CN112462841A - 一种实时监控变压器自动调档装置 - Google Patents

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苏广东
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张涛
万春艳
杨立国
张岗
刘国辉
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张雷杰
郭鲁鲁
尹丛珊
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Abstract

本发明涉及变压器监控技术领域,具体为一种实时监控变压器自动调档装置和控制方法,其装置包括装置本体、电信号采集装置和温度传感器(14);装置本体包括外壳体(1)和主控板(17),主控板(17)上设有电信号采集单元(8)、传感信号采集单元(15)、控制器(7)、功率调节单元(9)、功率保护单元(10)、电流/电压输出单元(11)和数据传输单元(12),电信号采集单元(8)包括电流传感器(4)和电压传感器(5);温度传感器(14)通过传感信号采集单元(15)连接控制器(7)的温度信号输入端。本发明能够实时监控变压器的工作电流和电压,能够通过功率调节单元调节输出功率,提高了输出电压的合格率。

Description

一种实时监控变压器自动调档装置
技术领域
本发明涉及变压器监控技术领域,具体为一种实时监控变压器自动调档装置。
背景技术
变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯或磁芯。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压、磁饱和等。按用途可以分为:电力变压器和电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等特殊变压器。
公开号为CN209640377U的专利公开了一种变压器调档装置及系统变压器,该装置包括控制器及执行器;执行器与变压器的档位调节旋钮连接;控制器与执行器通信连接;控制器用于接收用户发出的调档指令,将调档指令发送至执行器;执行器用于当接收到调档指令时,驱动档位调节旋钮旋转,以调节变压器的档位。在变压器工作时对输出电压进行实时监控,但该方案的监控装置监控效率低而且不够全面,例如为配备变压器温度监测和功率调节机制,因此,有必要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实时监控变压器自动调档装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种实时监控变压器自动调档装置,包括装置本体、电信号采集装置和温度传感器;
所述装置本体包括外壳体和设置在外壳体内的主控板,所述主控板上设有电信号采集单元、传感信号采集单元、控制器、功率调节单元、功率保护单元、电流/电压输出单元和数据传输单元,电信号采集单元、传感信号采集单元与控制器的信号接收端相连,控制器第一控制端通过功率调节单元连接变压器的功率输出端,控制器第二控制端通过功率保护单元连接变压器的功率组件,控制器第三控制端通过电流/电压输出单元连接变压器的电压端,控制器通讯端通过数据传输单元连接外部监控终端。
所述电信号采集单元包括电流传感器和电压传感器;电信号采集单元的输入端通过连接数据传输单元后采集变压器的电流信号和电压信号,电信号采集单元输出端连接控制器;
所述温度传感器通过传感信号采集单元连接控制器的温度信号输入端。
进一步地,所述数据传输单元包括数据接口和信号传输接口,数据接口用于连接变压器和电信号采集单元,信号传输接口用于连接变压器和外部监控终端,数据接口和信号传输接口均设于外壳体的一侧。
