一种中压变压器有载调容控制用数据采集电路的制作方法

本实用新型属于有载调容变压器技术领域，具体涉及一种中压变压器有载调容控制用数据采集电路。

背景技术：

电力系统的降损节能是我国全面建设小康社会的重要组成部分之一，特别是农村配网，量大面广，其节能降损问题既关系到向广大农村千家万户提供优质电能。又是直接影响电力企业经济效益。变压器的损耗占电网损耗的主要部分，它的铁损(空载损耗)与铜损(负载损耗)随着变压器的容量的变化而变化。而在我国农村配电网中,负荷随时间变化比较大，具有季节性强、用电集中的特点。在用电集中的时候，变压器容易发生过负荷运行：而在用电少的季节,部分变压器几乎在空载运行状态，这样使运行中的变压器不能达到额定功率运行。使得变压器几乎空载运行增大空载损耗，导致大量的电能损耗。而选择“母子变压器”又会增加大量的投资。在我国大多数区域都在使用无载调容变压器，但其在切换容量时，必须切断负荷。经调容完成后才可以给负荷供电。这样就降低了供电的可靠性。随着技术的发展，有载调容变压器逐步在电网中大范围使用。

有载调容变压器可以在两个固定容量自动之间切换。在过负荷运行时切换到高容量状态，在空载运行状态时切换到低容量状态。这样的方式既解决了过负荷运行和空载运行的问题，也提高了供电的可靠性和安全性。而且降低了变压器过负荷运行时的铜损和空载运行时的铁损，提高了电网传输的效率。可以应用于用电随季节波动大的农村电网和用电集中的商场和工厂等相类似的区域。

为了实现中压变压器的有载调容控制，就需要对中压变压器二次侧的负荷的参数进行测量，测量的数据传输给处理器进行计算容量与调容定值比较，才能够由处理器控制绕组上的调容开关闭合、断开或保持原有状态，从而实现中压变压器的有载调容，而要实现测量，首先要实现数据的采集；但是，现有技术中，还缺乏电路结构简单、设计合理、实现方便且成本低、工作可靠性高、实用性强的中压变压器有载调容控制用数据采集电路。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种中压变压器有载调容控制用数据采集电路，其电路结构简单，设计合理，实现方便且成本低，数据采集稳定可靠，能够为实现中压变压器的有载调容控制提供有效可靠的数据来源，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种中压变压器有载调容控制用数据采集电路，其特征在于：包括用于对中压变压器二次侧的负荷的电流进行实时采集的电流信号采集电路和用于对中压变压器二次侧的负荷的电压进行实时采集的电压信号采集电路，以及用于对电流信号采集电路输出的信号进行调理并传输给微处理器的第一信号调理电路和用于对电压信号采集电路输出的信号进行调理并传输给微处理器的第二信号调理电路，所述第一信号调理电路由依次连接的第一电压跟随器、第一滤波电路、第一电压偏置电路和第一反相比例运算电路组成，所述电流信号采集电路的输出端与第一电压跟随器的输入端连接，所述第一反相比例运算电路的输出端与微处理器的输入端连接；所述第二信号调理电路由依次连接的第二电压跟随器、第二滤波电路、第二电压偏置电路和第二反相比例运算电路组成，所述电压信号采集电路的输出端与第二电压跟随器的输入端连接，所述第二反相比例运算电路的输出端与微处理器的输入端连接。

上述的中压变压器有载调容控制用数据采集电路，其特征在于：所述电流信号采集电路包括电流互感器CT、电阻R1和电阻RS1，所述电流互感器CT的一次侧绕组的两端均与中压变压器的负荷侧连接，且分别与电阻R1的两端连接；所述电流互感器CT的二次侧绕组的一端与电阻RS1的一端连接且为电流信号采集电路的输出端，所述电流互感器CT的二次侧绕组的另一端与电阻RS1的另一端连接且接地。

上述的中压变压器有载调容控制用数据采集电路，其特征在于：所述电流互感器CT的型号为WYCT21C。

上述的中压变压器有载调容控制用数据采集电路，其特征在于：所述电压信号采集电路包括电压互感器PT、电阻R2和电阻RS2，所述电压互感器PT的一次侧绕组的一端与电阻R2的一端连接，所述电压互感器PT 的一次侧绕组的另一端和电阻R2的另一端均与中压变压器的负荷侧连接；所述电压互感器PT的二次侧绕组的一端与电阻RS2的一端连接且为电压信号采集电路的输出端，所述电压互感器PT的二次侧绕组的另一端与电阻RS2的另一端连接且接地。

