專利名稱：變壓器負(fù)載記錄卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)記錄裝置，它是用來(lái)檢測(cè)和記錄變壓器負(fù)載狀態(tài)的設(shè)備，這種設(shè)備可安裝在戶外變壓器旁邊，并從該變壓器負(fù)載端取得并計(jì)算出三相的電壓值、電流值，最大功率值，最大功率發(fā)生時(shí)間和功率因數(shù)值，并將這些數(shù)據(jù)保留下來(lái)，當(dāng)把與其配套的存貯卡插上后，這些數(shù)據(jù)便從內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)酱尜A卡內(nèi)，若每小時(shí)記錄一次上述參數(shù)，那么卡內(nèi)可容納一個(gè)月的數(shù)據(jù)，當(dāng)這些數(shù)據(jù)隨不丟失數(shù)據(jù)的EEPROM卡帶回電業(yè)局后，用另一套數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并將其打印并記入擋案數(shù)據(jù)庫(kù)，從而準(zhǔn)確地掌握該變壓器的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)。
目前，國(guó)內(nèi)、國(guó)外研制有各種測(cè)試儀表，用以對(duì)變壓器進(jìn)行測(cè)試(如日本新產(chǎn)品model 2720)，但這些測(cè)試儀表都只能是在需要對(duì)變壓器進(jìn)行測(cè)試時(shí)，將儀器運(yùn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行架設(shè)，通過(guò)顯示器件或打印機(jī)來(lái)獲取該變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，使用麻煩且不安全，最主要的問(wèn)題是所得到的數(shù)據(jù)只是觀測(cè)到的那一時(shí)段的數(shù)據(jù)，而這些時(shí)段并不能全面地反映變壓器所有時(shí)段的運(yùn)行狀態(tài)，而且戶外變壓器的最大負(fù)荷一般發(fā)生在晚峰時(shí)段，要想在這一時(shí)段進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)又會(huì)帶來(lái)管理上的不方便，所以，目前本實(shí)用新型以外的同類儀器，由于其本身設(shè)計(jì)上的缺陷，限制了它們的使用范圍并且實(shí)際證明它們無(wú)大的使用價(jià)值。
本實(shí)用新型的目的為提供一種新的檢和記錄變壓器負(fù)載狀態(tài)的裝置，它能從根本上解決變壓器測(cè)試的手段和方法，它的廣泛運(yùn)用，不但對(duì)變壓器安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)和監(jiān)測(cè)手段，而且對(duì)節(jié)約能源和經(jīng)費(fèi)有著巨大的意義。
本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)上考慮到了我國(guó)南方、北方氣候的差異，適合在戶外使用。
本實(shí)用新型用如下幾幅圖表示


圖1、為整機(jī)框圖圖2、為中央處理機(jī)邏輯圖圖3、為AD變換、實(shí)時(shí)鐘及掉電數(shù)據(jù)保護(hù)電路圖4、為顯示及轉(zhuǎn)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(jīng)分壓后得到)和CT中取得變壓器的輸出模擬量，經(jīng)放大后變?yōu)?－5V的直流量，送入AD轉(zhuǎn)換器中變換成相位數(shù)據(jù)，相位直接從電壓和電流過(guò)0時(shí)得出一個(gè)相差脈沖，這個(gè)相差脈沖的寬度即為電壓電流相位差，這個(gè)脈沖的寬度送入單片微機(jī)，用主機(jī)計(jì)數(shù)器計(jì)算出脈寬，從而換算成COSφ值，單片微機(jī)得到電壓、電流和相位差數(shù)據(jù)后，進(jìn)行各種運(yùn)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，并將累加功率與變壓器標(biāo)稱功率進(jìn)行比較，若為超功率運(yùn)行，則由蜂鳴器給出報(bào)警聲；同時(shí)以1小時(shí)為單位記錄這些數(shù)據(jù)。采用滑差式按15分鐘計(jì)算并比較出功率最大值，將最大值和發(fā)生最大值的時(shí)間記錄下來(lái)。
