专利名称：配电综合监控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电力系统的配电监控装置，特别涉及一种具有温度、 湿度的测量和控制功能的配电监控装置。
背景技术：
箱式变电站具有结构紧凑、成套性强、占地面积小、安装维护方便、造型 美观等特点，受到世界各国电力部门的重视，在国内也得到了广泛安装使用。 箱式变电站一般安置于户外，其周围环境较为恶劣，其箱内温度、湿度受箱外 环境影响较大。如果高压室和低压室发生凝露，则将危及电器绝缘导致开断失 败。而如果变压器温度超过一度范围，则会影响输出功率，重者会造成变压器 工作异常，导致变压器内压力增大，所以需实时监测变压器的油温及压力释放 阀的状态，确保设备的正常运行。此外，变电站室内温度较站外环境温度要高， 维护人员进入变电站进行操作和维护时，宜对室内空气进行换气，保障人员的 安全。
目前箱式变电站内安装的配电综合监控装置一般都只具有常规的电压、电 流、功率、电量等电参量采集或者无功补偿控制功能。变电站内需要另外安装 温度和湿度监控装置，造成仪表众多，不仅增加了投入，而且由于箱式变电站 结构紧凑，也加大了布线的工作量，增加了维护的工作量。而且，目前的配电 终端都没有实现变压器压力释放阀状态的实时监测以及开关门检测和换风控 制。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于电力系统的 配电综合监控装置，该装置除具有常规电参量采集和无功补偿功能外，还具有 温度、湿度的测量和控制、变压器压力释放阀状态的实时监测、开关门检测及 换风控制功能。
为此，本发明采用的技术方案如下
一种配电综合监控装置，包含中央处理器、交流采样模块、开关门及压力 释放阀检测模块、温度测量模块、凝露测量模块、无功补偿输出模块、4路继电 器输出模块、通讯模块、电源模块、存储模块、人机界面模块。所述的交流采 样模块、开关门及压力释放阀检测模块、存储模块、人机界面模块分别与中央 处理器的数据总线连接，且琴控于中央处理器；所述的温度测量模块、凝露测 量模块连接中央处理器的输入端口；所述的无功补偿输出模块、继电器输出模 块连接中央处理器的输出端口；所述的通讯模块连接中央处理器的通讯端口； 电源模块8提供整个装置的工作电源。
所述的交流采样模块的输入与电压互感器、电流互感器相连，模块包括交 流信号放大电路、抗混叠滤波电路、频率测量电路、同步采样电路。
所述的温度测量模块具有温度传感器接口，温度传感器接口连接Pt100铂 电阻，模块还包括信号转换电路、信号放大电路、4 20mA信号输出转换电路。
所述的凝露测量模块包括凝露传感器、信号转换电路、信号放大电路、 4 20mA信号输出转换电路。
所述的继电器输出模块中有1路用于控制通风换气用的风机，1路用于控制 加热板。
所述的开关门及压力释放阀检测模块与中央处理器电气隔离，并在中央处 理器的控制下实时检测开关门的状态和压力释放阀的状态。 与现有技术相比，本发明的有益效果是-
1、 该装置实时测量变压器油温以及室温，当温度超过设定范围时，发出命 令控制电器输出模块输出，启动风机强迫排风降温。
2、 该装置实时测量环境湿度，当箱内外温差过大，达到设定湿度或接近凝 露时，发出命令控制电器输出模块输出，启动加热板工作，消除凝露。
3、 变电站大门开启时，装置控制开启照明和风机，对室内空气进行换气， 保障操作和维护人员的健康。
4、 实时监测变压器压力释放阀的状态，当状态异常时立即报警。
图l为本实施例系统框图。
图2为交流采样模块电路示意图。 图3为开关门及压力释放阀检测电路模块电路示意图。 图4为温度测量模块电路示意图。 图5为凝露测量模块电路示意图。
具体实施例方式
下面，结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明实施例的配电综合监控装置包括以下部件
中央处理器CPU1、交流采样模块2、开关门及压力释放阀检测电路模块3、 温度测量模块4、凝露测量模块5、无功补偿输出模块6、继电器输出模块7、 通讯模块8、电源模块9、存储模块10和人机界面模块11。其中，交流采样模 块、开关门及压力释放阀检测模块、存储模块、人机界面模块分别与中央处理 器的数据总线连接，且受控于中央处理器；温度测量模块、凝露测量模块连接 中央处理器的输入端口；无功补偿输出模块、4路继电器输出模块连接中央处理 器的输出端口；通讯模块连接中央处理器的通讯端口；电源模块提供整个装置 的工作电源。
