专利名称：一种变压器智能化本体控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力变压器检测控制领域，涉及一种变压器控制装置，尤其是一种变压器智能化本体控制装置。
背景技术：
随着电力体制的改革，对供电可靠性的要求愈来愈高，电网和设备的安全运行越 来越得到重视，设备停电进行预防性试验的代价越来越不可低估。而变压器类设备是供电 系统的心脏，随着我国超高压、大容量变压器的投人运行，设备周期检修计划停电的工作越 来越困难。为了保证主变压器及其网络的高压设备的安全运行，随时跟踪其运行状态，监测 和分析其内部绝缘的劣化过程及其潜伏性故障尤为重要。由于传统的变压器检测控制比较 复杂，检测的信号量大，这样就有大量的控制线路，包括温度信号线、瓦斯继电器信号、压力 释放阀信号，油位信号等大量的信号线。其中，绕组温度和顶层油面温度信号以及重瓦斯信 号还需要发送跳闸信号。对于所有这些信号，目前主要的传输方式是用电缆点对点连接，数 量巨大，造成资源浪费，总体造价高，而且在高压强磁场环境下，电磁干扰的影响往往会产 生信号误判，严重时造成设备的损坏。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种变压器智能化本体控 制装置，该装置是通过光纤将各个信号量传递给智能模块，然后进行就地数字化和传输， 最后进行统一控制处理，其不仅能够减少电缆数，降低造价，而且有效防止信号误判。本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的这种变压器智能化本体控制装置，包括本体箱智能模块、冷却控制系统智能模块 和变压器智能模块，其特征在于所述本体箱智能模块和冷却控制系统智能模块均以FPGA 芯片为处理核心实现，所述变压器智能模块以CPU为处理核心；所述本体箱智能模块的输 出端通过光纤与变压器智能模块输入端连接，冷却控制系统智能模块和变压器智能模块通 过光纤实现信号相互传递；所述本体箱智能模块采集变压器的信号量并进行数字化后上传 至变压器智能模块；所述冷却控制系统智能模块采集变压器风机运行状态和油泵运行状态 信息并进行数字化后上传至变压器智能模块；所述变压器智能模块对本体箱智能模块和冷 却控制系统智能模块上传的信息进行分析和处理，并发出控制命令。上述本体箱智能模块包括第一 FPGA芯片、第一电源、第一开关量输入端和第一开 关量输出端，所述第一开关量输入端通过光耦与FPGA芯片连接，第一开关量输出端通过继 电器与第一 FPGA芯片连接，所述第一电源为第一 FPGA芯片提供电能。上述冷却控制系统智能模块包括第二 FPGA芯片、第二电源、第二开关量输入端、 第二开关量输出端和模拟量输入端；所述第二开关量输入端通过光耦与第二 FPGA芯片连 接，第二开关量输出端通过继电器与第二 FPGA芯片连接，所述模拟量输入端连接到压频转 换电路经转换后输出与第二 FPGA芯片连接，所述第二电源为第二 FPGA芯片提供电能。[0008]上述变压器智能模块包括第三电源、第三开关量输入端、第三开关量输出端、第三FPGA芯片和CPU，所述第三开关量输入端通过光耦与第三FPGA芯片连接、第三开关量输出 端通过继电器与第三开关量输入端连接，第三FPGA芯片与CPU连接；所述第三电源为第三 FPGA芯片和CPU提供电能。上述CPU为Powerpc处理器。本实用新型通过光纤将各个信号量传递给各功能模块，然后进行就地数字化和传 输节省了大量电缆，同时降低了现场安装工作量及劳动强度，降低变电站整体造价；并且由 于本实用新型采用的传输介质光纤本身具有极好的抗强电磁干扰能力；极大地提高了信号 传输的抗干扰性，降低变压器事故发生率，同时对于故障的检修带来很大的方便。
