CN204085705U - 变压器预警终端 - Google Patents

Abstract

变压器预警终端，属于电力在线监控预警领域。包括外壳（1）以及固定在外壳（1）内的控制电路，其特征在于：设置有与变压器高压触点相固定的温度传感器，温度传感器的输出信号通过导线（3）与所述控制电路相连。本实用新型的变压器预警终端将温度传感器与变压器触点固定在一起，可以实时的对变压器高压触点的温度变化率进行检测，并根据设定的阈值进行预警，安全可靠。同时设置有温湿度传感器，可对变压器周围环境进行监测，使变压器的工作环境更加可靠。

Description

变压器预警终端

技术领域

变压器预警终端，属于电力在线监控预警领域。

背景技术

随着国家电网的发展，低压配电台区的变压器在线监测提到日程上来，由于低压台区分布在偏远的农村，分布广、数量多，电工巡检不过来，时间长了，低压台区的变压器容易出现输出线高压触点绝缘老化、接触不良等现象，导致线缆发热甚至燃烧，造成大面积停电事故，给国家和人民造成重大损失。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可以实时的对变压器高压触点的温度变化率进行检测，并根据设定的阈值进行预警，安全可靠的变压器预警终端。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该变压器预警终端，包括外壳以及固定在外壳内的控制电路，其特征在于：设置有与变压器高压触点相固定的温度传感器，温度传感器的输出信号通过导线与所述控制电路相连。

优选的，所述的控制电路包括中央处理模块、看门狗存储模块、传感器测量模块、显示模块、指示灯模块以及对以上各部进行供电的电源模块，通信模块的输入输出端口与中央处理模块的输入输出端口互连，看门狗存储模块、传感器测量模块的输出端口与中央处理模块的输入端口相连，中央处理模块的输出端口同时连接显示模块以及指示灯模块；所述的中央处理模块包括单片机U5以及单片机U5的外围电路。

优选的，所述的通信模块包括型号为SN65LBC184D的集成芯片U2，集成芯片U2的1脚与单片机U5的22脚相连，4脚与单片机U5的21脚相连，2脚和3脚与单片机U5的19脚相连；集成芯片U2的5脚接地，8脚连接3.3V直流电源，8脚同时并联电容C2接地；集成芯片U2的6脚串联电阻R8之后同时并联瞬态抑制二极管TVS2和热敏电阻PTC2的一端，瞬态抑制二极管TVS2的另一端接地，热敏电阻PTC2的另一端连接接线端子J1的2脚；集成芯片U2的7脚串联电阻R7之后同时并联瞬态抑制二极管TVS1和热敏电阻PTC1的一端，瞬态抑制二极管TVS1的另一端接地，热敏电阻PTC1的另一端连接接线端子J1的1脚。

优选的，所述的看门狗存储模块包括型号为CAT1023J1-28的集成芯片U1，集成芯片U1的1脚连接3.3V直流电源，3脚、4脚接地，7脚连接单片机U5的41脚，3.3V直流电源同时并联电阻R5、R6后与集成芯片U1的6脚、5脚相连，3.3V直流电源同时并联电阻R1之后连接端子S1的2脚，端子S1的1脚与集成芯片U1的2脚相连；集成芯片U1的8脚连接3.3V直流电源，同时并联电容C1接地。集成芯片U1的5脚、6脚分别与单片机U5的43脚、42脚相连，端子S1的2脚与单片机U5的7脚并联。

优选的，所述的传感器测量模块包括型号为74LVC1T45的集成芯片U3~U4，3.3V直流电源连接集成芯片U3的1脚，同时并联电容C3接地，集成芯片U3的2脚接地，3脚与单片机U5的25脚相连；5V直流电源同时并联集成芯片U3的6脚、电阻R9的一端，电阻R9的另一端同时并联集成芯片U3的4脚以及接线端子J3的3脚，集成芯片U3的6脚同时并联电容C4接地；集成芯片U3的5脚与单片机U5的26脚相连；

3.3V直流电源连接集成芯片U4的1脚，同时并联电容C5接地，集成芯片U4的2脚接地，3脚与单片机U5的27脚相连；5V直流电源同时并联集成芯片U4的6脚、电阻R10的一端，电阻R10的另一端同时并联集成芯片U4的4脚以及接线端子J3的2脚，集成芯片U4的6脚同时并联电容C6接地；集成芯片U4的5脚与单片机U5的28脚相连。

