CN106372285A - 基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端，包括人机操作模块、数据采集模块、中央处理器、预测分析模块、物理模型建立模块、虚拟参数作动模块、虚拟参数模块和仿真分析模块，虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块自动提取数据给虚拟参数模块，所述虚拟参数模块接收结果并自动显示数据。本发明通过北斗模块采用短报文通讯的方式进行数据的传输，降低了成本的同时，保证了数据的实时传输；实现了变压器电流、温度以及电压的实时监测，自带数据评估分析功能；且可以根据检测到的数据进行变压器后期发展情况的仿真模拟分析，也可以进行变压器参数优化方案的模拟分析。
Description
技术领域
本发明涉及电气领域，具体涉及一种基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端。
背景技术
配电电力变压器是一种将某一数值的交流电压(电流)变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压(电流)的设备。它内部的绝缘衬垫和支架，大多采用纸、棉纱、布、木材等有机可燃物质，并有大量的绝缘油。因此，它的火灾危险性在于易燃烧，且变压器一直处于过载会减少使用寿命，而且会使内部温度过高，可燃的绝缘材料和绝缘油在高温下会分解燃烧，并产生大量气体，使变压器内部的压力急剧增加，造成外壳爆裂，大量喷油，燃烧的油流又进一步扩大了火灾危害，并造成大面积停电，影响正常的生产和生活。目前现有技术中的大多需基于通讯线路的铺设进行变压器电流、电压以及温度数据的采集发送，成本高的同时，一旦信号出现问题，便会造成数据传输的中断，且所检测到的数据都是孤立的，表面的，无法进行变压器未来情况的仿真分析，
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端，通过北斗模块采用短报文通讯的方式进行数据的传输，降低了成本的同时，保证了数据的实时传输；实现了变压器电流、温度以及电压的实时监测，自带数据评估分析功能；且可以根据检测到的数据进行变压器后期发展情况的仿真模拟分析，也可以进行变压器参数优化方案的模拟分析。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端，包括
人机操作模块，用于输入各种控制命令和数据，并将输入的控制命令发送到中央处理器；
数据采集模块，用于进行待监测变压器电流、电压、温度的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器；
中央处理器，用于接收数据采集模块发送的数据，并将这些数据用其对应的北斗信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的数据发送到预测分析模块；还用于将完成标记的数据转换成物理模型建立模块所能识别的数据格式发送到物理模型建立模块；用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块；还用于根据接收到的传感器数据进行散热装置、制冷装置、报警模块的相应的命令的输出；
预测分析模块，用于根据接收到的数据进行变压器情况的评估预测分析，并将得到的结果预测发送到显示屏以及指定的移动终端，发送到指定的数据库进行储存；
物理模型建立模块，用于根据中央处理器所发送的数据和控制命令在素材库内调用相应的数据生成各种变压器物理模型；
虚拟参数作动模块，用于驱动参数变化的，与物理模型建立模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟参数模块，为在变压器物理模型中插入的能直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；
仿真分析模块，包括Element：广义单元为仿真分析的真实对象，这种载体主要是物理存在的实际结构或部件；Property：特性为一些分析对象上静态的共用属性信息，如材料、截面等；Load：载荷为加载在这些分析载荷上外部影响因素或条件，如受力载荷、温度载荷、边界条件等；Analysis：分析为各类具体的仿真分析方法和评估方法；Result：计算得到的数据以及基于数据处理的表格、云图、报告；Variable：设计变量是模型中可变量的标识，包括结构参数、特性参数以及载荷参数等；Target：设计目标是最终用于衡量模型的好坏或合理性的指标或指标的处理结果；Constraint：设计约束是系统在考虑优化时需要遵守的规则，如安全裕度需要满足最低要求等；OptAlgorithm：优化设计方法是各类进行优化设计的具体算法；OptResult：优化结果通过优化计算得到的设计变量的最优取值
虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块自动提取数据给虚拟参数模块，所述虚拟参数模块接收结果并自动显示数据。
优选地，所述数据采集模块包括
电流检测装置，包括电流互感器、电流互感器信号调理电路和北斗模块，电流互感器用于采集变压器输出级的电流信号，电流互感器信号调理电路将所得电流信号转换成电压信号通过北斗模块输出至中央处理器；
温度检测装置，包括温度传感器、温度传感器信号调理电路和北斗模块，温度传感器采集变压器油箱温度，将温度变化转换为电阻变化，温度传感器信号调理电路将温度传感器的电阻值转换为电压信号通过北斗模块输出至中央处理器；
电压检测装置，包括电压互感器和北斗模块，电压互感器用于采集变压器输出级的电压信号，所采集到的电压信号通过北斗模块输出至中央处理器。
优选地，所述预测分析模块包括
图形绘制模块，用于绘制并监测根据所述监测数据得出的各种曲线图
