CN105633973B - 变压器空载运行自动控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种变压器空载运行自动控制装置，包括控制器、低压功率/电流检测装置、功率计算装置、低压分/合闸执行装置、高压分/合闸执行装置，低压功率/电流检测装置将从低压电流检测部件及低压电压检测部件获得的信号发送，功率计算装置，功率计算装置据此计算功率及电流值并将计算结果发送至控制器，控制器的中央处理器将计算结果与设定值进行判断，通过低压分/合闸驱动模块、高压分/合闸驱动模块向低压分/合闸执行装置、高压分/合闸执行装置输出驱动信号，控制变压器的通断。本发明通过合理、自动地控制变压器投切从而有效地降低线路空载损耗，同时也提高变压器安全运行时间和使用寿命。

Description

变压器空载运行自动控制装置
技术领域
本发明属于电力系统配电变压器技术领域，具体地设计一种变压器空载运行自动控制装置。
背景技术
随着社会经济的快速发展，电力已成为农业发展的重要保证。近年来，供电企业统筹安排、科学谋划，先后进行了农村电网改造和县城电网改造工程，但是受政策和资金制约，农业排灌电力设施和农业用电管理未得到明显改善。
尤其是在布点较密的农排台区，线路运行的时间相对不集中，造成空载运行时间较多，在蔬菜大棚种植区，蔬菜用电频繁投切且用电量小，有的农排台区的部分养殖业因为环保因素移居田间，造成部分台区长年处于无负荷运行状态或轻负荷状态，造成线路空载损耗，甚至在损耗严重地区，月线损耗可以达到4%左右，造成电力能源的极大浪费，而传统的电力变压器投切方式为人工操作，操作不便且节能效果不理想。
发明内容
为了科学、合理、有效地降低线路空载损耗，本发明技术方案如下：
一种变压器空载运行自动控制装置，包括控制器、低压功率/电流检测装置、功率计算装置、低压分/合闸执行装置、高压分/合闸执行装置，控制器包括中央处理器、时钟模块、远程控制接口、人机交换模块、开关状态判断模块、低压分/合闸驱动模块、高压分/合闸驱动模块、485功率检测接口、232外扩接口，控制器的输出端分别连接低压分/合闸执行装置、高压分/合闸执行装置，其特征在于：低压功率/电流检测装置从低压电流检测部件及低压电压检测部件获得检测信号，功率计算装置根据所述检测信号计算功率及电流，然后将计算结果通过485功率检测接口发送到控制器的中央处理器，中央处理器根据所接收的计算结果与设定值进行判断，通过低压分/合闸驱动模块、高压分/合闸驱动模块向低压分/合闸执行装置、高压分/合闸执行装置输出驱动信号，控制变压器的通断。
该自动控制装置还包括开关状态检测装置，用于对高压分/合闸执行装置的开关状态进行检测，并将检测到的开关状态信号输出至控制器的开关状态判断模块，并通过开关状态判断模块将判断结果发送到中央处理器，如果执行装置的开关状态未达到期望，中央处理继续向对应的分/合闸驱动模块输出驱动信号，以保证低、高压侧开关的准确分合。
附图说明
图1是本发明的自动控制装置的系统原理框图。
图2是本发明的自动控制装置的电路结构框图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明的变压器空载运行自动控制装置，包括控制器、功率/电流检测装置、低压分/合闸执行装置、高压分/合闸执行装置，其中功率/电流检测装置将检测到的功率信号和电流信号发送至控制器，功率/电流检测装置通过低压电流检测部件及低压电压检测部件连接至变压器配电箱母线，控制器的输出端分别连接低压分/合闸执行装置、高压分/合闸执行装置。
控制器包括中央处理器、时钟模块、远程控制接口、人机交换模块、开关状态判断模块、低压分/合闸驱动模块、高压分/合闸驱动模块、485功率检测接口、232外扩接口。远程控制器通过远程控制接口将远程控制信号输出给中央处理器。该远程控制器包括红外遥控器。
该自动控制装置还包括开关状态检测装置，用于对高压分/合闸执行装置的开关状态进行检测，并将检测到的开关状态信号输出至控制器的开关状态判断模块。
控制器与高压分/合闸执行装置置于同一控制箱a内，解决了原有此类产品中驱动与执行机构、反馈信号连线长导致的故障率高的问题，也解决了线路断线、短路后造成开关误动及拒动的弊端。
功率计算装置与低压电流/功率检测装置置于同一控制箱b内，解决了原有此类产品中功率计算与电流、功率检测元件线连线长，如遇断线，使电流、功率计算电路误判为无电流、功率，使高压开关误断的安全事故的弊端。
控制箱a、控制箱b采用国际上通用的MODBUS 485协议进行数字通信，物理连接可采用双绞屏蔽线进行长距离连接。通信采用异步串行、半双工传输方式。控制器实时发送数据，功率计算装置根据发送的数据要求上传计算后的数据，控制器根据接收到的数据与发送的数据进行数据正确性校验，校验正确正确后取出计算好的电流、功率数值。由控制器中央处理器对取出的电流、功率数值与内部的设定值进行比较计算，根据计算结果对执行机构发出相应的指令。
虽然图中未示出，低压功率/电流检测装置还包括A/D模数转换电路，用于将低压电流检测部件及低压电压检测部件获得的模拟信号转换为数字信号，然后将转换后的数字信号发至功率计算装置。
控制器预留外接232接口可通过增加DTU模块实现远程控制，并实时检测变压器的运行参数，对变压器的超压、超载、缺相运行进行检测，实时切断故障变压器，保护电网的安全运行
本发明的工作原理如下：
低压功率/电流检测装置通过低压电流检测部件及低压电压检测部件对变压器的模拟信号三相电流、电压进行检测并将检测得到的模拟信号A/D模拟数字转换电路转换成数字信号，并将转换后的数字信号发送至功率计算装置以计算功率及电流值，并将计算结果通过485接口连接至控制器的中央处理器。
当中央处理器判断三相中电流值均小于设定值并且功率值小于设定值时开始计时，当计时时长等于设定的延时时长（0--99小时59分59秒），中央处理器输出关断信号至低压分/合闸驱动模块，低压分/合闸驱动模块输出驱动信号至低压分/合闸执行装置，断开低压侧开关，然后再经过设定的延时时长（1-100秒）后，中央处理器输出关断信号至高压分/合闸驱动模块，高压分/合闸驱动模块输出驱动信号至高压分/合闸执行装置，断开高压侧开关。通过开关状态检测装置对低压分/合闸执行装置和高压分/合闸执行装置的当前开关状态进行检测，并将将检测得到的信号发送至开关状态判断模块，并将判断结果发送到中央处理器，如果执行装置的开关状态未达到期望，中央处理继续向对应的分/合闸驱动模块输出驱动信号，以保证低、高压侧开关的准确分合。
在高压侧开关处于分闸的状态下，如果当前时间达到设定的合闸时间（可设定每星期的任一天任一时间），中央处理器输出驱动信号至高压分/合闸驱动模块，通过高压分/合闸执行装置使得高压侧开关合闸，延时到设定值（1-100秒）时，中央处理器输出驱动信号至低压分/合闸驱动模块，通过低压分/合闸执行装置接通低压侧开关，恢复低压侧供电。
当中央处理向对应的分/合闸驱动模块输出的驱动信号时长，在设定的时间内(比如1-9.9秒)无法检测到开关状态信号时，中央处理停止向对应的分/合闸驱动模块输出驱动信号以保证控制执行机构的安全。
当变压器在断电状态，有农户需用在未达到设定的供电时间前用电时，用遥控器四位密码可以提前达到设定用电时间，使变压器恢复运行。
为了确保高压开关不带负载分断，中央处理器与功率计算装置之间以固定频率（比如每秒10次）通过RS485通信进行数据交换，该控制装置还具有指示装置，用于指示功率/电流检测装置与中央处理器之间所进行的RS485通信是否正常，如果RS485通讯异常，出现中央处理器无法正常读取、发送数据，则中央处理器会通过驱动电路输出一高电平，经电阻恒流、降压驱动指示装置（比如3MM的红色高亮LED二极管）进行异常指示，指示功率、电流检测信号断线。在通信异常时，中央处理器无法对变压器的负载作出准确判断，跳闸延时时间累计会暂停，高压开关不做分闸工作，防止带负载切断高压。
当自动控制部分与遥控部分有故障时。可以通过拉闸杆手动操作机械机构，对高压侧开关进行分合闸操作，对变压器进行恢复和切断供电的操作。手动操作不受控制器的干预。