上述的中压变压器有载调容控制用数据采集电路，其特征在于：所述电压互感器PT的型号为LCTV31CE-2mA/2mA。

上述的中压变压器有载调容控制用数据采集电路，其特征在于：所述第一电压跟随器包括运算放大器U1，所述运算放大器U1的同相输入端为第一电压跟随器的输入端，所述运算放大器U1的反相输入端与输出端连接，所述运算放大器U1的输出端为第一电压跟随器的输出端；所述第一滤波电路包括运算放大器U2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R13、电容C1和电容C2，所述电阻R13和电阻R3串联后的一端为第一滤波电路的输入端，所述电阻R13和电阻R3串联后的另一端与运算放大器U2的同相输入端连接，所述电阻R13和电阻R3的连接端通过电容C1与运算放大器 U2的输出端连接，所述运算放大器U2的同相输入端通过电容C2接地，所述运算放大器U2的反相输入端通过电阻R4接地，且通过电阻R5与运算放大器U2的输出端连接，所述运算放大器U2的输出端为第一滤波电路的输出端；所述第一电压偏置电路包括运算放大器U3、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9，所述电阻R6的一端为第一电压偏置电路的输入端，所述电阻R6的另一端与运算放大器U3的反相输入端连接，所述运算放大器 U3的反相输入端通过电阻R7与+5V电源连接，且通过电阻R9与运算放大器U3的输出端连接，所述运算放大器U3的同相输入端通过电阻R8接地，所述运算放大器U3的输出端为第一电压偏置电路的输出端；所述第一反相比例运算电路包括运算放大器U4、电阻R10、电阻R11和电阻R12，所述电阻R10的一端为第一反相比例运算电路的输入端，所述电阻R10的另一端与运算放大器U4的反相输入端连接，所述运算放大器U4的反相输入端通过电阻R11与运算放大器U4的输出端连接，所述运算放大器U4的同相输入端通过电阻R12接地，所述运算放大器U4的输出端为第一反相比例运算电路的输出端。

上述的中压变压器有载调容控制用数据采集电路，其特征在于：所述第二电压跟随器包括运算放大器U5，所述运算放大器U5的同相输入端为第二电压跟随器的输入端，所述运算放大器U5的反相输入端与输出端连接，所述运算放大器U5的输出端为第二电压跟随器的输出端；所述第二滤波电路包括运算放大器U6、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C3和电容C4，所述电阻R14和电阻R15串联后的一端为第二滤波电路的输入端，所述电阻R14和电阻R15串联后的另一端与运算放大器U6 的同相输入端连接，所述电阻R14和电阻R15的连接端通过电容C3与运算放大器U6的输出端连接，所述运算放大器U6的同相输入端通过电容C4 接地，所述运算放大器U6的反相输入端通过电阻R16接地，且通过电阻 R17与运算放大器U6的输出端连接，所述运算放大器U6的输出端为第二滤波电路的输出端；所述第二电压偏置电路包括运算放大器U7、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21，所述电阻R18的一端为第二电压偏置电路的输入端，所述电阻R18的另一端与运算放大器U7的反相输入端连接，所述运算放大器U7的反相输入端通过电阻R19与+5V电源连接，且通过电阻R21与运算放大器U7的输出端连接，所述运算放大器U7的同相输入端通过电阻R20接地，所述运算放大器U7的输出端为第二电压偏置电路的输出端；所述第二反相比例运算电路包括运算放大器U8、电阻R22、电阻 R23和电阻R24，所述电阻R22的一端为第二反相比例运算电路的输入端，所述电阻R22的另一端与运算放大器U8的反相输入端连接，所述运算放大器U8的反相输入端通过电阻R23与运算放大器U8的输出端连接，所述运算放大器U8的同相输入端通过电阻R24接地，所述运算放大器U8的输出端为第二反相比例运算电路的输出端。

上述的中压变压器有载调容控制用数据采集电路，其特征在于：所述微处理器为DSP数字信号处理器TMS320F2812，所述第一反相比例运算电路的输出端和第二反相比例运算电路的输出端分别与DSP数字信号处理器 TMS320F2812的P1.1引脚和P1.2引脚连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的电路结构简单，设计合理，实现方便且成本低。

