专利名称：一种无载调容变压器的控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无载调容变压器领域，特别是关于一种无载调容变压器的控制
O
背景技术：
变压器是实现电压变换的电气设备。在用电端，通过使用配电变压器将电压降低后供给用户使用。目前IOkV配网中，配变直接面向用户，数目繁多，安装位置分散，自动化、 远动化程度低。目前在农网中现有的配变台区运行的变压器存在着季节性负荷变化幅度比较大而造成变压器损耗大的问题，一般最高负荷都出现在秋忙季节，其余季节用电较少，这样就造成在用电高峰时，出现严重过载的现象，而在用电淡季，负载率极低，出现“大马拉小车” 的现象，这样不合理的运行方式，不仅制约着配电网的发展，也给企业和社会带来了巨大的经济损失。现有技术中通常使用无载调容变压器来解决上述问题，但是无载调容变压器又存在以下问题，即需要工作人员根据以往经验或者上级调度，在特定的时间到变压器端进行人工调节，这样的反应时间到真正调容的时间间隔长，并且现有IOkV配网中所运行的无载调容变压器，调容时间只能根据上一周期的调容时间作出判断，无法掌握配电变压器的实际运行状况，也就不能根据其具体运行情况做出实时调整，这样会造成变压器处于过载情况运行和“大马拉小车”的窘况。
实用新型内容本实用新型实施例为了解决现有技术中和有载调容变压器交互困难的问题，提供了一种无载调容变压器的控制器，解决了靠人工经验或者时间、季节等手段来判断是否要进行调容操作的不足。本实用新型实施例提供了一种无载调容变压器的控制器，包括采集接口与无载调容变压器相连接，采集所述无载调容变压器的低压侧输出端的电流和电压；遥信接口与所述无载调容变压器的调容开关相连接，获取所述调容开关的状态信息；处理单元根据所述采集接口获取的无载调容变压器低压侧输出端的电流和电压信息，遥信接口获取的无载调容变压器调容开关的状态信息，判断是否要对所述无载调容变压器进行调容，如果需要进行调容则通过无线通信单元向工作人员发送调容指令。根据本实用新型实施例提供的一种无载调容变压器的控制器的一个进一步的方面，所述遥信接口通过与所述调容开关的辅助触点相连接以监测调容开关的状态信息。根据本实用新型实施例提供的一种无载调容变压器的控制器的再一个进一步的方面，所述采集接口通过电流互感器获取无载调容变压器低压侧输出端的电流信息，通过电压互感器获取无载调容变压器低压侧输出端的电压信息。[0011]根据本实用新型实施例提供的一种无载调容变压器的控制器的另一个进一步的方面，所述采集接口通过A/D转换器，将采集自所述电流互感器和电压互感器的模拟电流和电压信息转换为数字信号传送给所述处理单元。根据本实用新型实施例提供的一种无载调容变压器的控制器的另一个进一步的方面，还包括USB接口，与所述处理单元相连接，处理单元通过该USB接口输出数据。根据本实用新型实施例提供的一种无载调容变压器的控制器的另一个进一步的方面，所述无线通信单元包括GSM通信模块或者TD-SCDMA通信模块。通过本实用新型的实施例，可以自动判断是否需要调容，避免了以往靠人工经验主义的错误，并且由于发送的调容指令中还包括无载调容变压器的具体位置信息，可以更加准确的定位哪台无载调容变压器需要调容，节省了人力成本，并且更加快捷方便。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1所示为本实用新型实施例一种具有短消息功能的无载调容配电变压器及控制器系统的结构图；图2所示为本实用新型控制器的具体结构示意图；图3所述为本实用新型实施例中控制器复位电路的电路图；图4所述为本实用新型实施例中控制器遥信接口电路的电路图；图5所示为采集接口电流互感器一相电流Ia的模拟量测量电路图；图6所示为本实用新型无线通信单元的电源电路图；图7所示为本实用新型无线通信单元的指示灯电路图；图8所示为本实用新型SIM卡电路图；图9所示为本实用新型处理单元的控制流程图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。