专利名称：一种用于10kV户外配电网变压器的综合监控报警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统监控报警系统，尤其涉及一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统。
背景技术：
在油田、矿山、农村以及其他地域分布辽阔的野外地区，输电线路和电力变压器因远离供电局而经常面临被盗的危险，加之这些设备长期配置在野外，无人值守，经常出现不稳定运行，但值班人员无法及时了解这些设备的异常运行情况。一旦输电线和电力变压器被盗或异常运行，将会造成很大的经济损失，给电力系统的稳定运行和油田、矿山等大型工矿企业的安全生产造成极大的隐患。因此，无论是电力系统的安全运行还是大型工矿企业的安全生产，客观上都需要这样一种智能产品，它能准确的检测变压器等电力设备的运行状况，一旦出现异常情况，及时精确地上报值班人员。针对上述情况，国内专家提出了不少解决方案，既有实用型方案又有理论分析与推导有专家提出了一种基于微波感应式电力线防盗在线检测系统的设计方案，利用微波感应原理，感应移动物体并获取信号，采用全球移动通信系统通信模块与监控室进行信息交互；有专家给出了一种基于全球移动通信系统GSM短信技术的配电变压器在线监测系统、变电站无人值班系统的设计方案；有专家分别给出了基于通用分组无线业务(GPRS)的配电变压器实时监控一体化系统、农村电力线防盗系统、配电自动化系统设计方案；有专家用详尽的理论推导分别给出了一种路灯电缆防盗检测、定位新方法和IOkV电网设备防盗、防损坏系统报警阈值的分析，为实用型方案提供了理论基础。上述方案均在一定程度上验证了它们的合理性，但大多只提出了一种框图式的设计理念，设计比较笼统，缺少必要的硬件与软件支撑。由此可见，现有技术有待于更进一步的改进和发展。
实用新型内容本实用新型为解决上述现有技术中的缺陷提供一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统，不仅能实时监测电力变压器的运行参数，还能有效防止变压器被盗现象的发生，可靠提高电力系统的供电质量。为解决上述技术问题，本实用新型方案包括一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统，其特征是，包括中央处理模块、数据传输模块、电能计量与欠压检测模块、UPS电源模块、采样模块、键盘电路、显示电路、油温测量电路、现场警笛和接警监控中心，所述的数据传输模块、电能计量与欠压检测模块、UPS电源模块、采样模块、键盘电路、显示电路、油温测量电路和现场警笛分别与中央处理模块相连，所述数据传输模块通过无线通讯网络与接警监控中心相连。进一步地，所述采样模块包括开关量输入模块和模拟量输入模块，所述开关量输入模块与中央处理模块连接且连接有机体震动传感器、变压器震动传感器、被动红外传感器和报警装置防撬传感器；所述模拟量输入模块包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器和电压互感器分别与电能计量与欠压检测模块连接。进一步地，所述数据传输模块包括相互连接的语音模块和无线通讯模块。进一步地，所述中央处理模块包括C8051F360单片机。进一步地，所述电能计量与欠压检测模块包括ATI7022B芯片。进一步地，所述接警监控中心由终端计算机、接警电话和电子屏幕组成，所述终端计算机、接警电话接入无线通讯网络与数据传输模块连接。进一步地，所述键盘电路包括PT2262/2272编解码芯片。进一步地，所述油温测量电路包括DS18B20温度传感器，用于完成变压器油温测量。进一步地，所述UPS电源模块包括熔断器、整流桥、滤波电路、三相压敏电阻、放电管、一级恒流充电电源、DC-DC变换模块、铅酸蓄电池、欠压识别电路、开关稳压器和电压调节器，所述IOkV配电网的A、B、C三相电源线经熔断器连接整流桥的输入端，整流桥的输出端连滤波电路的正输入端，N相连滤波电路的负输入端；三相压敏电阻一端跨接在熔断器与整流桥之间，另一端与放电管的上端相连，放电管的下端与地相连；所述一级恒流充电电源分别与滤波电路的输出端及DC-DC变换模块的输入端相连；12V铅酸蓄电池经过欠压识别电路跨接在一级恒流充电电源的输出端与DC-DC变换模块的输入端之间；所述DC-DC变换模块的输出端与LM2575开关稳压器的输入端相连，LM2575开关稳压器的输出端与LMl117电压调节器的输入端相连。进一步地，所述欠压识别电路包括TL431芯片和UC3842芯片。本实用新型的有益效果是采用上述结构后，本实用新型具有反应灵敏、可靠性好、性价比高和操作方便的特点，不仅能够实时监测电力变压器的运行参数，而且能够有效防止变压器被盗现象的发生，对提高电力系统的供电质量，增强配网的可靠性，促进工矿企业的安全生产起着重要作用。