2、本实用新型的数据采集稳定可靠，工作可靠性高。

3、本实用新型能够对中压变压器二次侧的负荷的电流和电压进行实时采集并对信号进行电压跟随、滤波、偏置和反相比例运算处理后，再传输给微处理器，能够为实现中压变压器的有载调容控制提供有效可靠的数据来源。

4、本实用新型的实用性强，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本实用新型的电路结构简单，设计合理，实现方便且成本低，数据采集稳定可靠，能够为实现中压变压器的有载调容控制提供有效可靠的数据来源，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型电流信号采集电路的电路原理图。

图3为本实用新型电压信号采集电路的电路原理图。

图4为本实用新型第一信号调理电路的电路原理图。

图5为本实用新型第二信号调理电路的电路原理图。

附图标记说明:

1—电流信号采集电路；2—电压信号采集电路；3—第一信号调理电路；

3-1—第一电压跟随器；3-2—第一滤波电路；3-3—第一电压偏置电路；

3-4—第一反相比例运算电路；4—第二信号调理电路；

4-1—第二电压跟随器；4-2—第二滤波电路；4-3—第二电压偏置电路；

4-4—第二反相比例运算电路；5—微处理器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的中压变压器有载调容控制用数据采集电路，包括用于对中压变压器二次侧的负荷的电流进行实时采集的电流信号采集电路1和用于对中压变压器二次侧的负荷的电压进行实时采集的电压信号采集电路2，以及用于对电流信号采集电路1输出的信号进行调理并传输给微处理器5的第一信号调理电路3和用于对电压信号采集电路2输出的信号进行调理并传输给微处理器5的第二信号调理电路4，所述第一信号调理电路3由依次连接的第一电压跟随器3-1、第一滤波电路3-2、第一电压偏置电路3-3和第一反相比例运算电路3-4组成，所述电流信号采集电路1的输出端与第一电压跟随器3-1的输入端连接，所述第一反相比例运算电路3-4的输出端与微处理器5的输入端连接；所述第二信号调理电路4由依次连接的第二电压跟随器4-1、第二滤波电路4-2、第二电压偏置电路4-3和第二反相比例运算电路4-4组成，所述电压信号采集电路 2的输出端与第二电压跟随器4-1的输入端连接，所述第二反相比例运算电路4-4的输出端与微处理器5的输入端连接。

本实施例中，如图2所示，所述电流信号采集电路1包括电流互感器CT、电阻R1和电阻RS1，所述电流互感器CT的一次侧绕组的两端(图2 中的CT-IN1和CT-IN2)均与中压变压器的负荷侧连接，且分别与电阻R1 的两端连接；所述电流互感器CT的二次侧绕组的一端与电阻RS1的一端连接且为电流信号采集电路1的输出端(图2中的CT-OUT)，所述电流互感器CT的二次侧绕组的另一端与电阻RS1的另一端连接且接地。

本实施例中，所述电流互感器CT的型号为WYCT21C。

本实施例中，如图3所示，所述电压信号采集电路2包括电压互感器 PT、电阻R2和电阻RS2，所述电压互感器PT的一次侧绕组的一端与电阻 R2的一端连接，所述电压互感器PT的一次侧绕组的另一端(图3中的 PT-IN2)和电阻R2的另一端(图3中的PT-IN1)均与中压变压器的负荷侧连接；所述电压互感器PT的二次侧绕组的一端与电阻RS2的一端连接且为电压信号采集电路2的输出端(图3中的PT-OUT)，所述电压互感器 PT的二次侧绕组的另一端与电阻RS2的另一端连接且接地。

