一种带有智能掌上终端和后台分析主站的单相调压变压系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种带有智能掌上终端和后台分析主站的单相调压变压系统，包括单相调压控制器、交流接触器、稳压逆变管理器、单相自耦变压器和塑壳断路器，特点为单相调压控制器与交流接触器连接，塑壳断路器与稳压逆变管理器连接，稳压逆变管理器与交流接触器连接，交流接触器与单相自耦变压器连接；单相调压控制器包括主控MCU、数据采集模块、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块，数据采集模块、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块分别与主控MCU连接；智能掌上终端通过无线通讯模块与单相调压控制器连接；后台分析主站通过GPRS通讯模块与单相调压控制器连接。采集单相线路的交流电压信息并能调压。
【专利说明】一种带有智能掌上终端和后台分析主站的单相调压变压系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种变压器，尤其涉及一种带有智能掌上终端和后台分析主站的单相调压变压系统。
【背景技术】
[0002]农村配网中0.4KV馈线在中低压配电网络中处于电网末端，直接和用户相连。在农村低电网中本身就存在用户接线线径细、线路长、负荷分配不合理等情况。近几年，随着家电三下乡的大力推广，农村家庭在原有的用电环境下，大量的大功率单相用电设备进入平常百姓家庭，加大了农村用电的不稳定性，使得线路末端电压偏小，无法正常启动用电设备，造成用电困扰。
[0003]因此，如何提高农村配网电能质量，如何改善末端用户的用电质量，如何保护末端用户的电器设备，已是农村中低压配电网络中的重点问题。开发出一种带有智能掌上终端和后台分析主站的单相调压变压系统，是解决上述问题的有效方法。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于，针对上述发现的问题，提供一种带有智能掌上终端和后台分析主站的单相调压变压系统。实现了可以自动通过单相调压控制器采集线路电压分析比较，发出相应指令自动调节各个通道交流接触器开合闸来改变分接开关档位从而改变单相自耦变压器二次侧电压输出稳定在合格电压的系统。它可以根据实际线路电压环境设置相应的调节比例，对输入电压进行自动调节，特别适用于压降大、低电压严重的单相线路，将这种单相调压变压装置串联在0.4kV线路的后端，在一定范围内对单相线路电压进行调整，保证用户的供电电压合格，减少低压电器的损坏。
[0005]本实用新型的目的是这样实现的，所述的一种带有智能掌上终端和后台分析主站的单相调压变压系统，包括单相调压控制器、交流接触器、稳压逆变管理器、单相自耦变压器和塑壳断路器，其特征在于，还包括智能掌上终端和后台分析主站，所述的单相调压控制器与交流接触器用铜导线连接，塑壳断路器与稳压逆变管理器用铜导线连接，稳压逆变管理器与交流接触器用铜导线连接，交流接触器与单相自耦变压器用铜导线连接；所述的单相调压控制器包括主控MCU、数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块，所述的数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块分别与主控MCU连接；所述的智能掌上终端通过无线通讯模块与单相调压控制器进行无线对接；所述的后台分析主站通过GPRS通讯模块与单相调压控制器进行无线对接。
[0006]所述的稳压逆变管理器包括开关电源模块和逆变器，所述开关电源模块与逆变器采用铜导线连接；其中的开关电源模块是将采集的单相线路上的交流电压调整为12V的直流电压，其中的逆变器是把单相线路上采集的交流电压通过开关电源模块调整为12V直流电压后再次转换成稳定合格的220V交流电压。
