變壓器負載記錄卡的製作方法

2023-05-05 00:47:36

專利名稱：變壓器負載記錄卡的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數據記錄裝置，它是用來檢測和記錄變壓器負載狀態的設備，這種設備可安裝在戶外變壓器旁邊，並從該變壓器負載端取得並計算出三相的電壓值、電流值，最大功率值，最大功率發生時間和功率因數值，並將這些數據保留下來，當把與其配套的存貯卡插上後，這些數據便從內存傳輸到存貯卡內，若每小時記錄一次上述參數，那麼卡內可容納一個月的數據，當這些數據隨不丟失數據的EEPROM卡帶回電業局後，用另一套數據處理裝置對這些數據進行分析處理，並將其列印並記入擋案資料庫，從而準確地掌握該變壓器的各種運行數據。
目前，國內、國外研製有各種測試儀表，用以對變壓器進行測試(如日本新產品model 2720)，但這些測試儀表都只能是在需要對變壓器進行測試時，將儀器運入現場進行架設，通過顯示器件或印表機來獲取該變壓器的運行數據，使用麻煩且不安全，最主要的問題是所得到的數據只是觀測到的那一時段的數據，而這些時段並不能全面地反映變壓器所有時段的運行狀態，而且戶外變壓器的最大負荷一般發生在晚峰時段，要想在這一時段進行較長時間的觀測又會帶來管理上的不方便，所以，目前本實用新型以外的同類儀器，由於其本身設計上的缺陷，限制了它們的使用範圍並且實際證明它們無大的使用價值。
本實用新型的目的為提供一種新的檢和記錄變壓器負載狀態的裝置，它能從根本上解決變壓器測試的手段和方法，它的廣泛運用，不但對變壓器安全，經濟運行提供科學依據和監測手段，而且對節約能源和經費有著巨大的意義。
本實用新型在設計上考慮到了我國南方、北方氣候的差異，適合在戶外使用。
本實用新型用如下幾幅圖表示