图1为本实用新型的结构框图；图2为本实用新型的本体箱智能模块与变压器智能模块间连接示意图；图3为本实用新型的冷却控制系统智能模块与变压器智能模块间连接示意图；图4为本实用新型的变压器智能模块功能示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述如图1，该变压器智能化本体控制装置包括本体箱智能模块、冷却控制系统智能模 块和变压器智能模块。其中本体箱智能控制模块与现有的采集器合并器共同处于本体箱 内，冷却控制系统智能模块处于冷却控制柜内，变压器智能模块安装于三相汇控柜。所述本 体箱智能模块和冷却控制系统智能模块均以FPGA芯片为处理核心实现，变压器智能模块 以CPU为处理核心。所述本体箱智能模块的输出端通过光纤与变压器智能模块输入端连 接，冷却控制系统智能模块和变压器智能模块通过光纤实现信号相互传递。本体箱智能模 块完成变压器本体的信号量的采集，就地数字化以后上传至变压器智能模块以便显示或预 警处理。冷却控制系统智能模块完成风机运行状态和油泵运行状态信息的采集，就地数字 化以后上传至变压器智能模块以便变压器智能模块判断和处理，并接收变压器智能模块发 出的控制命令。变压器智能模块完成对本体箱智能模块和冷却控制系统智能模块上传的信 息进行分析和处理，并发出相关的控制命令。以下对上述各模块进行详细分析(1)本体箱智能模块包括第一 FPGA芯片、第一电源、第一开关量输入端和第一开 关量输出端，第一开关量输入端通过光耦与FPGA芯片连接，第一开关量输出端通过继电器 与第一 FPGA芯片连接，第一电源为第一 FPGA芯片提供电能。本体箱智能模块将采集到的绕组温度信息、顶层油面温度信息、瓦斯继电器信息、 本体箱油位信息、压力释放阀信息和速动油压继电器信息通过第一开关量输入端传递至 第一 FPGA芯片，然后在第一 FPGA芯片中进行处理，结果从第一开关量输出端通过光纤传递 给变压器智能模块以便显示或预警处理。如图2所示。(2)冷却控制系统智能模块包括第二 FPGA芯片、第二电源、第二开关量输入端、 第二开关量输出端和模拟量输入端；第二开关量输入端通过光耦与第二 FPGA芯片连接，第二开关量输出端通过继电器与第二 FPGA芯片连接，模拟量输入端通过压频转换电路与第 二 FPGA芯片连接，所述第二电源为第二 FPGA芯片提供电能。冷却控制系统智能模块采集 的信息包括油泵运行状态信息，风扇运行状态信息和电源工作状态信息，温度信息通过模 拟量输入端至压频转换电路，经过压频转换以后同其他开关量一起输入至第二 FPGA芯片， 处理结果由第二开关量输出端输出并通过光纤传递给变压器智能控制模块，当有故障信息 出现时，发出告警信号。如图3所示。冷却控制系统智能模块具有实现的功能为a)控制冷却器运行方式，包括就地操 作、远方操作；b)控制每组冷却器的工作状态工作、辅助、备用、停止。使其根据变压器运 行需要自动切换；c)控制接入冷却系统得两路独立电源，当冷却器或者独立电源有故障情 况发生时发出告警信号告知值班人员。(3)变压器智能模块包括第三电源、第三开关量输入端、第三开关量输出端、第 三FPGA芯片和CPU，所述第三开关量输入端通过光耦与第三FPGA芯片连接、第三开关量输 出端通过继电器与第三开关量输入端连接，第三FPGA芯片与CPU连接；所述第三电源为第 三FPGA芯片和CPU提供电能。变压器智能控制模块主要对各种上传信号通过第三开关量 输入端传递至第三FPGA芯片，然后由CPU对信号进行分析处理(本实用新型使用Powerpc 处理器的CPU为最优)，CPU判断是否需要发出告警和跳闸信号，第三开关量输出端通过光 纤输出控制命令，同时将绕组温度信息和顶层油面温度信息传递至冷却控制系统。