一種帶有智能掌上終端和后臺分析主站的單相調壓變壓系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種帶有智能掌上終端和后臺分析主站的單相調壓變壓系統，包括單相調壓控制器、交流接觸器、穩壓逆變管理器、單相自耦變壓器和塑殼斷路器，特點為單相調壓控制器與交流接觸器連接，塑殼斷路器與穩壓逆變管理器連接，穩壓逆變管理器與交流接觸器連接，交流接觸器與單相自耦變壓器連接；單相調壓控制器包括主控MCU、數據采集模塊、無線通訊模塊、GPRS通訊模塊和交流接觸器驅動模塊，數據采集模塊、無線通訊模塊、GPRS通訊模塊和交流接觸器驅動模塊分別與主控MCU連接；智能掌上終端通過無線通訊模塊與單相調壓控制器連接；后臺分析主站通過GPRS通訊模塊與單相調壓控制器連接。采集單相線路的交流電壓信息并能調壓。
【專利說明】一種帶有智能掌上終端和后臺分析主站的單相調壓變壓系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種變壓器，尤其涉及一種帶有智能掌上終端和后臺分析主站的單相調壓變壓系統。
【背景技術】
[0002]農村配網中0.4KV饋線在中低壓配電網絡中處于電網末端，直接和用戶相連。在農村低電網中本身就存在用戶接線線徑細、線路長、負荷分配不合理等情況。近幾年，隨著家電三下鄉的大力推廣，農村家庭在原有的用電環境下，大量的大功率單相用電設備進入平常百姓家庭，加大了農村用電的不穩定性，使得線路末端電壓偏小，無法正常啟動用電設備，造成用電困擾。
[0003]因此，如何提高農村配網電能質量，如何改善末端用戶的用電質量，如何保護末端用戶的電器設備，已是農村中低壓配電網絡中的重點問題。開發出一種帶有智能掌上終端和后臺分析主站的單相調壓變壓系統，是解決上述問題的有效方法。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于，針對上述發現的問題，提供一種帶有智能掌上終端和后臺分析主站的單相調壓變壓系統。實現了可以自動通過單相調壓控制器采集線路電壓分析比較，發出相應指令自動調節各個通道交流接觸器開合閘來改變分接開關檔位從而改變單相自耦變壓器二次側電壓輸出穩定在合格電壓的系統。它可以根據實際線路電壓環境設置相應的調節比例，對輸入電壓進行自動調節，特別適用于壓降大、低電壓嚴重的單相線路，將這種單相調壓變壓裝置串聯在0.4kV線路的后端，在一定范圍內對單相線路電壓進行調整，保證用戶的供電電壓合格，減少低壓電器的損壞。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現的，所述的一種帶有智能掌上終端和后臺分析主站的單相調壓變壓系統，包括單相調壓控制器、交流接觸器、穩壓逆變管理器、單相自耦變壓器和塑殼斷路器，其特征在于，還包括智能掌上終端和后臺分析主站，所述的單相調壓控制器與交流接觸器用銅導線連接，塑殼斷路器與穩壓逆變管理器用銅導線連接，穩壓逆變管理器與交流接觸器用銅導線連接，交流接觸器與單相自耦變壓器用銅導線連接；所述的單相調壓控制器包括主控MCU、數據采集模塊、溫度采集模塊、數據存儲器、無線通訊模塊、GPRS通訊模塊和交流接觸器驅動模塊，所述的數據采集模塊、溫度采集模塊、數據存儲器、無線通訊模塊、GPRS通訊模塊和交流接觸器驅動模塊分別與主控MCU連接；所述的智能掌上終端通過無線通訊模塊與單相調壓控制器進行無線對接；所述的后臺分析主站通過GPRS通訊模塊與單相調壓控制器進行無線對接。
[0006]所述的穩壓逆變管理器包括開關電源模塊和逆變器，所述開關電源模塊與逆變器采用銅導線連接；其中的開關電源模塊是將采集的單相線路上的交流電壓調整為12V的直流電壓，其中的逆變器是把單相線路上采集的交流電壓通過開關電源模塊調整為12V直流電壓后再次轉換成穩定合格的220V交流電壓。
