电力变压器监测保护及空载节能控制系统及方法与流程

本发明属于变压器监测节能控制技术领域，具体是一种电力变压器监测保护及空载节能控制系统。

背景技术：

现代社会，电作为一种基本资源，已经成为了社会正常运行的根本，与此同时供电质量也必须不断的提高，也为电网的快速、健康发展提供最根本的保障。

电力变压器的主要作用是电压变换，即电压的升高或者降低，安全隔离等。将电源电压转换为人们需要的电压。线路损耗与电流平方成正比，为了减少输电线路的损失，就要减小电流，功率不变，就要升高电压。到了使用地区，高压又无法直接使用，这样有要求降压。这样就有了变压器的需求。变压器是配电网中传输、分配电能的重要电气设备。及时监测变压器现场状态，及时发现故障并处理，过流过压保护等可对变压器提供保护；及时关断变压器可减少供电过程中的能耗，有利于节约能源，降低成本，提高效益。例如广泛使用的路灯及城市景观还有农村饮水、小型农田水利、灌区改造、节水灌溉等使用的变压器都存在长时间空载问题，造成大量能源浪费。本发明通过对变压器的监测和通断控制保护变压器，并减少变压器的空损，节约能源。

技术实现要素：

为了弥补已有技术的不足，本发明提供一种电力变压器监测保护及空载节能控制系统，利用传感器和微处理器监控变压器双端电流电压并能及时通断变压器减少空载损耗。

本发明采用的技术方案是：

电力变压器监测保护及空载节能控制系统，其特征在于：包括有高压侧智控模块、低压侧智控模块，高、低压侧智控模块均包括主控单元、采控模块、通讯模块、辅助模块，所述主控单元采用32位arm嵌入式微处理器；所述采控模块包括电流采集模块、电压采集模块、gps模块、光电传感器模块、电压开关，采控模块负责采集电流、电压、时间及光电信号，并能通过电压开关控制变压器通断；所述通讯模块包括gprs无线通讯模块，通讯模块可远程通讯并能遥控；所述辅助模块包括显示模块、报警模块、数据存储器、时钟模块、电源模块及接口扩展模块；所述电流采集模块、电压采集模块的信号输出端与a/d转换模块的信号输入端连接，a/d转换模块、gps模块、光电传感器模块的信号输出端与主控单元的信号输入端连接，主控单元的信号输出端与电压开关、显示模块、报警模块控制连接；所述主控单元与gprs无线通讯模块、数据存储器、时钟模块、接口扩展模块双向连接；所述电源模块与主控单元连接，为系统供电。

所述的电力变压器监测保护及空载节能控制系统，其特征在于：所述显示模块采用lcd液晶显示屏。

所述的电力变压器监测保护及空载节能控制系统，其特征在于：所述电压开关的通断状态无线传输至主控单元。

所述的电力变压器监测保护及空载节能控制系统，其特征在于：还包括备用电源，备用电源与主控单元连接，为系统备用供电。

所述的电力变压器监测保护及空载节能控制系统，其特征在于：所述时钟模块由锂电池供电。

所述的电力变压器监测保护及空载节能控制系统，其特征在于：所述接口扩展模块上设有蓝牙接口、wifi接口、485通讯接口、本地接口。

所述高压侧智控模块的电压开关采用高压真空接触器，低压侧智控模块的电压开关采用断路器。

电力变压器监测保护及空载节能控制方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）对系统进行初始化；

（2）采集高、低压侧电压、电流信号、光电信号及gps时间信号，系统根据获取的各种信号的大小进行判断处理，然后通过主控单元驱动控制电压开关的通断，通过gprs无线通讯模块或蓝牙与外部通讯，发送和接收数据包；

（3）通过程序轮询或驱动程序事件通知两种方式实现远程用户和系统的数据交换，实现用户对系统的遥控；

（4）系统对变压器的安全状态进行实时监控，对变压器即将发生的故障、异常和过载现象进行实时的评估，并通知主控单元执行必要的避险动作。

本发明技术路线分为高压侧智能控制系统、低压侧智能控制系统。基本思路是设计智能控制系统通过采集电流、电压、时间、光电信号进行决策判断，作出故障报警、过流过压保护、通断控制等操作，保护变压器，并能根据具体情况控制变压器高低压两侧电路的通断，减少变压器空载损耗，得到节能效果。

