[发明专利]一种智能控制多台变压器自动投切装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能控制装置，尤其是一种智能控制多台变压器自动投切装置。

背景技术

由于企业各部门的用电是随机的，且昼夜负荷不均匀、季节不同变压器的运行方式也不尽相同，导致变压器在很多时候都处在轻载或空载运行状态。变压器的功率因数因此下降、电流增大，电流在流经变压器和线路时将产生较大的功率损耗，不仅使工厂电力系统总的有功损耗增大，也加速了变压器的绝缘老化。本智能控制多台变压器自动投切装置，能根据工厂负荷变化情况，合理地控制变压器的台数，使变压器尽量处于经济运行状态，以达到节能目的。该自动投切装置是采用美国Intel 公司设计制造的MSC — 51 系列中的80C51 芯片来控制变压器的接通和关断。同时，本文也对变压器磁路上的损耗进行了分析并提出了相应的节能措施，主要是对变压器的铁心制造采用了新材料、新工艺、新结构等，并进行了节能方面的分析和论述。

发明内容

为了克服各部门的用电是随机的，且昼夜负荷不均匀、季节不同变压器的运行方式也不尽相同，导致变压器在很多时候都处在轻载或空载运行状态。使工厂电力系统总的有功损耗增大，也加速了变压器的绝缘老化。本发明提供一种智能控制多台变压器自动投切装置，该装置不仅能实际应用到远距离自动投切设备，而且能够经济合理地运行、降低变压器自身损耗。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：本智能控制多台变压器自动投切装置适用于大、中型工厂的供电网络，预设被控系统的容量为10MW，变压器一次侧电压为10KV。本装置的控制部分选用由Intel 公司研制生产的MSC-51系列单片机中的80C51 芯片，采用新型的硬件、时钟程序和键盘程序的设定。

本发明的有益效果是：该装置不仅能实际应用到远距离自动投切设备，而且能够经济合理地运行、降低变压器自身损耗。

具体实施方案

一、智能控制变压器自动投切装置设计原理

本文设计的变压器自动投切装置，主要以80C51 为核心，由电流互感器、取样电阻、比较器、LED 显示器、定时时钟电路等外围电路组成控制系统。

   在变压器的高压部分加入设计的智能投切系统，此系统包括了个定时系统和测功率备用变压器自动投切装置两个模块。其中电源处的总开关使用手动开关，常用动力变压器和常用照明变压器都是直接接入电源线路中，不与控制系统相连接。而自动投切装置主要是控制白天动力变压器和备用动力变压器。

    工厂一般都是白天用电负荷大，晚上负荷小，基本趋向于0，这会使变压器晚上在大多时间内进行轻载甚至空载运行，不仅使功率因数下降还使得电能大量流失。设计变压器定时自动投切装置主要是根据工厂的上下班时间，利用时钟电路在下班后能够自动关断并联运行的变压器中的白天动力变压器，提高变压器的运行效率。如果遇到工厂加班等情况可以直接使用键盘重新设置关断时间，达到节约电能的目的。

用电量大的工厂大多会使用备用变压器，怎样合理的使用备用变压器也是变压器节能的一个途径，变压器测量功率自动投切装置是使用电流互感器、取样电阻对常用动力变压器的功率测量后送入比较器进行比较，预先设定白天动力变压器负荷达到总容量的90%，如大于90%时备用变压器就会自动投入使用。

此系统可靠性高，且操作简单方便。

二、自动投切装置硬件设计

本系统硬件进行模块化设计。模块包括电流信号采集部分，LED 显示部分，继电器部分，以及其他硬件模块等组成。其中，由于电流互感器输出的电流信号本身就很高，接取样电阻可将电流信号转化为电压信号，所以没有在后边添加信号放大部分。在实验系统中，由于程80C51内部集成程序存储器已经够用，所以没有再外部添加外部存储部分。电流通过电流互感器后经过取样电阻电流信号变为电压信号，经过比较器比较后，当三个并联支路中白天动力变压器的使用功率超过变压器总容量的90%时，就会将信号输送到芯片80C51 中P3.2 口的中断引脚INTT1，芯片由带地址锁存的外扩并行数据输出口输出高电平后输送给继电器驱动装置ULN2003后，经过二极管9013放大后驱动控制工厂备用变压器的回路的继电器闭合，经过CON10 的4、5 引脚接线连接变压器的主触头，触头动作闭合后，备用变压器自动投入使用。

电流信号的采集方案：