进一步地,所述功率调节单元包括第一信号输入端口、第二信号输入端口、第三信号输入端口、运算放大器AR1、运算放大器AR2、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4,第一信号输入端口依次串联电阻R11、电阻R4、电阻R3后连接三极管Q2基极,电阻R11和电阻R4接点连接直流电源,第一信号输入端口和第二信号输入端口之间接有电容C2,电阻R4和电阻R3的接点串联电容C1后连接第三信号输入端口,电阻R4和电阻R3的接点连接三极管Q1的基极,三极管Q1集电极串联电阻R1后连接直流电源,三极管Q1发射极连接运算放大器AR1同相输入端,三极管Q2发射极连接运算放大器AR1的反相输入端,运算放大器AR1的输出端依次串联电阻R5、电阻R6和电阻R8后连接输出端,电阻R5和电阻R6的接点连接三极管Q3 基极,三极管Q3集电极连接直流电源,电阻R6与电阻R8的接点串联电阻 R7后连接三极管Q3发射极,电阻R6与电阻R8的接点连接三极管Q4基极,三极管Q4集电极连接直流电源,三极管Q4发射极串联电阻R9后连接输出端,电阻R10一端连接直流电源,电阻R10另一端连接输出端;运算放大器 AR2同相输入端连接运算放大器AR1输出端,运算放大器AR2反相输入端串联电阻R2后连接直流电源,运算放大器AR2输出端分别连接运算放大器AR2 反相输入端和三极管Q2集电极。
进一步地,所述功率保护单元包括控制芯片,控制芯片型号为TL431,控制芯片的REF端分别连接电阻R13一端和电阻R16一端,控制芯片的AN 端连接电阻R13一端并接地,控制芯片16的CA端连接电阻R15一端,电阻 R13另一端连接电阻R12一端,电阻R15另一端分别连接电阻R14一端和三极管Q5基极,三极管Q5集电极分别连接电阻R12一端和二极管D1正极,二极管D1负极为输出端,三极管Q5发射极分别连接电阻R12一端和电阻 R14一端。
一种实时监控变压器自动调档装置的控制方法,包括以下步骤:
S1、采集变压器的工作状态数据,将变压器的工作状态数据发送至控制器;变压器的工作状态数据包括工作电流、工作电压和工作温度;具体过程为:
S1.1:电信号采集单元中的电流传感器和电压传感器分别采集变压器的工作电流和工作电压,采集的电流和电压信号通过电信号采集单元采集后传输至控制器;
S1.2:温度传感器采集变压器的工作温度,温度传感器将采集的变压器的工作温度通过传感信号采集单元传输至控制器;
S2、控制器对变压器的工作状态数据进行分析处理,具体为:
S2.1:控制器对采集到的工作电流、工作电压进行分析,当电流或电压中的任一项达到预设值后,则通过功率调节单元调节输出功率;
S2.1:控制器对采集到的工作温度进行分析,当温度达到预设值时,功率保护单元工作,控制变压器温度;
S3、控制器将工作电流、工作电压通过电流/电压输出单元、数据传输单元传输至外部监控终端实时监控。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明工作原理简单,能够实时监控变压器的工作电流和电压,能够通过功率调节单元调节输出功率,提高了输出电压的合格率。
(2)本发明采用的功率调节单元能够调节输出功率,能够确保输出功率的稳定性,保护了用户侧的电压稳定。
(3)本发明采用的功率保护单元能够实现温度变化的检测,进而利用可控精密稳压源TL431内部的2.5V基准电压与控制端输入电压进行比较,从而控制三极管的通断,实现对被保护电路的保护功能。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明原理框图;
图3为本发明功率调节单元电路图;
图4为本发明功率保护单元电路图;
图5为本发明的实时监控变压器自动调档装置的控制方法流程图。
主要元件符号说明:
1-外壳体,2-数据接口,3-信号传输接口,4-电流传感器,5-电压传感器,6-变压器,7-控制器,8-电信号采集单元,9-功率调节单元,10-功率保护单元,11-电流/电压输出单元,12-数据传输单元,13-外部监控终端, 14-温度传感器,15-传感信号采集单元,16-控制芯片,17-主控板,18-第一信号输入端口,19-第二信号输入端口,20-第三信号输入端口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2,本发明提供一种技术方案:一种实时监控变压器自动调档装置,包括装置本体、电信号采集装置和温度传感器14。
装置本体包括外壳体1和设置在外壳体1内的主控板17,主控板17上设有电信号采集单元8、传感信号采集单元15、控制器7、功率调节单元9、功率保护单元10、电流/电压输出单元11和数据传输单元12,电信号采集单元8、传感信号采集单元14与控制器7的信号接收端相连,控制器7第一控制端通过功率调节单元9连接变压器6的功率输出端,控制器7第二控制端通过功率保护单元10连接变压器6的功率组件,控制器7第三控制端通过电流/电压输出单元11连接变压器6的电压端,控制器7通讯端通过数据传输单元12连接外部监控终端13;数据传输单元12包括数据接口2和信号传输接口3,数据接口2用于连接变压器6和电信号采集单元8,信号传输接口3用于连接变压器6和外部监控终端13,数据接口2和信号传输接口3均设于外壳体1的一侧。
