专利名称：变压器负荷监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变压器运行状况监测装置，具体地说是一种变压器负荷监测 仪。
背景技术：
配电变压器是将电能直接分配给低压用户的电力设备，其运行数据是整个配电网 基础数据的重要组成部分。随着工业、农业、城乡电网对电力负荷需求的不断增加，配电变 压器运行的可靠性、节能性问题已日益突现。配电变压器大面积分布，担负着各种设备的供 电任务，其特点是供电等级高、负荷变化大、维修距离远。为了保证电力变压器的可靠运行， 供电部门需要对所辖区域内的配电变压器进行定期检测，以掌握变压器的运行状况及电力 负荷的变动情况，为维护变压器和对电力负荷的调整提供依据。但目前配电变压器均是采 用人工监测的方法进行，不仅工作量大，耗时费力，而且检测数据的采集还会受到检测人员 的素质、责任心、检测方法等方面的影响，因此，所采集的数据并不能完全反映出配电变压 器的真实运行状况，不利于变压器的检修及对电力负荷的调整。发明内容本实用新型的目的就是提供一种变压器负荷监测仪，以解决人工监测工作量大、 耗时费力和数据不准的问题。本实用新型是这样实现的一种变压器负荷监测仪，包括有变压器采样电路，与A/D转换器相接，用于采集配电变压器在运行状态下的电压、 电流、频率和相位信号；A/D转换器，与所述变压器采样电路和CPU主机模块相接，用于将输入的检测信号 转换成数字信号，并输入到CPU主机模块；CPU主机模块，与所述A/D转换器、存储模块、U盘读写模块、GSM模块和显示屏相 接，用于检测信号的数据处理，并判断变压器运行状态正常与否；存储模块，与所述CPU主机模块相接，用于存储工作程序并存储变压器运行检测 数据；U盘读写模块，与所述CPU主机模块相接，用于对检测数据进行外挂式的海量存 储；GSM模块，与所述CPU主机模块相接，用于接收手机用户发出的运行参数检测控制 指令，并在变压器出现故障后向手机用户发出故障报警短信；显示屏，与所述CPU主机模块相接，用于显示变压器的运行检测数据和出现故障 时的故障类型；以及电源模块，与上述各部分相接，用于提供上述各部分的工作电源。本实用新型可实时监测配电变压器的运行工作状态。通过变压器采样电路采集变 压器运行时的电压、电流、频率和相位等参数信号，采样周期为每秒800次。CPU主机模块通过对大量的采样数据进行傅里叶变换处理后，得到变压器的电压、电流、功率和电度量等参 数的有效值，可测量参数包括电压、电流、功率、功率因数、频率和电度精度等。本实用新型可根据变压器运行状态的不同，设置“正常运行状态下的负荷记录”、 “故障运行状态下的负荷记录”以及“故障录波”等几种工作模式。在不同的工作模式下，可 设置不同的数据记录密度，以满足用户观察和分析配电变压器运行状态的工作需要。本实用新型可通过CPU主机模块将这些检测数据通过RS485通讯接口上传给上位 机，也可编辑生成负荷表和故障分析等检测分析报告，并打印存档。本实用新型还可通过 GSM模块与GSM移动通信网络保持通道联系。当监测到配电变压器出现故障或有断路器动 作时，启动GSM模块的手机卡，及时向手机用户发送变压器故障报警信息。装置上可预存多 个电话号码，值班人员在接到本监测仪发出的故障报警短信后，可及时对变压器的故障电 流进行分析并采取相应措施。另外，手机用户也可通过GSM移动通信网络向本监测仪发送 查询和控制命令，查询变压器的实时电压、电流、功率和电度量等信息，并通过CPU主机模 块发出控制指令，执行断路器的合闸或分闸操作。本实用新型利用显示屏读取相关信息，可实时查看各种运行参数，查询记录在本 机上的各种历史纪录，包括开关量变位、保护动作、报警SOE记录和各种遥控操作记录等。由于使用本监测仪监测变压器的电力负荷将会产生大量的检测数据，随着时间的 推移，数据量会不断增加，因此需要有效解决本监测仪的存储空间问题。为此，本实用新型 设计有存储空间以备记录缓存，并设计加入了 U盘读写模块，利用U盘读写模块，将配电变 压器的当前负荷(有功功率、无功功率)等数据定时地写入U盘，以防数据丢失。当U盘存满 数据或者发生故障时，本监测仪可通过GSM短信告知用户，以便及时更换U盘，把记录备份 到新的U盘中。当变压器发生故障时，本监测仪及时向U盘写入故障前以及故障后的录波 数据。本实用新型的U盘数据存储功能为用户了解和分析变压器运行情况提供了方便。本实用新型充分考虑了现场多方面的需要，集三相电压表、三相电流表、相位表、 相序表、频率计、功率表、功率因数表、电度表、温度计等九大功能于一身；可记录变压器的 负荷运行状态，监测电网的供电质量，实时测量电流、电压和相位，检测继电保护各组CT之 间的相位关系，并具有限时电流速断、超高温保护等功能；还可作为电压电流相位表使用， 并代替有功、无功电度表，作为内部考核的记录装置。本实用新型实现了对配电变压器的实时智能自动监测，检测数据完整、准确，解决 了人工监测工作量大、耗时费力和数据不准的问题，可广泛适用于电气设备制造、石油化 工、钢铁冶金、铁路电气化以及科研教学等部门。本实用新型采用开关电源供电，体积小，重 量轻，可靠性高，输入电压适用范围宽，在电压之间均能可靠工作；GSM短信操作 和报警功能，既可及时向指定人员发出变压器故障的准确报警信息，为用户及时掌握现场 情况提供了方便；还可使用户通过手机短信对本监测仪进行遥控操作，是电力系统电能计 量和继电保护行业进行二次回路现场检测的一种新型仪表。
