CN201294482Y - 配电变压器经济运行智能控制装置 - Google Patents

Abstract

一种配电变压器经济运行智能控制装置，它包括两个以上三相电流互感器、电压采样电路和数据采集模块，和空气开关、数模转换模块、CPU逻辑控制器、中间继电器、接线端子以及被控制对象开关。被控制对象开关为五个断路器开关。由CPU逻辑控制器实时测量、监控配网系统运行的参数，并在变压器运行条件符合转换条件时，按照一定逻辑、闭锁关系自动转换为经济、合理的运行方式，从而达到节能降耗的目的。安装灵活、使用方便、适用新建电力配网和老网改造。

Description

配电变压器经济运行智能控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种变压器经济运行装置，特别涉及电网中变压器的经济运行装置。

背景技术

众所周知，电力变压器在运行中要产生功率损耗，为了降低电力变压器损耗，提高运行可靠性，GB/T13462《工矿企业电力变压器经济运行导则》国家标准规定了电力变压器经济运行方式的选择、计算和管理的要求。电力变压器经济运行是指在技术经济允许、保证安全生产的条件下，通过优先运行方式、合理调整负载、改善运行条件，使变压器在电能损耗低的状态下运行。

电力变压器的有功功率损耗包含变压器空载损耗和变压器负载损耗两部分：空载损耗P0是只与变压器铁芯相关的常数，它不随变压器负载的变化而变化。而负载损耗Pk则为变压器绕组中的铜线圈电流损耗，根据P＝I²R故Pk与负载电流的平方成正比。I0％、Ud％为变压器一个固定参数，它们由变压器铭牌或变压器技术参数说明书提供，故变压器损耗主要受负荷变化影响的铜耗决定。(注：P0为变压器额定空载有功损耗即变压器铁耗。I0％为变压器空载电流。Pk为变压器额定负载有功损耗即变压器铜损。Ud％为变压器阻抗电压。)

目前，国内外在电力变压器节能技术方面作了大量研究。其基本方法主要是利用计算方式和分析软件正确选用变压器容量和台数，推广使用高效能低损耗的变压器，提高功率因数等。但这些都主要从选择变压器容量及运行方式角度考虑，一旦变压器投运，变压器容量就固定了。对于两台或多台变压器还涉及到运行方式的优选，而大部分采用的方式则是靠测量负荷大小来决定变压器的合理经济运行方式，然后靠人力进行倒换。使负荷较轻时由单台变压器运行，负荷高于临界值时由两台或多台变压器分列运行，来达到降低变压器损耗的目的。

这样做的缺点是：就国内10KV配网系统的现状来说，实际操作起来很困难，虽然网络技术和通讯技术日新月异，但大部分配电变压器安装地点复杂、分散、数量多、距离比较远，造成组网、通讯困难，实时运行数据很难获取，工作人员到现场采集数据又使得数据有局限性，由于季节变换用电设备的投运会导致用电负荷出现很大差别，在一天24小时内都会出现用电高峰、低谷期等情况。所以靠测量一些离散点的数据用于分析，其实用性低、准确性差。利用软件或人力计算，则首先要保证数据的持续性和准确性。要想提高变压器的效率，降低损耗，就要求考虑如何合理经济的使用变压器。

实用新型内容

为了克服目前在变压器经济运行方面存在的电网负荷实时数据难获取，合理、科学调度组网难，严重影响变压器的经济运行的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种配电变压器经济运行智能控制装置，它可根据负荷的变化，调整两台或多台变压器的运行方式，自动对变压器运行方式进行转换，使每台变压器都能在经济运行区运行的装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种配电变压器经济运行智能控制装置，它包括两个以上的三相电流互感器、电压采样电路、数据采集模块，和空气开关、数模转换模块、CPU逻辑控制器、中间继电器、接线端子以及被控制对象开关；其特征在于：三相电流互感器、电压采样电路将采样的电流电压数据输入到数据采集模块进行处理；电流电压变化数据经过数据采集模块的处理后，送到数模转换模块进行数模变换；CPU逻辑控制器对来自数模转换模块的数字信号进行逻辑处理；CPU逻辑控制器输出端经中间继电器接到接线端子；接线端子分别与被控制对象开关相接，CPU逻辑控制器的输出信号控制被控制对象开关的接通与断开；连接电源的空气开关输出端分别连接数据采集模块和CPU逻辑控制器。