如图1所示为本实用新型实施例一种具有短消息功能的无载调容配电变压器及控制器系统的结构图。包括控制器101，无载调容变压器102。其中控制器101进一步包括，采集接口 1011，遥信接口 1012，无线通信单元1013， 处理单元1014。所述采集接口 1011与无载调容变压器102相连接，采集低压侧电流和电压。所述遥信接口 1012与无载调容变压器102的调容开关相连接，获取所述调容开关的状态信息。所述处理单元1014根据所述采集接口 1011获取的无载调容变压器102低压侧的电流和电压信息，遥信接口 1012获取的无载调容变压器102调容开关的位置信息，判断是否要进行对所述无载调容变压器进行调容，如果需要进行调容则通过所述无线通信单元 1013向工作人员发送调容指令，其中调容指令包括告知工作人员哪个位置的无载调容变压器需要调容，需要将无载调容变压器的容量调大还是调小等内容。所述无载调容变压器102进一步包括，变压器本体1021和调容分接开关1022，其中变压器本体1021包括，高压侧分接头10211，低压侧分接头10212，所述变压器本体1021的低压侧输出端(图未示)连接有电流互感器10213和电压互感器10214，所述采集接口 1011与所述电流互感器10213和电压互感器10214相连接，获取低压侧的电流和电压信息；所述调容分接开关1022包括调容高压侧分接头10221，调容低压侧分接头 10222，调容开关10223，调容开关的指示窗口 10224，其中调容高压侧分接头10221与变压器本体1021的高压侧分接头10211相连接，调容低压侧分接头10222与变压器本体1021 的低压侧分接头10212相连接，调容开关10223分别与调容高压侧分接头10221和调容低压侧分接头10222相连接，通过调容开关10223的行程控制无载调容变压器的容量，并且该调容开关10223与遥信接口 1012相连接，该遥信接口 1012可以通过调容开关10223的行程位置获得无载调容变压器102的状态，即高容量状态或者低容量状态；该调容开关的指示窗口 102M安装于所述调容开关10223的外侧，通过调容开关的指示窗口 102M可以显示调容开关10223的位置，即能够观察到调容开关所处的位置，从而可以判断该无载调容变压器是处于高容量状态，还是处于低容量状态。如图2所示为本实用新型控制器的具体结构示意图。包括处理单元201采用32位单片机TMS320F2407，根据从无载调容变压器获得的电流、电压和调容开关状态信息生成调容指令。采集接口可以通过电压互感器202和电流互感器203来采集无载调容变压器低压侧的电压和电流模拟量，并将采集的模拟量经过信号调理和滤波放大后直接输入到模数转换器204中。所述数模转换器204例如可以为14位的AD转换芯片MAX125，完成模数转换，在处理单元201中通过快速傅里叶计算后，得出所需的电压和电流值。处理单元201通过遥信接口 205获取调容开关的状态信息，遥信接口例如可以与调容开关的辅助触点相连接，实时监测调容开关的状态。电源电路206与所述处理单元201相连接，供给整个控制器的各部分电源需求。晶振电路207与所述处理单元201相连接，用于给核心控制器提供时钟信号。复位电路208与所述处理单元201相连接，用来保证装置发生死机使能够自动复位。USB接口 209与所述处理单元201相连接，用于实现数据下载。RS485接口 210与所述处理单元201相连接，用于采集电能表电量值。其中，电能表放置在台区变压器的配电箱中，主要用于计量台区用户的有功电量。GSM通信模块211与所述处理单元201通过串口相连接，根据处理单元201的控制，向工作人员发送调容指令，例如通过短信息(SMS)方式向工作人员发送调容指令，或者还可以通过彩信(匪幻的方式发送调容指令。