專利名稱：智能型電力負荷管理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力領域，尤其涉及智能型電力負荷管理裝置。
背景技術：
電力是社會經濟發(fā)展的基礎動力，是社會生活所必須的消費品，隨著我國 改革開放和現代化進程的不斷加快，國民經濟高速發(fā)展，人民生活水平不斷提 高。全社會對電力的需求越來越大，對電力供應的品質要求越來越高，電力供 需之間的矛盾也越來越突出。 一方面隨著我國經濟形式的不斷增長各個地區(qū)的 電力負荷不斷增加，出現了電力供應緊張拉閘限電現象嚴重。各發(fā)電廠不得不 開足馬力加大發(fā)電能力，這樣一來既增加了能源的消耗，同時也造成了更多的 廢棄物的排放，加大了環(huán)境污染。另一方面人們在使用電能的時候，往往不能 科學合理安全的用電，不重視計劃用電、節(jié)約用電和安全用電的重要性。浪費 電能的現象非常嚴重，這樣一來就更加加劇了電力供應的緊張局面。
電力在生產的過程中從發(fā)電、供電一直到用電需要經過多個變壓器進行電 壓轉換和電能的傳遞，在每一次的變壓和傳遞電功率的過程中，變壓器自身都 要有大量的電能損耗，這其中就包括有功功率損失和無功功率損失，有功電能 損耗又成為銅損，無功電能損耗又成為鐵損。由于電力系統(tǒng)大量使用了各種不 同的變壓器，所以在整個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的過程中，變壓器的 電能損耗總體加起來是十分驚人的。據不完全的統(tǒng)計資料顯示變壓器的電能損
耗約占整個電力系統(tǒng)損失的30%左右。因此，全面開展研究節(jié)省變壓器的有功 和無功損耗，使之降低到一個合理的運行水平，使各種變壓器都工作在經濟運 行點，充分發(fā)揮變壓器的效能以到達節(jié)約電能的目的是十分必要的。

發(fā)明內容
為了解決上述的技術問題，提供了智能型電力負荷管理裝置，其目的在于， 使變壓器降低到一個合理的運行水平，使各種變壓器都工作在經濟運行點，充 分發(fā)揮變壓器的效能。
本發(fā)明提供了智能型電力負荷管理裝置，包括主變壓器，還包括負載臨界 點計算模塊、變壓器負載檢測模塊和變壓器運行控制模塊；
負載臨界點計算模塊，用于計算負載的臨界值；變壓器負載檢測模塊，用于檢測變壓器的實際負載；
變壓器運行控制模塊，根據負載的臨界值和主變壓器的實際負載決定主變 壓器的投入或退出。
智能型電力負荷管理裝置正是采用檢測和控制變電站和用戶配電室電力負 荷變化情況，使變壓器始終工作在經濟運行狀態(tài)，從而達到節(jié)約電能的目的。


圖1是智能型電力負荷管理裝置的結構圖2a和圖2b是智能型電力負荷管理裝置的端子圖3和圖4是機箱結構和平面開孔尺寸圖5是智能型電力負荷管理裝置的硬件原理圖6a是智能型電力負荷管理裝置上電后的界面示意圖6b是智能型電力負荷管理裝置上電后的正常運行界面示意圖7是智能型電力負荷管理裝置的菜單功能示意圖801-圖841是各功能操作所對應的界面示意圖。
具體實施例方式
變壓器在變換電壓及傳遞功率的過程中，自身將會產生有功功率損耗和無 功功率損耗。變壓器的有功功率和無功功率損耗又與變壓器的技術特性有關， 同時又隨著負載的變化而產生非線性的變化。因此，必須根據變壓器的有關技 術參數，通過合理地選擇運行方式，加強變壓器的運行管理，充分利用現有的 設備條件，以達到節(jié)約電能的目的。
變壓器的損耗包括兩部分空載損耗與負載損耗，空載損耗是一個常數， 由變壓器的材料和工藝決定，它不隨負載的變化而變化，而負載損耗則與變壓 器的負載呈線性關系，在一定負載情況下，變壓器的損耗為
P=P0+ (S/Se) 2XPk
其中
P0:變壓器空載損耗； Pk:變壓器額定負載損耗； S:變壓器負載； Se:變壓器額定容量。
對2臺分列運行主變，且2臺主變的容量相同，平均分攤負載。 兩臺主變分列運行時，變壓器損耗為 P2T=2P0+[ (S/Se) 2XPk]/4單臺主變運行時，變壓器損耗為
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令P2T-P1T，即可求出變壓器臨界運行負載S: <formula>formula see original document page 7</formula>運行過程中，當負載大于S時，兩臺變壓器同時投入運行較為經濟，當負 載小于s時，單臺變壓器運行較為經濟。