圖1為整機(jī)框圖，輸入量從PT(或直接由三相降壓)和CT得到，經(jīng)過(guò)運(yùn)放和相位取樣送入AD變換器變成數(shù)字量，并用取樣轉(zhuǎn)換來(lái)確定取樣的相次，單片微機(jī)采用80C51，配有8KEPROM和16K帶掉電數(shù)據(jù)保護(hù)的RAM，與各個(gè)接口連接用總線驅(qū)動(dòng)器隔離，為保證時(shí)鐘的準(zhǔn)確，使用了MC58167時(shí)鐘電路和時(shí)鐘校準(zhǔn)電路保證年誤差為±2秒，設(shè)有斷電保護(hù)，在總電源掉電時(shí)，時(shí)鐘照常運(yùn)行。
輸出為一存貯卡接口，按并行總線方式，當(dāng)記錄卡扦上后，主機(jī)內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)便傳入卡內(nèi)，顯示電路用來(lái)顯示出主機(jī)運(yùn)行的各種狀態(tài)。
圖二為中央處理機(jī)邏輯圖，80C31單片微機(jī)的P1口用于校準(zhǔn)，方式轉(zhuǎn)換和狀態(tài)指示，P10－－P14用于輸入，P15－－P17用于輸出，用74LS244驅(qū)動(dòng)。P0和P2用于總線，配有8KEPROM和16KRAM，主進(jìn)鐘6MHZ，用外振蕩電路，此時(shí)鐘分頻還供ADC使用，INTO用于相位計(jì)算，INT1用于實(shí)時(shí)中斷，P25；P26，P27用于地址譯碼，Y2、Y1用于16KRAM，Y0、Y3用于外接的記錄卡，Y4用于顯示，Y5用于AD轉(zhuǎn)換Y6用于實(shí)時(shí)鐘，Y7用于三相相位選擇，記錄卡使用245和244隔離。
圖三為AD轉(zhuǎn)換及實(shí)時(shí)鐘電路，ADC的時(shí)鐘由主時(shí)鐘6MHZ經(jīng)8分頻得出750KHZ的轉(zhuǎn)換頻率參考電壓由3V穩(wěn)壓器串電位器進(jìn)行調(diào)整，AD轉(zhuǎn)換用0809，若輸入為0－5V，則量化誤差為0.4％，轉(zhuǎn)換時(shí)間為200μS，實(shí)時(shí)鐘用MC58167，能產(chǎn)生1／1000秒、秒、分、時(shí)、日、月各個(gè)量，用中斷方式工作。
圖四為顯示、校準(zhǔn)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換及狀態(tài)指示電路，4個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)用于指定本變壓器的額定功率，與顯示器同一個(gè)譯碼地址(只讀)，使用6位共陽(yáng)極LED顯示器(只寫(xiě))用7447譯碼，用373鎖存，本地址的低四位用于顯示的數(shù)據(jù)，高三位用于指定顯示的位數(shù)。
P10用于工作／校準(zhǔn)，為1時(shí)工作，為0時(shí)校準(zhǔn)，P11用于校準(zhǔn)位選擇，即指定所校準(zhǔn)的位數(shù)，P12為校準(zhǔn)脈沖輸入，即能對(duì)所指定的位進(jìn)行校準(zhǔn)，P13、P14，用于顯示狀態(tài)設(shè)定和工作狀態(tài)設(shè)定，P15、P16，用于指示超電力運(yùn)行狀態(tài)和寫(xiě)卡狀態(tài)，P17用于驅(qū)動(dòng)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(jīng)電阻分壓得到相位值，設(shè)計(jì)負(fù)載阻抗很大，以減少相位誤差，用全橋整流后與所接電壓成比例的送入AD轉(zhuǎn)換，另外從分壓器直接接入相位比較器，與電流的相應(yīng)路一起計(jì)算相位。
電流由CT得到，CT的等效負(fù)載阻抗盡量小，使用高精度運(yùn)放并通過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò)與CT匹配，最后得到一個(gè)0－5V的直流量送入AD進(jìn)行變換。
圖6為相位取樣，通過(guò)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(guò)0上升時(shí)為脈沖前沿，電流過(guò)0時(shí)為脈沖后沿，這個(gè)脈沖送入單片機(jī)INT0端，用高頻計(jì)數(shù)方式計(jì)算出脈沖寬度，從而計(jì)算出COSφ，因?yàn)檩斎腚娐返娜佑邢嘁?，在軟件設(shè)計(jì)上要考慮了補(bǔ)償措施，A、B、C三相由主機(jī)通過(guò)選址來(lái)確定。
