CN201270068Y - 一种10kv变压器防盗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种10KV变压器防盗装置，包括位移检测模块、电流电压检测模块、电源管理模块、GPRS模块和数据分析模块，位移检测模块和电流电压检测模块的输出端分别连接数据分析模块的输入端，数据分析模块的输出端通过GPRS模块与天线连接；电源管理模块为位移检测模块、电流电压检测模块、GPRS模块和数据分析模块提供电源；位移检测模块与超声波传感器电连接检测变压器位移；电流电压检测模块采用CS5463为核心的电流电压单相电源系统，检测变压器的电流电压输出情况。它具有监测精度高，能实现实时在线监测和报警，报警准确可靠等优点，解决了目前10kV变压器监测及防盗的难题，能准确、及时的报告管理人员当前变压器的工作状态，保证供电安全。

Description

一种10KV变压器防盗装置

技术领域

本实用新型涉及变压器附属监测设备，具体涉及一种用于室外的10kV变压器监测及防盗装置。

背景技术

变压器包括10KV、35KV和220KV等等，其中，35KV和220KV等型号的大型变压器通常设置在变电站内，而10KV变压器主要用于在野外环境进行变电作业。传统意义上对10KV变压器的管理和维护，是由工作人员携带梯子等工具到野外现场去监测，而对于变压器的防盗则存在一定的难度。由于10KV变压器通常都安装在郊区或偏远山区，这些地区通常人烟稀少，且离变电站较远，因而常给不法分子以可乘之机，变压器被盗现象经常出现。当变压器被盗后，由于变压器管理人员不能及时发现，常常会造成电网小范围、甚至大范围断电，给人门的日常生产和生活带来一定的负面影响，同时给电网稳定运行及维护上造成较大的经济损失。因此，10kV变压器监测及防盗问题成为业内人士有待解决的课题。

目前，已有的变压器监测装置性能单一，监测方法比较落后。如现有的变压器监测装置主要采用位移开关、红外监测、油位监测以及雷达探测的方法来判断变压器是否工作正常和判断变压器是否被盗。但在实际应用过程中，现有的在线监测装置在防盗功能上仍然存在以下不足：1)采用位移开关进行监测，不法分子只要多加注意，就可轻松欺骗监控装置，不能有效起到防盗的作用；2)采用红外监测方式的监测装置，其通过红外扫描的方式来判断变压器是否发生移动，由于该种监测装置易受光线强弱的影响，因此防盗报警的准确性不高；3)由于不法分子盗窃变压器主要是为了盗窃变压器内的铜等金属物，盗窃过程中需要将变压器内的油放出，因此采用油位监测方式的监测装置，能够准确监测变压器是否被盗，但由于目前市场上的这类监测装置通常只是将油位监测接口直接安装在变压器上，因而监测接口灵活性较低，且需要特种变压器支持，增加了变压器的防盗监测成本；且这种监测装置只能用于防盗监测，不能用于故障监测，功能较单一，不适合大范围推广使用；4)采用雷达探测方式的防盗装置，其报警准确无误，但是其价格昂贵，不适合电力公司大批量采购安装，不利于大量实际应用和推广。因此，急需研制出功能多样，监测数据精度高、报警信息准确和安装方便的10kV变压器监测及防盗装置。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是提供一种监测数据精度高、报警信息准确，具有常规监测和防盗功能的10KV变压器防盗装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种10KV变压器防盗装置，其特征在于，包括位移检测模块、电流电压检测模块、电源管理模块、GPRS模块和数据分析模块，位移检测模块和电流电压检测模块的输出端分别连接数据分析模块的输入端，数据分析模块的输出端通过GPRS模块与天线连接；电源管理模块为位移检测模块、电流电压检测模块、GPRS模块和数据分析模块提供电源；

其中，位移检测模块与超声波传感器电连接检测变压器位移；电流电压检测模块采用CS5463为核心的电流电压单相电源系统，检测变压器的电流电压输出情况；

所述超声波传感器由与非门74LS00和LM386组成超声波发射电路，用74LS00构成多谐振荡器，通过调节20k的电位器，可产生超声波发射的40kHz信号，其中U3A为驱动器，电路振荡频率f≈1/2.2RC，控制信号由U2A输入；采用6非门芯片CD4069。

