專利名稱：一種風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及監(jiān)控技術(shù)，具體地，涉及ー種風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
目前，箱式變電站是ー種高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置，按一定接線方案排成一體的エ廠預(yù)制戶內(nèi)、戶外緊湊式配電設(shè)備，即將高壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機(jī)地組合在一起，安裝在ー個(gè)防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動(dòng)的鋼結(jié)構(gòu)箱體內(nèi)，機(jī)電一體化，全封閉運(yùn)行，特別適用干城網(wǎng)建設(shè)與改造，是繼土建變電站之后崛起的一種嶄新的變電站。箱式變電站適用于礦山、エ廠企業(yè)、油氣田和風(fēng)カ發(fā)電站，它替代了原有的土建配電房，配電站，成為新型的成套變配電裝置。隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，風(fēng)電箱變智控又叫風(fēng)電箱變智能監(jiān)測裝置，一直以來風(fēng)電場箱變因距離集控室較遠(yuǎn)，又非常分散，使箱變系統(tǒng)成為風(fēng)電場的信息孤島和監(jiān)控盲區(qū)。HF-XBJK2000箱變智控監(jiān)測系統(tǒng)，在一定程度上，可以解決風(fēng)電場升壓站綜自系統(tǒng)無法對(duì)風(fēng)電箱變的監(jiān)視和控制的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電箱變的遠(yuǎn)程管理和自動(dòng)化監(jiān)控，并滿足風(fēng)電エ程“少人值守”的運(yùn)行管理方式。但是，當(dāng)前35kV箱變的非智能化，成為影響風(fēng)電場自動(dòng)化進(jìn)程的最大阻礙，箱變內(nèi)變壓器的各種信息無法實(shí)時(shí)上傳至中控室，使箱變成為了風(fēng)電場的監(jiān)控盲區(qū)，由于箱變運(yùn)行時(shí)的各種信息，如變壓器電流、電壓、油位、油溫等無法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)其有異常甚至發(fā)生故障時(shí)也不能及時(shí)報(bào)警或啟動(dòng)保護(hù)，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全運(yùn)行。在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在盲區(qū)多、實(shí)時(shí)性差與安全性差等缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述問題，提出一種風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，以實(shí)現(xiàn)盲區(qū)少、實(shí)時(shí)性好與安全性好的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，包括開出電源、CPU、變壓器保護(hù)控制模塊、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊、光纖與人機(jī)交互模塊，其中所述開出電源、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊與顯示模塊，分別與CPU連接；所述光纖與通信模塊連接，所述變壓器保護(hù)控制模塊與電源模塊連接。進(jìn)ー步地，以上所述的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，還包括過壓保護(hù)模塊；所述CPU、過壓保護(hù)模塊與通信模塊，依次連接。、進(jìn)ー步地，所述過壓保護(hù)模塊包括限壓ニ極管或限壓電路。進(jìn)ー步地，以上所述的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，其特征在于，還包括至少ー個(gè)擴(kuò)展模塊；所述至少一個(gè)擴(kuò)展模塊與CPU連接。進(jìn)ー步地，所述至少ー個(gè)擴(kuò)展模塊，包括用于將85-265V的交流或直流電源轉(zhuǎn)換為CPU所需電源形式的電源子模塊，以及用于給變壓器保護(hù)控制裝置提供自身時(shí)間信息的時(shí)鐘子模塊。進(jìn)ー步地，以上所述的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，其特征在于，還包括第一至三光耦隔離模塊，所述第一光耦隔離模塊連接在輸入模塊與(PU之間，第二光耦隔離模塊連接在輸出模塊與CPU之間，第三光耦隔離模塊連接在人機(jī)交互模塊與CPU之間。進(jìn)ー步地，所述通信模塊包括雙RJ485總線、IEC60870-5-104以太網(wǎng)與自愈式光纖環(huán)網(wǎng)；所述雙RJ485總線、IEC60870-5-104以太網(wǎng)與自愈式光纖環(huán)網(wǎng)，用于連接到外部計(jì)算機(jī)主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)，并支持MODBUS或者IEC60870-5-104通信協(xié)議。進(jìn)一步地,所述輸入模塊包括電壓輸入接ロ、電流輸入接ロ與直流量輸入接ロ，電壓輸入接ロ包括電壓互感器，電流輸入接ロ包括電流互感器和零序電流互感器；所述直流量輸入接ロ、電壓互感器、電流互感器和零序電流互感器，分別與CPU連接；
