專利名稱：智能變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電網(wǎng)變壓器領(lǐng)域，涉及一種智能變壓器。
背景技術(shù)：
供電電網(wǎng)由于負(fù)載的復(fù)雜性、電網(wǎng)本身的故障、使用的不確定性，造成電網(wǎng)的波動 性很大。電網(wǎng)的波動不僅造成用戶的用電質(zhì)量受影響，也容易造成電網(wǎng)本身的設(shè)備損壞。所 以為了減小電網(wǎng)的波動及其造成的影響，許多變電站采用了智能變壓器。智能變壓器不僅 可以檢測電網(wǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)，如三相相電壓、三相相電流、零序電壓、零序電流、頻率、諧波量、 有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能等參數(shù)，還可以檢測自身的情況，如變 壓器油溫、油氣壓力等，同時(shí)可以根據(jù)檢測到的情況調(diào)節(jié)電網(wǎng)的配置，以及實(shí)行自身保護(hù)措 施。目前的智能變壓器有很多，但在可靠性方面、簡便性方面、造價(jià)方面、性能方面都存在著 不盡人意的地方，還需要不斷的發(fā)展、創(chuàng)新。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種利用成熟可靠器件構(gòu)成的智能變壓器，能夠檢測電網(wǎng)和自身 的各種參數(shù)，同時(shí)可以對電網(wǎng)輸出做出適當(dāng)調(diào)配和對自身安全做出相應(yīng)措施。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種智能變壓器，包括油侵式變壓器、具有監(jiān)測和調(diào)度平臺功能的主站、斷路 器、智能化終端控制器，主站分別通過通信接口與斷路器、智能化終端控制器聯(lián)絡(luò)；且，所述智能化終端控制器具有多輸入端口和多輸出端口，其輸入端接有，①互感器組，該互感器組包含四個(gè)互感器，四個(gè)互感器分別探測三相電網(wǎng)的三根 火線和零線，且接三根火線的互感器的變比按變壓器額定容量的額定電流配置，接零線的 互感器的變比按變壓器額定容量的25%配置；②測變壓器油溫度的溫度傳感器，該溫度傳感器位于所述油侵式變壓器的油箱頂 部；③側(cè)變壓器油氣壓力的壓力傳感器，該壓力傳感器位于所述油侵式變壓器的油箱 頂部；其輸出端接有，①電子式有載分接開關(guān)，該電子式有載分接開關(guān)控制所述油侵式變壓器的高壓 側(cè)；②無功補(bǔ)償系統(tǒng)，該無功補(bǔ)償系統(tǒng)由6-12路自愈式并聯(lián)電容器組成，分三組共 補(bǔ)，一組分補(bǔ).補(bǔ)償容量按變壓器額定容量20%配置，各路自愈式并聯(lián)電容器分別通過微型 斷路器和固態(tài)繼電器接到智能化終端控制器輸出端；③安全閥，該安全閥裝于所述油侵式變壓器的油箱頂部。所述斷路器的兩端分別接所述油侵變壓器的進(jìn)線和出線，且該斷路器具有電動操 作機(jī)構(gòu)和通訊控制功能及短路保護(hù)功能和報(bào)警觸頭。[0015]所述智能化終端控制器的輸入端還接有瓦斯氣體繼電器，瓦斯氣體繼電器采用無 源干接點(diǎn)與智能化終端控制器接通。所述主站采用具有交互功能的處理器。所述斷路器采用3VL系列或CMZ2系列斷路器；所述智能化終端控制器采用 HJ3000PD。所述通信接口采用RS485。所述溫度傳感器由兩路進(jìn)入油中50-100毫米的PT100型油溫傳感器構(gòu)成；所述壓 力傳感器采用壓力繼電器，并采用無源接點(diǎn)；所述安全閥采用壓力釋放器；所述油侵式變 壓器裝設(shè)有密封的吸濕器，且其油箱底部安裝有絕緣油的取樣閥和較大排油閥。