Claims (6)

1.一种变压器空载运行自动控制装置，包括控制器、低压功率/电流检测装置、功率计算装置、低压分/合闸执行装置、高压分/合闸执行装置，控制器包括中央处理器、时钟模块、远程控制接口、人机交换模块、低压分/合闸驱动模块、高压分/合闸驱动模块、485功率检测接口、232外扩接口，控制器的输出端分别连接低压分/合闸执行装置、高压分/合闸执行装置，其特征在于：
控制器与高压分/合闸执行装置置于控制箱a内,功率计算装置与功率/电流检测装置置于控制箱b内；控制箱a与控制箱b之间采用MODBUS 485协议进行数字通信，功率计算装置将低压功率/电流检测装置获得的电流和电压信号进行功率及电流运算，并将运算结果发送至控制器；控制器的中央处理器根据运算结果发出相应指令，通过低压分/合闸驱动模块、高压分/合闸驱动模块向低压分/合闸执行装置、高压分/合闸执行装置输出驱动信号，控制变压器的通断；
所述自动控制装置还包括开关状态检测装置，控制器还包括开关状态判断模块，其中开关状态检测装置用于对高压分/合闸执行装置、低压分/合闸执行装置的开关状态进行检测，并将检测到的开关状态信号输出至开关状态判断模块，并通过开关状态判断模块将判断结果发送到中央处理器，如果执行装置的开关状态未达到期望，中央处理器继续向对应的分/合闸驱动模块输出驱动信号，以保证低、高压侧开关的准确分合。
2.如权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于：当中央处理器向对应的分/合闸驱动模块输出的驱动信号时长，在设定的时间内无法检测到开关状态信号时，中央处理器停止向对应的分/合闸驱动模块输出驱动信号以保证控制执行机构的安全。
3.如权利要求2所述的自动控制装置，其特征在于：设定的时间时长为1-9.9秒。
4.如权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于：当中央处理器得到的三相电流值均小于电流设定值并且功率值小于功率设定值时开始计时，当计时时长等于设定的第一延时时长，中央处理器输出关断信号至低压分/合闸驱动模块，低压分/合闸驱动模块输出驱动信号至低压分/合闸执行装置，断开低压侧开关，然后再经过设定的第二延时时长后，中央处理器输出关断信号至高压分/合闸驱动模块，高压分/合闸驱动模块输出驱动信号至高压分/合闸执行装置，断开高压侧开关。
5.如权利要求4所述的自动控制装置，其特征在于：所述的第一延时时长为0--99小时59分59秒中之一，所述第二延时时长为0-100秒中之一。
6.如权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于：还包括指示装置，用于指示功率/电流检测装置与中央处理器之间所进行的RS485通信是否正常，如果RS485通讯异常，则指示装置会进行指示，在通信异常时，中央处理器无法对变压器的负载作出准确判断，跳闸延时时间累计会暂停，不做分闸工作，防止带负载切断高压。
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