所述数据分析模块由低功耗8位MEGA16L芯片、联接在该芯片上的XTAL1端的7.3728M晶体振荡器及振荡电容组成。

所述电源管理模块采用外部电源和可充电锂电池进行供电；所述电源管理模块内含有智能电源选择装置。

相比现有技术，本实用新型具有以下优点：

1、本装置采用先进的数据分析模块、位移检测模块和电流电压检测模块，通过GPRS模块传到控制监测中心，能实时在线检测，方便管理人员对变压器出现的各种情况进行管理；能够测试变压器系统中的异常情况，判断出变压器是否产生异常位移，并根据异常情况发出故障、被盗或检修报警信号，尤其适用于10KV变压器的监测和防盗。

2、本装置采用低功耗的单片机，可在外界电源切断的情况下依靠电源管理模块的锂电池长时间工作；同时其超声波传感器监测的方式，具有安装方便，可靠性高的特点。

3、本装置采用现有成熟的电子元件、模块和芯片，具有性能可靠、测量精度高的特点。

4、本装置具有测量数据多、性价比高、实时性好、报警准确可靠等优点，解决了目前电力系统中监测野外环境作业的10KV变压器的难题，能准确、及时的报告当前10KV变压器的工作状态防止发生盗窃现象，保证供电安全。

5、本装置结构简单，成本较低，可长时间在野外作业，适合电力企业大量采购用于野外作业的10KV变压器实时在线监测和防盗，降低电力公司防盗成本、促进用电安全。

附图说明

图1是本实用新型一种10kV变压器防盗装置的原理方框图；

图2为本实用新型10kV变压器防盗装置的一种数据分析模块电路图；

图3为本实用新型10kV变压器防盗装置的一种GPS模块电路图；

图4为本实用新型10kV变压器防盗装置的一种超声波接收和发射电路图；

图5为本实用新型10kV变压器防盗装置的一种的电源管理模块电路图；

图6为本实用新型10kV变压器防盗装置的一种电流电压检测模块电路图；

图7为本实用新型10kV变压器防盗装置的数据分析模块的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种10kV变压器防盗装置，主要包括位移检测模块1、电流电压检测模块2、电源管理模块3、GPRS模块4和数据分析模块5；位移检测模块1和电流电压检测模块2的输出端分别连接接数据分析模块5的输入端，数据分析模块5的输出端通过6PRS模块4与天线连接，将处理信号向监测中心发射，监测中心设有相应的GPRS接收装置；电源管理模块3为本实用新型中位移检测模块1、电流电压检测模块2、GPRS模块4和数据分析模块5提供电源。图中，省略本装置的壳体及外部结构。

其中，位移检测模块1与设于10kV变压器上的超声波传感器电连接，检测10kV变压器位移变化情况，并输出给数据分析模块5；电流电压检测模块2电连接10kV变压器的输出端，检测的电流电压输出情况，并输出给数据分析模块5。

参见图3，本实用新型的数据分析模块5采用基于MEGA16L处理器进行分析和处理，实时监测10KV变压器的工作情况，数据分析模块5对电流电压检测模块2和位移检测模块1输入的数据进行实时分析和计算，根据分析和计算的结果作出对异常情况判断，并以报警信号的形式将异常结果通过GPRS模块传送到监制中心进行报警，监控中心工作人员再根据报警信号的类型作出相应的处理。数据分析模块中MEGA16L为低耗能芯片，当变压器出现故障而断电时，电源管理器能够支持MEGA16L工作较长的时间。GPRS模块4可采用图2类型的产品，其为现有技术，在此不做详细描述。

本实用新型装置中的位移检测模块1用于检测10kV变压器与超声波传感器之间的距离，以此来判断变压器是否被盗。参见图4，可由与非门74LS00和LM386组成一种超声波发射电路，用74LS00构成多谐振荡器，通过调节20k的电位器，可产生超声波发射的40kHz信号，其中U3A为驱动器，电路振荡频率f≈1/2.2RC，控制信号由U2A输入。为增大超声波的发射频率，本设计利用了单运放LM386，发射距离可达4m。超声波传感器中的接收头采用与发射头T配对的超声波接收器R，将超声波调制脉冲变为交变电压信号；为了进行信号的整形，在设计中的CMOS电平的6非门芯片CD4069，可以减少电路的复杂程度，提高电路的带负载能力，整形后的信号由C11耦合给带有锁定环的音频译码集成块LM567的输入端3脚，当输入信号的幅度落在其中心频率上时，LM567的逻辑输出端8脚由高电平跃变为低电平。通过超声波传感器来获取变压器与超声波传感器的距离，得到的测试数据准确可靠，当变压器被盗时，变压器会发生移动，超声波传感器测试到的距离也会发生变化，从而能够正确判断出变压器是否被盗。