本實(shí)用新型的有益效果用四個(gè)互感器對電網(wǎng)中幾乎所有參數(shù)做出檢測，并根據(jù) 檢測結(jié)果通過自愈式并聯(lián)電容器和電子式有載分接開關(guān)對電網(wǎng)做出合理調(diào)配。用傳感器檢 測自身的工作狀況，適時(shí)采取應(yīng)急措施保護(hù)自身安全。采用帶交互功能的中央處理器搭配 HJ3000PD終端控制器和3VL系列斷路器，實(shí)現(xiàn)上述功能，可以做到高性能、高可靠、低造價(jià)。

圖1為本實(shí)用新型設(shè)計(jì)原理的示意圖。圖2為本實(shí)用新型智能變壓器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、油侵式變壓器，2、主站，3、斷路器，4、智能化終端控制器，5、互感器組，6、 電子式分接開關(guān)，7、無功補(bǔ)償系統(tǒng)，8、溫度傳感器，9、壓力傳感器，10、安全閥，11、進(jìn)線絕緣 子、12、出線絕緣子，13、電流互感器，14、吊環(huán)，15、散熱片，16、通信端子，17、避雷器，18、自 愈式并聯(lián)電容器，19、微型斷路器，20、固態(tài)繼電器，21、電源盒。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型中的一個(gè)實(shí)施例作具體描述。如圖1，本實(shí)用新型的智能變壓器中，變壓器為油侵式變壓器1，配備了具有交互 功能和控制功能的主站2、斷路器3、智能化終端控制器4。主站2通過RS485接口與斷路 器3、智能化終端控制器4通信，構(gòu)成了變壓器的智能化，同時(shí)還設(shè)置了具有檢測和執(zhí)行功 能的器件。1、與智能化終端控制器4連接的互感器組5，互感器組5檢測三相四線電網(wǎng)中的 A、B、C三相和N相電流，智能化終端控制器4根據(jù)互感器組5反饋的信號實(shí)時(shí)監(jiān)測變壓器 運(yùn)行狀態(tài)，包括電壓、電流、頻率、諧波、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、三相電流不平衡度、 停電時(shí)間及次數(shù)等模擬信號，并且將這些信號經(jīng)數(shù)字化轉(zhuǎn)換后通過RS485接口傳輸給主站2。2、智能化終端控制器4接有電子式分接開關(guān)6，智能化終端控制器4根據(jù)無功補(bǔ)償 后的電壓值的變化投切高壓側(cè)電子分接開關(guān)6，保證低壓側(cè)供電電壓穩(wěn)定性。3、智能化終端控制器4接有無功補(bǔ)償系統(tǒng)7，功補(bǔ)償系統(tǒng)7由自愈式并聯(lián)電容器 18、微型斷路器19、固態(tài)繼電器20構(gòu)成、智能化終端控制器4根據(jù)功率因數(shù)的變化，通過 DC24V有源接點(diǎn)控制自愈式并聯(lián)電容器18的投入和切除來補(bǔ)償無功電流的不足。4、油侵式變壓器1中裝有溫度傳感器8，溫度傳感器8接到智能化終端控制器4， 提供變壓器油的溫度。[0030]5、油侵式變壓器1中裝有壓力傳感器9，壓力傳感器9接到智能化終端控制器4， 壓力傳感器9用于監(jiān)測變壓器油氣的壓力；同時(shí)，對于室內(nèi)變壓器還裝有瓦斯氣體傳感器， 用于監(jiān)測輕重瓦斯量。6、油侵式變壓器1中還裝有安全閥10，安全閥10由智能化終端控制器4控制，保 證變壓器密封式油箱超壓時(shí)的防爆安全。下面以一個(gè)實(shí)施例具體說明智能變壓器的構(gòu)成，本實(shí)施例中變壓器的規(guī)格為 SllZ-*KVA-10KV/0. 4KV-W。