图1是本实用新型的结构框图；图2是本实用新型中UPS电源模块的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统他包括中央处理模块、数据传输模块、电能计量与欠压检测模块、UPS电源模块、采样模块、键盘电路、显示电路、油温测量电路、现场警笛和接警监控中心。所述的数据传输模块、电能计量与欠压检测模块、UPS电源模块、采样模块、键盘电路、显示电路、油温测量电路和现场警笛分别与中央处理模块相连，所述数据传输模块通过无线通讯网络与接警监控中心相连。其中，无线通讯网络采用GSM网络；所述显示电路由4位LED数码管组成，用于显示油温、电压、电流、频率、有功功率等数据。进一步地，所述采样模块包括开关量输入模块和模拟量输入模块，所述开关量输入模块与中央处理模块连接且连接有机体震动传感器、变压器震动传感器、被动红外传感器和报警装置防撬传感器；所述模拟量输入模块包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器和电压互感器分别与电能计量与欠压检测模块连接。进一步地，所述数据传输模块包括相互连接的语音模块和西门子TC35i的GSM模块。进一步地，所述中央处理模块包括C8051F360单片机，实现各种模拟量、开关量等报警数据的采集和处理，同时控制GSM模块收发信息与拨打报警电话。进一步地，所述电能计量与欠压检测模块包括ATI7022B芯片，作为所述电能计量与欠压检测模块的核心，完成变压器二次侧线路的电参数(电压、电流、有功功率、功率因数、频率等)计量和三相电力线运行情况检测。进一步地，所述接警监控中心由终端计算机、接警电话和电子屏幕组成，所述终端计算机、接警电话接入无线通讯网络与数据传输模块连接，用于接收现场保护报警主机发送的报警信息，并通过电子屏幕显示给工作人员并对数据分类保存。进一步地，所述键盘电路包括PT2262/2272编解码芯片，用于就地无线修改报警主机密码、系统时间、接警号码、油温上限、布防状态等参数。进一步地，所述油温测量电路包括DS18B20温度传感器，用于完成变压器油温测量。如图2所示，所述UPS电源模块包括熔断器、整流桥、滤波电路、三相压敏电阻、放电管、一级恒流充电电源、DC-DC变换模块、12V铅酸蓄电池、欠压识别电路、开关稳压器和电压调节器，所述IOkV配电网的A、B、C三相电源线经熔断器连接整流桥的输入端，整流桥的输出端连滤波电路的正输入端，N相连滤波电路的负输入端；三相压敏电阻一端跨接在熔断器与整流桥之间，另一端与放电管的上端相连，放电管的下端与地相连；所述一级恒流充电电源分别与滤波电路的输出端及DC-DC变换模块的输入端相连；12V铅酸蓄电池经过欠压识别电路跨接在一级恒流充电电源的输出端与DC-DC变换模块的输入端之间；所述DC-DC变换模块的输出端与LM2575开关稳压器的输入端相连,LM2575开关稳压器的输出端与LM1117电压调节器的输入端相连。其中，所述欠压识别电路包括TL431芯片和UC3842芯片及外围电路搭建而成，一级恒流充电电源主要由UC3842芯片构成的单端反激式开关电源和恒流充电控制电路组成。上述模拟量输入模块通过电流互感器CT和电压互感器PT分别采集配电网三相电流、电压量，并与所述ATI7022B电能计量与欠压检测模块相连，完成变压器二次侧线路的电参数(电压、电流、有功功率、功率因数、频率等)计量和三相电力线运行情况检测ATT7022B中有一个断相阈值寄存器，当检测到电压有效值寄存器的值低于断相阈值寄存器的值，计量参数寄存器0x2C中的bit0、bitl、bit2就给出三相失压状态标志，从而可靠判断电力传输线路是否缺相或停电。此外，ATI7022B还可通过检测电压、电流信号过零点的顺序来判断电压、电流相序是否正常。电网正常供电情况下，A、B、C任意一相电压经过整流(整流桥完成)、滤波(滤波电路完成)后形成约300V的直流电压，输入至一级恒流充电电源中，而后降至13. 8V，一方面为铅酸蓄电池连续充电，另一方面经二级DC-DC变换模块产生标准12V电压，为报警系统提供正常工作电压。当电网断电后，蓄电池自动开始放电，供二级DC-DC变换模块工作，亦能提供可靠的12V电压。12V电压经过LM2575模块稳压、滤波后输出5V电压，供ATI7022B等芯片使用，经LM1117模块稳压输出的3. 3V电压供单片机C8051F360使用。通过这样的配合，保证了系统供电的不间断，从而实现了可靠供电。采用12V蓄电池供电时，欠压识别电路开始工作，当检测到蓄电池两端电压低于
