一种智能控制多台变压器自动投切装置制造方法
【专利摘要】一种智能控制多台变压器自动投切装置，该智能控制多台变压器自动投切装置适用于大、中型工厂的供电网络，预设被控系统的容量为10MW，变压器一次侧电压为10kV，本装置的控制部分选用由Intel公司研制生产的MSC-51系列单片机中的80C51芯片，采用新型的硬件、时钟程序和键盘程序的设定。
【专利说明】—种智能控制多台变压器自动投切装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能控制装置，尤其是一种智能控制多台变压器自动投切装置。【背景技术】
[0002]由于企业各部门的用电是随机的，且昼夜负荷不均匀、季节不同变压器的运行方式也不尽相同，导致变压器在很多时候都处在轻载或空载运行状态。变压器的功率因数因此下降、电流增大，电流在流经变压器和线路时将产生较大的功率损耗，不仅使工厂电力系统总的有功损耗增大，也加速了变压器的绝缘老化。本智能控制多台变压器自动投切装置，能根据工厂负荷变化情况，合理地控制变压器的台数，使变压器尽量处于经济运行状态，以达到节能目的。该自动投切装置是采用美国Intel公司设计制造的MSC — 51系列中的80C51芯片来控制变压器的接通和关断。同时，本文也对变压器磁路上的损耗进行了分析并提出了相应的节能措施，主要是对变压器的铁心制造采用了新材料、新工艺、新结构等，并进行了节能方面的分析和论述。
【发明内容】
[0003]为了克服各部门的用电是随机的，且昼夜负荷不均匀、季节不同变压器的运行方式也不尽相同，导致变压器在很多时候都处在轻载或空载运行状态。使工厂电力系统总的有功损耗增大，也加速了变压器的绝缘老化。本发明提供一种智能控制多台变压器自动投切装置，该装置不仅能实际应用到远距离自动投切设备，而且能够经济合理地运行、降低变压器自身损耗。
[0004]本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:本智能控制多台变压器自动投切装置适用于大、中型工厂的供电网络，预设被控系统的容量为10丽，变压器一次侧电压为10KV。本装置的控制部分选用由Intel公司研制生产的MSC-51系列单片机中的80C51芯片，采用新型的硬件、时钟程序和键盘程序的设定。
[0005]本发明的有益效果是:该装置不仅能实际应用到远距离自动投切设备，而且能够经济合理地运行、降低变压器自身损耗。
具体实施方案
[0006]一、智能控制变压器自动投切装置设计原理
本文设计的变压器自动投切装置，主要以80C51为核心，由电流互感器、取样电阻、t匕较器、LED显示器、定时时钟电路等外围电路组成控制系统。
[0007]在变压器的高压部分加入设计的智能投切系统，此系统包括了个定时系统和测功率备用变压器自动投切装置两个模块。其中电源处的总开关使用手动开关，常用动力变压器和常用照明变压器都是直接接入电源线路中，不与控制系统相连接。而自动投切装置主要是控制白天动力变压器和备用动力变压器。
[0008]工厂一般都是白天用电负荷大，晚上负荷小，基本趋向于0，这会使变压器晚上在大多时间内进行轻载甚至空载运行，不仅使功率因数下降还使得电能大量流失。设计变压器定时自动投切装置主要是根据工厂的上下班时间，利用时钟电路在下班后能够自动关断并联运行的变压器中的白天动力变压器，提高变压器的运行效率。如果遇到工厂加班等情况可以直接使用键盘重新设置关断时间，达到节约电能的目的。
[0009]用电量大的工厂大多会使用备用变压器，怎样合理的使用备用变压器也是变压器节能的一个途径，变压器测量功率自动投切装置是使用电流互感器、取样电阻对常用动力变压器的功率测量后送入比较器进行比较，预先设定白天动力变压器负荷达到总容量的90%，如大于90%时备用变压器就会自动投入使用。
[0010]此系统可靠性高，且操作简单方便。
[0011]二、自动投切装置硬件设计
本系统硬件进行模块化设计。模块包括电流信号采集部分，LED显示部分，继电器部分，以及其他硬件模块等组成。其中，由于电流互感器输出的电流信号本身就很高，接取样电阻可将电流信号转化为电压信号，所以没有在后边添加信号放大部分。在实验系统中，由于程80C51内部集成程序存储器已经够用，所以没有再外部添加外部存储部分。电流通过电流互感器后经过取样电阻电流信号变为电压信号，经过比较器比较后，当三个并联支路中白天动力变压器的使用功率超过变压器总容量的90%时，就会将信号输送到芯片80C51中P3.2 口的中断引脚INTT1，芯片由带地址锁存的外扩并行数据输出口输出高电平后输送给继电器驱动装置ULN2003后，经过二极管9013放大后驱动控制工厂备用变压器的回路的继电器闭合，经过C0N10的4、5引脚接线连接变压器的主触头，触头动作闭合后，备用变压器自动投入使用。