組成Sll油浸式變壓器本體和一體化式智能箱以及外部的主站2，三者以 RS-484通信接口，執(zhí)行MODBUS通用協(xié)議進(jìn)行通信。其中主站2采用工控機(jī)。智能箱內(nèi)含有斷路器3、智取化終端控制器4、互感器組5、自愈式并聯(lián)電容器18、 電源盒21、通信端子16、電子分接開關(guān)6、微型斷路器19、固態(tài)繼電器20、避雷器17等。其 中，1、斷路器3為帶通訊接口的電操式斷路器，采用3VL (德國西門子)或CMZ 2 (國產(chǎn) 常熟)有載可控?cái)嗦菲鳌?、智取化終端控制器4采用HJ3000PD智能化終端控制器，根據(jù)互感器組5反饋的 信號實(shí)時(shí)監(jiān)測變壓器運(yùn)行狀態(tài)，將電壓、電流、頻率、諧波、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、 三相電流不平衡度、停電時(shí)間及次數(shù)等模擬信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過RS485接口傳輸
給主站2。3、互感器組5為四個(gè)分別檢測A、B、C三相線和N線的電流互感器13，電流互感器 13的變比按變壓器額定容量的額定電流配置，N相按額定電流25%配置。4、八個(gè)自愈式并聯(lián)電容器18、六個(gè)微型斷路器19、十二個(gè)固態(tài)繼電器20構(gòu)成三組 共補(bǔ)一組分補(bǔ)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)7。5、電源盒21中有24V直流電源。6、電子式有載分接開關(guān)6由大功率可控硅構(gòu)成士2X2. 5% 5位電子式有載分接開 關(guān)，用于控制變壓器的高壓端，將分接開關(guān)可控硅觸發(fā)信號線引入HJ3000PD，HJ3000PD將 信號傳送給主站2，由主站2設(shè)定啟動和關(guān)閉的程序，保證輸出電壓的穩(wěn)定性。7、避雷器17采用三個(gè)氧化鋅避雷器。8、通信端子16連接主站2、斷路器3和智取化終端控制器4。在變壓器本體中1、變壓器頂部裝設(shè)PT100型油溫傳感器二支，傳感器進(jìn)入油中50-100毫米，油位 的上限點(diǎn)和下限點(diǎn)采用無源接點(diǎn)接通，信號線與HJ3000PD終端控制器接通，HJ3000PD以通 訊模式將變壓器頂部油溫信號傳送給主站2，由主站2設(shè)定保護(hù)值。2、裝設(shè)壓力繼電器，壓力繼電器上限值以無源干接點(diǎn)方式上傳HJ3000PD，再由 HJ3000PD將信號傳輸給主站2指令變壓器停止運(yùn)行。3、安裝壓力釋放器，壓力釋放器的動作遲后壓力繼電器5秒以上，即保證變壓器 停止運(yùn)行后才噴油釋放壓力。4、設(shè)有密封的吸濕器，保證絕緣油中含水量不超標(biāo)。5、油箱底部安裝還有絕緣油的取樣閥和較大排油閥，便于檢查油的絕緣性能和維 修時(shí)換油。[0049]主站2、斷路器3、智能化終端控制器4，以及具有檢測和執(zhí)行功能的器件協(xié)同工 作，在主站2的控制程序的控制下，保證變壓器安全、穩(wěn)定地工作1.過電流(過負(fù)載)保護(hù)。1. 1.低壓端工作相電流超過額定電流1.2倍時(shí)允許長時(shí)間運(yùn)行，超出額定電 流1. 5倍時(shí)主站2發(fā)出報(bào)警信號，持續(xù)運(yùn)行4小時(shí)相電流不下降到額定電流1. 15倍時(shí) HJ3000PD指令低壓斷路器3分閘，變壓器停止運(yùn)行5秒鐘后再啟動。1. 2.低壓端工作相電流超過額定電流2倍時(shí)HJ3000PD發(fā)出報(bào)警信號，在30分鐘 內(nèi)不降到額定電流1. 