同上，對不同容量變壓器或多臺運行變壓器，都可計算出經濟運行負載臨 界點，然后根據調整運行方式，達到變壓器經濟運行目的。
一般情況下，用電戶高壓配電室或是箱式變電站，大都使用了兩臺相同容 量的變壓器運行，其容量大小是根據用電戶最大負載來考慮的。
當用戶高壓配電室或是箱式變電站，同時有2臺不同容量的變壓器運行， 或是有多臺相同容量的變壓器同時運行時，同樣可以用數學計算公式推導出變 壓器經濟運行負載臨界點，然后根據臨界負荷點調整運行方式，從而達到變壓 器經濟運行的目的。
①變壓器容量和參數各不相同的變壓器經濟運行方式判定<formula>formula see original document page 7</formula>
式中
P^表示臨界負荷(KVA)， Pe表示變壓器額定容量(KVA)， Pdz表示綜合負 載損耗，Pdz (KW) =Pd+KQd， P。z表示綜合空載損耗，P。z (KW) =P。+KQ。 ， A 代表一臺變壓器，B代表另一臺變壓器。當實際變壓器的運行負荷小于臨界負荷 時，令A臺變壓器投入運行，B臺變壓器退出運行。實際變壓器的運行負荷大 于臨界負荷時，令A臺和B臺變壓器都投入運行。
變壓器損耗計算變壓器損耗包括；有功損耗和無功損耗兩部分。
(1) 變壓器有功損耗<formula>formula see original document page 7</formula>P。表示變壓器有功損耗，即鐵損(kw)，可由產品手冊査得；Pd表示變壓器
短路有功損耗，即銅損(KW),可由產品手冊查得；e表示變壓器負荷率。
(2) 變壓器無功損耗AQ=Q。+P,d(K￥w); Q。表示變壓器空載無功損耗<formula>formula see original document page 7</formula> Qd表示變壓器短路無功損耗，
即漏磁無功損耗(KVar)， <formula>formula see original document page 7</formula>當負荷小于臨界負荷時，令單臺變壓器運行，而當負荷大于臨界負荷時， 兩臺分聯(lián)運行。⑦當多臺不同容量和參數的變壓器經濟運行方式判定
當n臺和n+l臺運行方式
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■1", P ,、2 — Wn+.i p j2
當負荷小于臨界負荷時，為n臺變壓器運行，而當負荷大于臨界負荷時， 可采用n+1臺變壓器運行。
裝置采集各變壓器實時負荷變化情況，根據設定負載，延時控制變壓器的 投入與退出，實現變壓器的經濟運行，達到節(jié)能之目的。實際使用中，應盡量 讓變壓器工作在40%~80%的負載情況下，此時，變壓器運行較為經濟。
裝置采集兩段母線電壓，4臺變壓器高壓側電流，以兩臺為一個單位，通過 計算兩臺主變的有功，同時根據兩主變投入運行情況，決定主變的投退
對應主變?yōu)橹髯傾、 B:
1) 當主變A運行，主變B冷備用
當PA>PAHset，經"告警延時"發(fā)"主變A越上限告警"信號，如"自動 控制"壓板投入，則經"投退延時"投入主變B;自動控制壓板是通過智能型電 力負荷管理裝置內部所設計的各種邏輯門電路，進行組合、分析、判斷，分執(zhí) 行自動控制壓板的投退，根據整定的需要投入或是退出；壓板是電力專業(yè)用語， 可以理解為是一個開關或是電路中的跳線。
2) 當主變B運行，主變A冷備用
當PB>PBHset，經"告警延時"發(fā)"主變B越上限告警"信號，如"自動 控制"壓板投入，則經"投退延時"投入主變A;
3) 當主變A、 B同時分列運行
當PA<PALset或PB<PBLset，經"告警延時"發(fā)"主變A越下限告警"或 "主變A越下限告警"信號，如"自動控制"壓板投入，則經整定"投退延時" 退出主變B或主變A;如當PA〈PALset且同時PB〈PBLset，經"告警延時"發(fā) 告警信號，再經"投退延時"，根據外部壓板(2X9-2X12)情況，退出主變A 或主變B。
PA代表主變A的有功功率，PB代表主變B的有功功率，PAHset代表主變 A的有功功率上限最高整定值，PBHset代表主變B的有功功率上限最高整定值， PALset代表主變A的有功功率下限最高整定值，PBLset代表主變B的有功功率 下限最高整定值。以上物理量的數據采集是通過配電室高壓側、低壓側的電流互感器(CT)和電壓互感器(PT)進行電流、電壓量的采集，通過節(jié)電裝置的模數轉換得到實時的數據采集量。
主變C、 D的控制同上述。