对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果。
优选地，所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时空效应曲线即时态曲线和空间效应曲线，所述时态曲线显示了各监测点的原始数据或变形数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随监测点位置的变化规律。
优选地，还包括两个显示屏，其中一个显示屏用于进行所构建的物理模型的显示；另一个显示屏用于进行其他需要显示的数据的显示。
优选地，还包括转移节点模块，用于改变物理模型构建模块内转移节点的位置、方向设置，使变压器物理模型运动；还用于根据接收的控制命令进行电变压器物理模型的分解、切割、放大和缩小。
优选地，所述报警模块包括
语音报警模块，用于根据中央处理器发送的控制命令发出语音报警；
短信编辑发送模块，用于根据中央处理器模块发送的控制命令发送预警短信至指定的移动终端；发送的短信至少包括变压器型号、变压器所在位置以及目前数据采集模块所检测到的数据。
本发明具有以下有益效果：
通过北斗模块采用短报文通讯的方式进行数据的传输，降低了成本的同时，保证了数据的实时传输；实现了变压器电流、温度以及电压的实时监测，自带数据评估分析功能；且可以根据检测到的数据进行变压器后期发展情况的仿真模拟分析，也可以进行变压器参数优化方案的模拟分析。
附图说明
图1本发明实施例基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端的系统框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端，包括
人机操作模块，用于输入各种控制命令和数据，并将输入的控制命令发送到中央处理器；
数据采集模块，用于进行待监测变压器电流、电压、温度的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器；
中央处理器，用于接收数据采集模块发送的数据，并将这些数据用其对应的北斗信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的数据发送到预测分析模块；还用于将完成标记的数据转换成物理模型建立模块所能识别的数据格式发送到物理模型建立模块；用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块；还用于根据接收到的传感器数据进行散热装置、制冷装置、报警模块的相应的命令的输出；
预测分析模块，用于根据接收到的数据进行变压器情况的评估预测分析，并将得到的结果预测发送到显示屏以及指定的移动终端，发送到指定的数据库进行储存；
物理模型建立模块，用于根据中央处理器所发送的数据和控制命令在素材库内调用相应的数据生成各种变压器物理模型；
虚拟参数作动模块，用于驱动参数变化的，与物理模型建立模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟参数模块，为在变压器物理模型中插入的能直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；至少包括电流检测装置、电压检测装置和温度检测装置；
仿真分析模块，包括Element：广义单元为仿真分析的真实对象，这种载体主要是物理存在的实际结构或部件；Property：特性为一些分析对象上静态的共用属性信息，如材料、截面等；Load：载荷为加载在这些分析载荷上外部影响因素或条件，如受力载荷、温度载荷、边界条件等；Analysis：分析为各类具体的仿真分析方法和评估方法；Result：计算得到的数据以及基于数据处理的表格、云图、报告；Variable：设计变量是模型中可变量的标识，包括结构参数、特性参数以及载荷参数等；Target：设计目标是最终用于衡量模型的好坏或合理性的指标或指标的处理结果；Constraint：设计约束是系统在考虑优化时需要遵守的规则，如安全裕度需要满足最低要求等；OptAlgorithm：优化设计方法是各类进行优化设计的具体算法；OptResult：优化结果通过优化计算得到的设计变量的最优取值
虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块自动提取数据给虚拟参数模块，所述虚拟参数模块接收结果并自动显示数据。
所述数据采集模块包括
电流检测装置，包括电流互感器、电流互感器信号调理电路和北斗模块，电流互感器用于采集变压器输出级的电流信号，电流互感器信号调理电路将所得电流信号转换成电压信号通过北斗模块输出至中央处理器；
温度检测装置，包括温度传感器、温度传感器信号调理电路和北斗模块，温度传感器采集变压器油箱温度，将温度变化转换为电阻变化，温度传感器信号调理电路将温度传感器的电阻值转换为电压信号通过北斗模块输出至中央处理器；
电压检测装置，包括电压互感器和北斗模块，电压互感器用于采集变压器输出级的电压信号，所采集到的电压信号通过北斗模块输出至中央处理器。
所述预测分析模块包括
图形绘制模块，用于绘制并监测根据所述监测数据得出的各种曲线图
对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果。
所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时空效应曲线即时态曲线和空间效应曲线，所述时态曲线显示了各监测点的原始数据或变形数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随监测点位置的变化规律。
还包括两个显示屏，其中一个显示屏用于进行所构建的物理模型的显示；另一个显示屏用于进行其他需要显示的数据的显示。