电信号采集单元8包括电流传感器4和电压传感器5;电信号采集单元 8的输入端通过连接数据传输单元12后采集变压器6的电流信号和电压信号,电信号采集单元8输出端连接控制器7;
温度传感器14通过传感信号采集单元15连接控制器7的温度信号输入端。
请参阅图3,本发明中,功率调节单元包括第一信号输入端口18、第二信号输入端口19、第三信号输入端口20、运算放大器AR1、运算放大器AR2、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4和电阻R10,第一信号输入端口18依次串联电阻R11、电阻R4、电阻R3后连接三极管Q2基极,电阻R11 和电阻R4接点连接5V直流电源,第一信号输入端口18和第二信号输入端口19之间接有电容C2,电阻R4和电阻R3的接点串联电容C1后连接第三信号输入端口20,电阻R4和电阻R3的接点连接三极管Q1的基极,三极管 Q1集电极串联电阻R1后连接+10V直流电源,三极管Q1发射极连接运算放大器AR1同相输入端,三极管Q2发射极连接运算放大器AR1的反相输入端,运算放大器AR1的输出端依次串联电阻R5、电阻R6和电阻R8后连接输出端,电阻R5和电阻R6的接点连接三极管Q3基极,三极管Q3集电极连接 20V直流电源,电阻R6与电阻R8的接点串联电阻R7后连接三极管Q3发射极,电阻R6与电阻R8的接点连接三极管Q4基极,三极管Q4集电极连接 20V直流电源,三极管Q4发射极串联电阻R9后连接输出端;电阻R10一端连接200V直流电源,电阻R10另一端连接输出端;运算放大器AR2同相输入端连接运算放大器AR1输出端,运算放大器AR2反相输入端串联电阻R2 后连接10V直流电源,运算放大器AR2输出端分别连接运算放大器AR2反相输入端和三极管Q2集电极。
请参阅图4,本发明中,功率保护单元包括控制芯片16,控制芯片16 型号采用TL431,控制芯片16的REF端分别连接电阻R13一端和电阻R16 一端,控制芯片16的AN端连接电阻R13一端并接地,控制芯片16的CA端连接电阻R15一端,电阻R13另一端连接电阻R12一端,电阻R15另一端分别连接电阻R14一端和三极管Q5基极,三极管Q5集电极分别连接电阻R16 的一端和二极管D1正极,二极管D1负极为输出端,三极管Q5发射极分别连接电阻R12一端和电阻R14一端。
如图5所示实时监控变压器自动调档装置的控制方法,包括以下步骤:
S1、采集变压器的工作状态数据,将变压器的工作状态数据发送至控制器;变压器的工作状态数据包括工作电流、工作电压和工作温度;具体过程为:
S1.1:电信号采集单元中的电流传感器和电压传感器分别采集变压器的工作电流和工作电压,采集的电流和电压信号通过电信号采集单元采集后传输至控制器;
S1.2:温度传感器采集变压器的工作温度,温度传感器将采集的变压器的工作温度通过传感信号采集单元传输至控制器;
S2、控制器对变压器的工作状态数据进行分析处理,具体为:
S2.1:控制器对采集到的工作电流、工作电压进行分析,当电流或电压中的任一项达到预设值后,则通过功率调节单元调节输出功率;
S2.1:控制器对采集到的工作温度进行分析,当温度达到预设值时,功率保护单元工作,控制变压器温度;
S3、控制器将工作电流、工作电压通过电流/电压输出单元、数据传输单元传输至外部监控终端实时监控。
综上所述,本发明工作原理简单,能够实时监控变压器的工作电流和电压,能够通过功率调节单元调节输出功率,提高了输出电压的合格率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种实时监控变压器自动调档装置,其特征在于:包括装置本体、电信号采集装置和温度传感器(14);
所述装置本体包括外壳体(1)和设置在外壳体(1)内的主控板(17),所述主控板(17)上设有电信号采集单元(8)、传感信号采集单元(15)、控制器(7)、功率调节单元(9)、功率保护单元(10)、电流/电压输出单元(11)和数据传输单元(12),电信号采集单元(8)、传感信号采集单元(15)与控制器(7)的信号接收端相连,控制器(7)第一控制端通过功率调节单元(9)连接变压器(6)的功率输出端,控制器(7)第二控制端通过功率保护单元(10)连接变压器(6)的功率组件,控制器(7)第三控制端通过电流/电压输出单元(11)连接变压器(6)的电压端,控制器(7)通讯端通过数据传输单元(12)连接外部监控终端(13)。