圖1、為整機框圖圖2、為中央處理機邏輯圖圖3、為AD變換、實時鐘及掉電數據保護電路圖4、為顯示及轉換電路圖5、為模擬量取樣電路圖6、為相位取樣電路圖7、為記錄卡電路圖8、為電源電路本記錄卡從PT(或直接取入220V電壓經分壓後得到)和CT中取得變壓器的輸出模擬量，經放大後變為0－5V的直流量，送入AD轉換器中變換成相位數據，相位直接從電壓和電流過0時得出一個相差脈衝，這個相差脈衝的寬度即為電壓電流相位差，這個脈衝的寬度送入單片微機，用主機計數器計算出脈寬，從而換算成COSφ值，單片微機得到電壓、電流和相位差數據後，進行各種運算，從而得出各相的電壓、電流，COSφ，三相總加功率，［P＝3UI(相)COSφ］和三相累加電量，並將累加功率與變壓器標稱功率進行比較，若為超功率運行，則由蜂鳴器給出報警聲；同時以1小時為單位記錄這些數據。採用滑差式按15分鐘計算並比較出功率最大值，將最大值和發生最大值的時間記錄下來。
圖1為整機框圖，輸入量從PT(或直接由三相降壓)和CT得到，經過運放和相位取樣送入AD變換器變成數字量，並用取樣轉換來確定取樣的相次，單片微機採用80C51，配有8KEPROM和16K帶掉電數據保護的RAM，與各個接口連接用總線驅動器隔離，為保證時鐘的準確，使用了MC58167時鐘電路和時鐘校準電路保證年誤差為±2秒，設有斷電保護，在總電源掉電時，時鐘照常運行。
輸出為一存貯卡接口，按並行總線方式，當記錄卡扦上後，主機內記錄的數據便傳入卡內，顯示電路用來顯示出主機運行的各種狀態。
圖二為中央處理機邏輯圖，80C31單片微機的P1口用於校準，方式轉換和狀態指示，P10－－P14用於輸入，P15－－P17用於輸出，用74LS244驅動。P0和P2用於總線，配有8KEPROM和16KRAM，主進鍾6MHZ，用外振蕩電路，此時鐘分頻還供ADC使用，INTO用於相位計算，INT1用於實時中斷，P25；P26，P27用於地址解碼，Y2、Y1用於16KRAM，Y0、Y3用於外接的記錄卡，Y4用於顯示，Y5用於AD轉換Y6用於實時鐘，Y7用於三相相位選擇，記錄卡使用245和244隔離。
圖三為AD轉換及實時鐘電路，ADC的時鐘由主時鐘6MHZ經8分頻得出750KHZ的轉換頻率參考電壓由3V穩壓器串電位器進行調整，AD轉換用0809，若輸入為0－5V，則量化誤差為0.4％，轉換時間為200μS，實時鐘用MC58167，能產生1／1000秒、秒、分、時、日、月各個量，用中斷方式工作。
圖四為顯示、校準、狀態轉換及狀態指示電路，4個撥碼開關用於指定本變壓器的額定功率，與顯示器同一個解碼地址(只讀)，使用6位共陽極LED顯示器(只寫)用7447解碼，用373鎖存，本地址的低四位用於顯示的數據，高三位用於指定顯示的位數。
P10用於工作／校準，為1時工作，為0時校準，P11用於校準位選擇，即指定所校準的位數，P12為校準脈衝輸入，即能對所指定的位進行校準，P13、P14，用於顯示狀態設定和工作狀態設定，P15、P16，用於指示超電力運行狀態和寫卡狀態，P17用於驅動蜂鳴器。
圖5為取樣和放大電路，本電路由在直接取A、B、C三相經電阻分壓得到相位值，設計負載阻抗很大，以減少相位誤差，用全橋整流後與所接電壓成比例的送入AD轉換，另外從分壓器直接接入相位比較器，與電流的相應路一起計算相位。
電流由CT得到，CT的等效負載阻抗儘量小，使用高精度運放並通過電阻網絡與CT匹配，最後得到一個0－5V的直流量送入AD進行變換。
圖6為相位取樣，通過四選一電路選出需要比較相位的電壓和電流送入電壓比較器，電壓過0上升時為脈衝前沿，電流過0時為脈衝後沿，這個脈衝送入單片機INT0端，用高頻計數方式計算出脈衝寬度，從而計算出COSφ，因為輸入電路的取樣有相移，在軟體設計上要考慮了補償措施，A、B、C三相由主機通過選址來確定。
圖7為存貯卡電路，將其單獨做在一塊小印製板上，並用塑料封裝成卡式結構，便於隨身攜帶，本電路採用2片2864，組成16KEEPROM記錄器，卡內數據離電可保持10年之久，寫入次數為1000次。
圖8為電流及掉電保護電路，±5V採用一般三端穩壓器得出，掉電保護用看門狗方式，當電源電壓下降到4.7V時，將6264和實時鐘電路的讀寫封死，同時加上保護電壓以防數據在掉電和啟動時出錯。
本機的整個工作過程是從PT和CT的輸入量經計算得出各相電流，電壓和COS值，將這些值實時地保留在不易失內存中，當需要察看本變壓器的工作狀態時，一方面可以通過本機顯示器讀出有關重要參數，另一方面可以插上卡片將所有數據帶回電業局進行分析，本機具有超負載10％告警功能。
整個記錄卡所涉及的電路的無器件是隨著技術進步允許更換的，但其構成實質與本案是起同等作用的。
上述設備的優點是能夠解決戶外變壓器測試監視的重要問題，它的廣泛運用必將為電網的安全、經濟運行提供可靠的保證。
權利要求1.本實用新型涉及一種變壓器負載記錄卡，其特徵為該記錄卡由取樣電路，電流電壓轉換電路，相位取樣轉換電路，AD變換電路，單片微機，時基及校準電路，寫卡電路、顯示電路，電源及掉電保護電路，外殼部份組成PT和CT取樣後的電信號，經由放大及轉換電路進行AD和相位取樣及轉換電路進行變換後，由單片微機進行各種運算和數據處理後記入徑由接口與卡片式存貯卡相連的卡內，並通過與單片微機相連的顯示、指示、狀態轉換電路指示和更換各種狀態，同時單徵微機還與用於實時鐘的時基和校準電路相連接。
2.按權利要求1所述的記錄卡，其特徵為該記錄卡採用以EEPROM晶片為載體用以記錄變壓器負載參數數據，這種存貯器做成易於攜帶和裝拆的卡式結構。
3.按權利要求1所述的記錄卡，其特徵為該記錄卡是以單片微機為主體連接各部分電路組成的。
專利摘要這是一種涉及變壓器負載測試和記錄的裝置。它從變壓器副邊取得各種量值，從而計算出每相的有功、無功和功率因數值，提取最大功率值和該值所在時間，這些量按一定的時間記錄在一個不易失數據的存貯卡上。取下卡後可在電業局相應裝備置上對卡內數據進行各種處理；本裝置由輸入及取樣電路、模數變換、時基及校準電路、存貯卡電路、顯示指示電路、電源及掉電保護、單片微機及外殼組成，完成對信息處理，參數的比較和存貯。
文檔編號G01R21/06GK2088697SQ9120686
公開日1991年11月13日 申請日期1991年4月29日 優先權日1991年4月29日
發明者梁小冬, 何利餘, 鄧漢坤, 孫學儉 申請人:梁小冬, 何利餘