15倍時(shí)HJ3000PD即指令低壓斷路器3分閘，變壓器停止運(yùn)行5秒鐘 后再啟動。2.過電壓和欠電壓保護(hù)。2. 1.變壓器低壓端線電壓380V.控制在(410V - 350V)范圍內(nèi)。高過410V時(shí)主站2發(fā)出報(bào)警信號，660V時(shí)再發(fā)出報(bào)警信號，30分鐘之內(nèi)不下降到 410V以下HJ3000PD指令低壓斷路器3分閘，變壓器停止運(yùn)行，當(dāng)電壓恢復(fù)正常后HJ3000PD 指令低壓斷路器3合間，變壓器恢復(fù)運(yùn)行。低于350V時(shí)主站2發(fā)出報(bào)警信號，320V時(shí)再發(fā)出報(bào)警信號，30分鐘之內(nèi)不上升到 350V以上HJ3000PD指令低壓斷路器3分閘，變壓器停止運(yùn)行，當(dāng)電壓恢復(fù)正常后HJ3000PD 指令低壓斷路器3合間，變壓器恢復(fù)運(yùn)行。2.2.變壓器低壓端相電壓220V，控制在(230V - 180V)范圍內(nèi).高過230V主站2發(fā)出報(bào)警，高于380V時(shí)再發(fā)出報(bào)警信號，30分鐘后相電壓不下降 到230V時(shí)HJ3000PD指令低壓斷路器3分閘，變壓器停止運(yùn)行，當(dāng)電壓恢復(fù)正常后HJ3000PD 指令低壓斷路器3合間，變壓器恢復(fù)運(yùn)行。低于180V主站2發(fā)出報(bào)警，低于170V時(shí)再發(fā)出報(bào)警信號，30分鐘內(nèi)相電壓不上升 到180V時(shí)HJ3000PD指令低壓斷路器3分閘，變壓器停止運(yùn)行，當(dāng)電壓恢復(fù)正常后HJ3000PD 指令低壓斷路器3合間，變壓器恢復(fù)運(yùn)行。2.3.變壓器運(yùn)行時(shí)因無功電能缺乏造成功率因數(shù)下降，由此出現(xiàn)低壓端電壓下 降，此時(shí)無功補(bǔ)償系統(tǒng)7會動態(tài)跟蹤投入運(yùn)行，及時(shí)提高功率因數(shù)并提升電壓，此系統(tǒng)是有 效的節(jié)能減排系統(tǒng)，節(jié)約有功電能損耗，保證供電電壓質(zhì)量。2.4.變壓器運(yùn)行所需無功電能充足而出現(xiàn)供電電壓波動時(shí)，主站2會及時(shí)指令 HJ3000PD啟動變壓器電子式有載分接開關(guān)，及時(shí)調(diào)整供電電壓。3.供電頻率變動超限保護(hù)。3. 1.電網(wǎng)供電頻率標(biāo)準(zhǔn)是50Hz，控制在52Hz - 48Hz范圍內(nèi)，高過60Hz時(shí)主站2 發(fā)出報(bào)警信號，IOOHz時(shí)再發(fā)出報(bào)警信號，2小時(shí)未作處理，頻率仍在60Hz時(shí)HJ3000PD指令 低壓斷路器3分閘，變壓器停止運(yùn)行，事態(tài)處理后，主站2發(fā)出信號；HJ3000PD指令低壓斷 路器3合間，變壓器恢復(fù)運(yùn)行。4.諧波畸變率保護(hù)。4. 1.低壓380V電網(wǎng)的電壓總諧波畸變率允許值為5%，低壓電網(wǎng)相對相之間電壓 為380伏，相對地之間電壓為220伏，相間畸變值為19伏，相對地畸變值為11伏。4.2.當(dāng)?shù)蛪憾?、5、7次諧波的線電壓彡19伏、相電壓彡11伏時(shí)主站2發(fā)出報(bào)警 信號，10分鐘不作處理時(shí)HJ3000PD指令低壓斷路器3分閘，變壓器停止運(yùn)行，供電部門對此應(yīng)查出原因并作出根除處理。5.三相負(fù)荷不平衡保護(hù)。