所述電壓互感器，用于耦合隔離變壓器一次側(cè)的強(qiáng)電，電壓互感器的電壓輸入端耦合到變壓器的各相電壓、分壓輸出端耦合到CPU的輸入端ロ ；所述直流量輸入接ロ，用于測量變壓器的溫度、并將變壓器溫度測量結(jié)果傳送至CPU。進(jìn)ー步地，所述CPU包括用于存儲(chǔ)故障和保護(hù)控制記錄的存儲(chǔ)器和/或外擴(kuò)EEPROM存儲(chǔ)器。進(jìn)ー步地，所述CPU的型號(hào)為DsPic33F。本實(shí)用新型各實(shí)施例的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，由于包括開出電源、CPU、變壓器保護(hù)控制模塊、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊、光纖與人機(jī)交互模塊，其中開出電源、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊與顯示模塊，分別與CPU連接；光纖與通信模塊連接，變壓器保護(hù)控制模塊與電源模塊連接；可以通過采集現(xiàn)場電氣量和非電氣量，通過計(jì)算判斷，是否要跳開線圈，通過光纖通信把現(xiàn)場的一些遙測、遙信、SOE等送到中控室，以備工程師站進(jìn)行全程監(jiān)控以及提前維修等；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中盲區(qū)多、實(shí)時(shí)性差與安全性差的缺陷，以實(shí)現(xiàn)盲區(qū)少、實(shí)時(shí)性好與安全性好的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。

附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)ー步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中圖I為根據(jù)本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置的工作原理示意圖；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置實(shí)施例中CPU的電氣原理示意圖；圖3a與圖3b為根據(jù)本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置實(shí)施例中外擴(kuò)EEPROM存儲(chǔ)器的電氣原理不意圖；圖4a_圖4f為根據(jù)本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置實(shí)施例中通信模塊的電氣原理示意圖；[0028]圖5a-圖5j為根據(jù)本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置實(shí)施例中電壓輸入接ロ的電氣原理示意圖；圖6a_圖6c為根據(jù)本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置實(shí)施例中直流模擬量輸入模塊的電氣原理不意圖；圖7a_圖71為根據(jù)本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置實(shí)施例中控制信號(hào)經(jīng)輸出接ロ對(duì)變壓器的高壓側(cè)以及低壓側(cè)進(jìn)行保護(hù)控制的電氣原理示意圖；圖8a-圖8k為根據(jù)本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置實(shí)施例中電流輸入接ロ的電氣原理示意圖；圖9a_圖9c為根據(jù)本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置實(shí)施例中現(xiàn)場開關(guān)量輸入模塊的電氣原理不意圖； 圖IOa-圖IOt為根據(jù)本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置實(shí)施例中光耦隔離模塊的電
氣原理示意圖。結(jié)合附圖，本實(shí)用新型實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下I-輸出模塊；2_輸入模塊；3_CPU ；4~通信模塊；5_光纖；6_人機(jī)交互模塊；7_開出電源；8_變壓器保護(hù)控制模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，如圖I-圖IOt所示，提供了一種風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置。如圖I所示，本實(shí)施例包括開出電源7、CPU 3、變壓器保護(hù)控制模塊8、輸入模塊2、輸出模塊I、通信模塊4、光纖5、人機(jī)交互模塊6、過壓保護(hù)模塊、至少一個(gè)擴(kuò)展模塊與第一至三光耦隔離模塊，其中開出電源7、輸入模塊2、輸出模塊I、通信模塊4與顯示模塊，分別與CPU 3連接；光纖5與通信模塊4連接，變壓器保護(hù)控制模塊8與電源模塊連接；CPU3、過壓保護(hù)模塊與通信模塊4依次連接，至少ー個(gè)擴(kuò)展模塊與CPU 3連接；第一光耦隔離模塊連接在輸入模塊2與CPU 3之間，第二光耦隔離模塊連接在輸出模塊I與CPU 3之間，第