[0007]本实用新型的优点:本实用新型的单相调压变压器装置采集单相线路上的交流电压信息，可以自动通过跟踪线路电压变化，通过单相调压控制器逻辑运算分析比较，对相应通道的交流接触器发出动作指令，并驱动相应通道的交流接触器开合闸来改变单相自耦式变压器的串励线圈分接档位，从而改变单相自耦变压器的电压变比，达到调整电压的目的。
[0008]本实用新型在正常闭合塑壳断路器时，单相线路上的不合格交流电压通过稳压逆变管理器后稳定在合格的220V电压供给各个通道的交流接触器使用，确保交流接触器开关不会因为电压过低或过高而引起不可靠动作；保证输出稳定的控制电压供交流接触器的稳定可靠运行，确保单相调压变压器装置的稳定运行。
[0009]本实用新型采用单相调压变压器装置、智能掌上终端及后台分析主站连接构成一体化系统，方便使用者进行设置参数、手动控制及获取单相调压变压器装置的各种实时与历史运行数据、现场抄读观察单相调压变压器装置的运行状态；智能掌上终端通过433MHz无线通讯模块与单相调压变压装置中的单相调压控制器进行无线对接；智能掌上终端可以方便使用者对单相调压变压装置进行参数设置、手动控制及各种实时与历史运行数据的采集，方便现场抄读观察单相自耦变压器、交流接触器的开合闸运行状态；通过GPRS与后台分析主站进行实时通讯，了解单相调压变压器装置的运行状态，并结合历史数据进行决策分析。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型实施例的单相调压变压装置结构图。
[0011]图2是本实用新型实施例的单相调压控制器的结构图。
[0012]图3为本实用新型实施例的稳压逆变管理器的内部结构原理框图。
[0013]图4为本实用新型实施例的单相调压变压装置的工作原理框图。
[0014]图5为本实用新型实施例结合智能掌上终端的系统结构图。
[0015]图6为本实用新型实施例结合后台分析主站的系统结构图。
[0016]图7为本实用新型实施例结合智能掌上终端和后台分析主站的系统结构图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本实用带有智能掌上终端和后台分析主站的单相调压变压系统拓补图和工作原理及工作过程进行详细说明:
[0018]如图1所示，本实用新型所述实施例的单相调压变压装置结构图。图中:单相调压控制器1，交流接触器2，稳压逆变管理器3，单相自耦变压器4，塑壳断路器5。其中单相调压控制器I为现有技术也可以为采用本实用新型下面所述的专有技术。其中单相调压控制器I与交流接触器2用铜导线连接，塑壳断路器5与稳压逆变管理器3用铜导线连接，稳压逆变管理器3与交流接触器2用铜导线连接，交流接触器2与单相自耦变压器4用铜导线连接，所述的交流接触器2可以采用两个或两个以上的交流接触器并联组成。单相调压控制器I自动跟踪单相线路上的电压变化来控制相应通道的交流接触器2开合闸以改变单相自耦变压器中的分接抽头位置，从而改变单相自耦变压器变比，来改变单相自耦变压器4的有效匝数，即改变单相自耦变压器的电压比，从而实现调压的目的。稳压逆变管理器3能把从塑壳断路器5的火线L和零线N输入的不稳定电压调整为稳定的输出电压供给交流接触器2使用，确保了交流接触器2的可靠运行。
[0019]如图2所示，本实用新型所述实施例的单相调压控制器的结构图，包括主控MCU、数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块，所述的数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块分别与主控MCU连接，如图7所示，所述的智能掌上终端通过无线通讯模块与单相调压控制器进行无线对接；所述的后台分析主站通过GPRS通讯模块与单相调压控制器进行无线对接。上述具体各部件模块及功能如下:
[0020]I)主控MCU:采用现有市售产品，完成传输与控制、并发出控制信号驱动交流接触器驱动模块进行调压动作，这些校准分析及计算程序为一般技术人员能实现的。
