一种电力变压器综合在线监测系统.pdf

本发明公开了一种电力变压器综合在线监测系统，该系统在变压器主回路中，高压端安装有高压电流互感器Ll、L2、13以监测其输入电流；低压端安装有低压电流互感器L4、L5、L6以监测其负载电流。变压器主回路中还设有跌落开关监测电路；高、低侧过电流监测电路。高压电压是否缺相监测电路；低压电压是否缺相监测电路。系统还具有变压器温度过高、封盖被撬和震动监测电路。本发明采用GSM或GPS或CDMA为媒介无线传输信号，终端采用电脑显示并记录被控数据。具有监测范围宽泛，实用功能齐备，可以满足各种供电系统中变压器的断电、过载、缺相、温度、油压、防盗和远程无线传输等监测需要。

1.  一种电力变压器综合在线监测系统，其特征在于：
在变压器主回路中，高压端分别安装有高压电流互感器，低压端分别安装有低压电流互感器；
变压器主回路中设有三路跌落开关监测电路，分别是由光耦与二极管并联再与电阻串联组成，其中光耦的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口；
高、低压端过电流监测电路均为：三路电阻分别串联二极管后并联，然后连接电容、电阻和二极管、光耦，光耦的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口；
高压端缺相监测电路为三路邻相监测电路，均由光耦与二极管并联再与电阻串联组成，光耦的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口；
低压端缺相监测电路，由三路分别连接低压端的光耦与二极管并联再与电阻串联，分别由光藕的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口；
电源电路是由变压器与二极管连接成全波整流电路，充电电池串联电阻组成充电电路，稳压集成电路连接电容组成稳压电路；
变压器温度过高、变压器油位和防撬震动监测电路包括：由可调电阻、热敏电阻和电阻串联，三极管的基极连接热敏电阻和电阻之间，三极管的集电极连接光耦与二极管，光耦的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口组成温度过高监测电路，由电阻、可调电阻和震动传感器串联，三极管的基极连接震动传感器和电阻，三极管的集电极连接光耦与二极管，光耦的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口组成防撬震动监测电路，由电阻、油位传感器和电阻串联，三极管的基极连接油位传感器和电阻，三极管的集电极连接光耦与二极管，光耦的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口组成油位监测电路；
信号处理与发送电路，是以单片机为核心，包括I/O输入端口，电容串联电阻组成的复位电路，晶振连接单片机组成时钟电路，无线数字发射模块和发射天线连接单片机，稳压集成电路连接电容组成单片机的的稳压电路；
数据接收、储存、显示和报警电路，无线数字接收模块和接收天线直接连接电脑串口，变压器与二极管连接成全波整流电路，稳压集成电路连接电容组成稳 压电路。

2.  根据权利要求1所述的一种电力变压器综合在线监测系统，其特征在于：所述的无线数字发射和接收模块为GPS、GSM或CDMA数据传输方式。

一种电力变压器综合在线监测系统
技术领域
本发明涉及电力设施领域，具体地说是电力变压器综合在线监测系统。
背景技术
现在电力供应都离不开变压器，变压器在工作过程中，难免会出现各类自身或人为破坏等故障，一旦发生此类故障而又未能及时发现和维修将会给安全生产带来威胁和损失，如在上述情况发生前或同时能及时报警，那么其损失将会大大减轻或完全避免。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种能够在变压器故障发生前或同时能及时报警的电力变压器综合在线监测系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种电力变压器综合在线监测系统：
在变压器主回路中，高压端分别安装有高压电流互感器，低压端分别安装有低压电流互感器；
变压器主回路中设有三路跌落开关监测电路，分别是由光耦与二极管并联再与电阻串联组成，其中光耦的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口；