参见图5，本实用新型中的电源管理模块3可采用外部电源和可充电锂电池的方式进行供电，并且包括了两种电源自动转换的装置。其中MAX8677A是双输入USB/AC适配器线性充电器，内置智能电源选择器，用于由可充电单节Li+电池供电的便携式设备。该充电器集成了电池和外部电源充电和切换负载所需的全部功率开关，因此无需外部MOSFET。当连接外部电源时，智能电源选择器允许本装置不连接电池或可以与深度放电电池连接。智能电源选择器自动将电池切换到本装置负载，使用本装置未利用的输入电源部分为电池充电，充分利用适配器输入电源。所有需要的电流检测电路、包括集成的功率开关，均集成于电源管理模块上。电源管理模块中的Li电池可以在变压器出现故障后，继续供电给本装置以对变压器的位移进行监控。

如图6所示，本实用新型中的电流电压检测模块2可采用以CS5463为核心的电流电压单相电源系统的典型功率测量连接方式。在线路上串、并联适当阻值的分压和分流电阻器，对从电阻器上采样的电压信号进行滤波，得到符合要求的电压信号，再送入数据分析模块5进行实时计算。该模块中对称的阻容滤波器更有助于减小电磁干扰。

如图7所示，本实用新型一种10kV变压器防盗装置的工作流程是：

1、在初始化外设后，位移检测模块1对变压器与本实用新型装置中超声波传感器的距离进行测量，并将测距初始值传送给数据分析模块5；

2、电流电压检测模块2间隔500ms对10kV变压器电源电压进行检测，并将检测数据送到数据分析模块5；

3、数据分析模块5通过分析后，判断电源是否失压，若未失压，执行第2步；

4、数据分析模块5将电源电压失压报警信号通过GPRS模块4送入到监控中心；

5、位移检测模块1间隔1s对变压器与超声波传感器的距离进行测量，并将测距实时值传送给数据分析模块；

6、数据分析模块5判断测距实时值是否与测距初始值相等，若相等，执行第8步；

7、数据分析模块将变压器异常报警信号通过GPRS送入到监控中心；

8、电流电压检测模块检测电能脉冲，并将检测结构送入数据分析模块；

9、数据分析模块判断电源是否恢复正常，若未恢复则执行第2步；

10、数据分析模块将电源电压恢复警示信号通过GPRS送入到监控中心。

本实用新型在运行前，通过位移检测模块来检测超声波传感器与变压器的距离作为判断变压器异常位移的基准，并配合电流电压采集模块中的数据，通过数据分析模块来综合分析变压器是否被不法分子偷盗，并及时报告和警示管理人员，对野外变压器工作情况起到一个良好监控作用。

本装置具有测量数据多、性价比高、实时性好、报警准确可靠等优点，解决了目前电力系统中监测野外环境的10KV变压器监测及防盗的难题，能准确、及时地报告当前10KV变压器的工作状态防止发生盗窃现象，保证供电安全。

Claims (5)

1、一种10KV变压器防盗装置，其特征在于，包括位移检测模块(1)、电流电压检测模块(2)、电源管理模块(3)、GPRS模块(4)和数据分析模块(5)，位移检测模块(1)和电流电压检测模块(2)的输出端分别连接数据分析模块(5)的输入端，数据分析模块(5)的输出端通过GPRS模块(4)与天线连接；

电源管理模块(3)为位移检测模块(1)、电流电压检测模块(2)、GPRS模块(4)和数据分析模块(5)提供电源；

其中，位移检测模块(1)与超声波传感器电连接检测变压器的位移；电流电压检测模块(2)采用CS5463为核心的电流电压单相电源系统，检测变压器的电流电压输出情况。

2、根据权利要求1所述的10KV变压器防盗装置，其特征在于，所述超声波传感器由与非门74LS00和LM386组成超声波发射电路，用74LS00构成多谐振荡器，通过调节20k的电位器，可产生超声波发射的40kHz信号，其中U3A为驱动器，电路振荡频率f≈1/2.2RC，控制信号由U2A输入；采用6非门芯片CD4069。

3、根据权利要求1所述的10KV变压器防盗装置，其特征在于，所述数据分析模块(5)由低功耗8位MEGA16L芯片、联接在该芯片上的XTAL1端的7.3728M晶体振荡器及振荡电容组成。

4、根据权利要求1所述的10KV变压器防盗装置，其特征在于，所述电源管理模块(3)采用外部电源和可充电锂电池进行供电；所述电源管理模块(3)内含有智能电源选择装置。

5、根据权利要求1所述的10KV变压器防盗装置，其特征在于，所述智能电源选择装置为MAX8677A的双输入USB/AC适配器线性充电器。

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