三光耦隔離模塊連接在人機(jī)交互模塊6與CPU 3之間。在上述實(shí)施例中，過壓保護(hù)模塊包括限壓ニ極管或限壓電路；至少ー個(gè)擴(kuò)展模塊，包括用于將85-265V的交流或直流電源轉(zhuǎn)換為CPU 3所需電源形式的電源子模塊，以及用于給變壓器保護(hù)控制裝置提供自身時(shí)間信息的時(shí)鐘子模塊;CPU 3包括用于存儲(chǔ)故障和保護(hù)控制記錄的存儲(chǔ)器和/或外擴(kuò)EEPROM存儲(chǔ)器(如外擴(kuò)的大容量FLASH等)，CPU 3的型號(hào)為 DsPic33F。在上述實(shí)施例中，CPU 3，用于提供整個(gè)裝置的硬件平臺(tái)，控制部件等；通信模塊4，用干與上位機(jī)通信以及調(diào)試用，把遙測、遙信、SOE等數(shù)據(jù)送上監(jiān)控后臺(tái)；外擴(kuò)EEPROM存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)定值、設(shè)備參數(shù)、時(shí)間等；直流模擬輸入量，分壓、取壓以及跟隨等送入主控制器；在上述實(shí)施例中，通信模塊4包括雙RJ485總線、IEC60870-5-104以太網(wǎng)與自愈式光纖環(huán)網(wǎng)；雙RJ485總線、IEC60870-5-104以太網(wǎng)與自愈式光纖環(huán)網(wǎng)，用于連接到外部計(jì)算機(jī)主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)，并支持MODBUS或者IEC60870-5-104通信協(xié)議。[0042]在上述實(shí)施例中，輸入模塊2包括電壓輸入接ロ、電流輸入接ロ與直流量輸入接ロ，電壓輸入接ロ包括電壓互感器，電流輸入接ロ包括電流互感器和零序電流互感器；直流量輸入接ロ、電壓互感器、電流互感器和零序電流互感器，分別與CPU 3連接；電壓互感器，用于耦合隔離變壓器一次側(cè)的強(qiáng)電，電壓互感器的電壓輸入端耦合到變壓器的各相電壓、分壓輸出端耦合到CPU 3的輸入端ロ ；直流量輸入接ロ，用于測量變壓器的溫度、并將變壓器溫度測量結(jié)果傳送至CPU 3。這里，CPU 3的電氣原理參見圖2，外擴(kuò)EEPROM存儲(chǔ)器的電氣原理參見圖3a與圖3b，通信模塊4的電氣原理參見圖4a-圖4f，電壓輸入接ロ的電氣原理參見圖5a-圖5j，電流輸入接ロ的電氣原理的參見圖8a-圖8k，直流模擬量輸入模塊2的電氣原理參見圖6a-圖6c (模擬量采集的濾波、跟隨等功能)，控制信號(hào)經(jīng)輸出接ロ對(duì)變壓器的高壓側(cè)以及低壓側(cè)進(jìn)行保護(hù)控制的電氣原理參見圖7a-圖71 (繼電器開出電路，當(dāng)變壓器有故障時(shí)，跳開變壓器的高低壓側(cè)的斷路器)，現(xiàn)場開關(guān)量輸入模塊2的電氣原理參見圖9a-圖9c，光耦隔離模塊的電氣原理參見圖IOa-圖10t。
在上述實(shí)施例中，電壓輸入接ロ包括電壓互感器一次側(cè)和二次側(cè)的電壓，其電壓輸入端到變壓器的各相電壓，隔離輸出端耦合到CPU 3的AD輸入端ロ ；電流輸入接ロ包括變壓器電流互感器和零序電流互感器，其電流互感器輸入到變壓器各相的電流，經(jīng)過隔離輸出到CPU 3的AD輸入端；直流模擬量的輸入，采集變壓器的溫度以及DCS等現(xiàn)場設(shè)備送上來的4-20mA進(jìn)行采集，輸出到CPU 3的AD采樣端，以控制變壓器能正常的工作；輸出接ロ包括開關(guān)量輸出模塊1，輸出采用以太網(wǎng)104協(xié)議(IEC-60870-5-104協(xié)議)或自愈式環(huán)網(wǎng)光纖，在調(diào)度室就能監(jiān)控到每個(gè)風(fēng)機(jī)測的變壓器的運(yùn)行情況，以實(shí)現(xiàn)無人值守的條件。在上述實(shí)施例中，CPU 3根據(jù)輸入接ロ采集到的變壓器的各項(xiàng)電壓、電流參數(shù)以及遙信量判斷的變壓器的工作狀態(tài)，并生成控制信號(hào)；控制信號(hào)經(jīng)輸出接ロ對(duì)變壓器的高壓側(cè)以及低壓側(cè)進(jìn)行保護(hù)控制(參見圖7a-圖71)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場變壓器實(shí)現(xiàn)全方位保護(hù)。具體地，在上述實(shí)施例中，可以運(yùn)用交流采樣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電壓、電流的準(zhǔn)確采集；經(jīng)CPU 3處理后，計(jì)算出有功、無功、功率因數(shù)等；采用光電隔離和浪涌吸收回路，信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無影響，有效減少抗電磁干擾能力。在上述實(shí)施例中，模擬量采用FFT的進(jìn)行計(jì)算，公式如下周期為T的信號(hào)f(t)的傅里葉級(jí)數(shù)展開形式如下
