一种基于单片机的变电站通风系统节能控制装置的制作方法

本实用新型涉及变电站的节能控制系统技术领域，尤其涉及一种基于单片机的变电站通风系统节能控制装置。

背景技术：

在节能减排的大环境下，电网公司日益重视自身生产过程中的节能减排工作。其中，变电站的站内用电在电网公司自身能耗中占有相当大的比重。由此，电网公司针对变电站开展节电工作，其具有重大意义，特别地，对站内用电占比较高的冷却通风系统部分进行节能控制可获得巨大的效益。

通风机是变电站通风系统的主要设备，按照用途可分为：正常通风机和事故通风机。目前，变电站中的高压室、电容室、电抗室等都装设有功率较大的通风机(约0.55kW)，且所有通风机均采用室外开关控制，在一般情况下需保持24小时不间断地恒功率运行。实际上，如果不考虑设备运行状态及环境温度，只是简单地将通风机一直持续地运转，其一定程度上会造成通风性能过剩、浪费电能的现象，进而增大了电网的线损率，降低了供电企业运营效益。

市场上的通风机或风扇的节能控制装置大部分都只是针对矿井、隧道通风系统、机车通风机或教室风扇的，这些产品在变电站通风系统的实际应用中大多存在以下缺点：由于不是专一性地针对变电站通风系统而设计，且没有考虑变电站设备的实际运行特点，造成难以切合实际的需求；仅采用单一温度控制，控制模式单一，智能化程度低；多数采用变频器、上位机等设备进行操作控制，使成本较高；在温度控制方面多采用温度探头测量方式，使其无法全面反映室内温度的空间分布，继而无法实现温差控制等控制方式。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种基于单片机的变电站通风系统节能控制装置，可实现双变量控制、分级调节的功能，而且价格低廉、安装方便。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案，一种基于单片机的变电站通风系统节能控制装置，包括：单片机控制模块、电源模块、温度监测模块、外部时钟模块、键盘输入模块、LED显示模块、交流调压模块、档位监测模块以及通风机，所述电源模块、温度监测模块、外部时钟模块、键盘输入模块、档位监测模块的各模块的输出端均与所述单片机控制模块的输入端相连接，所述交流调压模块的输入端与单片机控制模块的输出端连接，且所述交流调压模块的输出端与所述通风机的输入端、档位监测模块的输入端连接，所述LED显示模块的输入端与所述单片机控制模块的输出端连接。

进一步地，所述电源模块及交流调压模块的输入端分别与220V交流电源相连接。

进一步地，所述电源模块的输出端分别与温度监测模块、外部时钟模块、键盘输入模块以及LED显示模块各模块的输入端相连接，且所述电源模块给所述温度监测模块、外部时钟模块、键盘输入模块以及LED显示模块提供驱动电源。

进一步地，所述交流调压模块包括继电器，所述温度监测模块包括若干个温度传感器，所述温度传感器上下布置在变电站室内的四个方位，进而构成空间温度测量矩阵。

进一步地，所述交流调压模块的电路采用串联电阻分压的调压方式，包括四组调节电阻，所述四组调节电阻用于实现四档调速功能。

进一步地，所述档位监测模块包括CT/PT模块和A/D转换模块，所述CT/PT模块的输入端与所述交流调压模块的输出端相连接，且所述CT/PT模块的输出端与所述A/D转换模块的输入端相连接，所述A/D转换模块输出端与所述单片机控制模块的输入端相连接。

进一步地，所述单片机控制模块包括有单片机，所述单片机采用AT89C55WD型单片机。

采用上述技术方案后，本实用新型至少具有如下有益效果：

1)本装置单一地针对变电站的通风系统进行设计，且可实现温度、时间两种控制方式；其中，温度控制以室内多点温度监测值为输入，可实现局部温度控制、平均温度控制以及上下温差控制等控制方案；时间控制可根据设备运行特点，实现闲时或忙时两种控制方案。

