一种配电变压器监测终端制造技术

本发明专利技术公开了一种配电变压器监测终端，包括：用于供电的电源模块、MCU、储存模块、采集单元、输入输出单元和通讯模块；采集单元包括电流传感器、电压传感器和电能计量芯片，电流传感器、电压传感器分别与电能计量芯片的信号输入端相连，电能计量芯片的信号输出端与MCU的信号输入端相连，输入输出单元包括分别与MCU相连的开关量输入接口和直流量输入接口，通讯模块与MCU相连，储存模块与MCU相连。本发明专利技术能够为变压器负荷管理及故障监测提供依据，在变压器发生故障或异常运行时迅速报警，及时恢复正常供电，减少停电时间，保证变压器的安全运行；记录电压越限时间，计算电压合格率，从而合理控制电平水平，改善供电质量。

【技术实现步骤摘要】
一种配电变压器监测终端
本专利技术涉及配电网领域，具体的涉及一种配电变压器监测终端。
技术介绍
配电网具有电压等级多，网络结构复杂，设备类型多样，作业点多面广，安全环境相对较差等特点，因此配电网的安全风险因素也相对较多。另外，由于配电网的功能是为各类用户提供电力能源，这就对配网的安全可靠运行提出更高要求。近年来，我国配电网建设投入不断加大，配电网发展取得显著成效，但用电水平相对国际先进水平仍有差距，城乡区域发展不平衡，供电质量有待改善。随着电力设备容量的增大和电网规模的扩大，对电力系统的安全运行和供电可靠性提出了更高的要求，近年发生的各国大停电事故也为我国电力系统敲响了警钟。变压器在电力系统中的地位举足轻重，是电力系统中最重要和最昂贵的电气设备之一，其运行的安全可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。因此，提高变压器特别是大型电力变压器运行的可靠性对整个电网的安全可靠运行具有十分重要的意义。配电变压器是一种数量多、应用很普遍、直接面向用户的电力设备，配电变压器的工作状态直接影响到用户的用电质量，目前缺少一种能够及时发现配电变压器运行中出现的异常状况并及时上报的监测装置。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种能够及时发现配电变压器运行中出现的异常状况并及时上报的配电变压器监测终端。本专利技术采用的技术方案是：一种配电变压器监测终端，包括：用于供电的电源模块、MCU、储存模块、采集单元、输入输出单元和通讯模块；所述采集单元包括电流传感器、电压传感器和电能计量芯片，所述电流传感器、电压传感器分别与电能计量芯片的信号输入端相连，所述电能计量芯片的信号输出端与MCU的信号输入端相连，所述输入输出单元包括分别与MCU相连的开关量输入接口和直流量输入接口，所述开关量输入接口用于输入开关量信号，所述直流量输入接口用于输入直流量信号，所述开关量信号包括开关状态信号、电缆故障报警信号，所述通讯模块与MCU相连以用于传输监控数据，所述储存模块与MCU相连以用于储存监测数据。进一步的，还包括与MCU相连的时钟芯片以用于系统时钟校时，所述输入输出单元还包括与MCU相连的时钟信号输出接口，以用于向外输出时钟信号。进一步的，所述通讯模块包括用于本地通信的RS232接口、RS485接口和用于远程通信的GPRS模块，所述RS232接口通过电平转换芯片与MCU相连，所述GRPS模块与MCU相连。优选的，所述MCU的型号为MSP430F5438。优选的，所述电能计量芯片的型号为ADE7758。本专利技术的有益效果：本专利技术通过采集单元实时对三相电压、电流进行采样得到电压电流瞬时值，MCU利用积分算法求出相应的电压电流有效值，以及有功、无功、功率因数，有功电能、无功电能等电能数据，并将数据进行存储及通过通讯模块将数据上传，形成配变负荷曲线，为负荷管理提供依据。另外还通过输入输出单元输入相应的传感器数据和开关量数据，采集油温、压力、故障报警等数据，为变压器管理及故障监测提供依据，能够为配电变压器提供24小时全方位的监控，确保变压器经济安全运行，减少变压器技术损耗，通过监视变压器的运行状况，优化配网运行方式；发生故障或异常运行时，迅速报警，及时恢复正常供电，减少停电时间，保证变压器的安全运行；记录电压越限时间，计算电压合格率，从而合理控制电平水平，改善供电质量。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明；图1为本专利技术配电变压器监测终端的结构原理图；图2为相应时间宽度内u2(t)与时间轴围成的面积的曲线图。具体实施方式如图1所示为本专利技术的一种配电变压器监测终端，包括：用于供电的电源模块1、MCU2、储存模块3、采集单元4、输入输出单元5和通讯模块；电源模块采用AC/DC220V转DC5V、12V、24V开关电源，为装置提供稳定的DC5V电源，并且预留一路DC12V和DC24V电源输出。优选的，MCU2采用型号为MSP430F5438的超低功耗微处理器，根据采集单元4采样得到的数据计算相应的电能量，也可以采用其他型号满足功能要求的MCU芯片。