一种变压器分接头在线显示装置及系统的制作方法

本发明涉及电网配变电技术领域，具体而言，涉及一种变压器分接头在线显示装置及系统。

背景技术：

目前庞大的供配电网络的运行中，电压偏移和电压损失的存在是必然的现象，然而因为配电变压器分接头选择不合理导致的电压偏移过大，对用电设备造成许多不良影响，使配电线路和用电设备产生更大的电能损耗、减少电气设备使用寿命。为了确保用电设备端子上的电压水平，提高供电电压的质量，应尽量减少电压偏移，最好的途径首先是合理选择、调整配电变压器分接头来实现供电质量的最优化。所以为了提高电网的运行电压水平使变压器能够有一个额定的输出电压，大多数是通过改变一次线圈分接头的位置即改变变压器线圈接入的匝数多少，来改变变压器的输出端电压。但对于变压器分接头的位置只能通过现场查看，也不能实时在线监控，不易管理。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种变压器分接头在线显示装置，可使用户实时在线监控变压器分接头的位置，了解变压器的配电状态。

本发明实施例的还提供了一种变压器分接头在线显示系统，通过主站和至少一个变压器分接头在线显示装置通信连接，可使用户实时在线监控不同的变压器的分接头的位置，了解多个不同的变压器的配电状态，方便对多个变压器的配电状态进行管理。

本发明实施例提供的一种变压器分接头在线显示装置，应用于变压器分接头在线显示系统，所述变压器包括高压侧绕组和低压侧绕组，所述变压器分接头在线显示装置包括：电压互感器、开启式电流互感器、信号调理电路、模数转换采集芯片、多个电磁继电器以及处理器，所述电压互感器、所述开启式电流互感器均与所述信号调理电路电连接，所述模数转换采集芯片分别与所述信号调理电路和所述处理器连接，多个所述电磁继电器还与所述模数转换采集芯片连接，所述处理器还连接有显示器；所述电压互感器用于对所述变压器输出的电压进行隔离转换，得到转换后电压，所述开启式电流互感器用于检将所述变压器输出的电流进行隔离转换，得到转换后电流，所述信号调理电路用于将所述转换后电压和所述转换后电流分别进行调整得到调整后电压和调整后电流；所述变压器的低压侧绕组包括多个触点，多个所述电磁继电器与所述多个触点的一一对应设置，多个所述电磁继电器分别用于检测对应的触点是否有电流流过，多个所述电磁继电器对应发出多个不同的开关信号至所述模数转换采集芯片；所述模数转换采集芯片用于将所述调整后电压和所述调整后电流进行模数转换得到电压信号和电流信号，还用于将所述多个不同的开关信号进行模数转换，并发送至处理器；所述处理器用于读取所述电压信号和所述电流信号，依据所述电压信号和所述电流信号计算所述变压器的高压侧绕组对低压侧绕组的变化比例，依据所述变化比例对所述变压器的分接头位置进行计算，并依据模数转换后的多个不同的开关信号对计算结果进行验证，并将计算结果和验证结果发送至所述显示器，所述显示器用于将所述计算结果、所述验证结果以及多个所述电磁继电器的开关状态进行显示。

作为一种实施方式，可选的，多个所述电磁继电器的个数为三个，分别为第一电磁继电器、第二电磁继电器以及第三电磁继电器，所述多个触点的个数为三个，分别为第一触点、第二触点以及第三触点，所述第一触点、所述第二触点以及所述第三触点由所述变压器的低压侧绕组的一端向另一端依次设置，所述第一电磁继电器、所述第二电磁继电器以及所述第三电磁继电器的位置分别与所述第一触点、所述第二触点以及所述第三触点的位置对应；所述第一电磁继电器、所述第二电磁继电器以及所述第三电磁继电器分别检测所述第一触点、所述第二触点以及所述第三触点是否有电流流过；当所述第一触点有电流流过时，所述第一电磁继电器导通，所述第一电磁继电器向所述模数转换采集芯片发出第一开启信号，此时所述变压器的分接头处于所述第一触点和所述第二触点之间的位置或恰好处于第一触点的位置；当所述第二触点有电流流过时，此时第一触点必然有电流流过，所述第一电磁继电器和所述第二电磁继电器均导通，所述第二电磁继电器向所述模数转换采集芯片发出第二开启信号，此时所述变压器的分接头处于所述第二触点和所述第三触点之间的位置或恰好处于第二触点的位置；当所述第三触点有电流流过时，此时所述第一触点和所述第二触点必然有电流流过，所述第一电磁继电器、所述第二电磁继电器以及所述第三电磁继电器均导通，所述第三电磁继电器向所述模数转换采集芯片发出第三开启信号，此时所述变压器的分接头处于低压侧绕组的远离所述第一触点的一端与所述第三触点之间的位置或恰好处于第三触点的位置。