[0007]本實用新型的優點:本實用新型的單相調壓變壓器裝置采集單相線路上的交流電壓信息，可以自動通過跟蹤線路電壓變化，通過單相調壓控制器邏輯運算分析比較，對相應通道的交流接觸器發出動作指令，并驅動相應通道的交流接觸器開合閘來改變單相自耦式變壓器的串勵線圈分接檔位，從而改變單相自耦變壓器的電壓變比，達到調整電壓的目的。
[0008]本實用新型在正常閉合塑殼斷路器時，單相線路上的不合格交流電壓通過穩壓逆變管理器后穩定在合格的220V電壓供給各個通道的交流接觸器使用，確保交流接觸器開關不會因為電壓過低或過高而引起不可靠動作；保證輸出穩定的控制電壓供交流接觸器的穩定可靠運行，確保單相調壓變壓器裝置的穩定運行。
[0009]本實用新型采用單相調壓變壓器裝置、智能掌上終端及后臺分析主站連接構成一體化系統，方便使用者進行設置參數、手動控制及獲取單相調壓變壓器裝置的各種實時與歷史運行數據、現場抄讀觀察單相調壓變壓器裝置的運行狀態；智能掌上終端通過433MHz無線通訊模塊與單相調壓變壓裝置中的單相調壓控制器進行無線對接；智能掌上終端可以方便使用者對單相調壓變壓裝置進行參數設置、手動控制及各種實時與歷史運行數據的采集，方便現場抄讀觀察單相自耦變壓器、交流接觸器的開合閘運行狀態；通過GPRS與后臺分析主站進行實時通訊，了解單相調壓變壓器裝置的運行狀態，并結合歷史數據進行決策分析。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型實施例的單相調壓變壓裝置結構圖。
[0011]圖2是本實用新型實施例的單相調壓控制器的結構圖。
[0012]圖3為本實用新型實施例的穩壓逆變管理器的內部結構原理框圖。
[0013]圖4為本實用新型實施例的單相調壓變壓裝置的工作原理框圖。
[0014]圖5為本實用新型實施例結合智能掌上終端的系統結構圖。
[0015]圖6為本實用新型實施例結合后臺分析主站的系統結構圖。
[0016]圖7為本實用新型實施例結合智能掌上終端和后臺分析主站的系統結構圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本實用帶有智能掌上終端和后臺分析主站的單相調壓變壓系統拓補圖和工作原理及工作過程進行詳細說明:
[0018]如圖1所示，本實用新型所述實施例的單相調壓變壓裝置結構圖。圖中:單相調壓控制器1，交流接觸器2，穩壓逆變管理器3，單相自耦變壓器4，塑殼斷路器5。其中單相調壓控制器I為現有技術也可以為采用本實用新型下面所述的專有技術。其中單相調壓控制器I與交流接觸器2用銅導線連接，塑殼斷路器5與穩壓逆變管理器3用銅導線連接，穩壓逆變管理器3與交流接觸器2用銅導線連接，交流接觸器2與單相自耦變壓器4用銅導線連接，所述的交流接觸器2可以采用兩個或兩個以上的交流接觸器并聯組成。單相調壓控制器I自動跟蹤單相線路上的電壓變化來控制相應通道的交流接觸器2開合閘以改變單相自耦變壓器中的分接抽頭位置，從而改變單相自耦變壓器變比，來改變單相自耦變壓器4的有效匝數，即改變單相自耦變壓器的電壓比，從而實現調壓的目的。穩壓逆變管理器3能把從塑殼斷路器5的火線L和零線N輸入的不穩定電壓調整為穩定的輸出電壓供給交流接觸器2使用，確保了交流接觸器2的可靠運行。
[0019]如圖2所示，本實用新型所述實施例的單相調壓控制器的結構圖，包括主控MCU、數據采集模塊、溫度采集模塊、數據存儲器、無線通訊模塊、GPRS通訊模塊和交流接觸器驅動模塊，所述的數據采集模塊、溫度采集模塊、數據存儲器、無線通訊模塊、GPRS通訊模塊和交流接觸器驅動模塊分別與主控MCU連接，如圖7所示，所述的智能掌上終端通過無線通訊模塊與單相調壓控制器進行無線對接；所述的后臺分析主站通過GPRS通訊模塊與單相調壓控制器進行無線對接。上述具體各部件模塊及功能如下:
[0020]I)主控MCU:采用現有市售產品，完成傳輸與控制、并發出控制信號驅動交流接觸器驅動模塊進行調壓動作，這些校準分析及計算程序為一般技術人員能實現的。
[0021]2)數據采集模塊:它包括電能計量芯片和信號處理電路，電能計量芯片采用高精度AD芯片，高精度AD芯片作為電壓電流計量使用，信號處理電路的作用是將輸入的電壓電流信息調理成高精度AD芯片內能做精確模擬數字轉換及計算的信號，再將結果定時傳送給主控MCU，此部分采用了專業的高精度AD芯片。高精度AD芯片和信號處理電路為現有技術。