高、低压端过电流监测电路均为：三路电阻分别串联二极管后并联，然后连接电容、电阻和二极管、光耦，光耦的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口；
高压端缺相监测电路为三路邻相监测电路，均由光耦与二极管并联再与电阻串联组成，光耦的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口；
低压端缺相监测电路，由三路分别连接低压端的光耦与二极管并联再与电阻串联，分别由光藕的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口；
电源电路是由变压器与二极管连接成全波整流电路，充电电池串联电阻组成充电电路，稳压集成电路连接电容组成稳压电路；
变压器温度过高、变压器油位和防撬震动监测电路包括：由可调电阻、热敏电阻和电阻串联，三极管的基极连接热敏电阻和电阻之间，三极管的集电极连接 光耦与二极管，光耦的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口组成温度过高监测电路，由电阻、可调电阻和震动传感器串联，三极管的基极连接震动传感器和电阻，三极管的集电极连接光耦与二极管，光耦的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口组成防撬震动监测电路，由电阻、油位传感器和电阻串联，三极管的基极连接油位传感器和电阻，三极管的集电极连接光耦与二极管，光耦的输出端连接至信号处理与发送电路中的单片机的I/O端口组成油位监测电路；
信号处理与发送电路，是以单片机为核心，包括I/O输入端口，电容串联电阻组成的复位电路，晶振连接单片机组成时钟电路，无线数字发射模块和发射天线连接单片机，稳压集成电路连接电容组成单片机的的稳压电路；
数据接收、储存、显示和报警电路，无线数字接收模块和接收天线直接连接电脑串口，变压器与二极管连接成全波整流电路，稳压集成电路连接电容组成稳压电路。
所述的无线数字发射和接收模块为GPS、GSM或CDMA数据传输方式。
有益效果：本发明采用GSM或GPS或CDMA为媒介无线传输信号，终端采用电脑显示并记录被控数据。具有监测范围宽泛，实用功能齐备，可以满足各种供电系统中变压器的断电、过载、缺相、温度、油压、防盗和远程无线传输等监测需要。
附图说明
图1是变压器主回路，BL是电力变压器，B 1、B2、B3是跌落开关，L1、L2、L3是高压电流互感器；L4、L5、L6低压电流互感器；
图2a、2b、2c分别是三只跌落开关B1、B2、B3的监测电路；
图3a是高压端过电流监测电路，图3b是低压端过电流监测电路；
图4a是A、B相监测电路，图4b是B、C相监测电路，图4c是C、A相监测电路；
图5是低压端缺相监测电路；
图6是电源电路；
图7是变压器温度过高、变压器油位和防撬震动监测电路；
图8是信号处理与发送电路；
图9是数据接收、储存、显示和报警电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
图1是主回路，图中：三相高压输入电线A、B、C经第一跌落开关B1、第二跌落开关B2、第三跌落开关B3连接电力变压器BL，在跌落开关的A'、B'、C’侧穿装有三只高压电流互感器，分别为第一电流互感器L1、第二电流互感器L2、第三电流互感器L3；电力变压器BL的低压端穿装有三只低压电流互感器，分别为第四电流互感器L4、第五电流互感器L5、第六电流互感器L6，低压输出为三相四线a、b、c、n，n是零线。
图2是跌落开关监测电路，图中：图2a、2b、2c分别是第一跌落开关B1、第二跌落开关B2以及第三跌落开关B3的监测电路，图2a由第一光耦G1与第一二极管D1并联再与第一电阻R1、第二电阻R2串联组成，第一光耦G1的输出端1连接至图8单片机IC3的I/O口1端；图2b由第二光耦G2与第二二极管D2并联再与第三电阻R3、第四电阻R4串联组成，第二光藕G2的输出端2连接至图8单片机IC3的I/O口2端；图2c由第三光耦G3与第三二极管D3并联再与第五电阻R5、第六电阻R6串联组成，第三光耦G3的输出端3连接至图8单片机IC3的I/O口3端；图中端点A、A'、B、B'、C、C’，连接至图1相应端点处。