如"自動控制"沒有投入，則只發(fā)告警信號即可(既有軟壓板，也有硬壓板)。軟壓板指的就是節(jié)電裝置中各種門電路所組成邏輯開關，它可以通過裝置上的鍵盤按鈕對微機裝置進行整定操作，也可以通過后臺機，通過通訊接口 (網線)進行遠方操作。硬壓板指的是從裝置引出二次控制線到高壓開關柜二次控制回路中一個斷開點，它可以根據需要進行投入或退出，是靠配電室值班電工進行手動操作。
裝置根據電流及相關開關位置信號自動識別變壓器運行方式。裝置具有人工操作閉鎖自動調整功能。
裝置能夠測量最多4臺變壓器的運行狀況，采樣值包括Ua、 Ub、 Uc、 Ia、Ib 、 Ic、 P、 Q、 COS①、F (最大可測4臺主變)；Ua、 Ub、 Uc代表A、 B、 C三相各自相電壓，Ia、 Ib 、 Ic分別代表A、 B、 C三相各自相電流，P代表變壓器的有功功率，P代表變壓器的無功功率，COS①代表交流電路中的功率因數角，F代表交流電路中的頻率值。變壓器各側開關位置等遙信狀態(tài)采集G8路)；變壓器溫度(4路直流4 20mA或0 5V采集)；變壓器各側開關的控制(8個開關)。
對時功能裝置可以與GPS天文時鐘裝置進行同步對時，對時方式采用差分方式，可接收秒脈沖或IRIG-B方式脈沖；
自檢功能裝置在上電及運行過程中，對裝置的硬件進行實時自檢，包括
AD自檢、定值自檢、出口自檢等，自檢出錯后閉鎖保護，同時液晶中文顯示自
檢結果，分通過通訊上傳上傳"裝置異常"信號，裝置同時提供"電源消失"告警信號，當裝置電源消失后，接點自動閉合。
通訊功能裝置可提供如下通訊方式
1)RS485通訊裝置可提供單/雙RS485通訊方式，通訊規(guī)約為標準的IEC60870-5-103，建議采用此方式；2) CAN通訊主要用于與RSP3000系列其它裝置共同組成系統(tǒng)；3) RS485+CAN通訊裝置可提供單路RS485通訊和CAN通訊組合的方式，RS485接口提供標準的IEC 60870-5-103; 4)以太網通訊裝置可提供基于TCP/IP協(xié)議的單網/雙網以太網絡通訊，規(guī)約為標準正C60870-5-103，此時裝置不能提供RS485和CAN通訊方式。
圖1是智能型電力負荷管理裝置的結構圖；該裝置是由以下幾部分所組成a.交流電流輸入(交流電流采樣)由配電室高壓開關柜內電流互感器(CT)二次側所采集，站內所有變壓器高壓側開關柜內的(CT)均進行采集分接入裝 置內。
b. 交流電壓輸入(交流電壓采樣)由配電室高壓開關柜內所連接f母線和 If母線電壓互感器(PT) 二次側所采集。 一般情況下，配電室高壓開關柜內有
兩段母線，即有兩組母線電壓供裝置采集。
c. 裝置正常工作電源為配電室內直流電源系統(tǒng)供電(一般為直流220v或 110v)。
d. 裝置需采集的各高、低壓開關輸入信號回路簡稱"開入量采集回路"。 將配電室內所有需要監(jiān)測、分析、判斷的電氣物理量包括，高、低壓開關的運 行狀態(tài)，變壓器的溫度、壓力釋放、瓦斯氣體電量以及信號測量等非電量信號 接入裝置。
e. 裝置將所有采集的交流電流、電壓量(交流采樣值)以及開入量采集值 通過裝置內部的中央處理器分析、判斷、整理，發(fā)出裝置動作命令，對配電室 高、低壓開關進行控制，既可以跳各高、低壓開關，又可以合各高、低壓開關； 與此同時，也可以發(fā)出一系列裝置告警信號，如直流電源消失、裝置內部故障、 裝置動作信號等。稱此為開出量(即裝置經邏輯分析、判斷后的輸出量)。
f. 通訊接口回路，裝置可以提供RS485、 CAN、以太網等多種通訊模式可 以通過通訊網線進行后臺機的監(jiān)測、控制、存儲等功能，可以實現配網自動化， 即"三遙"功能遙測、遙控和遙信。所有通訊規(guī)約均滿足IEC標準。
裝置各個模塊之間信號處理流程如下-
首先裝置是以微處理器(CPU)為核心，根據數據采集系統(tǒng)所采集到的電 力系統(tǒng)(配電室)運行的電氣設備實時狀態(tài)數據，按照給定的算法來跟蹤、監(jiān) 測、分析、判斷電力負荷變化情況，將實時采集的各種數據進行分析和處理， 發(fā)出指令，是否跳間、合閘，是否報警等。
裝置的輸入通道， 一般指開入量采集系統(tǒng)，將交流電流、電壓以及一些高、 低壓開關變壓器狀態(tài)量經過A/D模數轉換器輸入到裝置內部。
裝置的采樣保持和低通濾波回路包括釆樣保持和低通濾波回路，經過電 流、電壓變換器所采集的電壓信號必須經過采樣分保持，才能輸出給中央處理 器(CPU) —個穩(wěn)定的采集信號。
高頻濾波回路在數據采集的過程中，往往包含了許多高頻分量信號。通