所述的交流采样模块2接受电压互感器和电流互感器的信号，进行高精度 模数转换，并将转换结果传送至所述的中央处理器CPU1;中央处理器CPU1控制 开关门及压力释放阀检测电路模块3以ls的采样周期采样实时状态值；温度测 量模块4将温度传感器的变化转换为实际的电阻值并传送至中央处理器CPU1; 凝露测量模块5将湿度传感器的变化转换为对应的湿度值并传送至中央处理器
CPU1，所述的无功补偿输出模块6为隔离的晶体管集电极开漏(OC)输出，用 于驱动复合开关等投切元件，实现无功补偿控制输出；所述的继电器输出模块7 有l路用于控制通风换气用的风机，l路用于控制加热板，可实现温度和凝露的 控制；所述的通讯模块8用于现场及远程通讯；所述的存储模块10进行临时数 据的交换以及历史数据的存储；人机界面模块11采用轻触按键和大规模点阵显 示液晶屏，用于数据显示和参数设置。
如图2，本实施例中的交流采样模块具有6路模拟量输入通道，连接3路电 压互感器和3路电流互感器，电压互感器用于测量3相交流输入电压，电流互 感器用于测量3相输入电流，它们的信号通过由运算放大器0P297和精密电阻 组成的交流信号放大电路放大，以及由运算放大器0P297组成的抗混叠滤波电 路进行低通滤波，其中滤波后的A相电压信号还同时送往由运算放大器LM324 组成的频率测量电路，将信号转换为相同频率的方波，送入中央处理器CPU1进 行电网频率测量。中央处理器CPU1根据实时测量的电网频率，控制同步采样电 路对滤波后的6路交流输入量进行同步采样，每周波等间隔采样128次。采样 的数据经过傅立叶(FFT)变换后，得到电压电流的基波及各次谐波的分量，并 通过计算得到功率因数、有功率、无功功率、电量等各项参数。
本实施例中，温度测量模块4的传感器选用PT100铂电阻，具有温度响应 快、精度高、可靠性好的优点。由于Pt100传感器响应灵敏，如果检测电流过 大，将引起传感器内部温升，从而影响测温精度。因此模块内部的信号转换电 路采用0. 25mA的恒流源激励，将铂电阻传感器的电阻值转换为微弱的电压信号， 通过由运算放大器0PA335组成的信号放大电路放大。由于现场情况各异，温度 测量点有可能离主机较远，如果采用电压信号传送，信号精度受传输线阻抗的 影响较大，如果选用数字通讯的方式，则需要增加CPU，增加产品的成本，使整 个装置结构复杂化，而采用4-20mA的电流环信号，则可以有效解决这个问题， 即使温度测量点离主机的距离较远，信号通过4~20mA信号输出转换电路驱动，
也能保证传输的精度。
湿度测量变送模块5的信号转换电路将凝露传感器的电阻值转换为微弱的
电压信号，通过由运算放大器LM324组成的信号放大电路放大，与温度测量模 块4 一样，放大的信号通过T20rnA信号输出转换电路传送至中央处理器CPU1 的输入口。
开关门及压力释放阀检测电路模块与其它电路电气隔离，检测到的状态量 信号通过光耦PS2701进行电气隔离传送至中央处理器CPU1。
中央处理器CPU1对温度测量变送模块4的电流信号进行高精度模数转换。 处理器内置PT100的线性化算法，由Pt100的温度与电阻值的对应关系公式(I ) 可知，只要得到铂电阻的电阻值，通过计算可以准确还原为对应的温度值。
RTD (T) 二RTD。 ( 1+AT+BT2- (100CT3+CT4)) ( I )
在本装置的参数设置界面里，有各项温度控制参数室温上限TH1，室温 下限TL1，油温上限TH2，油温下限TL2。如果变压器室的室温超过设定上限 值TH1，或者变压器油温超过上限TH2，则中央处理器CPU1控制4路继电器输 出模块7中风机对应的继电器触点导通，使排风系统工作，进行强制风冷散热， 降低箱内温度；当变压器室的温度低于室温下限TL1并且变压器油温低于油温 下限TL2，则中央处理器CPU1关闭风机对应的继电器，排风系统停止工作。这 样，不但有效的延长了风机的工作寿命，并且降低了噪音。中央处理器CPU1同