作为一种实施方式，可选的，所述显示器用于显示所述变压器的分接头的位置以及显示所述变压器的参数信息，所述参数信息包括所述变压器记载的铭牌参数。

作为一种实施方式，可选的，还包括存储器，所述存储器与所述处理器电连接，所述存储器用于存储所述变压器的参数信息、所述电压信号、所述电流信号以及所述变压器分接头位置信息。

作为一种实施方式，可选的，所述存储器为FLASH存储芯片，所述处理器为ARM芯片。

作为一种实施方式，可选的，还包括稳压电路，所述稳压电路用于与所述变压器连接，所述稳压电路还分别与所述电压互感器和所述开启式电流互感器连接。

本发明实施例还提供一种变压器分接头在线显示系统，包括变压器分接头在线显示装置和主站，所述变压器分接头在线显示装置包括：电压互感器、开启式电流互感器、信号调理电路、模数转换采集芯片、多个电磁继电器以及处理器，所述电压互感器、所述开启式电流互感器均与所述信号调理电路电连接，所述模数转换采集芯片分别与所述信号调理电路和所述处理器连接，多个所述电磁继电器还与所述模数转换采集芯片连接，所述处理器还连接有显示器；所述电压互感器用于对所述变压器输出的电压进行隔离转换，得到转换后电压，所述开启式电流互感器用于检将所述变压器输出的电流进行隔离转换，得到转换后电流，所述信号调理电路用于将所述转换后电压和所述转换后电流分别进行调整得到调整后电压和调整后电流；所述变压器的低压侧绕组包括多个触点，多个所述电磁继电器与所述多个触点的一一对应设置，多个所述电磁继电器分别用于检测对应的触点是否有电流流过，多个所述电磁继电器对应发出多个不同的开关信号至所述模数转换采集芯片；所述模数转换采集芯片用于将所述调整后电压和所述调整后电流进行模数转换得到电压信号和电流信号，还用于将所述多个不同的开关信号进行模数转换，并发送至处理器；所述处理器用于读取所述电压信号和所述电流信号，依据所述电压信号和所述电流信号计算所述变压器的高压侧绕组对低压侧绕组的变化比例，依据所述变化比例对所述变压器的分接头位置进行计算，并依据模数转换后的多个不同的开关信号对计算结果进行验证，并将计算结果和验证结果发送至所述显示器，所述显示器用于将所述计算结果、所述验证结果以及多个所述电磁继电器的开关状态进行显示。

作为一种实施方式，可选的，所述变压器分接头在线显示装置包括以太网接口，所述处理器与所述以太网接口电连接，所述以太网接口用于接入互联网，使所述处理器的计算结果传输至所述主站。

作为一种实施方式，可选的，所述处理器与所述以太网接口之间设置有隔离电路。

作为一种实施方式，可选的，所述主站用于显示所述处理器的计算结果和至少一个所述变压器分接头在线显示装置对应的变压器的参数信息，还用于发送控制指令至所述变压器分接头在线显示装置

与现有技术相比，本发明的变压器分接头在线显示装置及系统，变压器分接头在线显示装置通过对变压器的电压和电流进行检测，将变压器的参数信息等预先录入至存储器，处理器对采集的变压器的电压值和电流值结合读取的变压器的参数信息进行计算，得到变压器的高压侧绕组对中压侧绕组的比例关系、所述变电器的高压侧绕组对低压侧绕组的比例关系，计算所述变压器的分接头位置，通过多个电磁继电器的输出开关状态，对计算的分接头位置所属的区域进行进一步验证，并将所述变压器的分接头位置在显示器上进行显示，用户能够实时获取变压器的分接头位置。变压器分接头在线显示系统通过主站和至少一个变压器分接头在线显示装置通信连接，能够实现远程监测变压器分接头当前档位状态，在现场变压器分接头的档位状态发生异常时，产生报警，发送处理的指令至变压器分接头在线显示装置，并在显示器上显示，告知工程人员进行现场维修。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明较佳实施例提供的主站与变压器分接头在线显示装置进行交互的示意图。

