CN102654770A - 主变油温及绕组温控仪智能检定系统 - Google Patents
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Abstract
一种主变油温及绕组温控仪智能检定系统，涉及电力系统温控仪校验技术领域。包括工控主机、数据采集头、标准温度槽、被测温控仪；工控主机通过USB接口扩展成至少4个RS232接口与至少4个标准温度槽相连接，数据采集头一端通过RS232接口与工控主机相连接，另一端与被测温控仪连接；被测温控仪的传感器插入标准温度槽中；工控主机内置有小功率无线数据传输模块，能将现场检测数据实时的发送给后台监控系统；具备4个独立运行的检测通道，可以同时检测4台温控仪。实现温控仪校验的智能检定，提高了温控仪检定的技术水平和检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统温控仪校验技术领域，特别是一种主变油温及绕组温控仪智能检定系统。
背景技术
目前，国内部分温控仪厂家和高校做过相关方面的研究。发明人通过四川省科学技术信息研究所检索并出具的查新报告了解到，《仪表技术与传感器》2002年第01期杂志公开了名为“一种实用视觉识别的仪表自动检定系统”，一篇文章，作者严义。该系统是基于图像处理和神经网络识别技术的温控仪表自动检定系统。华东理工大学杨长春老师发表过名为《采用LonWorks网络的温控仪自动校验系统》的文章，LonWorks是一种P2P的对等网络，可以同时校验多台温控仪。但温控仪自动校验系统的重点应该是如何优化校验方法和过程，保证数据采集的精度和可靠，至于数据的传递是个次要问题。同时该系统具有一定局限性，尚未实现真正的温控仪校验过程智能化，第一，没有实现远程控制，操作平台仍在检验间，试验人员仍无法改善工作环境，不能避免有害气体的吸入；第二，系统没有管理模块，不能实现数据的自动记录，无法自动生成温控仪的原始记录。发明人以变压器油温及绕组温控仪的数字化、一体化、智能化检定为目标，开发并实现传统温控仪检定技术与现代自动控制理论相结合的智能检定平台，规范检定流程，提高检定质量和效率、可在全国电网系统及温控仪生产厂家中进行推广应用。
发明内容
本发明目的是提供一种主变油温及绕组温控仪智能检定系统，提高温控仪检定的技术水平和检测效率；解决当前检定过程效率低下，人员劳动强度大，油槽中挥发出来的有害物质对人体健康危害极大等问题；实现从入网非电量技术监督工作的检定中及时发现设备缺陷，主动维护的技术跨越。
通过以下技术方案实现了本发明的目的：一种主变油温及绕组温控仪智能检定系统，包括工控主机、数据采集头、标准温度槽、被测温控仪；所述工控主机通过USB接口扩展成至少4个RS232接口与至少4个标准温度槽相连接，所述数据采集头一端通过RS232接口与工控主机相连接，另一端与被测温控仪连接；被测温控仪的传感器插入标准温度槽中；所述数据采集头、标准温度槽、被测温控构成独立运行的检测通道CH1、CH2、CH3、CH4。
进一步地，所述工控主机内设置有为数据采集头提供+5V工作电压，给被测温控仪提供维持其正常工作的+24V电压，同时使用瞬变抑制二极管P6KE30CA保护4个RS232通讯接口的电源板。
进一步地，所述工控主机内设置有与后台计算机建立点对点的无线数据连接的无线模块。
进一步地，所述数据采集头主要由AD采样电路、数据处理电路、电源电路构成。
主变油温及绕组温控仪智能检定系统是基于工控主机并附加专设外部设备而构成的温控仪自动校验系统，是用于对温控仪进行自动检定的装置，具备4个独立运行的检测通道，可以同时独立检测4台温控仪。工控主机为便携式，方便户外使用，同时结构强度好，防护等级高。主变油温及绕组温控仪智能检定系统可以为温控仪提供24V工作电源，不需要外接电源。测量精度高，该系统模拟量采集精度为0.2级，开关信号响应速度快。