图3是高、低压端过电流监测电路，图中：图3a是高压端过电流监测电路，由第七电阻R7串联第四二极管D4、第八电阻R8串联第五二极管D5、第九电阻R9串联第六二极管D6，第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6的负极连接在一起后连接第一电容C1、第十电阻R10，可调电阻R11连接第十电阻R10、第七二极管D7并联第四光耦G4，第四光耦G4的输出端4连接至图8单片机IC3的I/O口4端；图3b是低压端过电流监测电路，由第十二电阻R12串联第八二极管D8、第十三电阻R13串联第九二极管D9、第十四电阻R14串联第十二极管D10，第八二极管D8、第九二极管D9、第十二极管D10的负极连接在一起后连接第二电容C2、第十五电阻R15，可调电阻R16连接第十五电 阻R15、第十一二极管D11并联第五光耦G5，第五光耦G5的输出端5连接至图8单片机IC3的I/O口5端；图中端点T1——T8连接至图1相应端点处。
图4是高压端缺相监测电路，图中：图4a是三相高压输入电线A、B相监测电路，由第六光耦G6与第十二二极管D12并联再与第十七电阻R17，第十八电阻R18串联组成，第六光耦G6的输出端6连接至图8单片机IC3的I/O口6端；图4b是三相高压输入电线B、C相监测电路，由第七光耦G7与第十三二极管D13并联再与第十九电阻R19、第二十电阻R20串联组成，第七光耦G7的输出端7连接至图8单片机IC3的I/O口7端；图4c是三相高压输入电线C、A相监测电路，由第八光耦G8与第十四二极管D14并联再与第二十一电阻R21、第二十二R22串联组成，第八光耦G8的输出端8连接至图8单片机IC3的I/O口8端；图中端点A、B、C、连接至图1相对应断点处。
图5是低压端缺相、过压监测电路，由第九光耦G9与第十五二极管D15并联再与第二十三电阻R23串联，第九光耦G9的输出端9连接至图8单片机IC3的I/O口9端；由第十光耦G10与第十六二极管D16并联再与第二十四电阻R24串联，第十光耦G10的输出端10连接至图8单片机IC3的I/O口10端；由第十一光藕G11与第十七二极管D17并联再与第二十五电阻R25串联，第十一光藕G11的输出端11连接至图8单片机IC3的I/O口11端；图中端点a、b、c、n连接至图1相应端点处。
图6是电源电路，图中：第一变压器BY1与第二十四二极管D24、第二十五二极管D25连接成全波整流电路，充电电池DC串联第四十电阻R40组成充电电路，第一稳压集成电路IC1(7812)连接第三电容C3、第四C4组成稳压电路。第一变压器BY1的a、b两端连接到图1。
图7是变压器温度过高、变压器油位和防撬震动监测电路。由第三十二电阻R32、可调电阻R33、热敏电阻R34和第三十五电阻R35串联，第一三极管BG1的基极连接热敏电阻R34和第三十五电阻R35，第一三极管BG1的集电极连接第十五光藕G15与第二十一二极管D21，第十五光耦G15的输出端15连接至图8单片机IC3的I/O口15端组成温度过高监测电路；由第三十六电阻R36、可调电阻R37和震动传感器ZD串联，第二三极管BG2的基极连接震动传感器ZD和可调电阻R37，第二三极管BG2的集电极连接第十六光耦G16与第二十二二 极管D22，第十六光耦G16的输出端16连接至图8单片机IC3的I/O口16端组成防撬震动监测电路；由第三十八电阻R38、油位传感器YW和第三十九电阻R39串联，第三三极管BG3的基极连接油位传感器YW和第三十九电阻R39，第三三极管BG3的集电极连接第十七光耦G17与第二十三二极管D23，第十七光耦G17的输出端17连接至图8单片机IC3的I/O口17端组成油位监测电路；电路中Vcc连接至图6相应处。
图8是信号处理与发送电路，IC3是单片机(89S51)，1——17是I/O输入口，第五电容C5串联第五十电阻R50组成单片机IC3的复位电路，晶振TX连接单片机IC3提供基准时钟，IC4是数字发射模块，单片机IC3连接数字发射模块IC4；第二稳压集成电路IC2(7805)连接第六电容C6、第七电容C7组成单片机IC3的稳压电路，Vcc连接至图6相应处；TX 1是发射天线。
图9是数据接收、储存、显示和报警电路；数字接收模块IC6直接连接电脑PC串口；第二变压器BY2与第二十七二极管D27、第二十八二极管D28连接成全波整流电路，第三稳压集成电路IC5(7812)连接第八电容C8、第九电容C9组成稳压电路；TX2是接收天线。第一变压器BY1的M、N两端连接220V电源。
工作原理：
1、跌落开关监测电路原理：结合图1和图2a，图2a中A，A'并联在第一跌落开关B1两端，跌落开关正常时，A、A'两端无电位差，第一光耦G1不导通，即无负信号输出；当跌落开关跌落损坏时，A、A'两端出现电位差，第一光耦G1导通，即负信号输出，向图8中单片机IC3发送故障信号；图2b、图2c同理。