常各種微機控制裝置都是需要采集工頻變化量的，而在釆樣的過程中如果出現 了高頻信號量，將出現頻率混疊現象發(fā)生。因此，要求限制輸入信號的高頻分 量之前加上低通濾波回路。
模數轉換(A/D)回路由于裝置的中央處理器(CPU)只對數字量進行計算，而裝置輸入通道回路所取得的電流、電壓信號以及開關狀態(tài)信號和變壓器運行狀態(tài)信號等都是模擬信號。因此，必須將采樣所得到的模擬信號量經過模數轉換為數字信號，模數轉換的過程，實質上就是對模擬信號進行量化和編碼的過程。
裝置數字核心部分中央處理器(CPU) —般是由CPU、存儲器、定時器、計數器、看門狗等所組成，對大量采集的數據進行分析、判斷和處理。
裝置的輸出回路 一般指經過中央處理器(CPU)計算處理后的數字信號，經過D/A數模轉換再變成模擬電信號，去驅動裝置內部各微型繼電器，使其動
作，接點閉合，發(fā)出開關掉閘或合閘命令，同時還可以發(fā)出各種信號指示和裝置異常報警。
通訊接口回路裝置可以采用串行通訊接口RS-485/RS-232，通訊規(guī)約，滿足IEC標準，也可以采用以太網口通訊接口 10/100Base-T Etherent。通訊規(guī)約TCP/SP Modbus Tcl大屏幕液晶漢化顯示，采用高亮度背光式LCD中文顯示兩極，分辨率320X240像素。
顯示內容各電氣設備實時電量參數，各種定值及相關開入，開出回路監(jiān)視動作情況等。
智能型電力負荷管理裝置后板接線圖中所示的1X至8X是指裝置可由1號插件到8號插件所組成，至于1X1—1X10是指裝置中1號電路插件板后，1號接線端子到1哦好接線端子，8X9—18X16這樣的標識同樣也表達了 8號電路插件板后的9號接線端子到16號接線端子。
裝置開入量采集以后，根據連續(xù)型電壓，電流輸入信號經過離散采樣和模數變換成為可用于計算機處理的數字量后，計算機將對這些數字量(采樣值)進行分析和計算確定裝置所需的電氣量參數，分根據這些參數的計算結果以及
裝置設定好的動作特性方程和變壓器容量所設定的上、下限值(PALset、 PBLSet 、
PAHset 、 PBHset )通過比較判斷決定裝置的動作行為，從而決定裝置是否動作。
圖2a和圖2b是裝置端子圖；智能型電力負荷管理裝置，是由7 10組印刷電路板插件所組成的，每一組電路板插件都有不同的使用功能，各插件之間既相對獨立又相互聯(lián)系。
1X插件 一 裝置直流電源插板，包括強電電源220V或110V，弱電電源48V或24V及電流消失告警回路。
2X、 3X插件 一 交流電流、電壓采樣電路板，可以獨立采集整個高壓配電室的2組母線電壓和各變壓器高壓側電流值。
4X插件 一 裝置主要數字核心部分，中央處理器(CPU)和裝置各種邏輯功能編碼，可以實現裝置的各種邏輯功能，如能跳閘切除各變壓器功能，實現裝置的手動控制和自動控制，配合變電站配網自動化系統(tǒng)，通過通訊接口網線及后臺監(jiān)控機可實現遠方"三遙"功能，即遙測，遙信，遙控功能。
5X插件 一 主要是接入裝置所需采集一些高、低壓開關運行狀態(tài)位置變化量以及高壓配電室各變壓器運行狀態(tài)的非電量信號，如溫度、壓力、油溫、風冷卻、瓦斯氣體等信號。
6X、 7X插件 一 主要是裝置將采集到的各種數據進行分析、比較、判斷、
整理，發(fā)出一些指令驅動裝置內部的微型繼電器動作，從而完成裝置輸出開關跳閘或者合閘命令，以及一些裝置動作信號告警命令。
注根據各用戶高壓配電室的實際一次運行方式，裝置可以實現擴展開入板和開出板，可以增加電路板插件的數量，從而滿足實際需要。
裝置采用半層19寸標準5U機箱，用嵌入式方式安裝在屏柜上，機箱結構和平面開孔尺寸圖分別圖3和圖4所示
組成裝置的插件有1)電源插件(DC):直流電源輸入，輸出供裝置使用的電壓5V、 士12V、 24V及遙信采集用24V電源；4路0—5V或4一20mA直流量輸入，用于采集主變溫度；2)交流插件(AC):將現場一次電流(壓)通過二次隔離互感器，轉換為裝置采樣所需的二次信號，最多可插2塊交流板，共18路交流量；3)主板(CPU):以32位DSP為核心進行擴展地單片機系統(tǒng)，同時提供15路開入量采集(裝置提供24V電源)；4)開入板(YX):現場開關量采集；5)出口板(YK):出口繼電器及信號繼電器輸出板；6)顯示面板(LCD):裝置人機接口； 7)總線背板(BUS):裝置內各板件信號連接。