与现有技术比较，本发明的有益效果是：
1、将温控仪、油温槽、远传数据读取、接点整定数据记录等多个过程进行自动化的控制和统一，首次实现温控仪校验的智能检定。
2、能给出校验温控仪的温度升降曲线，通过曲线图可以观察到整个温度范围温控仪的动态特性，这是当前检定手段所不能实现的。根据温控仪的动态特性可以科学设置标准温度槽的保温时间。
3、具备数据无线传输功能，方便温控仪现场预试维护使用，解决了变电站分室内变电站和室外变电站，从主控室到主变存在的布线问题。
4、首次实现接点上切换值和下切换值的自动记录，着重对接点动作误差限、接点切换差、故障报警、风机启停、高温报警、高温跳闸等进行测试和监控，并做出正常与否的判断。
附图说明
图1是本发明智能检定系统结构框图示意图。
图2是本发明智能检定系统实施例示意图。
图3、3-1是本发明所述工控主机电源模块部分电路示意图。
图4、4-1、4-2是本发明所述无线数据传输模块电路图示意图。
图5是本发明所述数据采集头电路图示意图。
具体实施方式
参见图1，图2可知，本发明包括工控主机1、数据采集头2、标准温度槽3、被测温控仪4。工控主机1是使用开放式仪器平台的专用开发平台。外部设备包括数据采集头2，标准温度槽3采用美国标准温度槽FLUKE9171。每个检测通道由一个数据采集头2，一台标准温度槽3 和一台被检测的温控仪4组成，构成独立运行的检测通道CH1、CH2、CH3、CH4。所述数据采集头2一端通过RS232接口与工控主机1相连接，另一端与被测温控仪4连接；被测温控仪4的传感器4-1插入标准温度槽3中。
工控主机1通过USB接口扩展成至少4个RS232接口与至少4个标准温度槽3相连接，工控主机1通过4个接口分别向4个通道的标准温度槽FLUKE9171发送控制命令，4台标准温度槽FLUKE9171也通过这4个RS232接口分别向工控主机1发送温度数据。工控主机1内设置有为数据采集头2提供+5V工作电压，给被测温控仪4提供维持其正常工作的+24V电压，同时使用瞬变抑制二极管P6KE30CA保护4个RS232通讯接口的电源板。
参见图3、图3-1，电源板在系统中的作用是为数据采集头2提供+5V的工作电压，并且给温控仪提供维持其正常工作的+24V电压。同时使用瞬变抑制二极管P6KE30CA保护4个RS232通讯接口。系统中的工控主机1通过这四个RS232串口与数据采集头2通讯来建立数据连接。 开关电源的+12V电压通过线性稳压集成电路7805稳压后，输出+5V的数据采集头2工作电压。这里采用7805稳压提供+5V的原因是避免某一通道数据采集头电源或者连接电缆发生故障时影响其它通道。温控仪的+24V工作电压是通过独立的变压器将220V交流电降压后整流成约34V的直流电，并通过线性稳压集成电路7824稳压到+24V输出。
参见图4、图4-1、图4-2，所述工控主机1内设置有与后台计算机建立点对点的无线数据连接的无线模块即工控主机内1置无线模块板，其上面安装了一块杭州威步科技的UTC4432无线透传模块，用来和后台计算机建立点对点的无线数据连接来传递被测温控仪校验数据。从图4可知，WB4432的接口是TTL电平的串行接口，因此在无线模块板上使用一片SP232电平转换芯片来匹配它与工控主机1的RS232接口。
参见图5可知，数据采集头2主要由AD采样电路、数据处理电路、电源电路构成。数据采集头2的AD采样电路与数据处理电路，主要采用工业级51类单片机STC12A5C60与数模转换芯片AD7705构成；采用AnalogDevices公司生产的AD7705，是一片2通道16位 Σ-Δ型A/D转换芯片。它通过SPI总线与单片机STC12A5C60连接。