图2为本发明第一实施例提供的变压器分接头在线显示装置的方框示意图。

图3为本发明第一实施例提供的变压器分接头在线显示装置的多个电磁继电器与多个触点的方框示意图。

图4为本发明第二实施例提供的变压器分接头在线显示装置的方框示意图。

图标：10-变压器分接头在线显示装置；101-电压互感器；102-开启式电流互感器；103-信号调理电路；104-模数转换采集芯片；105-处理器；106-显示器；107-存储器；108-以太网接口；109-稳压电路；110-隔离电路；111-第一电磁继电器；112-第二电磁继电器；113-第三电磁继电器；20-主站；30-变压器；301-第一触点；302-第二触点；303-第三触点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参考图1，是本发明实施例提供的主站20与变压器分接头在线显示装置10进行交互的示意图。本发明实施例提供一种变压器分接头在线显示系统，所述变压器分接头在线显示系统包括一个主站20和多个变压器分接头在线显示装置10，主站20和多个变压器分接头在线显示装置10通信连接。本实施例中，所述主站20与多个变压器分接头在线显示装置10通过互联网连接，能够提高数据传输速率和可靠性。所述变压器分接头在线显示装置10用于对变压器30的分接头位置进行采集显示，并将采集的数据结果上传至主站20，所述主站20可以是个人电脑(personal computer，PC)等。

所述主站20和多个变压器分接头在线显示装置10可以进行数据交互，具体的，变压器分接头在线显示装置10可以将对应采集的变压器的分接头的位置信息以及变压器30的铭牌信息上传至主站20，主站20能够对这些信息信息处理分析，并判断是否异常，通过发送操作指令，使变压器分接头在线显示装置10的一端的操作人员及时处理。

第一实施例

请参考图2，是本发明第一实施例提供的变压器分接头在线显示装置10的方框示意图。所述变压器分接头在线显示装置10包括电压互感器101、开启式电流互感器102、信号调理电路103、模数转换采集芯片104、处理器105、存储器107以及显示器106，所述电压互感器101、所述开启式电流互感器102均与所述信号调理电路103电连接，所述模数转换采集芯片104分别与所述信号调理电路103和所述处理器105连接，所述显示器106和所述存储器107均与所述处理器105连接。

所述电压互感器101和所述开启式电流互感器102均直接与变压器30连接，所述电压互感器101用于对所述变压器输出的电压进行隔离转换，得到转换后电压，所述开启式电流互感器102用于将所述变压器输出的电流进行隔离转换，得到转换后电流。所述电压互感器101和所述开启式电流互感器102还与信号调理电路103连接，分别将转换后电压和转换后电流传送至所述信号调理电路103。

所述信号调理电路103用于将所述转换后电压和所述转换后电流分别进行调整得到调整后电压和调整后电流。

所述模数转换采集芯片104用于将所述调整后电压和所述调整后电流进行模数转换得到电压信号和电流信号，所述电压信号和所述电流信号为数字信号。

所述处理器105可以对所述电压信号和所述电流信号进行检测，依据此电压信号和所述电流信号以及所述电压互感器101、开启式电流互感器102的规格，可以计算出变压器30的电压值和电流值。所述变压器30包括高压侧绕组和低压侧绕组，依据所述电压值和所述电流值，计算所述变压器30的高压侧绕组对低压侧绕组的变化比例，再依据所述变化比例对所述变压器的分接头位置进行计算，并将计算结果发送至所述显示器106。

所述变化比例可以通过公式

$k_{12}=\frac{U_1-(P_1{R}_1+Q_1{X}_1)/U_1}{U_2+(P_2{R}_2+Q_2{X}_2)/U_2},$

进行计算，其中，k₁₂表示变化比例所述I₁、I₂和U₁、U₂分别为变压器30的高压侧绕组和低压侧绕组的电压值和电流值，P₁、P₂和Q₁、Q₂分别为变压器30高、低两侧的有功功率和无功功率，R₁、R₂和X₁、X₂分别为变压器30高、低两侧绕组等值阻抗值的实部和虚部。I₁和U₁的值可以从变压器30中读取，I₂和U₂可以依据处理器105的计算结果得到，变压器30的有功功率和无功功率以及等值阻抗值的实部和虚部的计算方式为现有技术，在此不再赘述。

请参考图3，是本发明实施例提供的变压器分接头在线显示装置10的多个电磁继电器与多个触点的方框示意图。所述变压器分接头在线显示装置10还包括多个电磁继电器，所述变压器30的低压侧绕组设置有多个触点。如图3所示，本实施例中，所述电磁继电器的个数为三个，分别为第一电磁继电器、第二电磁继电器以及第三电磁继电器，所述多个触点的个数为三个，分别为第一触点、第二触点以及第三触点，所述第一触点、所述第二触点以及所述第三触点由所述变压器的低压侧绕组的一端向另一端依次设置，所述第一电磁继电器、所述第二电磁继电器以及所述第三电磁继电器的位置分别与所述第一触点、所述第二触点以及所述第三触点的位置对应。