裝置硬件原理圖如5所示，包括由交流插件來的輸入信號，A/D轉換模塊，DSP, 1/0， CPU，液晶顯示，光隔模塊，出口繼電器，電源組成；裝置中的DSP和CPU得作用分別體現為DSP是一種數字信號處理器，它是為進行快速數學運算而設計的具有特殊結構的微處理器，DSP的突出特點是計算能力強精度高，總線速度快，吞吐量大，尤其是采用裝用硬件來實現的頂點和浮加點價，乘(矩陣)運算，速度非?？欤瑢SP應用于裝置中可極大地縮短數字濾波、濾序和傅里葉變換算法的計算時間，不但可以完成數據采集信號處理的功能還可以完成以往主要由CPU完成的運算功能，裝置中的CPU主系統(tǒng)包括微處理器(CPU)只讀存儲器(一般用EPROM)隨機存取存儲器(RAM)和定時器等，CPU執(zhí)行存放在EPROM 中的程序，對由數據采集系統(tǒng)輸入至RAM區(qū)的原始數據及你選哪個分析處理，完成裝置所需的各種功能。
裝置外部開入的具體含義是當裝置需要從外部其它電氣設備采取一些對本裝置有用的額開關輸入量(簡稱開入量)進行分析比較判斷時，應通過二次控制電纜進行鏈接到裝置相應電路插件板，具體說明1DL高壓側2DL高壓側3DL高壓側4DL高壓側指的是一個變電站或高壓配電室具有4臺變壓器(最多采集4臺)運行時，個變壓器高壓側斷路器(開關)判斷它們4個斷路器(開關)是出于合閘狀態(tài)還是分間狀態(tài)，同理1DL—4DL低壓側是指運行的4臺變壓器低壓側開關，判斷它們4個斷路器(開關)是出于合閘狀態(tài)還是分閘狀態(tài)，至于遙信量(開入)是指配電室各遙測信號量接入裝置，用語裝置能夠正確判斷顯示各種裝置所需的遙控信號量。
智能型電力負荷管理裝置使用128X64大屏幕漢字液晶顯示器。
液晶在正常運行時關閉背景光，當有按鍵操作或有故障報告時背景光點亮。在出廠時,顯示的對比度已經調整過,不同地區(qū)由于溫度差異需要調整對比度,可以通過可調電阻調整顯示的對比度。
裝置上電后，將顯示如圖6a,在系統(tǒng)初始化結束后戶進入正常顯示界面或推出事件/告警信息。
提醒系統(tǒng)初始化過程中將對裝裝置進行自檢，若自檢通過，則立即進入正常顯示界面，運行燈閃爍，否則會推出告警/事件信息，分伴有告警或相關信號指示燈。
A注意若裝置上電不通過，分伴隨"告警"指示燈，應査閱具體信息分進行適當處理。
裝置在正常顯示畫面中將輪流顯示當前運行定值區(qū)號、日期及時間信息、
電壓的有效值及相角等信息，如圖6b所示；
菜單結構及內容命令菜單為樹形結構多級菜單，按鍵盤"確認"鍵可以
進入裝置的主菜單，用"▲"、 鍵移動光標選擇相應的條目，按"確認"鍵可進入下一級菜單，按"取消"鍵返回上一級菜單。如下一級菜單仍為菜單選擇，可繼續(xù)按"▲"、 "▼"鍵選擇相應的條目按"確認"鍵進入下一級畫面。
對一般的屏幕"A""V""4""^"鍵為光標調整，對可以修改的數據用"+"
"一"鍵對數據進行修改，分把相應的數值寫入存儲器中。對于選擇菜單，當光標移到指定位置后，按"確認"鍵即可進入將要選擇的項目中。裝置菜單功
能如圖7所示
操作鍵盤及功能
"確認"用于操作確認或保存數據或進入下一級菜單；"取消"用于取消錯誤操作或返回上一級菜單；"復歸"復歸保護事件信息和事故總信號接點輸出；向下移動光標，選擇所需操作項目；"4":向左移動光標；向右移動光標；向上移動光標，選擇所需操作項目；"+":定值修改；"一"定值修改；裝置上的各種指示燈含義；"運行"燈裝置正常運行時，該燈閃爍；燈長亮或長滅表示裝置不能正常工作。"通訊"燈裝置與上位機通訊正常時，該燈閃爍；燈長亮或長滅表示裝置通訊已停止。"動作"裝置正常運行時，該燈熄滅；當發(fā)生需出口跳閘的保護功能動作時該燈點亮；只有人工(遠方或調度)復歸后，燈才滅。"告警"裝置正常運行時，該燈熄滅；當發(fā)生不需出口跳閘的保護功能動作時該燈點亮；故障消除后，該燈自動熄滅。"跳閘"燈裝置跳閘位置信號指示燈。"合閘"燈裝置合閘位置信號指示燈。"備用"燈根據不同裝置需求予以定義。功能操作
按照功能對象介紹菜單和鍵盤操作，以RSP2010L為例，其他裝置的操作可參照。
主菜單在正常顯示畫面下按"確認"鍵進入主菜單，主菜單如圖801;進入
主菜單后，可以用"A"鍵、'，"鍵、"<，鍵或'>"鍵選擇相應的菜單項，按"確
認"鍵進入相應的子菜單或執(zhí)行相應的操作，按"取消"鍵返回到前一畫面。
采樣如圖802;進入主菜單后，可以用"A"鍵、"Y"鍵、"<，鍵或'>"鍵
選擇相應的菜單項，按"確認"鍵進入相應的子菜單或執(zhí)行相應的操作，按"取消"