更为具体地说，本实用新型是由两个三相电流互感器、两个电压采样电路、两个数据采集模块、空气开关、数模转换模块、CPU逻辑控制器、中间继电器、接线端子和被控制对象开关组成；其中两个三相电流互感器、两个电压采样电路分别连接到两个数据采集模块的输入端；数据采集模块的输出端连接到数模转换模块输入端，送到数模转换模块进行数模变换；数模转换模块输出端连接CPU逻辑控制器输入端；CPU逻辑控制器输出端经中间继电器接到接线端子；接线端子分别与被控制对象开关相接；空气开关输出端分别连接两个数据采集模块和CPU逻辑控制器。

上述两个三相电流互感器、两个电压采样电路、两个数据采集模块分别构成I段变压器控制信号输入回路和II段变压器控制信号输入回路，每段变压器控制信号输入回路由一个三相电流互感器、一个电压采样电路、一个数据采集模块组成。

上述被控制对象开关由五个开关组成，分别是1QF、2QF、3QF、4QF、5QF；5QF串联接于I段变压器的高压输入端；4QF串联接于I段变压器的低压输出端；1QF串联接于II段变压器的高压输入端；2QF串联接于II段变压器的低压输出端；3QF连接I段变压器和II段变压器的低压输出端。

本实用新型的有益效果是：由于采用了CPU控制的经济运行程序，能自动对变压器的运行方式进行优化组合，克服了目前电力变压器经济运行不容易达到最佳效果的缺陷。本装置能实时测量、监控配网系统运行的参数，并在变压器运行条件符合转换条件时，按照一定逻辑、闭锁关系自动转换为经济、合理的运行方式，从而达到节能降耗的目的。安装灵活、使用方便、适用新建电力配网和老网改造。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的装置方框图。

图2是本实用新型被控制对象开关电原理图。

图3是本实用新型I段变压器作为主变单台运行电原理图。

图4是本实用新型II段变压器作为主变单台运行电原理图。

图5是本实用新型I段和II段变压器分列运行电原理图。

具体实施方式

实施例：参见图1，一种配电变压器经济运行智能控制装置是由两个三相电流互感器、两个电压采样电路、两个数据采集模块、空气开关、数模转换模块、CPU逻辑控制器、中间继电器、接线端子和被控制对象开关组成；其中两个三相电流互感器、两个电压采样电路分别连接到两个数据采集模块的输入端；数据采集模块的输出端连接到数模转换模块输入端，送到数模转换模块进行数模变换；数模转换模块输出端连接CPU逻辑控制器输入端；CPU逻辑控制器输出端经中间继电器接到接线端子；接线端子分别与被控制对象开关相接；空气开关输出端分别连接两个数据采集模块和CPU逻辑控制器。

上述两个三相电流互感器、两个电压采样电路、两个数据采集模块分别构成I段变压器控制信号输入回路和II段变压器控制信号输入回路，每段变压器控制信号输入回路由一个三相电流互感器、一个电压采样电路、一个数据采集模块组成。

上述被控制对象开关由五个开关组成，分别是1QF、2QF、3QF、4QF、5QF；5QF串联接于I段变压器的高压输入端；4QF串联接于I段变压器的低压输出端；1QF串联接于II段变压器的高压输入端；2QF串联接于II段变压器的低压输出端；3QF连接I段变压器和II段变压器的低压输出端。其作用是接通或断开两段变压器各自的负载，在两段变压器单台运行时，接通3QF并向所有负载供电；在两段变压器分列运行时，断开3QF，保证仅向各自的负载供电。

配电变压器经济运行智能控制装置主要由电流互感器、数据采集计算分析系统、CPU逻辑控制器、文字显示器、中间继电器等主要元件组成。

电流互感器：感应低压总线主回路一次电流，二次电流输送到数据采集计算分析系统。

数据采集计算分析系统：对采样的低压负荷电流、电压进行计算三相平均电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等所有电力参数，并将计算结果发送到CPU逻辑控制器。

数模转换模块：将数据采集分析系统输出的数据转换为和逻辑控制器能识别的数据格式传送到CPU逻辑控制器。

CPU逻辑控制器：通过输入的计算结果，CPU按编写的逻辑控制程序进行运算、比较、判断，然后按变压器经济运行的方式发出控制指令，顺序控制开关动作，改变变压器运行方式，从而达到节能降耗的目的。