OC在公式(I)中=デf/(Ocoswfe^i/1 sn ^ - ^ f (J)Sinncotdt
I I。其離散化表達(dá)式為
9 八,2 N-\公式⑴中f(k)是f(t)的第k個(gè)采樣值，η是ー切自然數(shù)，N表示信號(hào)f(t)在ー個(gè)周期內(nèi)被采樣的點(diǎn)數(shù)。由公式(I)可以得到f(t)的第η次諧波分量fn(t)[0054]fn (t) = cn*cosn ω t+sn*sinn ω t ; (2)所以f(t)的基波分量fl(t):
權(quán)利要求1.一種風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，其特征在于，包括開出電源、CPU、變壓器保護(hù)控制模塊、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊、光纖與人機(jī)交互模塊，其中 所述開出電源、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊與顯示模塊，分別與CPU連接；所述光纖與通信模塊連接，所述變壓器保護(hù)控制模塊與電源模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，其特征在于，還包括過壓保護(hù)模塊；所述CPU、過壓保護(hù)模塊與通信模塊，依次連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，其特征在于，所述過壓保護(hù)模塊包括限壓二極管或限壓電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，其特征在于，還包括至少一個(gè)擴(kuò)展模塊；所述至少一個(gè)擴(kuò)展模塊與CPU連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)擴(kuò)展模塊，包括用于將85-265V的交流或直流電源轉(zhuǎn)換為CPU所需電源形式的電源子模塊，以及用于給變壓器保護(hù)控制裝置提供自身時(shí)間信息的時(shí)鐘子模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，其特征在于，還包括第一至三光耦隔離模塊，所述第一光耦隔離模塊連接在輸入模塊與CPU之間，第二光耦隔離模塊連接在輸出模塊與CPU之間，第三光耦隔離模塊連接在人機(jī)交互模塊與CPU之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，其特征在于，所述通信模塊包括雙RJ485總線、IEC60870-5-104以太網(wǎng)與自愈式光纖環(huán)網(wǎng)；所述雙RJ485總線、IEC60870-5-104以太網(wǎng)與自愈式光纖環(huán)網(wǎng)，用于連接到外部計(jì)算機(jī)主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)，并支持MODBUS 或者 IEC60870-5-104 通信協(xié)議。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，其特征在于，所述輸入模塊包括電壓輸入接口、電流輸入接口與直流量輸入接口，電壓輸入接口包括電壓互感器，電流輸入接口包括電流互感器和零序電流互感器；所述直流量輸入接口、電壓互感器、電流互感器和零序電流互感器，分別與CPU連接； 所述電壓互感器，用于耦合隔離變壓器一次側(cè)的強(qiáng)電，電壓互感器的電壓輸入端耦合到變壓器的各相電壓、分壓輸出端耦合到CPU的輸入端口 ； 所述直流量輸入接口，用于測量變壓器的溫度、并將變壓器溫度測量結(jié)果傳送至CPU。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，其特征在于，所述CPU包括用于存儲(chǔ)故障和保護(hù)控制記錄的存儲(chǔ)器和/或外擴(kuò)EEPROM存儲(chǔ)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，其特征在于，所述CPU的型號(hào)為DsPic33F0
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，包括開出電源、CPU、變壓器保護(hù)控制模塊、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊、光纖與人機(jī)交互模塊，其中所述開出電源、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊與顯示模塊，分別與CPU連接；所述光纖與通信模塊連接，所述變壓器保護(hù)控制模塊與電源模塊連接。本實(shí)用新型所述風(fēng)機(jī)箱變監(jiān)控裝置，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中盲區(qū)多、實(shí)時(shí)性差與安全性差等缺陷，以實(shí)現(xiàn)盲區(qū)少、實(shí)時(shí)性好與安全性好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J13/00GK202444320SQ201120514629
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者潘龍其 申請(qǐng)人:北京納森新源科技有限公司