鍵返回到前一畫面。保護監(jiān)視菜單顯示的內容為裝置采集相應的保護交流量幅值，如圖803;測量監(jiān)視菜單顯示的內容為裝置采集相應的測量交流量幅值，如圖804; —次值浪"確認"鍵進入相應的子菜單，按"取消"鍵返回到前一畫面，
如圖805; 二次值:按"確認"鍵進入相應的子菜單，按"取消"鍵返回到前一畫面，
如圖806;開入監(jiān)視開入監(jiān)視菜單顯示的內容為裝置采集相應的開關量實際狀態(tài)，如圖807;電度監(jiān)視顯示內容為裝置的計算電度，如圖808;計算電度:按"確認"鍵進入相應的子菜單，按"取消"鍵返回到前一畫面，如圖809; P+為正向有功，Q+為正向無功，P-為反向有功，Q-為反向無功；脈沖電度:按"確認"鍵進入相應的子菜單，按"取消"鍵返回到前一畫面，如圖810; MCO為第一路脈沖計數、MC1為第二路脈沖計數；CMO為第一路計算脈沖電度量、CM1為第二路計算脈沖電度量；相位監(jiān)視顯示內容為裝置采集電壓之間的相位關系，如圖811;工況監(jiān)視顯示內容為裝置跳閘、合閘次數統(tǒng)計，裝置復位次數統(tǒng)計，
如圖812;定值如圖813;進入主菜單后，可以用"A"鍵、"T"鍵、"<，鍵或'>"
鍵選擇相應的菜單項，按"確認"鍵進入相應的子菜單或執(zhí)行相應的操作，按"取
消"鍵返回到前一畫面。査看定值顯示裝置當前運行定值區(qū)的定值，僅供運行人員查看定值，如圖814;數值定值如圖815;軟件壓板如圖816;出口配置:如圖817;此出口配置對應裝置"開出板"3X，從右到左共12位，分別對應3X端子的12個出口繼電器，(3X1、 3X2對應接點1， 3X3、 3X4對應接點2......)，
每個保護均可以按工程實際需求配置到需要的出口繼電器上，當相應位置"1"時，該保護動作后，該位對應。定值切換用"+ "鍵和"一"鍵選擇要切換的定值區(qū)(也可以用定值切換鍵)。此時若要放棄定值切換，按"取消"鍵即可。按"確認"鍵開始切換定值，系統(tǒng)提示輸入密碼，其操作過程同壓板切換，在此不再重復，如圖818;
裝置可提供多套定值區(qū)供存儲，在進行定值切換前，必須保證即將切入的定值區(qū)已經存在定值，否則不能進行切換?？捎枚ㄖ敌薷拿钕葘懭攵嗵锥ㄖ担龠M行切換。定值整定整定定值分為數值定值、壓板定值和出口邏輯三項內容。注意定值不要越限，否則整定無效。進入定值修改窗口后，可以用"A"鍵、"T"鍵、"<'鍵或'>"鍵選擇修改位置，用"+ "鍵和"—"鍵進行數值修改。在此子菜單中，可以方便的對控制字有效位進行投退，如圖819;數值定值如圖820;軟件壓板如圖821;出口配置如圖822;此出口配置對應裝置"開出板"3X，從右到左分別對應裝置3X1， 3X2......等12路開出，每個保護均可以按
工程實際需求配置到需要的出口繼電器上。定值復制若"源定值區(qū)"為0，"目的定值區(qū)"為1，按"確認"鍵后，0定值區(qū)的定值就被復制到1定值區(qū)，如圖823;出口配置裝置各保護功能動作出口與裝置各路出口繼電器之間的對應關系，每個保護均可以按工程實際需求配置到需要的出口繼電器上，如圖824;
默認對當前區(qū)號的定值進行出廠默認設置，如圖825;參數在顯示畫面下按"確認"鍵進入參數菜單，菜單如圖826;進入主菜單后，可以用"A"鍵、"T"鍵、
"<'鍵或'>"鍵選擇相應的菜單項，按"確認"鍵進入相應的子菜單或執(zhí)行相應的
操作，按"取消"鍵返回到前一畫面。交流參數可以設置本間隔的CT、 PT的實際變比及測量方式，如圖827;通訊參數可以設置裝置地址及通訊速率。裝置
地址0 128; 485波特率有4800B/S、 9600B/S、 19200B/S三種設置，出廠設置為9600B/S;如圖828;遙信參數可以分別設置每一個遙信去顫抖時間，一般設定為0.12秒，如圖829;遙控參數可以分別設置每一個遙控脈寬時間，一般設定為0.300秒，如圖830;電度參數對計算電度的初值進行設置，如圖831;默認對當前區(qū)號的定值進行出廠默認設置，如圖832;事件在顯示畫
面下按"確認"鍵進入事件菜單，菜單如圖833;進入主菜單后，可以用"A"鍵、
'，"鍵、"(鍵或"一"鍵選擇相應的菜單項，按"確認"鍵進入相應的子菜單或執(zhí)
行相應的操作，按"取消"鍵返回到前一畫面。保護事件可以分別顯示相應保護動作類型、相別，動作值；遙信事件可以分別顯示相應遙信變位性質、時間；自檢事件可以分別顯示裝置自檢信息性質、時間；時間時間調整用于在沒有和其它裝置通訊的情況下，對本裝置進行時間校正；否則更改無效，如圖834;其他在顯示畫面下按"確認"鍵進入其他菜單，菜單如圖835;進入主菜單后，可以用"A"鍵、"T"鍵、"<'鍵或'>"鍵選擇相應的菜單項，按"確認"鍵進入相應的子菜單或執(zhí)行相應的操作，按"取消"鍵返回到前一畫面。軟件信息版本信77