图1是本实用新型的电路结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括有变压器采样电路1、A/D转换器2、CPU主机模块3、 存储模块4、U盘读写模块5、GSM模块6、显示屏7和电源模块8等八个部分。CPU主机模块 3为本监测仪的核心部分，其输入端通过A/D转换器2接变压器采样电路1，其他连接端口 分接存储模块4、U盘读写模块5、GSM模块6和显示屏7，电源模块8与上述各部分相接，为 各部分提供工作电源。为完善功能，本监测仪还可加入其他器件或功能模块，如键盘、遥信量模块等。本检测仪中的变压器采样电路1是装置电路中的一个重要部分，它关系到本监测 仪保护动作的速度和测量精度。变压器采样电路1由六路高精度的电压互感器与六路高精 度的电流互感器以及配套的电子开关等元件连接组成。与之相应地，A/D转换器2则是采 用高精度12位的A/D转换器件MAX197。电压互感器与电流互感器的作用是隔离、规范输入 的电信号，将电力系统二次侧的高电压与大电流转换成为相应的弱电压信号，以与CPU主 机模块3的电平相匹配。A/D转换器2将这些弱电压信号进行A/D转换，变为CPU主机模块 3可以接受的数字信号，其采样周期每秒800次。CPU主机模块3所执行的傅里叶变换算法程序，可以滤除函数中的谐波含量和直 流分量，具有数字滤波的功能。根据这个原理，可计算出变压器运行电流与电压的基波有效值。根据现场变压器运行的情况，本监测仪的负荷记录可分为三个等级。变压器运行 正常时的负荷记录密度较低，变压器在故障录波时的记录密度最高，这样就可为用户提供 多种可靠的记录方式。用户可根据自身需要，设置1分钟到1小时的采集密度，对配电变压 器的运行电流、电压和功率等实时数据进行记录和存储；还可选择1_对小时范围的采集 密度，以小时为单位的缩进量，对变压器的电度量进行记录和存储。当变压器运行的电流越限、电压高低越限时，本监测仪能及时予以记录，也可对变 压器的停机和运行次数进行统计。当变压器出现故障(如过负荷、缺相、过电压、低电压、温度过高或停船时，本监测 仪的变压器负荷曲线会产生很大的波动。本监测仪的故障录波密度可与采样密度相一致， 并采用前30个周波故障、后20个周波录波的方式，记录变压器采样电路1中三个电压和三 个电流通道的采样数据，以提高故障记录的准确性和完整性。当变压器的负载电流大于过负荷整定值，连续3次之后，即启动报警，延时到时限 定值，装置发报警信息。当供电电压大于过电压整定值，连续3次之后，即启动报警，延时到 时限定值，装置发报警信息。当供电电压低于过电压整定值，电流大于0. 5A，连续3次之后， 即启动报警，延时到时限定值，装置发报警信息。
权利要求1. 一种变压器负荷监测仪，其特征是，包括有变压器采样电路(1)，与A/D转换器(2 )相接，用于采集配电变压器在运行状态下的电 压、电流、频率和相位信号；A/D转换器(2)，与所述变压器采样电路(1)和CPU主机模块(3)相接，用于将输入的检 测信号转换成数字信号，并输入到CPU主机模块；CPU主机模块(3)，与所述A/D转换器(2)、存储模块(4)、U盘读写模块(5)、GSM模块 (6)和显示屏(7)相接，用于检测信号的数据处理，并判断变压器运行状态正常与否；存储模块(4)，与所述CPU主机模块(3)相接，用于存储工作程序并存储变压器运行状 态检测数据；U盘读写模块(5 )，与所述CPU主机模块(3 )相接，用于对检测数据进行外挂式的海量存储；GSM模块(6 )，与所述CPU主机模块(3 )相接，用于接收手机用户发出的运行参数检测控 制指令，并在变压器出现故障后向手机用户发出故障报警短信；显示屏(7)，与所述CPU主机模块(3)相接，用于显示变压器的运行检测数据和出现故 障时的故障类型；以及电源模块(8 )，与上述各部分相接，用于提供上述各部分的工作电源。
专利摘要本实用新型涉及一种变压器负荷监测仪，其结构包括有变压器采样电路1、A/D转换器2、CPU主机模块3、存储模块4、U盘读写模块5、GSM模块6、显示屏7和电源模块8等八个部分。CPU主机模块3的输入端通过A/D转换器2接变压器采样电路1，CPU主机模块3的其他连接端口分接存储模块4、U盘读写模块5、GSM模块6和显示屏7，电源模块8与上述各部分相接，为各部分提供工作电源。本实用新型实现了对配电变压器的实时智能自动监测，检测数据完整、准确，解决了人工监测工作量大、耗时费力和数据不准的问题，可广泛适用于电气设备制造、石油化工、钢铁冶金、铁路电气化以及科研教学等部门。
文档编号H02J13/00GK201830032SQ20102058651
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者张朋威, 李凤军, 焦利涛, 董中洲 申请人:石家庄市博大工控有限公司