本发明的优点是：

1.高低压两侧异步控制技术，保护低压侧在高压接通和断开瞬间免受高压浪涌的冲击，保证高压侧免受大电流产生的毁坏性冲击。

2.本方法采用使用多种传感器，全方面获取信息，能有效提供节能控制和故障控制。

3.使用高压真空接触器，比普通的12kv真空开关寿命长。

4.提供手动、自动、遥控等多种通信方式。

5.结构简洁、运行可靠。

6.应用前景大：可用于国家电网、农村农田水电部门、城市景观等。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图。

图2为本发明的系统工作流程图。

具体实施方式

如图1、2所示。

电力变压器监测保护及空载节能控制系统，包括有高压侧智控模块、低压侧智控模块，高、低压侧智控模块均包括主控单元、采控模块、通讯模块、辅助模块，所述主控单元采用32位arm嵌入式微处理器1；所述采控模块包括电流采集模块2、电压采集模块3、gps模块4、光电传感器模块5、电压开关6，采控模块负责采集电流、电压、时间及光电信号，并能通过电压开关控制变压器通断；所述通讯模块包括gprs无线通讯模块7，通讯模块可远程通讯并能遥控；所述辅助模块包括显示模块8、报警模块9、数据存储器10、时钟模块11、电源模块12及接口扩展模块13；所述电流采集模块2、电压采集模块3的信号输出端与a/d转换模块14的信号输入端连接，a/d转换模块14、gps模块4、光电传感器模块5的信号输出端与主控单元的信号输入端连接，主控单元的信号输出端与电压开关6、显示模块8、报警模块9控制连接；所述主控单元与gprs无线通讯模块7、数据存储器10、时钟模块11、接口扩展模块13双向连接；所述电源模块12与主控单元连接，为系统供电。

显示模块8采用lcd液晶显示屏。

电压开关6的通断状态无线传输至主控单元。

还包括备用电源15，备用电源15与主控单元连接，为系统备用供电。

时钟模块11由锂电池16供电。

接口扩展模块13上设有蓝牙接口17、wifi接口18、485通讯接口19、本地接口20。

高压侧智控模块的电压开关6采用高压真空接触器，低压侧智控模块的电压开关6采用断路器。

电力变压器监测保护及空载节能控制方法，包括以下步骤：

（1）对系统进行初始化；

（2）采集高、低压侧电压、电流信号、光电信号及gps时间信号，系统根据获取的各种信号的大小进行判断处理，然后通过主控单元驱动控制电压开关的通断，通过gprs无线通讯模块或蓝牙与外部通讯，发送和接收数据包；

（3）通过程序轮询或驱动程序事件通知两种方式实现远程用户和系统的数据交换，实现用户对系统的遥控；

（4）系统对变压器的安全状态进行实时监控，对变压器即将发生的故障、异常和过载现象进行实时的评估，并通知主控单元执行必要的避险动作。

本发明的原理是：

（1）监测保护功能

通过对高低压端电流电压的监控，防备过压过流缺项及冲击的影响，同时监控高低压端运行状态。可以动态监测变压器低压侧电压、电流发生的变化，必要时切断系统。低压侧监测设备低压侧监测还能判断高压侧运行状态，在变压器高压侧任一相或两相熔断时，能控制低压主断路器切断负载，使变压器空载运行。本方法在高压侧控制使用性能优越的高压真空接触器，通过控制电压开关的通断实现对变压器控制。低压侧安装可控的断路器。本方法中同时考虑到对高压真空接触器保护和安全使用。

（2）双侧联合通断

采取对低压侧和高压侧同时控制的措施。在系统控制过程中先开高压侧延时控制再开低压侧，先关低压侧延时控制再关高压侧。在接通和断开过程中，保护低压侧在高压接通和断开瞬间产生的高压浪涌对低压侧产生冲击，同时，保证高压侧无大电流对高压开关冲击。

（3）节能控制

节能控制主要是防止变压器因空载而浪费能源。例如路灯及城市景观等变压器相关控制。路灯及城市景观白天会自动关闭，这时候变压器就空载，日积月累损耗大。同样农田水利夏天或干旱时工作，其他时间不工作，相关的变压器空载时间长，空载损耗大。本方法通过采集光电信号、时间信号及电流、电压信号进行判断控制变压器通断，减少变压器空载，节能。