2)本装置采用具有较强数据处理能力的单片机作为控制核心，可实现上述多种控制模式的配合使用，获得的实时性高，同时也使得该装置的性能更加稳定。

3)本装置采用上下空间分布的温度监测模块，既可精确判断室内各位置的温度，又可反映下层进风与上层出风之间的温差，实现更加精准智能的温度控制。

4)本装置采用外部时钟可实现断电后无需再重新设置时钟，解决了断电重置的问题。

5)本装置的整个电路设置精简，且制作工艺要求不高、原材料价格低廉，使装置具有成本低、适用性强等优点，尤其适合在数量众多的变电站中推广使用。

附图说明

图1是本实用新型一种基于单片机的变电站通风系统节能控制装置的各模块之间的连接图。

图2是本实用新型一种基于单片机的变电站通风系统节能控制装置的硬件连接电路图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。

本实用新型提供一种基于单片机的变电站通风系统节能控制装置，可实现双变量控制、分级调节等功能，而且价格低廉、安装方便。

如图1所示，本实用新型提供一种基于单片机的变电站通风系统节能控制装置，主要包括：单片机控制模块、电源模块、温度监测模块、外部时钟模块、键盘输入模块、交流调压模块、档位监测模块、LED显示模块，所述电源模块输出端与单片机控制模块输入端相连接，且电源模块为单片机控制模块供电。所述温度监测模块、外部时钟模块、键盘输入模块各模块的输出端分别与单片机控制模块的输入端相连接，且上述各模块的输出信号作为单片机控制模块的输入信号。所述交流调压模块的输入端与220V交流电源相连接，输出端直接与通风机相连接，其输出电压受单片机控制模块的输出信号控制。所述LED显示模块的输入端与单片机控制模块的输出端相连接。所述档位监测模块的输入端与交流调压模块的输出端相连接，其输出端与单片机控制模块的输入端相连接。所述温度监测模块包括分布在室内四个方位、分上下两组布置八个温度传感器。所述档位监测模块包括CT/PT模块和A/D转换模块，所述CT/PT模块的输入端与交流调压模块的输出端相连接，其输出端与A/D转换模块的输入端相连接；所述A/D转换模块的输出端与单片机控制模块相输入端连接。

如图2所示，单片机控制模块包括有单片机，单片机采用STC公司生产AT89C55WD，电源模块和交流调压模块直接与220V交流电源相连接，其中，电源模块将电网中的220V交流电源整流滤波变为5V直流电源为单片机控制模块供电，同时，电源模块还为温度监测模块、外部时钟模块、键盘输入模块以及LED显示模块等各模块提供驱动电源。温度监测模块的八个温度传感器分上下两组，分别布置在变电站室内的四个方位，它们之间构成空间温度测量矩阵，将测量得到的温度数据传至单片机，单片机配合程序可根据室内温度需求来控制继电器的开合状态，实现温度控制。外部时钟模块的外部定时器可根据实际情况设置时钟，通过单片机来控制通风机电源的定时通断控制，实现定时控制功能。LED显示模块用于显示温度传感器采集的实时温度数据以及通风机运行档位。键盘输入模块用于输入时间和模式选择。交流调节模块采用最简单的串联电阻调压分压方式进行调压，通过控制其内部的继电器开关状态，可使被控交流通风机工作于四种不同的电压等级，从而使其按照不同的转速分档位工作。这种交流调节模块的优点在于不采用电力电子器件，成本低廉，可靠性高，而且只有在通风机在一档运行时才会将所有电阻串联进电路中，损耗相对较少。在交流调压电路与通风机之间加入档位监测模块，通过CT或PT检测通风机当下的运行档位，并将该信号通过A/D转换后输入到单片机中，使单片机判断通风机的工作状态。

本实用新型可同时实现定时控制及温度控制两种功能之间的配合控制。装置开始工作后，首先需要读取温度监测模块的温度数据，根据各温度传感器的数据判断是否存在局部过热，然后再根据上下两组温度传感器的温差数据判断是否存在温差过大现象，若出现这两种情况即控制所有继电器接通，使通风机全功率运行，若不存在上述情况，则进一步判断该时刻是否处于设定的定时关断时段，若否，则计算8个温度传感器的平均温度，按照设的温度阈值控制通风运行档位。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。