该GSM通信模块还可以使用其他无线通信模块替代，例如TD-SCDMA通信模块，或者CDMA等通信模块。所述GSM通信模块211进一步包括开关机电路2111、SIM卡电路2112、串行接口电路2113、SIM300通信模块2114、C8051F340主控模块2115、指示灯电路2116以及电源电路2117组成。指示灯电路2116通过程序设定不同的延时来显示GSM通信模块211的不同工作状态，SIM卡电路2112用于存放SIM卡或者通信数据卡，例如全球用户身份模块(USIM 卡)，以进行信息交换。图3是本实用新型实施例中控制器复位电路的电路图。其中，复位引脚(RESET6)是一个I/O脚，正常状态通过上拉电阻接电源。当有内部复位事件发生时，该引脚被驱动为低电平输出方式，给系统中其他芯片提供复位信号；当有外部复位事件发生(手动复位、上电复位、欠电压复位等)时，该引脚为输入方式，使程序重新开始执行。TL7705A具有处理上电复位、欠电压检测复位、手动复位的功能。本实用新型中用它来实现外部复位信号管理功能，其复位信号输出引脚与处理单元TMS320F2407单片机的复位引脚RST相连。无载调容变压器的调容开关的位置信号通过其辅助触点引出，辅助触点位置与调容开关高、低容位置一一对应。这样，只须将辅助触点的信息采集进来就完成了无载调容变压器的调容开关位置状态信号的采集，遥信输入电路如图4所示。将调容开关的常闭辅助触点串接在输入电路中，其中调容开关的常闭辅助触点指的是辅助触点在正常情况下是闭合的，当调容开关发生变位时，常闭辅助触点将会打开，T型RC网络构成低通滤波器，用来滤掉回路中的高频干扰。电阻R32和电阻R31还有限流的作用限制电流的作用，使进入发光二极管的电流限制在毫安级。两个二极管015和D14)起保护光耦的作用。无载调容变压器低压侧输出端的电压和电流的数据采集实际上就是一个A/D转换的过程，即将配电网采集的三相电压、电流模拟量经高精度的PT、CT变成小信号模拟量， 经AD转换器，转换为能被单片机接受和处理的数字量，在本实施例中，选用电流互感器精度0. 2级，输入电流20A，输出电压5V。电压互感器采用电压互感器精密互感器，精度0. 2 级，输入电压M0V，输出电压0 8V。在本实施例中需要采样电网的三相电压和三相电流， 共6路模拟量，图5是其中一相电流Ia的模拟量测量电路图。SIM300通信模块2114由外部3. 3V 4. 25V的单电源供电，电源必须能够在上行传输时提供约2A的峰值电流且能承受突发传输时的电压降。因此，在电源设计上，要保证外部电源任何时候不能低于3. 3V，而且在突发传输中的电压降不能超过400mV否则将引起 SIM300自动关机。SIM300供电电源电路2117如图6所示，采用可调压式稳压片LM2575和大电容，大电感一起配合使用的方法给SIM300通信模块提供稳定的典型电压值3. 9V。SIM300通信模块2114的指示灯电路2116如图7所示，CAL/SMS和RSSI引脚可以用于控制指示灯，指示模块的不同工作状态，VREG_PH0NE是SIM300通信模块2114的电源管脚，输出3.9V电压。在设计中，通过AT指令将CAL/SMS和RSSI引脚设为模式1，则指示灯的不同模式代表不同的工作模式。SIM卡电路2112的电路图如图8所示，SIM300通信模块2114是机卡分离的移动终端设备，要登录到移动网络上，还必须通过其SIM卡接口扩展外部SIM卡插槽。SIM300通信模块2114的SIM卡接口符合ISO 7816-3 IC卡标准。SIM300通信模块2114的启动过程包括在Is内对SIM卡进行初始化，这个操作过程和DAT引脚的高低电平是密切相关的， 如果SIM300启动过程中DAT引脚为低电平时，SIM300通信模块将尝试初始化SIM卡，在这种情况下，仅当插槽内有SIM卡时初始化才会成功。当SIM卡初始化完成后，如果SIM卡不能用或者已经拨出的情况下，SIM300通信模块将不会再次查询SIM卡，只能进行紧急通话。 