还包括转移节点模块，用于改变物理模型构建模块内转移节点的位置、方向设置，使变压器物理模型运动；还用于根据接收的控制命令进行电变压器物理模型的分解、切割、放大和缩小。
所述报警模块包括
语音报警模块，用于根据中央处理器发送的控制命令发出语音报警；
短信编辑发送模块，用于根据中央处理器模块发送的控制命令发送预警短信至指定的移动终端；发送的短信至少包括变压器型号、变压器所在位置以及目前数据采集模块所检测到的数据。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端，其特征在于，包括
人机操作模块，用于输入各种控制命令和数据，并将输入的控制命令发送到中央处理器；
数据采集模块，用于进行待监测变压器电流、电压、温度的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器；
中央处理器，用于接收数据采集模块发送的数据，并将这些数据用其对应的北斗信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的数据发送到预测分析模块；还用于将完成标记的数据转换成物理模型建立模块所能识别的数据格式发送到物理模型建立模块；用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块；还用于根据接收到的传感器数据进行散热装置、制冷装置、报警模块的相应的命令的输出；
预测分析模块，用于根据接收到的数据进行变压器情况的评估预测分析，并将得到的结果预测发送到显示屏以及指定的移动终端，发送到指定的数据库进行储存；
物理模型建立模块，用于根据中央处理器所发送的数据和控制命令在素材库内调用相应的数据生成各种变压器物理模型；
虚拟参数作动模块，用于驱动参数变化的，与物理模型建立模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟参数模块，为在变压器物理模型中插入的能直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；
仿真分析模块，包括Element：仿真分析的真实对象，这种载体主要是物理存在的实际结构或部件；Property：特性为一些分析对象上静态的共用属性信息；Load：载荷为加载在这些分析载荷上外部影响因素或条件；
Analysis：分析为各类具体的仿真分析方法和评估方法；Result：计算得到的数据以及基于数据处理的表格、云图、报告；Variable：设计变量是模型中可变量的标识；Target：设计目标是最终用于衡量模型的好坏或合理性的指标或指标的处理结果；Constraint：设计约束是系统在考虑优化时需要遵守的规则；OptAlgorithm：优化设计方法是各类进行优化设计的具体算法；OptResult：优化结果通过优化计算得到的设计变量的最优取值。
虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块自动提取数据给虚拟参数模块，所述虚拟参数模块接收结果并自动显示数据。
2.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端，其特征在于，所述数据采集模块包括
电流检测装置，包括电流互感器、电流互感器信号调理电路和北斗模块，电流互感器用于采集变压器输出级的电流信号，电流互感器信号调理电路将所得电流信号转换成电压信号通过北斗模块输出至中央处理器；
温度检测装置，包括温度传感器、温度传感器信号调理电路和北斗模块，温度传感器采集变压器油箱温度，将温度变化转换为电阻变化，温度传感器信号调理电路将温度传感器的电阻值转换为电压信号通过北斗模块输出至中央处理器；
电压检测装置，包括电压互感器和北斗模块，电压互感器用于采集变压器输出级的电压信号，所采集到的电压信号通过北斗模块输出至中央处理器。
3.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端，其特征在于，所述预测分析模块包括
图形绘制模块，用于绘制并监测根据所述监测数据得出的各种曲线图
对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果。
4.根据权利要求3所述的基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端，其特征在于，所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时空效应曲线即时态曲线和空间效应曲线，所述时态曲线显示了各监测点的原始数据或变形数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随监测点位置的变化规律。
5.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端，其特征在于，还包括两个显示屏，其中一个显示屏用于进行所构建的物理模型的显示；另一个显示屏用于进行其他需要显示的数据的显示。
6.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端，其特征在于，还包括转移节点模块，用于改变物理模型构建模块内转移节点的位置、方向设置，使变压器物理模型运动；还用于根据接收的控制命令进行电变压器物理模型的分解、切割、放大和缩小。
7.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的配电变压器远程监测终端，其特征在于，所述报警模块包括
语音报警模块，用于根据中央处理器发送的控制命令发出语音报警；
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