[0022]3)溫度采集模塊:單相調壓控制器溫度分為兩部分，一部分采集單相調壓控制器的自身溫度采用常規的熱敏電阻(探頭)，AD采樣分壓值，快速響應溫度變化，常規的熱敏電阻(探頭)為現有市售產品。一部分采集整機的溫度采用PtlOO鉬電阻，外接直接掛在箱體內沿的面壁上可以快速響應溫度變化，所述的PtlOO鉬電阻為現有市售產品。
[0023]4)數據存儲器:此模塊對各種實時與歷史運行數據進行存儲及查詢，可以采用各類存儲介質，為現有技術。
[0024]5)無線通訊模塊:此模塊為433無線通訊。通過433無線通訊和智能掌上終端進行數據對接交互。
[0025]6) GPRS通訊模塊:此模塊為GPRS通訊。通過GPRS通訊和后臺分析主站進行實時數據交互。從而實現遠程或本地遙控、遙調、遙測等功能。
[0026]7)交流接觸器驅動模塊:此模塊為一般開關電路，當主控MCU發出控制信號指令時，供電電源提供12V的電壓供給開關電路使用，使得開關電路閉合，這些開關電路為一般技術人員能實現的。
[0027]如圖3所示，本實用新型的穩壓逆變管理器內部結構原理框圖，穩壓逆變管理器包括圖中的開關電源模塊31和逆變器32，所述開關電源模塊31與逆變器32采用銅導線連接。其中的開關電源模塊31是將采集的單相線路上的交流電壓調整為12V的直流電壓，開關電源模塊31為一般技術人員實現的技術產品。其中的逆變器32是把單相線路上采集的交流電壓通過開關電源模塊31調整為12V直流電壓后再次轉換成穩定合格的220V交流電壓，逆變器為市面上現有產品。
[0028]如圖4所示，本實用新型實施例的單相調壓變壓裝置的具體工作原理框圖，其中單相調壓變壓器裝置包含交流接觸器、單相自耦變壓器、塑殼斷路器、穩壓逆變管理器和單相調壓控制器。其中穩壓逆變管理器包含開關電源模塊和逆變器，單相線路上的火線L、零線N通過銅導線接入穩壓逆變管理器的開關電源模塊后，開關電源模塊將采集的單相線路上的交流電壓調整為12V的直流電壓，穩壓逆變管理器中的逆變器把調整后的12V直流電壓再次轉換成穩定合格的220V交流電壓供給相應通道的交流接觸器使用，確保了交流接觸器的穩定可靠運行；單相調壓控制器包含主控MCU、數據采集模塊、數據存儲器、無線通訊模塊、GPRS通訊模塊、溫度采集模塊和交流接觸器開關驅動模塊，單相線路上的火線L、零線N接入單相調壓控制器的數據采集模塊后，通過數據采集模塊的信號處理電路調理后送入數據采集模塊的電能計量芯片，主控MCU通過SPI通信總線控制電能計量芯片(高精度AD芯片)對通過數據采集模塊的信號處理電路調理成電能計量芯片可用的信號做精確模擬數字轉換及計算，以便獲得單相電壓偏低或偏高等信息，再通過SPI通信總線將單相電壓偏低或偏高等信息定時傳送給主控MCU，主控MCU再經過調整算法，計算出合適的單相自耦變壓器檔位形成相應的邏輯控制信號，該合適的單相自耦變壓器檔位是指把線路上的不合格電壓調整為合格電壓的檔位。主控MCU把計算出合適的調整檔位策略由I/O 口發出邏輯控制信號，經交流接觸器開關驅動模塊轉換為具有驅動交流接觸器動作能力的控制信號，驅動相應通道的交流接觸器的開合閘來改變單相自耦式變壓器的串勵線圈與變壓器繞組的分接位置，從而改變單相自耦變壓器變比，達到調整電壓的目的。其中合格的電壓為198疒235V之間，如單相自耦變壓器的第I個檔位是調整+25V，單相自耦變壓器的第2個檔位是調整+40V，該單相自耦變壓器的檔位根據實際需要定義可以無限擴展。如根據以上定義的單相自耦變壓器的第I個檔位是調整+25V，單相自耦變壓器的第2個檔位是調整+40V。若單相線路上的電壓為195V時，此時合適的單相自耦變壓器檔位為第I檔，合適的調整檔位策略就是發出驅動單相自耦變壓器在第I檔位閉合的控制信號；若線路上的電壓為180V時，此時合適的單相自耦變壓器檔位為第2檔，合適的調整檔位策略就是發出驅動單相自耦變壓器在第I檔位閉合的控制信號，以上為合適的單相自耦變壓器檔位和合適的調整檔位策略說明。