所述电信号采集单元(8)包括电流传感器(4)和电压传感器(5);电信号采集单元(8)的输入端通过连接数据传输单元(12)后采集变压器(6)的电流信号和电压信号,电信号采集单元(8)输出端连接控制器(7);
所述温度传感器(14)通过传感信号采集单元(15)连接控制器(7)的温度信号输入端。
2.根据权利要求1所述的一种实时监控变压器自动调档装置,其特征在于:所述数据传输单元(12)包括数据接口(2)和信号传输接口(3),数据接口(2)用于连接变压器(6)和电信号采集单元(8),信号传输接口(3)用于连接变压器(6)和外部监控终端(13),数据接口(2)和信号传输接口(3)均设于外壳体(1)的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种实时监控变压器自动调档装置,其特征在于:所述功率调节单元(9)包括第一信号输入端口(18)、第二信号输入端口(19)、第三信号输入端口(20)、运算放大器AR1、运算放大器AR2、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4,第一信号输入端口(18)依次串联电阻R11、电阻R4、电阻R3后连接三极管Q2基极,电阻R11和电阻R4接点连接直流电源,第一信号输入端口(18)和第二信号输入端口(19)之间接有电容C2,电阻R4和电阻R3的接点串联电容C1后连接第三信号输入端口(20),电阻R4和电阻R3的接点连接三极管Q1的基极,三极管Q1集电极串联电阻R1后连接直流电源,三极管Q1发射极连接运算放大器AR1同相输入端,三极管Q2发射极连接运算放大器AR1的反相输入端,运算放大器AR1的输出端依次串联电阻R5、电阻R6和电阻R8后连接输出端,电阻R5和电阻R6的接点连接三极管Q3基极,三极管Q3集电极连接直流电源,电阻R6与电阻R8的接点串联电阻R7后连接三极管Q3发射极,电阻R6与电阻R8的接点连接三极管Q4基极,三极管Q4集电极连接直流电源,三极管Q4发射极串联电阻R9后连接输出端,电阻R10一端连接直流电源,电阻R10另一端连接输出端;运算放大器AR2同相输入端连接运算放大器AR1输出端,运算放大器AR2反相输入端串联电阻R2后连接直流电源,运算放大器AR2输出端分别连接运算放大器AR2反相输入端和三极管Q2集电极。
4.根据权利要求3所述的一种实时监控变压器自动调档装置,其特征在于:所述功率保护单元(10)包括控制芯片(16),控制芯片(16)型号为TL431,控制芯片(16)的REF端分别连接电阻R13一端和电阻R16一端,控制芯片(16)的AN端连接电阻R13一端并接地,控制芯片(16)16的CA端连接电阻R15一端,电阻R13另一端连接电阻R12一端,电阻R15另一端分别连接电阻R14一端和三极管Q5基极,三极管Q5集电极分别连接电阻R12一端和二极管D1正极,二极管D1负极为输出端,三极管Q5发射极分别连接电阻R12一端和电阻R14一端。
5.根据权利要求1所述的一种实时监控变压器自动调档装置的控制方法,包括以下步骤:
S1、采集变压器的工作状态数据,将变压器的工作状态数据发送至控制器;变压器的工作状态数据包括工作电流、工作电压和工作温度;具体过程为:
S1.1:电信号采集单元中的电流传感器和电压传感器分别采集变压器的工作电流和工作电压,采集的电流和电压信号通过电信号采集单元采集后传输至控制器;
S1.2:温度传感器采集变压器的工作温度,温度传感器将采集的变压器的工作温度通过传感信号采集单元传输至控制器;
S2、控制器对变压器的工作状态数据进行分析处理,具体为:
S2.1:控制器对采集到的工作电流、工作电压进行分析,当电流或电压中的任一项达到预设值后,则通过功率调节单元调节输出功率;
S2.1:控制器对采集到的工作温度进行分析,当温度达到预设值时,功率保护单元工作,控制变压器温度;
S3、控制器将工作电流、工作电压通过电流/电压输出单元、数据传输单元传输至外部监控终端实时监控。
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