[0012]电流信号的采集方案:
经过电流互感器先采集到电路中现在的电流大小具体为:设一次测电流为II，二次侧电流为12。可知若采集到的电流为i则可知电路中消耗的功率为iX100000X200W。然后将电流信号经过取样电阻转换为电压信号。然后将电压信号送到比较器中，比较器的另一个输入管角设定为一台常用变压器额定负载的90%相对应的电压信号。具体的转换为，设电流到电压的转换为二次测额定电流和变送器的输出额定电压数值比为R，则标准电压应该为V标准=5A/RX 90%(V)，当常用动力的功率上升到变压器负载的90%以上时，经过转换最后将输入信号V送给比较器和V标准比较，比较器会输出一个高电平信号L。由于比较器输出直接连到单片机的中断管角，所以这时会触发中断，然后将备用变压器接通给工厂供电。
[0013]LED显示部分方案:
连接LED部分的接口 C0N19与继电器驱动部分的C0N19相互对接后，LED显示部分就会接入到自动投切回路中。键盘接继电器驱动部分C0N19的引脚12上。LED显示器和键盘的接入使得观察白天动力变压器功率的大小以及修改上下班时间提供了方便；同时，80C51芯片通过4511译码器驱动共阴极的8位数码显示管，4个共阴极数码显示管通过反向器连接到80C51的P1.3-P1.7 口，实现LED显示器的显示功能。
[0014]继电器模块的设计:
由于本系统使用的控制系统所加的电压最高位5V，不能直接和变压器高压侧相连，所以采用继电器这种弱电控制强电的装置。由于继电器的驱动电流比较高所以给中间添加驱动模块，本设计所使用的是ULN2003，一是可以将5V电压提升到50V，而且可以起到电平转化的作用，二是驱动电流大。每当要开启继电器时，让对应口接高电平便可以将变压器接入电路，相反接低就可以将开关断开。
[0015]其他硬件模块的设计
时钟日历模块:PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工业级具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片。PCF8563的多种报警功能、定时功能、时钟输入功能以及中断输出功能用于完成各种复杂的定时功能。PCF8563以其体积小，功耗低，与闰年自动修正，使用简单，且不存在千年虫问题。
[0016]工厂早晨上班后，定时时钟电路在时间到8:00后，输出高电平，经过并行口输出后送给继电器驱动装置ULN2003，经过二极管9013放大后驱动控制工厂常用变压器的继电器闭合，经过C0N10的6、8引脚输出接线连接变压器主触头，触点动作闭合，接通白天动力变压器，使之运行。相反，定时时钟电路在时间到下午6:00以后，定时时钟电路输出低电平，经过并行口输出后送给继电器驱动装置ULN2003，经过9013后驱动控制工厂常用变压器的继电器断开，经过C0N10的6、8引脚输出接线连接变压器主触头，触点动作断开，变压器随之断开。如果遇到工厂临时加班的情况，只需修改定时时钟的关断时间。
[0017]变压器自动投切系统软件设计
时钟程序的设计
由于PCF8563本身就是时钟硬件，自己可以走时钟所以不需要用到单片机的时钟。
[0018]键盘程序
键盘识别模块的功能是:识别各种数字键和各种功能键，并完成数字键和各功能键的处理。每次加班的时候按下设置键，接着输入所修改的定时时间，按确认键后，微机产生中断，响应中断后，读取按键 值并进行相应的处理，处理完成后中断返回。
【权利要求】
1.一种智能控制多台变压器自动投切装置，其特征是:本智能控制多台变压器自动投切装置适用于大、中型工厂的供电网络，预设被控系统的容量为10MW，变压器一次侧电压为10KV，本装置的控制部分选用由Intel公司研制生产的MSC-51系列单片机中的80C51芯片，采用新型的硬件、时钟程序和键盘程序的设定。
2.根据权利要求1所述一种智能控制多台变压器自动投切装置，其特征是:变压器自动投切装置，主要以80C51为核心，由电流互感器、取样电阻、比较器、LED显示器、定时时钟电路等外围电路组成控制系统。
3.根据权利要求1所述一种智能控制多台变压器自动投切装置，其特征是:系统硬件进行模块包括电流信号采集部分，LED显示部分，继电器部分等。
4.根据权利要求1所述一种智能控制多台变压器自动投切装置，其特征是:PCF8563本身就是时钟硬件，自己可以走时钟所以不需要用到单片机的时钟，键盘识别模块的功能是:识别各种数字键和各种功能键，并完成数字键和各功能键的处理。
【文档编号】H02J3/38GK103457285SQ201210175488
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】孙民 申请人:洛阳恒光特种变压器有限公司