时将信息保存至所述的存储单元，用于日后查询及数据统计。
中央处理器CPU1对凝露测量模块5的电流环信号进行高精度模数转换，得 到当前的湿度值。在装置的参数设置界面里，有湿度控制参数湿度上限NLH 和湿度下限NLL。如果环境湿度达到设定湿度NLH或凝露时，则中央处理器 CPU1控制4路继电器输出模块7中加热系统对应的继电器触点导通，使加热板 工作，水汽蒸发并通过排风系统带走；当环境的湿度低于设定下限NLL，则中央 处理器CPU1关闭加热系统对应的继电器输出，停止加热板工作，并将相关信息
保存至所述的存储单元，用于日后查询及数据统计。
中央处理器CPU1以设定的间隔采样开关门及压力释放阀检测电路模块的信 号，如果检测到变压器压力释放阀处于异常状态，则迅速切除投切的所有无功 补偿电容器，同时报警信息显示在液晶屏上，将信息传保存所述的存储单元， 并通过所述的通讯模块将报警数据远传至控制中心。如果检测到变电站大门开 启，则中央处理单元控制4路继电器输出模块7，开启照明和风机，对室内空气 进行换气，保障操作和维护人员的健康。
中央处理器CPU1同时控制数据通讯、人机界面、功率因数自动补偿等任务。
权利要求
1、一种配电综合监控装置，其特征在于包含中央处理器、交流采样模块、温度测量模块、凝露测量模块、无功补偿输出模块、继电器输出模块、通讯模块、电源模块、存储模块、人机界面模块；所述交流采样模块、存储模块、人机界面模块分别与中央处理器的数据总线连接，且受控于中央处理器；所述温度测量模块、凝露测量模块连接中央处理器的输入端口；所述无功补偿输出模块、继电器输出模块连接中央处理器的输出端口；所述的通讯模块连接中央处理器的通讯端口；电源模块提供整个装置的工作电源。
2、 根据权利要求l所述的配电综合监控装置，其特征在于还包括与中央处理器相连的 开关门及压力释放阀检测模块，在中央处理器的控制下实时检测开关门的状态和压力释放阀 的状态。
3、 根据权利要求1所述的配电综合监控装置，其特征在于所述的交流采样模块包括交 流信号放大电路、抗混叠滤波电路、频率测量电路和同步采样电路，交流釆样模块的输入端 连接电压互感器和电流互感器。
4、 根据权利要求2所述的配电综合监控装置，其特征在于所述的交流采样模块包括交 流信号放大电路、抗混叠滤波电路、频率测量电路和同步采样电路，交流采样模块的输入端 连接电压互感器和电流互感器。
5、 根据权利要求1-4任一项所述的配电综合监控装置，其特征在于所述的温度测量模 块包括温度传感器接口，该接口连接Ptl00铂电阻，该温度测量模块还包括信号转换电路、 信号放大电路和4~20mA信号输出转换电路。
6、 根据权利要求1-4任一项所述的配电综合监控装置，其特征在于所述的凝露测量模 块包括凝露传感器、信号转换电路、信号放大电路和4 20mA信号输出转换电路。
7、 根据权利要求5所述的配电综合监控装置，其特征在于所述的凝露测量模块包括凝 露传感器、信号转换电路、信号放大电路和4 20mA信号输出转换电路。
8、 根据权利要求1-4任一项所述的配电综合监控装置，其特征在于所述的继电器输出 模块设有至少两路， 一路用于控制通风换气用的风机， 一路用于控制加热板。
9、 根据权利要求7所述的酉己电综合监控装置，其特征在于所述的继电器输出模块为四 路， 一路用于控制通风换气用的风机，一路用于控制加热板，另外2路用于远程控制输出。
全文摘要
本发明提供一种适用于电力系统的配电综合监控装置，该装置包含中央处理器、交流采样模块、温度测量模块、凝露测量模块、无功补偿输出模块、继电器输出模块、通讯模块、存储模块、人机界面模块。所述的交流采样模块、存储模块、人机界面模块分别与中央处理器的数据总线连接，且受控于中央处理器；温度测量模块、凝露测量模块连接中央处理器的输入端口；无功补偿输出模块、继电器输出模块连接中央处理器的输出端口；通讯模块连接中央处理器的通讯端口。该装置除具有常规电参量采集和无功补偿功能外，还具有温度、湿度的测量和控制功能。
文档编号H02B1/00GK101174759SQ200710156858
公开日2008年5月7日 申请日期2007年11月15日 优先权日2007年11月15日
发明者卢聪文, 琴 吴, 周新军, 伟 孙, 帆 张 申请人:杭州大有科技发展有限公司