其中，采集单元4包括电流传感器、电压传感器和电能计量芯片，优选的，电能计量芯片的型号为ADE7758，也可以采用其他型号满足功能要求的电能计量芯片；电流传感器、电压传感器分别与电能计量芯片的信号输入端相连，电能计量芯片的信号输出端与MCU2的信号输入端相连，电流传感器、电压传感器采集变压器低压侧电压、电流的模拟信号，然后将信号隔离、滤波、放大后，输入到ADE7758芯片的A/D口，利用ADE7758芯片片内12Bit的A/D模块进行A/D转换，最后将数据送至MCU2进行分析计算。其中，输入输出单元5包括分别与MCU2相连的开关量输入接口和直流量输入接口，开关量输入接口用于输入开关状态、电缆故障报警信号等开关量信号，直流量输入接口用于连接输入环境湿度、油温、压力等直流量信号，通讯模块与MCU2相连以用于传输监控数据，储存模块3与MCU2相连以用于储存监测数据，终端一方面监测电流、电压越限，电压合格率，缺相等参数，另外通过相应传感器实时监测得到环境湿度、油温、压力等数据，一旦温度超过设定的阈值，供电异常将产生异常告警信号发送至远程主站监控系统，工作人员查看数据信息，判定故障，则及时过来处理，保障电网的安全运行。其中，还包括与MCU2相连的时钟芯片，以用于系统时钟校时，输入输出单元5还包括与MCU2相连的时钟信号输出接口，以用于向外输出时钟信号。其中，通讯模块包括用于本地通信的RS232接口61、RS485接口62和用于远程通信的GPRS模块63，RS232接口61通过电平转换芯片与MCU相连，GRPS模块63与MCU2相连，利用101通讯协议实现远程通信，传输监控数据。本专利技术中MCU2对于电能数据的计算原理如下：配变监测终端的基本功能是对变压器运行状况的监测，例如：电流、电压、功率因数、有功功率、无功功率等。是电能质量的指标与最重要的监测对象。首先通过交流采样得到电压、电流瞬时值，为了保证电压、电流检测的准确度，采取在每个周波均匀采样多点的方法，采样频率为8倍工频频率。对于电力系统来说，对于输入量为周期函数的电流i(t)、电压u(t)的有效值计算方法可通过有效值定义推出。对于式(1a)中的积分将积分区间[0,T]等分为N个子区间，如图2所示，每个子区间Δt＝T/N,则在时刻KΔt时被积函数值就是u2(KΔt),其中K＝1,2,...,N,若用u2(KΔt)Δt来近似即用宽为Δt，高为u2(KΔt)的矩形脉冲面积来表示相应时间宽度内u2(t)与时间轴围成的面积，则有：其中uk＝u(KΔt)，为第k点的电压采样值，它可由u(t)一个周期内通过等间隔采样获得，同理可以得到：(4a)式中ik为第k点的电流采样值，同样可由i(t)一个周期内等间隔采样获得。根据已经计算得到的电压、电流有效值，通过软件编程设整定值判定电压、电流是否越限，并计算电压合格率，电压合格率是电网监测的另一个重要参数，为了保证供电质量，国家对供电企业的供电电压合格率指标有明确规定。电压质量监测统计的时间以min为单位，电压合格率的计算公式如下：ηvh：表示电压合格率；TP：表示电压超限时间；TM：表示电压总监测时间。对于有功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电变压器监测终端，其特征在于，包括：用于供电的电源模块(1)、MCU(2)、储存模块(3)、采集单元(4)、输入输出单元(5)和通讯模块；所述采集单元(4)包括电流传感器、电压传感器和电能计量芯片，所述电流传感器、电压传感器分别与电能计量芯片的信号输入端相连，所述电能计量芯片的信号输出端与MCU(2)的信号输入端相连，所述输入输出单元(5)包括分别与MCU(2)相连的开关量输入接口和直流量输入接口，所述开关量输入接口用于输入开关量信号，所述直流量输入接口用于输入直流量信号，所述开关量信号包括开关状态信号、电缆故障报警信号，所述直流量信号包括环境湿度信号、油温信号、压力信号，所述通讯模块与MCU(2)相连以用于传输监控数据，所述储存模块(3)与MCU(2)相连以用于储存监测数据。

【技术特征摘要】
1.一种配电变压器监测终端，其特征在于，包括：用于供电的电源模块(1)、MCU(2)、储存模块(3)、采集单元(4)、输入输出单元(5)和通讯模块；所述采集单元(4)包括电流传感器、电压传感器和电能计量芯片，所述电流传感器、电压传感器分别与电能计量芯片的信号输入端相连，所述电能计量芯片的信号输出端与MCU(2)的信号输入端相连，所述输入输出单元(5)包括分别与MCU(2)相连的开关量输入接口和直流量输入接口，所述开关量输入接口用于输入开关量信号，所述直流量输入接口用于输入直流量信号，所述开关量信号包括开关状态信号、电缆故障报警信号，所述直流量信号包括环境湿度信号、油温信号、压力信号，所述通讯模块与MCU(2)相连以用于传输监控数据，所述储存模块(3)与MCU(2)相连以用于储存...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷波，
申请(专利权)人：湖南长高思瑞自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43