文本显示器：与CPU逻辑控制器配合使用，通过程序设置显示器上的菜单：测量、状态显示、参数设置、以及按键控制。

中间继电器：扩大控制接点的容量，CPU逻辑控制器的输出接点容量比较小，信号经继电器的线圈由继电器的接点直接去控制开关动作。

进一步参见图2至图5，根据负荷的变化，调整两台或多台变压器的运行，使每台变压器都能在经济运行区运行。根据测量计算值自动对变压器运行方式进行转换：单台共用——两台分列运行——单台共用。单台共用时断开另一台变压器一侧电源，达到降低变压器空载损耗和负载损耗的目的。首先以一台为主变，另一台为备变，运行一段时间后互相转换主备关系，保证每台变压器能均衡使用。

针对单母线两台变压器分段运行结构，运行方式有三种：

A、I段变压器单台运行，通过开关3QF向所有负载供电；

B、II段变压器单台运行，通过开关3QF向所有负载供电；

C、I、II段变压器分列运行，向各自的负载供电。(此时，开关3QF断开)。

本系统首先以一台变压器为常用，另一台为备用的方式运行，为保证两台变压器能均衡的运行，系统从投运开始进行记时，运行一段时间达到设定值时，主变压器转为备用，原备用变压器转为常用。

I段变压器和II段变压器运行方式的转换按以下逻辑顺序进行：

实例1：参见图3、图5，I段变压器单台共用转为I、II段变压器分列运行。

I段变压器单台共用时。3QF、4QF、5QF闭合；1QF、2QF断开，由I段变压器向I段和II段变压器的所有负荷供电，此时II段变压器处于停止状态。当负荷上升后，转为I、II段变压器分列运行，闭合1QF、2QF，断开3QF，此时1QF、2QF、4QF、5QF处于闭合位置，3QF处于断开位置。I、II段变压器分别向各自的负荷供电

实例2：、II段变压器分列运行转为I段变压器单台共用。I、II段变压器分列运行时，1QF、2QF、4QF、5QF闭合，3QF断开，由I、II段变压器分别向各自的负荷供电。当负荷下降后，转为I段变压器单台共用，此时3QF、4QF、5QF闭合位置；1QF、2QF断开，I段变压器向I段和II段变压器的所有负荷供电。

实例3：II段变压器单台共用转为I、II段变压器分列运行。II段变压器单台共用时，1QF、2QF、3QF闭合，4QF、5QF断开。当负荷上升后，转为I、II段变压器分列运行，闭合4QF、5QF，断开3QF，此时1QF、2QF、4QF、5QF处于闭合位置；3QF处于断开位置。

实例4：I、II段变压器分列运行转为II段变压器单台共用。I、II段变压器分列运行时，1QF、2QF、4QF、5QF闭合，3QF断开，由I、II段变压器分别向各自的负荷供电。当负荷下降后，转为II段变压器单台共用，此时1QF、2QF、3QF处于闭合位置；4QF、5QF处于断开位置，II段变压器向I段和II段变压器的所有负荷供电。