优选的，所述的指示灯模块包括发光二极管D1~D5，3.3V直流电源串联发光二极管D1和电阻R25之后与接地端相连，发光二极管D1用于对供电电源的工作状态进行指示；3.3V直流电源串联发光二极管D2和电阻R26之后与单片机U5的11脚相连；3.3V直流电源串联发光二极管D3和电阻R27之后与单片机U5的10脚相连；3.3V直流电源串联发光二极管D4和电阻R2之后与单片机U5的46脚相连；3.3V直流电源串联发光二极管D5和电阻R3之后与单片机U5的45脚相连；发光二极管D2~D5分别对变压器预警终端的其他工作状态进行指示。

优选的，所述的显示模块包括型号为SR420361N的数码管SEG1和用以驱动数码管SEG1的型号为74HC595的集成芯片U6；集成芯片U6的11脚、12脚以及14脚分别与单片机U5的18脚、17脚以及16脚相连；集成芯片U6的10脚连接5V直流电源，13脚接地，10脚和13脚之间同时并联有电容C7；集成芯片U6的1脚串联电阻R16之后连接数码管SEG1的d接线端；集成芯片U6的2脚串联电阻R13之后连接数码管SEG1的a接线端；集成芯片U6的3脚串联电阻R18之后连接数码管SEG1的f接线端；集成芯片U6的4脚串联电阻R20之后连接数码管SEG1的dp接线端；集成芯片U6的5脚串联电阻R15之后连接数码管SEG1的c接线端；集成芯片U6的6脚串联电阻R19之后连接数码管SEG1的g接线端；集成芯片U6的7脚串联电阻R14之后连接数码管SEG1的b接线端；集成芯片U6的15脚串联电阻R17之后连接数码管SEG1的e接线端。

优选的，所述的单片机U5的型号为STM32F103C8T6。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、本实用新型的变压器预警终端将温度传感器与变压器触点固定在一起，可以实时的对变压器高压触点的温度进行检测，并根据设定的阈值进行预警，安全可靠。

2、同时设置有温湿度传感器，可对变压器周围环境进行监测，使变压器的工作环境更加可靠。

3、通过设置通信模块，中央处理模块可将传感器监测的数据、单片机的分析结果以及预警信号进行上传，使工作人员在最短的时间内对故障状况进行确认，避免了危险情况的发生。

附图说明

图1为变压器预警终端结构示意图。

图2为变压器预警终端控制电路原理方框图。

图3为变压器预警终端中央处理模块电路原理图。

图4为变压器预警终端通信模块电路原理图。

图5为变压器预警终端看门狗存储模块电路原理图。

图6为变压器预警终端传感器测量模块电路原理图。

图7为变压器预警终端电源模块电路原理图。

图8为变压器预警终端指示灯模块电路原理图。

图9~10为变压器预警终端显示模块电路原理图。

其中：1、外壳  2、显示窗  3、导线。

具体实施方式

图1~10是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~10对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，变压器预警终端，包括外壳1以及固定在外壳1内的控制电路，在外壳1的表面设有显示窗2，设置在控制电路中的显示屏通过显示窗2进行显示。导线3的一端与控制电路相连，另一端连接温度传感器，温度传感器与变压器的高压触点固定在一起，用于检测变压器高压触点的温度，并将检测到的温度信号通过导线3送至控制电路内进行处理。

如图2所示，变压器预警终端控制电路包括：中央处理模块、看门狗存储模块、传感器测量模块、显示模块以及指示灯模块。通信模块的输入输出端口与中央处理模块的输入输出端口互连，看门狗存储模块、传感器测量模块的输出端口与中央处理模块的输入端口相连，中央处理模块的输出端口同时连接显示模块以及指示灯模块。传感器测量模块将监测到的数据送至中央处理模块进行分析，中央处理模块控制显示模块对需要进行显示的参数进行显示，指示灯模块用于对本变压器预警终端的工作状态进行指示，中央处理模块通过通信模块与外部设备（如上位机）进行通讯。在控制电路中同时设置有对整个控制电路进行供电的电源模块（图中未画出）。

