CN102377241A - 10～20kV箱式变压器供电智能控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种10～20kV箱式变压器供电智能控制装置，包括信号数据采集电路，信号数据计算判断电路，设备操作电路，控制、报警通信电路；所述信号数据采集电路从箱式变压器供电设备采集到信号数据，输出端头连接所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路，信号数据计算判断电路输出连接所述设备操作电路，控制、报警通信电路，控制、报警通信电路连接配网智能控制中心或电工手机上；本发明利用计算机技术，监测技术，控制技术，通信技术，开发一种用于箱式变压器、负荷开关，400V配电系统的实时状态、数据检测、保护、远程控制系统，对于发展配电智能化起到积极促进作用。

Description

10～20kV箱式变压器供电智能控制装置

技术领域

本发明涉及一种10～20kV箱式变压器供电智能控制技术，具体的说，是一种应用10～20kV供电配电变压器智能控制装置。

背景技术

目前电力系统全面开展智能电网建设，对全电网实行智能控制，智能管理，智能分析。配网智能化仅仅刚开始起步，由于各种原因一直未能全面得到普及应用，对于10～20kV箱式变压器供电智能控制技术研究，也是配网智能化的普及应用一部分，主要针对配电变压器、负荷开关、及以下的400V配电系统，实行智能控制，智能管理，智能分析。

10～20kV箱式变压器供电智能控制技术研究建设，将对配电系统设备安全经济运行起到极大推动，目前在运行的配电变压器、负荷开关、及以下的400V配电系统，由于不能实时监控，基本上是出了故障，由用户通知检修；供电质量低，设备损坏率高，如能全面推广应用10～20kV箱式变压器供电智能控制技术，将能对配电系统智能技术发展起到至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的是通过下面的技术方案来实现的：10～20kV箱式变压器供电智能控制装置包括信号数据采集电路，信号数据计算判断电路，设备操作电路，控制、报警通信电路；

其中，所述信号数据采集电路从箱式变压器供电设备采集到信号数据，输出端头连接所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路，信号数据计算判断电路输出连接所述设备操作电路，所述控制、报警通信电路，控制、报警通信电路输出连接配网智能控制中心或值班电工手机上。

信号数据采集电路包括高压开关位置信号采集电路，低压开关位置信号采集电路，变压器温度信号采集电路，电缆温度信号采集电路，低压电压信号采集电路，低压电流信号采集电路，高压电流信号采集电路，功率因数信号采集电路，零线电流信号采集电路，相线接地信号采集电路，零线断线信号采集电路，谐波信号采集电路；

其中，所述高压开关位置信号采集电路，是从所述高压开关电动操作机构辅助接点处采集位置信号，连接控制、报警通信电路；

所述低压开关位置信号采集电路，是从所述低压开关电动操作机构辅助接点处采集位置信号，连接于控制、报警通信电路；

所述变压器温度信号采集电路，是从变压器温度检测元件数字温度传感器处采集温度数据信号，连接于信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述电缆温度信号采集电路，是将温度检测元件数字温度传感器连接于所述电缆头某一位置，从温度检测元件处采集电缆温度数据信号，连接于信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述低压电压信号采集电路，是将A、B、C三相220V 50Hz交流电经定值的电阻降压后输出适合的电压信号，接于号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的低压电流信号采集电路，是将A、B、C三相电流经电流互感器和负载电阻变换后输出适合要求的电流信号，接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的高压电流信号采集电路，是将高压一相电流经电流互感器和负载电阻变换后输出适合要求的电流信号，接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的功率因数信号采集电路，从有功电能表、无功电能表采集有功、无功电能信号接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的零线电流信号采集电路，从零序电流互感器二次经一定负载电阻输出适合要求的电流信号，接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述的相线接地信号采集电路，从剩余电流保护器采集相线接地信号，接入控制、报警通信电路；