10.5V (12V铅酸电池的最低保护电压为10. 5V)时，发出报警信号，并自动关断电源，停止供电。系统搭建完成后的整体运行方式为将报警主机安装在被监控变压器旁，变压器一旦被盗或发生断线故障、系统停电等异常情况，报警装置立即检测出来并通过GSM短信息、语音方式向值班人员报告，并告知具体警情内容。接警监控中心的电子屏幕上会显示报警的时间、地点和类型，便于调度中心指挥附近的工作人员及时赶到报警点查看，并将报警数据存入数据库以备查询。应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，这些均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统，其特征是，包括中央处理模块、数据传输模块、电能计量与欠压检测模块、UPS电源模块、采样模块、键盘电路、显示电路、油温测量电路、现场警笛和接警监控中心，所述的数据传输模块、电能计量与欠压检测模块、UPS电源模块、采样模块、键盘电路、显示电路、油温测量电路和现场警笛分别与中央处理模块相连，所述数据传输模块通过无线通讯网络与接警监控中心相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统，其特征是，所述采样模块包括开关量输入模块和模拟量输入模块，所述开关量输入模块与中央处理模块连接且连接有机体震动传感器、变压器震动传感器、被动红外传感器和报警装置防撬传感器；所述模拟量输入模块包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器和电压互感器分别与电能计量与欠压检测模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统，其特征是，所述数据传输模块包括相互连接的语音模块和无线通讯模块。
4.根据权利要求1所述的一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统，其特征是，所述中央处理模块包括C8051F360单片机。
5.根据权利要求1所述的一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统，其特征是，所述电能计量与欠压检测模块包括ATT7022B芯片。
6.根据权利要求1所述的一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统，其特征是，所述接警监控中心由终端计算机、接警电话和电子屏幕组成，所述终端计算机、接警电话接入无线通讯网络与数据传输模块连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统，其特征是，所述键盘电路包括PT2262/2272编解码芯片。
8.根据权利要求1所述的一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统，其特征是，所述油温测量电路包括DS18B20温度传感器，用于完成变压器油温测量。
9.根据权利要求1所述的一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统，其特征是，所述UPS电源模块包括熔断器、整流桥、滤波电路、三相压敏电阻、放电管、一级恒流充电电源、DC-DC变换模块、铅酸蓄电池、欠压识别电路、开关稳压器和电压调节器，所述IOkV配电网的A、B、C三相电源线经熔断器连接整流桥的输入端，整流桥的输出端连滤波电路的正输入端，N相连滤波电路的负输入端；三相压敏电阻一端跨接在熔断器与整流桥之间，另一端与放电管的上端相连，放电管的下端与地相连；所述一级恒流充电电源分别与滤波电路的输出端及DC-DC变换模块的输入端相连；12V铅酸蓄电池经过欠压识别电路跨接在一级恒流充电电源的输出端与DC-DC变换模块的输入端之间；所述DC-DC模块的输出端与LM2575开关稳压器的输入端相连，LM2575开关稳压器的输出端与LMl117电压调节器的输入端相连。
10.根据权利要求9所述的一种用于IOkV户外配电网变压器的综合监控报警系统，其特征是，所述欠压识别电路包括TL431芯片和UC3842芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种用于10kV户外配电网变压器的综合监控报警系统，它包括中央处理模块、数据传输模块、电能计量与欠压检测模块、UPS电源模块、采样模块、键盘电路、显示电路、油温测量电路、现场警笛和接警监控中心，所述的数据传输模块、电能计量与欠压检测模块、UPS电源模块、采样模块、键盘电路、显示电路、油温测量电路和现场警笛分别与中央处理模块相连，所述数据传输模块通过无线通讯网络与接警监控中心相连。本实用新型具有反应灵敏、可靠性好、性价比高和操作方便的特点，不仅能够实时监测电力变压器的运行参数，而且能够有效防止变压器被盗现象的发生，对提高电力系统的供电质量，增强配网的可靠性，促进工矿企业的安全生产起着重要作用。
文档编号G08B25/10GK202871052SQ20122048119
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者张晓明, 王琳, 高兆丽, 杨洋 申请人:山东电力集团公司济南供电公司