如图3所示，中央处理模块包括单片机U5，单片机U5的5脚、6脚分别串联电容C15、C16之后接地，单片机U5的5脚、6脚之间同时并联有晶振Y1。单片机U5的20脚串联电阻R11接地，7脚串联电容C17接地。单片机U5的24脚、36脚、48脚以及9脚连接3.3V直流电源；单片机U5的23脚、35脚、47脚以及8脚接地。单片机U5的型号为STM32F103C8T6。

如图4所示，通信模块包括集成芯片U2，集成芯片U2的1脚与单片机U5的22脚相连，4脚与单片机U5的21脚相连，2脚和3脚与单片机U5的19脚相连。集成芯片U2的5脚接地，8脚连接3.3V直流电源，8脚同时并联电容C2接地。集成芯片U2的6脚串联电阻R8之后同时并联瞬态抑制二极管TVS2和热敏电阻PTC2的一端，瞬态抑制二极管TVS2的另一端接地，热敏电阻PTC2的另一端连接接线端子J1的2脚；集成芯片U2的7脚串联电阻R7之后同时并联瞬态抑制二极管TVS1和热敏电阻PTC1的一端，瞬态抑制二极管TVS1的另一端接地，热敏电阻PTC1的另一端连接接线端子J1的1脚。通信模块用于实现中央处理模块与与外部设备（如上位机）之间进行RS485通讯，集成芯片U2的型号为SN65LBC184D。通过接线端子J1实现通信模块与上级监控中心之间的通信。

如图5所示，看门狗存储模块包括集成芯片U1，集成芯片U1的1脚连接3.3V直流电源，3脚、4脚接地，7脚连接单片机U5的41脚。3.3V直流电源同时并联电阻R5、R6后与集成芯片U1的6脚、5脚相连，3.3V直流电源同时并联电阻R1之后连接端子S1的2脚，端子S1的1脚与集成芯片U1的2脚相连。集成芯片U1的8脚连接3.3V直流电源，同时并联电容C1接地。集成芯片U1的5脚、6脚分别与单片机U5的43脚、42脚相连，端子S1的2脚与单片机U5的7脚并联。集成芯片U1的型号为CAT1023J1-28。通过接通或断开端子S1实现断开或接通看门狗控制。

如图6所示，传感器测量模块包括集成芯片U3~U4，3.3V直流电源连接集成芯片U3的1脚，同时并联电容C3接地，集成芯片U3的2脚接地，3脚与单片机U5的25脚相连。5V直流电源同时并联集成芯片U3的6脚、电阻R9的一端，电阻R9的另一端同时并联集成芯片U3的4脚以及接线端子J3的3脚，集成芯片U3的6脚同时并联电容C4接地。集成芯片U3的5脚与单片机U5的26脚相连。

3.3V直流电源连接集成芯片U4的1脚，同时并联电容C5接地，集成芯片U4的2脚接地，3脚与单片机U5的27脚相连。5V直流电源同时并联集成芯片U4的6脚、电阻R10的一端，电阻R10的另一端同时并联集成芯片U4的4脚以及接线端子J3的2脚，集成芯片U4的6脚同时并联电容C6接地。集成芯片U4的5脚与单片机U5的28脚相连。

集成芯片U3~U4的型号为74LVC1T45，接线端子J3为在线调试端口，传感器包括上述与变压器高压触点固定的型号为DS18B20的温度传感器和用于对变压器周围温湿度进行监测的型号为DHT11的温湿度传感器。传感器将其监测到的数据通过集成芯片U3~U4送至单片机U5内进行分析处理。

在如图7所示的电源模块电路原理图中，5V直流电源由接线端子J2引入，接线端子J2的2脚、1脚分别为5V直流电源的正极和负极（及接地端），在接线端子J2的1~2脚之间同时并联有电解电容C18~C19，电容C12~C13，5V直流电源正极同时与集成芯片U7的1脚相连。集成芯片U7的3脚接地，2脚和4脚为3.3V直流电源的正极，集成芯片U7的2脚、4脚与接地端之间同时并联有电解电容C20以及电容C8~C11。集成芯片U7型号为SPX1117-3.3V，用于将5V直流电源转换为3.3V直流电源。