所述的零线断线信号采集电路，从零线断线保护器采集零线断线信号，接入控制、报警通信电路；

所述的谐波信号采集电路，从谐波检测仪采集谐波信号，接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

信号数据计算判断电路包括A/D变换电路、计算判断电路、执行元件；所述的A/D变换电路输入连接所述的信号数据采集电路输出端头，A/D变换电路输出连接所述的数据计算判断电路，数据计算判断电路输出连接所述的执行元件；所述执行元件输出有二端头，一端头连接所述的设备操作电路，另一端头连接所述的控制、报警通信电路。

设备操作电路包括高压开关电动机构的分、合闸控制电路，低压开关电动机构的分、合闸控制电路，无功补偿设备自动投、切装置的控制电路；设备操作电路输入信号分别来自信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路输出端头；

其中，所述高压开关分、合闸控制电路，是指所述操作的高压开关电动机构分、合闸回路；

所述低压开关分、合闸控制电路，是指所述操作的低压开关电动机构分、合闸回路；

所述的无功补偿设备自动投切装置的控制电路，是指所述无功补偿设备自动投切装置的控制电路的自动操作投切回路。

光端机电路包括光纤电缆、光接收电路、光发射电路；所述的光接收电路一端连接光纤电缆，是接收从配网供电智能控制中心传来的信号，将光信号转变为电信号传送给箱式变压器智能控制装置；另一端连接光发射电路，将箱式变压器智能控制装置电信号转变为光信号通过光纤电缆发射给配网供电智能控制中心。

控制、报警通信电路为无线通信电路，无线通信电路包括无线发射电路、无线接收电路；

所述的无线发射电路包括信号输入电路、编码电路、发射电路；所述的信号输入电路与所述的信号数据采集电路、数据计算判断电路连接；所述的信号输入电路输出连接所述编码电路，编码电路连接所述发射电路；是将箱式变压器智能控制装置的信号发射给配电网智能控制中心或值班电工手机上；

无线接收电路包括信号接收电路、译码电路、执行电路；所述信号接收电路连接所述译码电路，译码电路连接所述执行电路，执行电路输出连接所述电源控制箱；是接收从配网智能控制中心或值班电工手机上传来的信号，对箱式变压器供电设备进行控制操作或查看。

该10～20kV箱式变压器供电智能控制装置利用先进的计算机技术，监测技术，控制技术，通信技术，从而开发一种用于配电变压器、负荷开关，400V配电系统的远程控制、实时状态、数据检测智能化的监控装置。本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步性，具体的说，该供电智能化系统技术进步，设计合理，理想的实现箱式变压器供电智能控制，智能管理，智能分析，对于发展电网配电系统自动化控制，将会起到积极的促进作用，该10～20kV箱式变压器供电智能控制装置具体优点：

1、该智能控制装置随时监控箱式变压器供电安全经济运行情况，具有保护功能，及自动装置，根据设定可自动投切变压器、无功电源，操作人员不到设备现场，减少误操作因素，提高供电可靠性。

2、该智能控制装置随时监控箱式变压器供电设备运行技术数据，通过遥测、遥信随时可以看到变压器的电压、电流、温度以及供电设备现场状态。

3、该智能控制装置具有远方操作变压器、无功电源，根据设备现场运行状态需要随时投切的，可进行远方操作，缩短操作设备时间，减少不应有损失。

附图说明

图1是本发明箱式变压器供电智能控制装置组成框图；

图2是本发明所述信号数据采集电路框图；

图3是本发明所述信号数据计算判断电路框图；

图4是本发明所述设备操作电路框图；

图5是本发明所述光端机电路组成框图；

图6A是本发明所述无线发射电路组成框图；

图6B是本发明所述无线接收电路组成框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明：

如图1所示，为本发明10～20kV箱式变压器供电智能控制装置组成框图，该装置包括信号数据采集电路1，信号数据计算判断电路2，设备操作电路3，控制、报警通信电路4；

其中，所述信号数据采集电路从箱式变压器智能控制系统采集到信号数据，输出端头连接信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路，所述信号数据计算判断电路输出连接所述设备操作电路，控制、报警通信电路，所述控制、报警通信电路连接配网智能控制中心或值班电工手机。