三相不平衡度計(jì)算方法β% = [ (Imax - Icp) + Icp] X 100%β% -不平衡度；Imax -單相最大電流值；Icp -三相平均電流值因三相不平衡引起的中性電流值不得超過單相繞組額定電流值25%.智能室HJ3000PD通過N相電流互感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測零序電流值，當(dāng)零序電流值超出 規(guī)定值時(shí)HJ3000PD即指令低壓出線斷路器3分閘，變壓器停止運(yùn)行。6.供電可靠性。6. 1.統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法1).低壓用戶平均停電時(shí)間，記作AIACAIAC = Σ (每次停電持續(xù)時(shí)間X每次停電用戶數(shù))/用戶總小時(shí)數(shù)/戶2).低壓用戶平均停電次數(shù)，記作AITCAITC = Σ (每戶停電次數(shù))/用戶總數(shù)/(次/戶)3).低壓用戶用電可靠率，記作RSRS = (1 -用戶平均停電時(shí)間<AIAC>/統(tǒng)計(jì)期間時(shí)間)Χ100%。6. 2. HJ3000PD終端控制器能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測統(tǒng)計(jì)上述數(shù)據(jù)并定期傳輸給主站2，主 站2對統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存儲保留二年以上，可有效對比歷年供電可靠性水平。7.缺相保護(hù)。7. 1.低壓配電網(wǎng)三相供電缺一不可，缺相對電器設(shè)備和變壓器危害極大，智能室 中HJ3000PD可實(shí)時(shí)監(jiān)測Α、B、C三相電壓值，其中任何一相的電壓反映為0 V時(shí)為缺相，主 站2發(fā)出報(bào)警信號(告知那一相缺失)，10秒之內(nèi)HJ3000PD指令低壓出線斷路器3分閘， 變壓器停止運(yùn)行，事故處理完畢后變壓器恢復(fù)運(yùn)行。8.短路保護(hù)。8. 1.短路危害極大，瞬間可能燒毀變壓器，此保護(hù)利用低壓斷路器3開斷能力瞬 間O秒)切斷負(fù)荷，斷路器3會及時(shí)將短路信息輸入HJ3000PD，HJ3000PD會將信息傳輸?shù)?主站2，并告知此次分閘是短路保護(hù)。8. 2.短路電流的大小與變電站接地系統(tǒng)及變壓器安裝地的接地措施相關(guān)，本實(shí)施 例選用斷路器3的開斷能力為25ΚΑ。9. SllZ型變壓器油頂溫度保護(hù)。主站2設(shè)定溫度控制數(shù)值< 98°C正常運(yùn)行，> 105°C報(bào)警。報(bào)警時(shí)限為4小 時(shí)，在此時(shí)間段內(nèi)溫度應(yīng)下降到98°C，在此時(shí)間段內(nèi)若溫度仍是105°C，主站2發(fā)信號給 HJ3000PD, HJ3000PD指令低壓斷路器3分閘，變壓器停止運(yùn)行，當(dāng)變壓器油溫降到98°C時(shí) HJ3000PD指令斷路器3合閘，變壓器恢復(fù)運(yùn)行。10.突發(fā)事故保護(hù)。因變壓器單相繞組短路產(chǎn)生局放或其它外部因素造成變壓器油氣膨脹，壓力超過 40KPa時(shí)壓力繼電器無源接點(diǎn)接通，信號傳遞到HJ3000PD，HJ3000PD指令低壓斷路器3分 閘，變壓器停止運(yùn)行，4秒鐘后變壓器壓力安全閥10打開噴出油氣減壓，從而防止了爆炸燃 燒事故，變壓器轉(zhuǎn)入檢修。