如图4 所示，其中系统层是带有人机操作界面的显示整个变压器监测到的信息和发出控制命令的 控制系统。综合上述，本实用新型通过光纤将各个信号量传递给各功能模块，然后进行就地 数字化和传输，最后进行控制处理。节省了大量电缆，同时降低了现场安装工作量及劳动强 度，降低变电站整体造价。并且本实用新型的变压器智能化本体控制装置的实时检测性能 好，尤其是对变压器温度和重瓦斯监测，传输告警信号的同时发出跳闸信号，提高了变压器 运行的可靠性和安全性。
权利要求一种变压器智能化本体控制装置，包括本体箱智能模块、冷却控制系统智能模块和变压器智能模块，其特征在于所述本体箱智能模块和冷却控制系统智能模块均以FPGA芯片为处理核心实现，所述变压器智能模块以CPU为处理核心；所述本体箱智能模块的输出端通过光纤与变压器智能模块输入端连接，冷却控制系统智能模块和变压器智能模块通过光纤实现信号相互传递；所述本体箱智能模块采集变压器的信号量并进行数字化后上传至变压器智能模块；所述冷却控制系统智能模块采集变压器风机运行状态和油泵运行状态信息并进行数字化后上传至变压器智能模块；所述变压器智能模块对本体箱智能模块和冷却控制系统智能模块上传的信息进行分析和处理，并发出控制命令。
2.根据权利要求1所述的变压器智能化本体控制装置，其特征在于所述本体箱智能 模块包括第一 FPGA芯片、第一电源、第一开关量输入端和第一开关量输出端，所述第一开 关量输入端通过光耦与FPGA芯片连接，第一开关量输出端通过继电器与第一 FPGA芯片连 接，所述第一电源为第一 FPGA芯片提供电能。
3.根据权利要求1所述的变压器智能化本体控制装置，其特征在于所述冷却控制系 统智能模块包括第二 FPGA芯片、第二电源、第二开关量输入端、第二开关量输出端和模拟 量输入端；所述第二开关量输入端通过光耦与第二 FPGA芯片连接，第二开关量输出端通过 继电器与第二 FPGA芯片连接，所述模拟量输入端连接到压频转换电路经转换后输出与第 二 FPGA芯片连接，所述第二电源为第二 FPGA芯片提供电能。
4.根据权利要求1所述的变压器智能化本体控制装置，其特征在于所述变压器智能 模块包括第三电源、第三开关量输入端、第三开关量输出端、第三FPGA芯片和CPU，所述第 三开关量输入端通过光耦与第三FPGA芯片连接、第三开关量输出端通过继电器与第三开 关量输入端连接，第三FPGA芯片与CPU连接；所述第三电源为第三FPGA芯片和CPU提供电 能。
5.根据权利要求1所述的变压器智能化本体控制装置，其特征在于所述CPU为 Powerpc处理器。
专利摘要本实用新型涉及一种变压器智能化本体控制装置，包括本体箱智能模块、冷却控制系统智能模块和变压器智能模块。本体箱智能模块采集变压器的信号量并进行数字化后上传至变压器智能模块；冷却控制系统智能模块采集变压器风机运行状态和油泵运行状态信息并进行数字化后上传至变压器智能模块；变压器智能模块对本体箱智能模块和冷却控制系统智能模块上传的信息进行分析和处理，并发出控制命令。本实用新型利用光纤传输，节省了大量电缆，同时降低了现场安装工作量及劳动强度，降低变电站整体造价；并且由于采用的光纤本身具有极好的抗强电磁干扰能力；极大地提高了信号传输的抗干扰性，降低变压器事故发生率，同时对于故障的检修带来很大的方便。
文档编号G05B19/418GK201773312SQ20092027485
公开日2011年3月23日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者严结实, 刘吕娜, 吴益飞, 张杭 申请人:中国西电电气股份有限公司