从箱式变压器供电设备采集到实时状态与数据信号，分别传输到数据计算判断处理电路，控制、报警通信电路，各种信号数据通过数据计算判断处理电路进行比较，判断出系统设备状态，若是系统设备发生故障启动保护，动作信号传输到设备操作电路进行跳闸，同时传输控制、报警通信电路将系统设备发生的故障报警。当系统设备发生状态变化后，设备操作将系统设备状态变化后情况告知值班电工。当系统设备需要改变状态时，通过远方进行操作，电工不需到设备现场。

图2是本发明所述数据信号采集电路框图，信号数据采集电路包括高压开关位置信号采集电路2A，低压开关位置信号采集电路2B，变压器温度信号采集电路2C，电缆温度信号采集电路2D，低压电压信号采集电路2E，低压电流信号采集电路2F，高压电流信号采集电路2G，功率因数信号采集电路2H，零线电流信号采集电路2I，相线接地信号采集电路2J，零线断线信号采集电路2K，谐波信号采集电路2M；

所述高压开关位置信号采集电路2A，是从所述高压开关电动操作机构辅助接点处采集高压开关位置信号，连接于控制、报警通信电路；当系统设备发生故障时，信号数据计算判断电路发出保护跳闸信号，当高压开关发生变位，就发出报警信号。

所述低压开关位置信号采集电路2B，是从所述低压开关电动操作机构辅助接点处采集开关位置信号，连接于控制、报警通信电路；当低压系统设备发生故障时，信号数据计算判断电路发出保护跳闸信号，低压开关发生变位，就发出报警信号。

所述变压器温度信号采集电路2C，是从变压器温度检测元件数字温度传感器处采集温度数据，连接于信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；当采集温度数据通过数据计算判断比较高出规定值，发出报警信号。

所述电缆温度信号采集电路2D，是将温度检测元件数字温度传感器连接于所述电缆头某一位置，从温度检测元件处采集电缆温度数据，控制、报警通信电路，连接于信号数据计算判断电路；当采集温度数据通过计算比较高出规定值，发出报警信号。

所述电压信号采集电路2E，是将A、B、C三相220V 50Hz交流电经一定值的电阻降压后，适合要求的电压信号输出接入接于信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；当系统参数发生变化，由微机进行计算出有过电压欠电压，就发出过电压、欠电压报警信号，或跳闸信号。

所述的低压电流信号采集电路2F，是将A、B、C三相电流经电流互感器和负载电阻输出适合要求的电流信号，输出接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；当系统参数发生变化，由微机进行计算出过电流参数超规定植，发出过电流报警信号，或跳闸信号。

所述的高压电流信号采集电路2G，是将高压一相电流经电流互感器和负载电阻输出适合要求的电流信号，接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；当系统电力负荷发生变化，由微机进行计算出电流大，如变压器内部发生故障，保护动作跳闸。

所述的功率因数信号采集电路2H，从有功电能表、无功电能表采集有功、无功电能信号接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路，山微机计算功率因数进行比较；根据功率因数大小进行自动投切无功设备。

所述的零线电流信号采集电路2I、从零序电流互感器二次经一定负载电阻输出适合要求的电流信号，接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；当采集零线电流信号数据通过比较高出规定值，就发出报警信号。

所述的相线接地信号采集电路2J，从剩余电流保护器采集相线接地信号，接入控制、报警通信电路；当系统发生相线接地后，发出报警信号。

所述的零线断线信号采集电路2K，从零线断线保护器采集零线断线信号，接入控制、报警通信电路；当系统发生零线断线发出报警信号。

所述的谐波信号采集电路2M，从谐波检测仪采集谐波信号，接入控制、报警通信电路；当系统发生谐波超标发出报警信号。

图3是本发明信号数据计算判断电路框图，信号数据计算判断电路包括：A/D变换电路31、计算判断电路32、执行元件33；所述执行元件输出有二端头，一端头连接所述的设备操作电路，另一端头连接所述的光端机电路。

所述的A/D变换电路31输入连接所述的信号数据采集电路输出端头，A/D变换电路输出连接所述的计算判断电路32，计算判断电路连接所述的执行元件33，执行元件输出一端头连接所述的设备操作电路，另一端头连接所述的控制、报警通信电路。

