-Unl為控制器電壓輸入端子，為控制器外部 測(cè)量電壓輸入端。本實(shí)用新型裝置數(shù)據(jù)處理單元經(jīng)過主程序初始化后開始工作，根據(jù)規(guī)定的采樣間 隔，控制AD轉(zhuǎn)換器各通道采樣保持器同時(shí)采樣，并在每一次采樣后向單片機(jī)請(qǐng)求中斷，讀 取采樣數(shù)據(jù)。當(dāng)AD7656的保持信號(hào)CONVST變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)立即被保持，只 要這時(shí)AD7656的ADC是空閑的，即可進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，由于AD7656有六路通道，如果這時(shí)已有 其它的通道處于保持狀態(tài)，則該通道將等待前面的通道完成轉(zhuǎn)換后才能進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。如果 在一個(gè)時(shí)鐘周期各通道都處于保持狀態(tài)，則通道A先轉(zhuǎn)換，接著通道B，依次類推。本實(shí)用新型有載調(diào)容變壓器控制裝置，通過Zigbee無線通信模塊，在臺(tái)區(qū)50米以 內(nèi)即可與PDA等終端進(jìn)行通信，它不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)有載調(diào)容變壓器的運(yùn)行參數(shù)(電流、電 壓、有功功率、無功功率等)和調(diào)容開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，而且能夠根據(jù)實(shí)際負(fù)載大小修改高、低容調(diào)容的定值參數(shù)，使變壓器可以更加經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)本實(shí)用新型還可以向終端傳送數(shù) 據(jù)。此外，本實(shí)用新型裝置還配有專門的監(jiān)控分析軟件，通過RS232接口 /USB接口查看有 載調(diào)容變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)和事件記錄。同時(shí)，本實(shí)用新型還支持多種通信規(guī)約，方便與其他 配電臺(tái)區(qū)設(shè)備一起使用。 以上所述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn) 一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
而已，并不用于 限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替 換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種有載調(diào)容變壓器控制裝置，其特征在于包括，處理單元，Zigbee通信單元，電流采樣單元，電壓采樣單元和狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元(105)，所 述Zigbee通信單元、電流采樣單元、電壓采樣單元和狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元分別與所述處理單元 (101)相連接；所述電流采樣單元，檢測(cè)供電回路中的電流信息數(shù)據(jù)； 所述電壓采樣單元，檢測(cè)供電回路中的電壓信息數(shù)據(jù)； 所述Zigbee通信單元，與近距離的終端進(jìn)行無線通信；所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元，監(jiān)測(cè)所述有載調(diào)容變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，向所述處理單元發(fā)送有載 調(diào)容變壓器運(yùn)行狀態(tài)信息；所述處理單元，通過所述電流采樣單元、電壓采樣單元獲取供電回路中的電流信息數(shù) 據(jù)和電壓信息數(shù)據(jù)，并通過所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元獲取所述有載調(diào)容變壓器的運(yùn)行狀態(tài)信息， 將上述信息通過所述Zigbee單元發(fā)送給附近的終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括調(diào)容輸出單元，與所述處理單元相 連接，將所述處理單元的控制指令傳送給所述有載調(diào)容變壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括LED顯示單元，與所述處理單元相 連接，顯示所述處理單元處理數(shù)據(jù)的結(jié)果和/或者控制信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括調(diào)容設(shè)置單元，與所述處理單元相 連接，接收用戶的設(shè)置信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括接口單元，與所述處理單元相連 接，通過該接口單元以有線的方式將所述控制裝置的電流、電壓數(shù)據(jù)信息和運(yùn)行狀態(tài)信息 傳送給外接設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述接口單元包括USB接口和/或RS232接口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及有載調(diào)容變壓器領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種有載調(diào)容變壓器控制裝置，Zigbee通信單元，與近距離的終端進(jìn)行無線通信；處理單元，通過電流采樣單元、電壓采樣單元獲取供電回路中的電流信息數(shù)據(jù)和電壓信息數(shù)據(jù)，并通過所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元獲取所述有載調(diào)容變壓器的運(yùn)行狀態(tài)信息，將上述信息通過所述Zigbee單元發(fā)送給附近的終端。通過本實(shí)用新型實(shí)施例的Zigbee無線通信單元，可通過專用的智能手持終端進(jìn)行通信，不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)有載調(diào)容變壓器的運(yùn)行參數(shù)和調(diào)容開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，而且能夠修改定值參數(shù)和數(shù)據(jù)下載。
文檔編號(hào)H02P13/00GK201887716SQ20102063878
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者安世虎, 張東忱, 張海龍, 張重樂, 王福潤 申請(qǐng)人:北京電研華源電力技術(shù)有限公司