2、高、低压端过电流监测电路原理：结合图1和图3a，图中：图3a是高压端过电流监测电路，图中T1、T2、T3、T7连接图1的第一电流互感器L1、第二电流互感器L2、第三电流互感器L3，其输出电流经第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9限流经串联的第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6，由第一电容C1滤波、第十电阻R10，可调电阻R11调节设定值传送给第四光耦G4，当第一电流互感器L1、第二电流互感器L2、第三电流互感器L3的电流正常时，第四光耦G4不导通，如电流超过设定值时，第四光耦G4导通，向图8中单片机IC3发送故障信号；图3b同理。
3、高压端缺相监测电路：结合图1和图4a，图中：A、B连接图1，监测A、 B两相，其电压经第十七电阻R17，第十八电阻R18限流，第十二二极管D12整流传送给第六光耦G6，当A、B两相电压正常时，第六光耦G6导通并向图8中单片机IC3发送正常信号；当A、B两相电压降低时第六光耦G6截止并向图8中单片机IC3发送故障信号；图4b、图4c同理。
4、低压端缺相监测电路：结合图1和图5；图中：a、b、c、n连接图1，其电压经第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25限流，第十五二极管D15、第十六二极管D16、第十七二极管D17整流并分别传送给第九光耦G9、第十光耦G10、第十一光耦G1l，以分别监测a、b、c三相电压；当a、b、c三相电压均正常时，第九光耦G9、第十光耦G10、第十一光耦G1l均导通并向图8中单片机1C3发送正常信号；当a、b、c三相电压由其中某相缺少时，其相应的第九光耦G9或第十光耦G10或第十一光耦G11就会截止并向图8中单片机IC3发送相应的故障信号；
5、电源电路，结合图1和图6，图6中：a、b连接图1，其电压380V经第一变压器BY1降压，第二十四二极管D24、第二十五二极管D25整流，整流后的直流电，一路经第四十电阻R40向充电电池DC充电，另一路经由第一稳压集成电路IC1(7812)连接第三电容C3、第四电容C4组成稳压电路稳压向各电路提供电源Vcc。如出现停电时充电电池DC的能源经第二十六二极管D26向电路提供能源。
6、变压器温度过高、变压器油位和防撬震动监测电路，结合图7，图中：温度过高由第三十二电阻R32、可调电阻R33、热敏电阻R34和第三十五电阻R35串联，向第一三极管BG1提供基极电位，温度低于正常值时，热敏电阻R34呈高阻抗，第一三极管BG1不导通，第十五光藕G15的输出端截止，当温度超出额定值时，热敏电阻R34呈低阻抗，第一三极管BG1导通第十五光耦G15的输出端输出低电位并向图8中单片机IC3的I/O口15端传送温度过高信号；防撬震动监测电路，由第三十六电阻R36、可调电阻R37和震动传感器ZD串联，向第二三极管BG2提供基极电位，无震动时，震动传感器ZD呈低阻抗，第二三极管BG2不导通，第十六光耦G16的输出端截止，当出现震动时，震动传感器ZD呈高阻抗，第二三极管BG2导通第十六光耦G16的输出端输出低电位并向图8中单片机IC3的I/O口16端传送出现震动信号；油位传感电路，由第三 十八电阻R38、油位传感器YW和第三十九电阻R39串联，向第三三极管BG3提供基极电流，当变压器油面正常时，油位传感器YW截止，第三三极管BG3不导通，第十七光耦G17的输出端截止，当出现变压器缺油时，油位传感器YW导通，三极管BG3导通，第十七光耦G17的输出端输出低电位并向图8中单片机IC3的I/O口17端传送出现故障信号。
7、信号处理与发送电路，结合图8，图中IC3是单片机(89S51)，1——17是I/O输入口，第五电容C5串联第五十电阻R50组成单片机IC3的复位电路，晶振TX连接单片机IC3提供基准时钟。单片机IC3的I/O输入口1——17接受各电路信号并传送给数字发射模块IC4，由数字发射模块IC4发射。第二稳压集成电路IC2(7805)连接第六电容C6、第七电容C7组成单片机IC3的稳压电路，Vcc连接至图6。
8、数据接收、储存、显示和报警电路；结合图9，图中：数字接收模块IC6直接连接电脑PC串口；第二变压器BY2与第二十七二极管D27、第二十八二极管D28连接成全波整流电路，第三稳压集成电路IC5(7812)连接第八电容C8、第九电容C9组成稳压电路向数字接收模块IC6提供电源。第一变压器BY1的M、N两端连接220V电源。