A/D转换芯片输入端设计了一个T型滤波器，用以滤出输入信号中的高频信号。输入可以有两种方式：电流或电阻输入。通过跳线JP1，JP2，JP3来选择。当测量电阻输入时需要一个测量激励电流，因此设计了一个由AD8276和AD8603，AD780构成的恒流源，这个恒流源输出一个2.5mA的恒定电流。AD780同时给模数转换芯片AD7705和恒流源电路提供+2.5V基准点压。
数据采集头2可以采集6路干结点开关量输入。在数据采集器输出端子上加有+24V辅助电压，而单片机的工作电压是5V，所以单片机I/O引脚不能直接连接开关量输入。本系统设计了一个电平隔离和滤波电路来实现电平隔离和消除开关结点闭合或断开瞬间的跳动。图中以DIN5这一路为例，D3隔离电平，R9，C9构成滤波电路。
为数据采集头2提供电源的电路中，JDQ1，JDQ2两个继电器用以接通或者断开测量输入信号和温控仪4工作电压。防止在接线的时候损坏数据采集头2或者温控仪4。
SP232电平转换芯片将单片机串口的TTL电平转换成RS232标准的电平。这个串口是数据采集头2的固件下载接口，也是与主机通讯的接口。两个瞬变抑制二极管SMAJ30CA用来保护串口。三个发光二极管用来分别显示数据采集状态和通讯口的数据收发状态。
本发明工作过程实施例：所述数据采集头2通过RS232接口与工控主机1相连接，另一端与被测温控仪4连接；被测温控仪4的传感器4-1插入标准温度槽3中。数据采集头2以9600的固定波特率每0.5秒向工控主机1发送一次采集到的温控仪4数据；当温控仪4的开关接点动作时，数据采集头2会立即发送一条数据给工控主机1，工控主机1可以立即记录下开关接点的动作温度。数据采集头2一方面提供给温控仪4运行需要的24V的偏置电源，同时对被测温控仪4的毫安远传输出信号进行采集，将采集后的信号转换为温度数值通过标准101规约发送给工控主机1。数据采集头2同时接入被测温控仪4开关接点回路，将开关动作的动作值、返回值、开关变位情况通过通讯送到工控主机1的主处理模块对上面的数据进行统一的处理。
工控主机1内置的无线模块的无线通讯作用范围在开阔地方可以到达2000米。该无线数传电台工作频率为433MHz，已经属于射频的范围，因此传输距离会受到实际使用环境的影响，但在钢筋混凝土建筑室内应用仍然可以保证50米范围内可靠传输。
Claims (4)
1.一种主变油温及绕组温控仪智能检定系统，其特征在于，包括工控主机（1）、数据采集头（2）、标准温度槽（3）、被测温控仪（4）；所述工控主机（1）通过USB接口扩展成至少4个RS232接口与至少4个标准温度槽（3）相连接；所述数据采集头（2）一端通过RS232接口与工控主机（1）相连接，另一端与被测温控仪（4）连接；被测温控仪（4）的传感器（4-1）插入标准温度槽（3）中；所述数据采集头（2）、标准温度槽（3）、被测温控（4）构成独立运行的检测通道CH1、CH2、CH3、CH4。
2.根据权利要求1所述的主变油温及绕组温控仪智能检定系统，其特征在于，所述工控主机（1）内设置有为数据采集头（2）提供+5V工作电压，给被测温控仪（4）提供维持其正常工作的+24V电压，同时使用瞬变抑制二极管P6KE30CA保护4个RS232通讯接口的电源板，其分别与数据采集头2的电路连接。
3.根据权利要求1所述的主变油温及绕组温控仪智能检定系统，其特征在于，所述工控主机（1）内设置有与后台计算机建立点对点的无线数据连接的无线模块。
4.根据权利要求1所述的主变油温及绕组温控仪智能检定系统，其特征在于，所述数据采集头（2）主要由AD采样电路、数据处理电路、电源电路构成，AD采样电路通过SPI总线与数据处理电路连接，电源电路通过SP232芯片与数据处理电路连接。
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