息顯示軟件版本號、修改時間等，如圖836;清除功能清零功能用于將各事件清除，如圖837;校準功能廠家調試供生產廠家調試時使用，主要進行采樣精度的調整，裝置出廠前已經全部經過校驗， 一般用戶無需進入此菜單；如圖838;密碼密碼管理，對操作密碼和系統(tǒng)密碼進行設定，出廠密碼設置為"0000"，
如圖839;進入主菜單后，可以用"A"鍵、"V"鍵選擇相應的菜單項，按"確認"
鍵進入相應的子菜單或執(zhí)行相應的操作，按"取消"鍵返回到前一畫面；如圖840;
進入主菜單后，可以用"+"鍵、"一"對密碼進行修改，修改完畢后按"確認"鍵系統(tǒng)提示是否保存，"4"鍵或"^"鍵選擇相應的菜單項，按"取消"鍵返回到前
一畫面；如圖841;
智能型電力負荷管理裝置產品的開發(fā)研制，其根本基礎是多年來變電站自動化技術的成功經驗，特別是分層分布式系統(tǒng)結構的實踐，使變電站、發(fā)電廠自動化系統(tǒng)的結構和性能發(fā)生了重大的變化。在強化分層分布概念上，本裝置不但強化間隔層設備及功能配置的合理分布，同時也強調變電站、發(fā)電廠層功能及配置的可組態(tài)、可移植性；通過采用高標準化的硬件平臺及多種運行維護分析工具，強化了變電站、發(fā)電廠設備的運行信息透明化程度，消除不明原因的事故，提高產品設計水平。該產品直接采用現場總線通信技術，系統(tǒng)內部各
模塊之間釆用增強型無瓶頸的平衡式eCAN通信方式或以太網通訊，從而實現了一整套快速響應系統(tǒng)。
變壓器電力負荷監(jiān)測與經濟運行管理裝置是基于硬件平臺自行研發(fā)開發(fā)
的、擁有自主知識產權的新一代產品。此平臺具有如下特點高標準硬件設計
多CPU設計,主CPU采用主頻高達150MHz的32位DSP芯片技術，具有較強的數學與邏輯運算能力，模數轉換為14位同步芯片，精度高、響應快、系統(tǒng)穩(wěn)定性好；人機界面友好128X64點陣的液晶中文顯示，操作簡單方便，樹狀菜單簡潔明了；可靠的自檢功能完善的裝置自我診斷功能，使維護簡便，提高了安全運行可靠性；出口采用多重組合邏輯，增加出口故障檢查，保證出口操作的100%準確性和安全性；高標準的電磁兼容性能該系列微機控制自動化系
統(tǒng)對提高產品的整體電磁兼容性能給予了前所未有的重視。裝置設計不再局限于某些部分滿足抗干擾標準，而是從裝置的交流輸入、直流電源、開關量輸入、
開關量輸出以及通信等各個環(huán)節(jié)進行電磁兼容設計?？蛇x擇采用RS485、 eCAN或以太網通訊方式，支持部頒正C 60870-5-103等多種保護傳輸規(guī)約在線選擇，方便與各種管理系統(tǒng)進行通訊連接；通訊采用統(tǒng)一編碼，擴展性好；模塊化硬件、軟件設計，方便實現產品的升級管理；裝置具有GPS對時功能，可以接收秒脈沖方式或IRIG-B格式脈沖；標準5U高度半層19英寸機箱，背插式結構，裝置的強弱電完全分開，提高產品的絕緣與抗干擾性能，各輸入輸出信號按功能模塊化設計，各板件獨立設置，方便現場的維護更換。
本領域的技術人員在不脫離權利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，還可以對以上內容進行各種各樣的修改。因此本發(fā)明的范圍分不僅限于以上的說明，而是由權利要求書的范圍來確定的。
權利要求
1.智能型電力負荷管理裝置，包括主變壓器，其特征在于，還包括負載臨界點計算模塊、變壓器負載檢測模塊和變壓器運行控制模塊；負載臨界點計算模塊，用于計算負載的臨界值；變壓器負載檢測模塊，用于檢測變壓器的實際負載；變壓器運行控制模塊，用于根據負載的臨界值和主變壓器的實際負載決定主變壓器的投入或退出。
2. 如權利要求l所述的智能型電力負荷管理裝置，其特征在于，在有兩臺 分列運行主變壓器，并且兩臺主變壓器的容量相同的情況下，負載臨界點計算 模塊依據下述公式計算負載的臨界值S2= (4P0XSe2 ) /(3XPk);其中，S為負載的臨界值，PO為單臺主變壓器的空載損耗，Se為單臺主變 壓器的額定容量，Pk為單臺主變壓器的額定負載損耗；當實際負載大于S時，變壓器運行控制模塊控制兩臺主變壓器同時投入； 當實際負載小于S時，變壓器運行控制模塊控制一臺主變壓器投入，或者控制 兩臺主變壓器中的一臺主變壓器退出。