本实施例中，所述电压互感器PT的型号为LCTV31CE-2mA/2mA。

本实施例中，如图4所示，所述第一电压跟随器3-1包括运算放大器 U1，所述运算放大器U1的同相输入端为第一电压跟随器3-1的输入端，所述运算放大器U1的反相输入端与输出端连接，所述运算放大器U1的输出端为第一电压跟随器3-1的输出端；所述第一滤波电路3-2包括运算放大器U2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R13、电容C1和电容C2，所述电阻R13和电阻R3串联后的一端为第一滤波电路3-2的输入端，所述电阻R13和电阻R3串联后的另一端与运算放大器U2的同相输入端连接，所述电阻R13和电阻R3的连接端通过电容C1与运算放大器U2的输出端连接，所述运算放大器U2的同相输入端通过电容C2接地，所述运算放大器U2的反相输入端通过电阻R4接地，且通过电阻R5与运算放大器U2的输出端连接，所述运算放大器U2的输出端为第一滤波电路3-2的输出端；所述第一电压偏置电路3-3包括运算放大器U3、电阻R6、电阻R7、电阻 R8和电阻R9，所述电阻R6的一端为第一电压偏置电路3-3的输入端，所述电阻R6的另一端与运算放大器U3的反相输入端连接，所述运算放大器 U3的反相输入端通过电阻R7与+5V电源连接，且通过电阻R9与运算放大器U3的输出端连接，所述运算放大器U3的同相输入端通过电阻R8接地，所述运算放大器U3的输出端为第一电压偏置电路3-3的输出端；所述第一反相比例运算电路3-4包括运算放大器U4、电阻R10、电阻R11和电阻 R12，所述电阻R10的一端为第一反相比例运算电路3-4的输入端，所述电阻R10的另一端与运算放大器U4的反相输入端连接，所述运算放大器 U4的反相输入端通过电阻R11与运算放大器U4的输出端连接，所述运算放大器U4的同相输入端通过电阻R12接地，所述运算放大器U4的输出端为第一反相比例运算电路3-4的输出端。

具体实施时，所述运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3和运算放大器U4的型号为LM324。

本实施例中，如图5所示，所述第二电压跟随器4-1包括运算放大器 U5，所述运算放大器U5的同相输入端为第二电压跟随器4-1的输入端，所述运算放大器U5的反相输入端与输出端连接，所述运算放大器U5的输出端为第二电压跟随器4-1的输出端；所述第二滤波电路4-2包括运算放大器U6、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C3和电容C4，所述电阻R14和电阻R15串联后的一端为第二滤波电路4-2的输入端，所述电阻R14和电阻R15串联后的另一端与运算放大器U6的同相输入端连接，所述电阻R14和电阻R15的连接端通过电容C3与运算放大器U6的输出端连接，所述运算放大器U6的同相输入端通过电容C4接地，所述运算放大器U6的反相输入端通过电阻R16接地，且通过电阻R17与运算放大器U6的输出端连接，所述运算放大器U6的输出端为第二滤波电路4-2的输出端；所述第二电压偏置电路4-3包括运算放大器U7、电阻R18、电阻 R19、电阻R20和电阻R21，所述电阻R18的一端为第二电压偏置电路4-3 的输入端，所述电阻R18的另一端与运算放大器U7的反相输入端连接，所述运算放大器U7的反相输入端通过电阻R19与+5V电源连接，且通过电阻R21与运算放大器U7的输出端连接，所述运算放大器U7的同相输入端通过电阻R20接地，所述运算放大器U7的输出端为第二电压偏置电路4-3 的输出端；所述第二反相比例运算电路4-4包括运算放大器U8、电阻R22、电阻R23和电阻R24，所述电阻R22的一端为第二反相比例运算电路4-4 的输入端，所述电阻R22的另一端与运算放大器U8的反相输入端连接，所述运算放大器U8的反相输入端通过电阻R23与运算放大器U8的输出端连接，所述运算放大器U8的同相输入端通过电阻R24接地，所述运算放大器U8的输出端为第二反相比例运算电路4-4的输出端。

具体实施时，所述运算放大器U5、运算放大器U6、运算放大器U7和运算放大器U8的型号为LM324。

本实施例中，所述微处理器5为DSP数字信号处理器TMS320F2812，所述第一反相比例运算电路3-4的输出端和第二反相比例运算电路4-4的输出端分别与DSP数字信号处理器TMS320F2812的P1.1引脚和P1.2引脚连接。

本实用新型使用时，电流信号采集电路1对中压变压器二次侧的负荷的电流进行实时采集，采集到的信号依次经过第一电压跟随器3-1、第一滤波电路3-2、第一电压偏置电路3-3和第一反相比例运算电路3-4进行电压跟随、滤波、偏置和反相比例运算处理后，得到微处理器5能够接受的电压信号并传输给微处理器5；电压信号采集电路2对中压变压器二次侧的负荷的电压进行实时采集，采集到的信号依次经过第二电压跟随器 4-1、第二滤波电路4-2、第二电压偏置电路4-3和第二反相比例运算电路 4-4进行电压跟随、滤波、偏置和反相比例运算处理后，得到微处理器5 能够接受的电压信号并传输给微处理器5；微处理器5通过P1.1引脚和 P1.2引脚分别采集其接收到的信号。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。