如图8所示，指示灯模块包括发光二极管D1~D5，3.3V直流电源串联发光二极管D1和电阻R25之后与接地端相连，发光二极管D1用于对供电电源的工作状态进行指示。3.3V直流电源串联发光二极管D2和电阻R26之后与单片机U5的11脚相连；3.3V直流电源串联发光二极管D3和电阻R27之后与单片机U5的10脚相连；3.3V直流电源串联发光二极管D4和电阻R2之后与单片机U5的46脚相连；3.3V直流电源串联发光二极管D5和电阻R3之后与单片机U5的45脚相连。发光二极管D2~D5分别对变压器预警终端的其他工作状态进行指示。

如图9~10所示，显示模块包括数码管SEG1和用以驱动数码管SEG1的集成芯片U6。集成芯片U6的11脚、12脚以及14脚分别与单片机U5的18脚、17脚以及16脚相连。集成芯片U6的10脚连接5V直流电源，13脚接地，10脚和13脚之间同时并联有电容C7。集成芯片U6的1脚串联电阻R16之后连接数码管SEG1的d接线端；集成芯片U6的2脚串联电阻R13之后连接数码管SEG1的a接线端；集成芯片U6的3脚串联电阻R18之后连接数码管SEG1的f接线端；集成芯片U6的4脚串联电阻R20之后连接数码管SEG1的dp接线端；集成芯片U6的5脚串联电阻R15之后连接数码管SEG1的c接线端；集成芯片U6的6脚串联电阻R19之后连接数码管SEG1的g接线端；集成芯片U6的7脚串联电阻R14之后连接数码管SEG1的b接线端；集成芯片U6的15脚串联电阻R17之后连接数码管SEG1的e接线端。

数码管SEG1采用型号为SR420361N的四位共阴极数码管，集成芯片U6采用型号为74HC595的数码管驱动芯片。集成芯片接收到单片机U5发出的控制信号之后，

具体工作过程及工作原理如下：

变压器预警终端供电电源接通正常工作之后，与变压器输出端子固定的温度传感器对变压器输出端子的温度进行实时监测，并通过集成芯片U3~U4将监测到的信号送至单片机U5，由单片机U5对检测到的数据进行分析。

在本变压器预警终端进行数据分析时，可通过设置温度点阈值或根据现有的计算方法计算出变压器高压触点在一段时间内温度的变化率，通过设定变化率的阈值对变压器高压触点的温度进行监测，当单片机U5发现变压器高压触点的温度变化超过阈值时，发出预警信号，同时通过通信模块将预警信号进行上传，提醒工作人员尽快赶到现场予以确认，防止变压器高压触点的温度过高而发生危险。

本变压器预警终端同时可通过温湿度传感器对变压器周围环境的温湿度进行监测，当变压器周围环境的温湿度变化值或变化率超过预设定的阈值时，变压器预警终端同样进行预警并发出预警信号。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.变压器预警终端，包括外壳（1）以及固定在外壳（1）内的控制电路，其特征在于：设置有与变压器高压触点相固定的温度传感器，温度传感器的输出信号通过导线（3）与所述控制电路相连。

2.根据权利要求1所述的变压器预警终端，其特征在于：所述的控制电路包括中央处理模块、看门狗存储模块、传感器测量模块、显示模块、指示灯模块以及对以上各部进行供电的电源模块，通信模块的输入输出端口与中央处理模块的输入输出端口互连，看门狗存储模块、传感器测量模块的输出端口与中央处理模块的输入端口相连，中央处理模块的输出端口同时连接显示模块以及指示灯模块；所述的中央处理模块包括单片机U5以及单片机U5的外围电路。

3.根据权利要求2所述的变压器预警终端，其特征在于：所述的通信模块包括型号为SN65LBC184D的集成芯片U2，集成芯片U2的1脚与单片机U5的22脚相连，4脚与单片机U5的21脚相连，2脚和3脚与单片机U5的19脚相连；集成芯片U2的5脚接地，8脚连接3.3V直流电源，8脚同时并联电容C2接地；集成芯片U2的6脚串联电阻R8之后同时并联瞬态抑制二极管TVS2和热敏电阻PTC2的一端，瞬态抑制二极管TVS2的另一端接地，热敏电阻PTC2的另一端连接接线端子J1的2脚；集成芯片U2的7脚串联电阻R7之后同时并联瞬态抑制二极管TVS1和热敏电阻PTC1的一端，瞬态抑制二极管TVS1的另一端接地，热敏电阻PTC1的另一端连接接线端子J1的1脚。