其中一個獨立交流接觸器進線端Inl，In2直接連接進線側的單相線路上的火線L、零線N上，出線端O1,02直接連接出線側的單相線路上的火線L、零線N，其控制端K1, K2連接單相調壓控制器的交流接觸器驅動模塊上的出線端Ku KN。其中單相調壓控制器中的數據采集模塊通過銅導連接到進線側的單相線路的火線，零線以及單相調壓變壓裝置的塑殼斷路器，當單相調壓控制器的數據采集模塊采集單相線路上的電壓為合格電壓時，主控MCU對交流接觸器驅動模塊發出指令，閉合獨立交流接觸器并斷開連接至單相自耦變壓器分接檔位的交流接觸器，此時單相調壓變壓器裝置處于斷開狀態，線路正常供電；當單相調壓控制器的數據采集模塊采集到塑殼斷路器輸出端無電壓時，主控MCU對交流接觸器驅動模塊發出指令，閉合獨立交流接觸器，此時單相調壓變壓裝置處于斷開狀態，線路正常供電。
[0029]如圖5所示，本實用新型采用單相調壓變壓裝置和智能掌上終端構成一體化系統；智能掌上終端通過433MHz無線通訊模塊與單相調壓變壓裝置中的單相調壓控制器進行無線對接；智能掌上終端可以方便使用者對單相調壓變壓裝置進行參數設置、手動控制及各種實時與歷史運行數據的采集，方便現場抄讀觀察單相自耦變壓器、交流接觸器的開合閘運行狀態。
[0030]如圖6所示，本實用新型采用單相調壓變壓裝置和GPRS后臺分析主站構成一體化系統。后臺分析主站通過GPRS通訊模塊與單相調壓變壓裝置的單相調壓控制器進行無線對接；后臺分析主站可以方便使用者對單相調壓變壓裝置進行參數設置、手動控制及各種實時與歷史運行數據的采集，方便現場抄讀觀察單相自耦變壓器、交流接觸器的開合閘運行狀態。
[0031]如圖7所示，本實用新型采用單相調壓變壓裝置、智能掌上終端和后臺分析主站構成一體化系統。智能掌上終端可以通過433MHz無線通訊模塊與單相調壓變壓裝置進行無線對接，智能掌上終端還可以與后臺分析主站進行對接，后臺分析主站也通過GPRS通訊模塊與單相調壓變壓裝置的單相調壓控制器進行無線對接；智能掌上終端和后臺分析主站可以同時對單相調壓變壓裝置進行參數設置、手動控制及各種實時與歷史運行數據的采集，方便現場抄讀觀察單相自耦變壓器、交流接觸器的開合閘運行狀態，同時后臺分析主站也可以對智能掌上終端進行參數配置及設置。
【權利要求】
1.一種帶有智能掌上終端和后臺分析主站的單相調壓變壓系統，包括單相調壓控制器、交流接觸器、穩壓逆變管理器、單相自耦變壓器和塑殼斷路器，其特征在于，單相調壓控制器與交流接觸器用銅導線連接，塑殼斷路器與穩壓逆變管理器用銅導線連接，穩壓逆變管理器與交流接觸器用銅導線連接，交流接觸器與單相自耦變壓器用銅導線連接，所述的交流接觸器采用兩個或兩個以上的交流接觸器并聯組成，單相調壓控制器自動跟蹤單相線路上的電壓變化來控制相應通道的交流接觸器開合閘以改變單相自耦變壓器中的分接抽頭位置，從而改變單相自耦變壓器變比，來改變單相自耦變壓器的有效匝數，穩壓逆變管理器能把從塑殼斷路器的火線L和零線N輸入的不穩定電壓調整為穩定的輸出電壓供給交流接觸器使用；所述的智能掌上終端通過無線通訊模塊與單相調壓控制器進行無線對接；所述的后臺分析主站通過GPRS通訊模塊與單相調壓控制器進行無線對接。
2.根據權利要求1所述的一種帶有智能掌上終端和后臺分析主站的單相調壓變壓系統，其特征在于，穩壓逆變管理器包括開關電源模塊和逆變器，所述開關電源模塊與逆變器采用銅導線連接；其中的開關電源模塊是將采集的單相線路上的交流電壓調整為12V的直流電壓，其中的逆變器是把單相線路上采集的交流電壓通過開關電源模塊調整為12V直流電壓后再次轉換成穩定合格的220V交流電壓。
【文檔編號】H02J13/00GK203747419SQ201320778589
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年12月1日 優先權日:2013年12月1日
【發明者】易智勇, 劉何志偉, 王功焰 申請人:福建陽谷智能技術有限公司