3. 如權利要求l所述的智能型電力負荷管理裝置，其特征在于，在有兩臺 分列運行主變壓器，并且兩臺主變壓器的容量不同的情況下，負載臨界點計算模塊依據下述公式計算負載的臨界值<formula>formula see original document page 2</formula>其中，Pb表示臨界值，PeA表示第一臺主變壓器額定容量，PdzA表示第一臺 主變壓器綜合負載損耗，PeB表示第二臺主變壓器額定容量，Pd^表示第二臺主 變壓器綜合負載損耗，P。^表示第二臺主變壓器綜合空載損耗；當實際負載大于P^時，變壓器運行控制模塊控制兩臺主變壓器同時投入； 當實際負載小于Pk時，變壓器運行控制模塊控制第二臺主變壓器退出，或者控 制第一臺主變壓器投入。
4.如權利要求1所述的智能型電力負荷管理裝置，其特征在于，在有n+l 臺分列運行主變壓器，并且n+l臺主變壓器的容量不同的情況下，負載臨界點計算模塊依據下述公式計算負載的臨界值<formula>formula see original document page 3</formula>Pk表示臨界值，Pei表示第i臺主變壓器額定容量，Pfci表示第i臺主變壓器綜合負載損耗，P。z (n+n表示第n+l臺主變壓器綜合空載損耗；n、 i均為自然數;當實際負載大于P^時，變壓器運行控制模塊控制n+l臺變壓器同時投入； 當實際負載小于P^時，變壓器運行控制模塊控制第n+l臺變壓器退出，或者控 制第1臺變壓器至第n臺變壓器同時投入。
5. 如權利要求1-3任意一項所述的智能型電力負荷管理裝置，其特征在于， 變壓器運行控制模塊還進一步的根據主變壓器的有功功率決定主變壓器的投入 或退出；在處于工作狀態(tài)的一臺主變壓器的有功功率大于該主變壓器的有功功率上 限最高整定值時，變壓器運行控制模塊控制處于備用狀態(tài)的主變壓器投入；在處于工作狀態(tài)的兩臺主變壓器的有功功率均小于該主變壓器的有功功率 下限最高整定值時，變壓器運行控制模塊控制任意一臺主變壓器退出；在處于工作狀態(tài)的兩臺主變壓器中的一臺主變壓器的有功功率小于該主變 壓器的有功功率下限最高整定值時，變壓器運行控制模塊控制該主變壓器退出。
6. 如權利要求4所述的智能型電力負荷管理裝置，其特征在于，變壓器運 行控制模塊還進一步的根據主變壓器的有功功率決定主變壓器的投入或退出；在處于工作狀態(tài)的第1臺主變壓器至第n臺主變壓器中的任意一臺主變壓 器的有功功率大于該主變壓器的有功功率上限最高整定值時，變壓器運行控制 模塊控制處于備用狀態(tài)的第n+l臺主變壓器投入；在處于工作狀態(tài)的第1臺主變壓器至第n臺主變壓器中的任意一臺主變壓 器的有功功率小于該主變壓器的有功功率下限最高整定值時，變壓器運行控制 模塊控制第n+l臺主變壓器退出。
7. 如權利要求l所述的智能型電力負荷管理裝置，其特征在于，變壓器負 載檢測模塊包括用于進行電壓采樣的交流電壓采樣模塊，用于進行電流采樣 的交流電流采樣模塊，用于對釆樣的模擬信號進行濾波的濾波回路，用于將濾 波后的模擬信號轉換為數字信號的模數轉換模塊，以及根據轉換后的數字信號 計算主變壓器實際負載的DSP。
8. 如權利要求7所述的智能型電力負荷管理裝置，其特征在于，變壓器負 載檢測模塊還包括用于進行開入量采樣的開入量采樣模塊。
9. 如權利要求7所述的智能型電力負荷管理裝置，其特征在于，負載臨界點計算模塊包括CPU,該CPU計算負載的臨界值。
10.如權利要求9所述的智能型電力負荷管理裝置，其特征在于，變壓器 運行控制模塊包括所述CPU,所述CPU根據負載的臨界值以及DSP發(fā)送的主 變壓器實際負載以及負載的臨界值決定主變壓器的投入或退出。
全文摘要
本發(fā)明涉及智能型電力負荷管理裝置，包括主變壓器，還包括負載臨界點計算模塊、變壓器負載檢測模塊和變壓器運行控制模塊；負載臨界點計算模塊，用于計算負載的臨界值；變壓器負載檢測模塊，用于檢測變壓器的實際負載；變壓器運行控制模塊，根據負載的臨界值和主變壓器的實際負載決定主變壓器的投入或退出。智能型電力負荷管理裝置采用檢測和控制變電站和用戶配電室電力負荷變化情況，使變壓器始終工作在經濟運行狀態(tài)，從而達到節(jié)約電能的目的。
文檔編號H02J3/38GK101640425SQ200910170190
公開日2010年2月3日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權日2009年9月7日
發(fā)明者瞿革榮 申請人:瞿革榮