圖7為存貯卡電路，將其單獨(dú)做在一塊小印制板上，并用塑料封裝成卡式結(jié)構(gòu)，便于隨身攜帶，本電路采用2片2864，組成16KEEPROM記錄器，卡內(nèi)數(shù)據(jù)離電可保持10年之久，寫(xiě)入次數(shù)為1000次。
圖8為電流及掉電保護(hù)電路，±5V采用一般三端穩(wěn)壓器得出，掉電保護(hù)用看門(mén)狗方式，當(dāng)電源電壓下降到4.7V時(shí)，將6264和實(shí)時(shí)鐘電路的讀寫(xiě)封死，同時(shí)加上保護(hù)電壓以防數(shù)據(jù)在掉電和啟動(dòng)時(shí)出錯(cuò)。
本機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程是從PT和CT的輸入量經(jīng)計(jì)算得出各相電流，電壓和COS值，將這些值實(shí)時(shí)地保留在不易失內(nèi)存中，當(dāng)需要察看本變壓器的工作狀態(tài)時(shí)，一方面可以通過(guò)本機(jī)顯示器讀出有關(guān)重要參數(shù)，另一方面可以插上卡片將所有數(shù)據(jù)帶回電業(yè)局進(jìn)行分析，本機(jī)具有超負(fù)載10％告警功能。
整個(gè)記錄卡所涉及的電路的無(wú)器件是隨著技術(shù)進(jìn)步允許更換的，但其構(gòu)成實(shí)質(zhì)與本案是起同等作用的。
上述設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是能夠解決戶外變壓器測(cè)試監(jiān)視的重要問(wèn)題，它的廣泛運(yùn)用必將為電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠的保證。
權(quán)利要求1.本實(shí)用新型涉及一種變壓器負(fù)載記錄卡，其特征為該記錄卡由取樣電路，電流電壓轉(zhuǎn)換電路，相位取樣轉(zhuǎn)換電路，AD變換電路，單片微機(jī)，時(shí)基及校準(zhǔn)電路，寫(xiě)卡電路、顯示電路，電源及掉電保護(hù)電路，外殼部份組成PT和CT取樣后的電信號(hào)，經(jīng)由放大及轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行AD和相位取樣及轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行變換后，由單片微機(jī)進(jìn)行各種運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理后記入徑由接口與卡片式存貯卡相連的卡內(nèi)，并通過(guò)與單片微機(jī)相連的顯示、指示、狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路指示和更換各種狀態(tài)，同時(shí)單征微機(jī)還與用于實(shí)時(shí)鐘的時(shí)基和校準(zhǔn)電路相連接。
2.按權(quán)利要求1所述的記錄卡，其特征為該記錄卡采用以EEPROM芯片為載體用以記錄變壓器負(fù)載參數(shù)數(shù)據(jù)，這種存貯器做成易于攜帶和裝拆的卡式結(jié)構(gòu)。
3.按權(quán)利要求1所述的記錄卡，其特征為該記錄卡是以單片微機(jī)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(fù)載測(cè)試和記錄的裝置。它從變壓器副邊取得各種量值，從而計(jì)算出每相的有功、無(wú)功和功率因數(shù)值，提取最大功率值和該值所在時(shí)間，這些量按一定的時(shí)間記錄在一個(gè)不易失數(shù)據(jù)的存貯卡上。取下卡后可在電業(yè)局相應(yīng)裝備置上對(duì)卡內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理；本裝置由輸入及取樣電路、模數(shù)變換、時(shí)基及校準(zhǔn)電路、存貯卡電路、顯示指示電路、電源及掉電保護(hù)、單片微機(jī)及外殼組成，完成對(duì)信息處理，參數(shù)的比較和存貯。
文檔編號(hào)G01R21/06GK2088697SQ9120686
公開(kāi)日1991年11月13日 申請(qǐng)日期1991年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月29日
發(fā)明者梁小冬, 何利余, 鄧漢坤, 孫學(xué)儉 申請(qǐng)人:梁小冬, 何利余