当所述数据计算判断电路从信号采集电路获得各种信号数据后，信号数据进行A/D变换成适合要求后，输入计算判断电路进行计算比较，比较结果输出给执行元件，进行投切设备或报警。

图4是本发明所述设备操作电路框图，设备操作电路包括高压开关电动机构的分合闸控制电路41，低压开关电动机构的分合闸控制电路42，无功补偿设备自动投切装置的控制电路43；设备操作信号分别来自信号数据计算判断电路输出端头、控制、报警通信电路输出端；

所述高压开关分、合闸控制电路41，是所述操作的高压开关电动机构分、合闸回路；当高压开关获得分、合闸信号后，高压开关进行自动分、合闸操作，高压开关状态改变后进行报警告知。

所述低压开关分、合闸控制电路42，是所述操作的低压开关电动机构分。合闸回路；当低压开关获得开关分、合闸信号后，低压开关进行自动分、合闸操作，低压开关状态改变后报警告知。

所述的无功补偿设备自动投切装置的控制电路43、是所述无功补偿设备自动投切装置的自动操作投切回路；当获得功率因数大小信号后，无功补偿设备自动投切装置自动进行投切操作，无功补偿设备自动投切装置状态改变后报警告知。

图5是本发明所述光端机电路组成框图，光端机电路包括光接收电路1、光发射电路2，光纤电缆3；所述的光接收电路一端连接光纤电缆，是接收从供电智能控制中心传来的信号，将光信号转变为电信号输出传送给箱式变压器供电智能控制装置；另一端连接光发射电路，将电信号转变为光信号通过光纤电缆发射给配电智能控制中心。

当向外发射信号时，光端机电路按规定进行编码，编码后进行向外发射信号。当接收某种信号后，光端机电路按规定进行解码传输给执行电路。

当值班人员对系统设备需要进行远方操作时，可通过光纤电缆电路传输操作信号，这样可以缩短很多时间，并提高安全可靠性。当值班人员对系统设备需要进行巡视检查时，可在配网智能控制中心通过光纤电缆电路进行逐台检查各种运行情况。

图6A是本发明所述无线通信发射电路组成框图；无线通信电路包括无线发射电路、无线接收电路；所述的无线发射电路包括信号输入电路61、编码电路62、发射电路63；所述的信号输入电路连接电源控制箱，所述的信号输入电路输出连接所述编码电路，编码电路连接所述发射电路；是将箱式变压器供电智能控制装置的信号发射给配电网智能控制中心或电工手机上；

当获得箱式变压器设备发生异常变化后的信号，立即将信号进行编码发射给电工手机上及配电网智能控制中心。

图6B是本发明所述无线通信接收电路组成框图；所述无线接收电路包括信号接收电路65、译码电路66、执行电路67；所述信号接收电路连接所述译码电路，译码电路连接所述执行电路，执行电路输出连接所述箱式变压器供电智能控制装置；接收从配电网智能控制中心或电工手机上传来的信号，对供电设备进行控制操作或查看。

无线通信电路可采用手机模块，互联网。

当箱式变压器供电设备需要投入或退出操作时，可以通过无线接收电路远方遥控进行操作，不需到供电设备现场，可以节约时间。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种10～20kV箱式变压器供电智能控制装置，其特征在于：包括信号数据采集电路，信号数据计算判断电路，设备操作电路，控制、报警通信电路；

其中，所述信号数据采集电路从箱式变压器供电设备采集到信号数据，输出端头连接所述信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路，信号数据计算判断电路输出连接所述设备操作电路，所述控制、报警通信电路，控制、报警通信电路输出连接配网智能控制中心或值班电工手机上。

2.根据权利要求1所述的10～20kV箱式变压器供电智能控制装置，其特征在于：信号数据采集电路包括高压开关位置信号采集电路，低压开关位置信号采集电路，变压器温度信号采集电路，电缆温度信号采集电路，低压电压信号采集电路，低压电流信号采集电路，高压电流信号采集电路，功率因数信号采集电路，零线电流信号采集电路，相线接地信号采集电路，零线断线信号采集电路，谐波信号采集电路；