实例5：参见图2、图3、图4、图5。主程序流程控制开关动作：

设备初始化；

设备通电开始运行；

参数设置：备变投运值、备变切除值、投切延时时间(T1、T2、T3、T4、T5、T6)、主备互换的运行时间；

状态检测：初始状态是单台变压器运行还是两台变压器分列运行；

I段变压器1B单台运行时，当负荷增高时投运2B变压器，转为两段变压器分列运行。

判断总电流负荷＞设定值；

经过T1延时(可调)，由CPU发出指令经中间继电器接通1QF的合闸回路。

高压断路器1QF合闸后，由断路器自身辅助触点输出信号到CPU，由CPU进行判断合闸是否成功；

合闸失败：变压器经济运行系统(YHK1)显示器上中文报警信息或指示灯报警，并闭锁下一步动作，以保证低压总线2QF不能合闸。

变压器经济运行系统(YHK1)检测到1QF合闸成功：延时T2(可调)后由CPU发出指令经中间继电器接通低压侧总线断路器2QF的合闸线圈回路，使2QF合闸。

低压总线断路器2QF合闸后，由辅助触点输出信号到CPU，由CPU进行判断合闸是否成功。

合闸失败：变压器经济运行系统(YHK1)显示器中文报警信息或指示灯报警，并闭锁下一步动作，以保证低压总线3QF不能分闸。

检测到2QF合闸成功：T3延时(可调)由CPU发出指令经中间继电器接通联络断路器3QF的分闸线圈回路，使3QF分闸；

3QF分闸后，由辅助触点输出信号到CPU，由CPU进行判断分闸是否成功；

检测到3QF分闸失败：变压器经济运行系统(YHK1)显示器中文报警信息或指示灯报警，并闭锁下一步动作；

检测到3QF分闸成功：显示器上显示当前变压器运行状态，并记录变压器运行方式转换的时间。

I、II段变压器两台分列运行时。当负荷降低时切除2B变压器，转为单台运行。

判断总电流负荷＜设定值；

经过T3延时(可调)，由CPU发出指令经中间继电器接通联络断路器3QF的合闸线圈回路，使3QF先合闸；

断路器3QF合闸后，由辅助触点输出信号到CPU，由CPU进行判断合闸是否成功；

检测到3QF合闸失败：变压器经济运行系统(YHK1)显示器中文报警信息或指示灯报警，并闭锁下一步动作，以保证低压总线2QF不能分闸；

检测到3QF合闸成功：延时T2(可调)后由CPU发出指令经中间继电器接通低压侧总线断路器2QF的分闸线圈回路，使2QF分闸；

2QF分闸后，由辅助触点输出信号到CPU，由CPU进行判断分闸是否成功；

检测到2QF分闸失败：变压器经济运行系统(YHK1)显示器中文报警信息或指示灯报警，并闭锁下一步动作，以保证高压侧1QF断路器不能分闸；

检测到2QF分闸成功：T1延时(可调)由CPU发出指令经中间继电器接通断路器1QF的分闸线圈回路，使1QF分闸；

由1QF的辅助触点输出信号到CPU，由CPU进行判断分闸是否成功；

检测到1QF分闸失败：变压器经济运行系统(YHK1)显示器中文报警信息或指示灯报警，并闭锁下一步动作；

检测到1QF分闸成功：变压器经济运行系统(YHK1)显示器上显示当前变压器运行状态，并记录变压器运行方式转换的时间。

参见图3、图4、图5。I段变压器为常用、II段变压器为备用时；经过设定的一段时间后自动转为：II段变压器为常用、I段变压器为备用时的流程步骤：

检测变压器当前运行状态：I段单台运行或I、II段分列运行；

I段变压器单台运行时，逻辑顺序为：

依次合1QF、合2QF；

检查I段总电流是否大于设定值；

I段总电流≥设定值；

分3QF；

显示并记录。

I段总电流＜设定值；

依次分4QF、分5QF；

显示并记录。

I、II段分列运行时：

逻辑顺序为：

首先检测分列运行时，总电流是否大于设定值；

总电流≥设定值；

保持分列运行方式；

总电流＜设定值；

依次分4QF、分5QF；

显示并记录。

Claims (4)

1、一种配电变压器经济运行智能控制装置，它包括两个以上的三相电流互感器、电压采样电路、数据采集模块，和空气开关、数模转换模块、CPU逻辑控制器、中间继电器、接线端子以及被控制对象开关；其特征在于：三相电流互感器、电压采样电路将采样的电流电压数据输入到数据采集模块进行处理；电流电压变化数据经过数据采集模块的处理后，送到数模转换模块转化为数字信号；CPU逻辑控制器对来自数模转换模块的数字信号进行逻辑处理；CPU逻辑控制器输出端经中间继电器接到接线端子；接线端子分别与被控制对象开关相接，CPU逻辑控制器的输出信号控制被控制对象开关的接通与断开。

2、根据权利要求1所述的配电变压器经济运行智能控制装置，其特征在于：它由两个三相电流互感器、两个电压采样电路、两个数据采集模块、空气开关、数模转换模块、CPU逻辑控制器、中间继电器、接线端子和被控制对象开关组成；其中电流互感器、电压采样电路分别连接到两个数据采集模块的输入端；数据采集模块的输出端连接到数模转换模块输入端，送到数模转换模块进行数模变换；数模转换模块输出端连接CPU逻辑控制器输入端；CPU逻辑控制器输出端经中间继电器接到接线端子；接线端子分别与被控制对象开关相接。

3、根据权利要求2所述的配电变压器经济运行智能控制装置，其特征在于：所述两个三相电流互感器、两个电压采样电路、两个数据采集模块分别构成I段变压器控制信号输入回路和II段变压器控制信号输入回路，每段变压器控制信号输入回路由一个三相电流互感器、一个电压采样电路、一个数据采集模块组成。

4、根据权利要求2所述的配电变压器经济运行智能控制装置，其特征在于：所述被控制对象开关由五个开关组成，分别是1QF、2QF、3QF、4QF、5QF；5QF串联接于I段变压器的高压输入端；4QF串联接于I段变压器的低压输出端；1QF串联接于II段变压器的高压输入端；2QF串联接于II段变压器的低压输出端；3QF连接I段变压器和II段变压器的低压输出端。

Images