[0021]2)数据采集模块:它包括电能计量芯片和信号处理电路，电能计量芯片采用高精度AD芯片，高精度AD芯片作为电压电流计量使用，信号处理电路的作用是将输入的电压电流信息调理成高精度AD芯片内能做精确模拟数字转换及计算的信号，再将结果定时传送给主控MCU，此部分采用了专业的高精度AD芯片。高精度AD芯片和信号处理电路为现有技术。
[0022]3)温度采集模块:单相调压控制器温度分为两部分，一部分采集单相调压控制器的自身温度采用常规的热敏电阻(探头)，AD采样分压值，快速响应温度变化，常规的热敏电阻(探头)为现有市售产品。一部分采集整机的温度采用PtlOO钼电阻，外接直接挂在箱体内沿的面壁上可以快速响应温度变化，所述的PtlOO钼电阻为现有市售产品。
[0023]4)数据存储器:此模块对各种实时与历史运行数据进行存储及查询，可以采用各类存储介质，为现有技术。
[0024]5)无线通讯模块:此模块为433无线通讯。通过433无线通讯和智能掌上终端进行数据对接交互。
[0025]6) GPRS通讯模块:此模块为GPRS通讯。通过GPRS通讯和后台分析主站进行实时数据交互。从而实现远程或本地遥控、遥调、遥测等功能。
[0026]7)交流接触器驱动模块:此模块为一般开关电路，当主控MCU发出控制信号指令时，供电电源提供12V的电压供给开关电路使用，使得开关电路闭合，这些开关电路为一般技术人员能实现的。
[0027]如图3所示，本实用新型的稳压逆变管理器内部结构原理框图，稳压逆变管理器包括图中的开关电源模块31和逆变器32，所述开关电源模块31与逆变器32采用铜导线连接。其中的开关电源模块31是将采集的单相线路上的交流电压调整为12V的直流电压，开关电源模块31为一般技术人员实现的技术产品。其中的逆变器32是把单相线路上采集的交流电压通过开关电源模块31调整为12V直流电压后再次转换成稳定合格的220V交流电压，逆变器为市面上现有产品。
[0028]如图4所示，本实用新型实施例的单相调压变压装置的具体工作原理框图，其中单相调压变压器装置包含交流接触器、单相自耦变压器、塑壳断路器、稳压逆变管理器和单相调压控制器。其中稳压逆变管理器包含开关电源模块和逆变器，单相线路上的火线L、零线N通过铜导线接入稳压逆变管理器的开关电源模块后，开关电源模块将采集的单相线路上的交流电压调整为12V的直流电压，稳压逆变管理器中的逆变器把调整后的12V直流电压再次转换成稳定合格的220V交流电压供给相应通道的交流接触器使用，确保了交流接触器的稳定可靠运行；单相调压控制器包含主控MCU、数据采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块、温度采集模块和交流接触器开关驱动模块，单相线路上的火线L、零线N接入单相调压控制器的数据采集模块后，通过数据采集模块的信号处理电路调理后送入数据采集模块的电能计量芯片，主控MCU通过SPI通信总线控制电能计量芯片(高精度AD芯片)对通过数据采集模块的信号处理电路调理成电能计量芯片可用的信号做精确模拟数字转换及计算，以便获得单相电压偏低或偏高等信息，再通过SPI通信总线将单相电压偏低或偏高等信息定时传送给主控MCU，主控MCU再经过调整算法，计算出合适的单相自耦变压器档位形成相应的逻辑控制信号，该合适的单相自耦变压器档位是指把线路上的不合格电压调整为合格电压的档位。主控MCU把计算出合适的调整档位策略由I/O 口发出逻辑控制信号，经交流接触器开关驱动模块转换为具有驱动交流接触器动作能力的控制信号，驱动相应通道的交流接触器的开合闸来改变单相自耦式变压器的串励线圈与变压器绕组的分接位置，从而改变单相自耦变压器变比，达到调整电压的目的。其中合格的电压为198疒235V之间，如单相自耦变压器的第I个档位是调整+25V，单相自耦变压器的第2个档位是调整+40V，该单相自耦变压器的档位根据实际需要定义可以无限扩展。如根据以上定义的单相自耦变压器的第I个档位是调整+25V，单相自耦变压器的第2个档位是调整+40V。若单相线路上的电压为195V时，此时合适的单相自耦变压器档位为第I档，合适的调整档位策略就是发出驱动单相自耦变压器在第I档位闭合的控制信号；若线路上的电压为180V时，此时合适的单相自耦变压器档位为第2档，合适的调整档位策略就是发出驱动单相自耦变压器在第I档位闭合的控制信号，以上为合适的单相自耦变压器档位和合适的调整档位策略说明。