權(quán)利要求1.智能變壓器，包括油侵式變壓器(1)、具有監(jiān)測和調(diào)度平臺功能的主站(2)、斷路器 (3)、智能化終端控制器(4)，其特征在于主站(2)分別通過通信接口與斷路器(3)、智能化 終端控制器(4)聯(lián)絡(luò)；且，所述智能化終端控制器(4)具有多輸入端口和多輸出端口，其輸入端接有，①互感器組(5)，該互感器組(5)包含四個(gè)互感器，四個(gè)互感器分別探測三相四線電網(wǎng) 的三根火線和零線，且接三根火線的互感器的變比按變壓器額定容量的額定電流配置，接 零線的互感器的變比按變壓器額定容量的25%配置；②溫度傳感器(8)，該溫度傳感器(8)位于所述油侵式變壓器(1)的油箱頂部；③壓力傳感器(9)，該壓力傳感器(9)位于所述油侵式變壓器(1)的油箱頂部；其輸出端接有，電子式分接開關(guān)(6)，該電子式分接開關(guān)控制所述油侵式變壓器(1)的高壓端；無功補(bǔ)償系統(tǒng)(7)，該無功補(bǔ)償系統(tǒng)由6-12路自愈式并聯(lián)電容器(18)組成，分三組共 補(bǔ)，一組分補(bǔ)，補(bǔ)償容量按變壓器額定容量20%配置，各路自愈式并聯(lián)電容器(18 )分別通過 微型斷路器(19)和固態(tài)繼電器(20)接到智能化終端控制器(4)輸出端；安全閥(10)，該安全閥(10)于所述油侵式變壓器(1)的油箱頂部；所述斷路器(3)的兩端分別接所述油侵變壓器的進(jìn)線和出線，且該斷路器(3)具有短 路保護(hù)功能和報(bào)警觸頭。
2.如權(quán)利要求1所述的智能變壓器，其特征在于所述智能化終端控制器(4)的輸入端 還接有瓦斯氣體繼電器，瓦斯氣體繼電器采用無源干接點(diǎn)與智能化終端控制器(4)接通。
3.如權(quán)利要求1或2所述的智能變壓器，其特征在于所述主站(2)采用具有交互功能 的處理器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的智能變壓器，其特征在于所述斷路器(3)采用3VL系列或 CMZ2系列斷路器；所述智能化終端控制器(4)采用HJ3000PD。
5.如權(quán)利要求4所述的智能變壓器，其特征在于所述通信接口采用RS485。
6.如權(quán)利要求5所述的智能變壓器，其特征在于所述溫度傳感器(8)由兩路進(jìn)入油 中50-100毫米的PT100型油溫傳感器構(gòu)成；所述壓力傳感器(9)采用壓力繼電器，并采用 無源接點(diǎn)；所述安全閥(10)采用壓力釋放器；所述油侵式變壓器裝設(shè)有密封的吸濕器，且 其油箱底部安裝有絕緣油的取樣閥和較大排油閥。
專利摘要智能變壓器屬于電網(wǎng)變壓器領(lǐng)域，涉及一種智能變壓器。包括油侵式變壓器(1)、主站(2)、斷路器(3)、智能化終端控制器(4)，主站(2)分別通過通信接口與斷路器(3)、智能化終端控制器(4)聯(lián)絡(luò)。其中，智能化終端控制器(4)接有探測電網(wǎng)三相四線狀態(tài)的互感器組(5)、變壓器油溫的溫度傳感器(8)、變壓器油氣壓力的壓力傳感器(9)，以及調(diào)節(jié)電網(wǎng)效率和穩(wěn)定電壓的電子式分接開關(guān)(6)、無功補(bǔ)償系統(tǒng)(7)，還有應(yīng)急處理的安全閥(10)。主站(2)根據(jù)智能化終端控制器(4)的探測信息，通過斷路器(3)和智能化終端控制器(4)對變壓器運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)做出監(jiān)測控制，使電網(wǎng)安全、穩(wěn)定。本實(shí)用新型高性能、高可靠、低造價(jià)。
文檔編號H02H7/04GK201854090SQ201020620140
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者周亞波, 朱帥華, 羅春耕, 艾麗萍, 虞曉駿, 謝松華, 陳鵬 申請人:廣州德昊電子科技有限公司, 武漢市華駿科技有限公司