其中，所述高压开关位置信号采集电路，是从所述高压开关电动操作机构辅助接点处采集位置信号，连接控制、报警通信电路；

所述低压开关位置信号采集电路，是从所述低压开关电动操作机构辅助接点处采集位置信号，连接于控制、报警通信电路；

所述变压器温度信号采集电路，是从变压器温度传感器处采集温度数据信号，连接于信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述电缆温度信号采集电路，是将温度传感器连接于所述电缆头某一位置，从温度检测元件处采集电缆温度数据信号，连接于信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述低压电压信号采集电路，是将A、B、C三相220V 50Hz交流电经一定值的电阻降压后输出适合的电压信号，接于号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述低压电流信号采集电路，是将A、B、C三相电流经电流互感器和负载电阻变换后输出适合要求的电流信号，接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述高压电流信号采集电路，是将高压一相电流经电流互感器和负载电阻变换后输出适合要求的电流信号，接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述功率因数信号采集电路，从有功电能表、无功电能表采集有功、无功电能信号接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述零线电流信号采集电路，从零序电流互感器二次经一定负载电阻输出适合要求的电流信号，接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路；

所述相线接地信号采集电路，从剩余电流保护器采集相线接地信号，接入控制、报警通信电路；

所述零线断线信号采集电路，从零线断线保护器采集零线断线信号，接入控制、报警通信电路；

所述谐波信号采集电路，从谐波检测仪采集谐波信号，接入信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路。

3.根据权利要求1所述的10～20kV箱式变压器供电智能控制装置，其特征在于：信号数据计算判断电路包括A/D变换电路、计算判断电路、执行元件；所述的A/D变换电路输入连接所述的信号数据采集电路输出端头，A/D变换电路输出连接所述的数据计算判断电路，数据计算判断电路输出连接所述的执行元件；所述执行元件输出有二端头，一端头连接所述的设备操作电路，另一端头连接所述的控制、报警通信电路。

4.根据权利要求1所述的10～20kV箱式变压器供电智能控制装置，其特征在于：设备操作电路包括高压开关电动机构的分、合闸控制电路，低压开关电动机构的分、合闸控制电路，无功补偿设备自动投、切装置的控制电路；设备操作电路输入信号分别来自信号数据计算判断电路，控制、报警通信电路输出端头；

其中，所述高压开关分、合闸控制电路，是指所述操作的高压开关电动机构分、合闸回路；

所述低压开关分、合闸控制电路，是指所述操作的低压开关电动机构分、合闸回路；

所述的无功补偿设备自动投切装置的控制电路，是指所述无功补偿设备自动投切装置的控制电路的自动操作投切回路。

5.根据权利要求1所述的10～20kV箱式变压器供电智能控制装置，其特征在于：光端机电路包括光纤电缆、光接收电路、光发射电路；所述的光接收电路一端连接光纤电缆，是接收从配网供电智能控制中心传来的信号，将光信号转变为电信号传送给箱式变压器智能控制装置；另一端连接光发射电路，将箱式变压器智能控制装置电信号转变为光信号通过光纤电缆发射给配网供电智能控制中心。

6.根据权利要求1所述10～20kV箱式变压器供电智能控制装置，其特征在于：控制、报警通信电路为无线通信电路，无线通信电路包括无线发射电路、无线接收电路；

所述无线发射电路包括信号输入电路、编码电路、发射电路；所述的信号输入电路与所述的信号数据采集电路、数据计算判断电路连接；所述的信号输入电路输出连接所述编码电路，编码电路连接所述发射电路；是将箱式变压器智能控制装置的信号发射给配电网智能控制中心或值班电工手机上：

无线接收电路包括信号接收电路、译码电路、执行电路；所述信号接收电路连接所述译码电路，译码电路连接所述执行电路，执行电路输出连接所述电源控制箱；是接收从配网智能控制中心或值班电工手机上传来的信号，对箱式变压器供电设备进行控制操作或巡视查看。

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