其中一个独立交流接触器进线端Inl，In2直接连接进线侧的单相线路上的火线L、零线N上，出线端O1,02直接连接出线侧的单相线路上的火线L、零线N，其控制端K1, K2连接单相调压控制器的交流接触器驱动模块上的出线端Ku KN。其中单相调压控制器中的数据采集模块通过铜导连接到进线侧的单相线路的火线，零线以及单相调压变压装置的塑壳断路器，当单相调压控制器的数据采集模块采集单相线路上的电压为合格电压时，主控MCU对交流接触器驱动模块发出指令，闭合独立交流接触器并断开连接至单相自耦变压器分接档位的交流接触器，此时单相调压变压器装置处于断开状态，线路正常供电；当单相调压控制器的数据采集模块采集到塑壳断路器输出端无电压时，主控MCU对交流接触器驱动模块发出指令，闭合独立交流接触器，此时单相调压变压装置处于断开状态，线路正常供电。
[0029]如图5所示，本实用新型采用单相调压变压装置和智能掌上终端构成一体化系统；智能掌上终端通过433MHz无线通讯模块与单相调压变压装置中的单相调压控制器进行无线对接；智能掌上终端可以方便使用者对单相调压变压装置进行参数设置、手动控制及各种实时与历史运行数据的采集，方便现场抄读观察单相自耦变压器、交流接触器的开合闸运行状态。
[0030]如图6所示，本实用新型采用单相调压变压装置和GPRS后台分析主站构成一体化系统。后台分析主站通过GPRS通讯模块与单相调压变压装置的单相调压控制器进行无线对接；后台分析主站可以方便使用者对单相调压变压装置进行参数设置、手动控制及各种实时与历史运行数据的采集，方便现场抄读观察单相自耦变压器、交流接触器的开合闸运行状态。
[0031]如图7所示，本实用新型采用单相调压变压装置、智能掌上终端和后台分析主站构成一体化系统。智能掌上终端可以通过433MHz无线通讯模块与单相调压变压装置进行无线对接，智能掌上终端还可以与后台分析主站进行对接，后台分析主站也通过GPRS通讯模块与单相调压变压装置的单相调压控制器进行无线对接；智能掌上终端和后台分析主站可以同时对单相调压变压装置进行参数设置、手动控制及各种实时与历史运行数据的采集，方便现场抄读观察单相自耦变压器、交流接触器的开合闸运行状态，同时后台分析主站也可以对智能掌上终端进行参数配置及设置。
【权利要求】
1.一种带有智能掌上终端和后台分析主站的单相调压变压系统，包括单相调压控制器、交流接触器、稳压逆变管理器、单相自耦变压器和塑壳断路器，其特征在于，单相调压控制器与交流接触器用铜导线连接，塑壳断路器与稳压逆变管理器用铜导线连接，稳压逆变管理器与交流接触器用铜导线连接，交流接触器与单相自耦变压器用铜导线连接，所述的交流接触器采用两个或两个以上的交流接触器并联组成，单相调压控制器自动跟踪单相线路上的电压变化来控制相应通道的交流接触器开合闸以改变单相自耦变压器中的分接抽头位置，从而改变单相自耦变压器变比，来改变单相自耦变压器的有效匝数，稳压逆变管理器能把从塑壳断路器的火线L和零线N输入的不稳定电压调整为稳定的输出电压供给交流接触器使用；所述的智能掌上终端通过无线通讯模块与单相调压控制器进行无线对接；所述的后台分析主站通过GPRS通讯模块与单相调压控制器进行无线对接。
2.根据权利要求1所述的一种带有智能掌上终端和后台分析主站的单相调压变压系统，其特征在于，稳压逆变管理器包括开关电源模块和逆变器，所述开关电源模块与逆变器采用铜导线连接；其中的开关电源模块是将采集的单相线路上的交流电压调整为12V的直流电压，其中的逆变器是把单相线路上采集的交流电压通过开关电源模块调整为12V直流电压后再次转换成稳定合格的220V交流电压。
【文档编号】H02J13/00GK203747419SQ201320778589
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2013年12月1日 优先权日:2013年12月1日
【发明者】易智勇, 刘何志伟, 王功焰 申请人:福建阳谷智能技术有限公司