4.根据权利要求2所述的变压器预警终端，其特征在于：所述的看门狗存储模块包括型号为CAT1023J1-28的集成芯片U1，集成芯片U1的1脚连接3.3V直流电源，3脚、4脚接地，7脚连接单片机U5的41脚，3.3V直流电源同时并联电阻R5、R6后与集成芯片U1的6脚、5脚相连，3.3V直流电源同时并联电阻R1之后连接端子S1的2脚，端子S1的1脚与集成芯片U1的2脚相连；集成芯片U1的8脚连接3.3V直流电源，同时并联电容C1接地，集成芯片U1的5脚、6脚分别与单片机U5的43脚、42脚相连，端子S1的2脚与单片机U5的7脚并联。

5.根据权利要求2所述的变压器预警终端，其特征在于：所述的传感器测量模块包括型号为74LVC1T45的集成芯片U3~U4，3.3V直流电源连接集成芯片U3的1脚，同时并联电容C3接地，集成芯片U3的2脚接地，3脚与单片机U5的25脚相连；5V直流电源同时并联集成芯片U3的6脚、电阻R9的一端，电阻R9的另一端同时并联集成芯片U3的4脚以及接线端子J3的3脚，集成芯片U3的6脚同时并联电容C4接地；集成芯片U3的5脚与单片机U5的26脚相连；

3.3V直流电源连接集成芯片U4的1脚，同时并联电容C5接地，集成芯片U4的2脚接地，3脚与单片机U5的27脚相连；5V直流电源同时并联集成芯片U4的6脚、电阻R10的一端，电阻R10的另一端同时并联集成芯片U4的4脚以及接线端子J3的2脚，集成芯片U4的6脚同时并联电容C6接地；集成芯片U4的5脚与单片机U5的28脚相连。

6.根据权利要求2所述的变压器预警终端，其特征在于：所述的指示灯模块包括发光二极管D1~D5，3.3V直流电源串联发光二极管D1和电阻R25之后与接地端相连，发光二极管D1用于对供电电源的工作状态进行指示；3.3V直流电源串联发光二极管D2和电阻R26之后与单片机U5的11脚相连；3.3V直流电源串联发光二极管D3和电阻R27之后与单片机U5的10脚相连；3.3V直流电源串联发光二极管D4和电阻R2之后与单片机U5的46脚相连；3.3V直流电源串联发光二极管D5和电阻R3之后与单片机U5的45脚相连；发光二极管D2~D5分别对变压器预警终端的其他工作状态进行指示。

7.根据权利要求2所述的变压器预警终端，其特征在于：所述的显示模块包括型号为SR420361N的数码管SEG1和用以驱动数码管SEG1的型号为74HC595的集成芯片U6；集成芯片U6的11脚、12脚以及14脚分别与单片机U5的18脚、17脚以及16脚相连；集成芯片U6的10脚连接5V直流电源，13脚接地，10脚和13脚之间同时并联有电容C7；集成芯片U6的1脚串联电阻R16之后连接数码管SEG1的d接线端；集成芯片U6的2脚串联电阻R13之后连接数码管SEG1的a接线端；集成芯片U6的3脚串联电阻R18之后连接数码管SEG1的f接线端；集成芯片U6的4脚串联电阻R20之后连接数码管SEG1的dp接线端；集成芯片U6的5脚串联电阻R15之后连接数码管SEG1的c接线端；集成芯片U6的6脚串联电阻R19之后连接数码管SEG1的g接线端；集成芯片U6的7脚串联电阻R14之后连接数码管SEG1的b接线端；集成芯片U6的15脚串联电阻R17之后连接数码管SEG1的e接线端。

8.根据权利要求2~7任一项所述的变压器预警终端，其特征在于：所述的单片机U5的型号为STM32F103C8T6。