因此使用时先将SIM卡可靠插入，否则将造成无线通讯将会失败。MSQA1W5T2是用来保护 SIM卡遭受损坏的器件。在以上的硬件基础上进行软件编写，所有软件均采用C语言编程，包括主程序、 中断服务程序和用于完成各种算法的功能模块。主程序软件流程图如图9所示，步骤901，初始化，其中包括系统初始化和装置硬件自检测。步骤902，对获取的无载调容变压器低压侧的电流和电压模拟量进行A/D转换。步骤903，对上述进行A/D转换的电流和电压量进行傅里叶算法计算测量值。步骤904，对调容开关的位置状态进行检测，获取调容开关的位置。步骤905，根据调容策略中设定好的调容门限值与实际采集值(电流和电压)进行比较，当满足调容条件时进入步骤906，否则返回步骤905。步骤906，通过串口驱动GSM通信模块发送短消息。步骤907，对是否发送成功进行判断，如果成功则进入步骤908，否则返回步骤 906。步骤908，结束。本实用新型无载调容变压器控制器，可以自动判断是否需要调容，避免了以往靠人工经验主义的错误，并且由于发送的调容指令中还包括无载调容变压器的具体位置信息，可以更加准确的定位哪个无载调容变压器需要调容，节省了人力成本，并且更加快捷方便。以上所述的具体实施方式
，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式
而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种无载调容变压器的控制器，其特征在于包括采集接口与无载调容变压器相连接，采集所述无载调容变压器的低压侧输出端的电流和电压；遥信接口与所述无载调容变压器的调容开关相连接，获取所述调容开关的状态信息；处理单元根据所述采集接口获取的无载调容变压器低压侧输出端的电流和电压信息， 遥信接口获取的无载调容变压器调容开关的状态信息，判断是否要对所述无载调容变压器进行调容，如果需要进行调容则通过无线通信单元向工作人员发送调容指令。
2.根据权利要求1所述的一种无载调容变压器的控制器，其特征在于，所述遥信接口通过与所述调容开关的辅助触点相连接以监测调容开关的状态信息。
3.根据权利要求1所述的一种无载调容变压器的控制器，其特征在于，所述采集接口通过电流互感器获取无载调容变压器低压侧输出端的电流信息，通过电压互感器获取无载调容变压器低压侧输出端的电压信息。
4.根据权利要求3所述的一种无载调容变压器的控制器，其特征在于，所述采集接口通过A/D转换器，将采集自所述电流互感器和电压互感器的模拟电流和电压信息转换为数字信号传送给所述处理单元。
5.根据权利要求1所述的一种无载调容变压器的控制器，其特征在于，还包括USB接口，与所述处理单元相连接，处理单元通过该USB接口输出数据。
6.根据权利要求1所述的一种无载调容变压器的控制器，其特征在于，所述无线通信单元包括GSM通信模块或者TD-SCDMA通信模块。
专利摘要本实用新型涉及无载调容变压器领域，特别是关于一种无载调容变压器的控制器，包括采集接口与无载调容变压器相连接，采集无载调容变压器的低压侧电流和电压；遥信接口与无载调容变压器的调容开关相连接，获取调容开关的状态信息；处理单元根据采集接口获取的无载调容变压器低压侧的电流和电压信息，遥信接口获取的无载调容变压器调容开关的状态信息，判断是否要对无载调容变压器进行调容，如果需要进行调容则通过无线通信单元向工作人员发送调容指令。通过本实用新型的实施例，可以自动判断是否需要调容，并且由于发送的调容指令中还包括无载调容变压器的具体位置信息，可以更加准确的定位哪台无载调容变压器需要调容。
文档编号H02P13/00GK202168032SQ20112022094
公开日2012年3月14日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者张海龙, 张重乐, 李敏, 王福润 申请人:北京电研华源电力技术有限公司