所述第一电磁继电器、所述第二电磁继电器以及所述第三电磁继电器分别检测所述第一触点、所述第二触点以及所述第三触点是否有电流流过。

当所述第一触点有电流流过时，所述第一电磁继电器导通，所述第一电磁继电器向所述模数转换采集芯片发出第一开启信号，此时所述变压器的分接头处于所述第一触点和所述第二触点之间的位置或恰好处于第一触点的位置。

当所述第二触点有电流流过时，此时第一触点必然有电流流过，所述第一电磁继电器和所述第二电磁继电器均导通，所述第二电磁继电器向所述模数转换采集芯片发出第二开启信号，此时所述变压器的分接头处于所述第二触点和所述第三触点之间的位置或恰好处于第二触点的位置。

当所述第三触点有电流流过时，此时所述第一触点和所述第二触点必然有电流流过，所述第一电磁继电器、所述第二电磁继电器以及所述第三电磁继电器均导通，所述第三电磁继电器向所述模数转换采集芯片发出第三开启信号，此时所述变压器的分接头处于低压侧绕组的远离所述第一触点的一端与所述第三触点之间的位置或恰好处于第三触点的位置。

模数转换采集芯片可以将多个不同的开关信号，经过模数转后发送至处理器，本实施例中，所述多个不同的开关信号为第一开启信号、第二开启信号以及第三开启信号。

处理器可以依据所述第一开启信号、第二开启信号以及第三开启信号可以得到变压器的分接头的所处的位置区间，可以将依据所述变压器30的高压侧绕组对低压侧绕组的变化比例，计算的所述变压器的分接头位置的结果进行验证，判断其计算结果对应的分接头位置是否处于对应的位置区间？如果是，则无异常，并将计算结果发送至所述显示器，如果否，则生成异常信息，并发送至显示器。

处理器105可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述处理器105可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。本实施例中，所述处理器105优选为ARM芯片。

所述存储器107用于存储所述变压器30的参数信息、所述电压信号、所述电流信号以及所述变压器分接头位置信息。所述变压器30的参数信息包括所述变压器30记载的铭牌参数，例如，所述铭牌参数可以包括变压器30的规格、额定电压、额定功率等。

其中，存储器107可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。优选的，所述存储器107为FLASH存储芯片。

所述显示器106用于将所述处理器105发送的计算结果进行显示，还用于显示所述变压器30的分接头的位置、所述验证结果、第一开启信号、第二开启信号、第三开启信号以及所述变压器30的参数信息，所述参数信息包括所述变压器记载的铭牌参数等。

所述显示器106可以通过CAN总线与所述处理器105连接，对应的所述处理器105需要连接一个CAN总线接口。由于变压器30是在室外，而显示器106为了方便用户观看，会安装于较近的室内(0-1km)，CAN总线最大可达10千米的通讯距离，可满足使用要求。

所述处理器105还连接有以太网接口108，所述以太网接口108采用内置TCP或IP协议的集成芯片，采用以太网TCP或IP通讯方式，能够提高变压器分接头在线显示装置10与主站20之间数据传输速率和可靠性。

第二实施例

请参考图4，是本发明第二实施例提供的变压器分接头在线显示装置10的方框示意图。本实施例与第一实施例的区别在于，本实施例的变压器分接头在线显示装置10还包括稳压电路109和隔离电路110，所述稳压电路109设置于所述变压器30和所述电压互感器101及开启式电流互感器102之间。所述稳压电路109一端与所述变压器连接，还分别与所述电压互感器101和所述开启式电流互感器102连接。设置所述稳压电路109的目的在于，使所述电压互感器101和所述开启式电流互感器102的电压更加稳定，变压器分接头在线显示装置10对变压器30的分接头位置的检测更加准确。

所述隔离电路110设置于所述处理器105与所述以太网接口108之间，由于隔离电路110的存在，不会因为变压器分接头在线显示装置10内部故障影响外电网正常运行和站内局域网的正常通讯。

综上所述，本发明通过对变压器的电压和电流进行检测，将变压器的参数信息等预先录入至存储器，处理器对采集的变压器的电压值和电流值结合读取的变压器的参数信息进行计算，得到变压器的高压侧绕组对中压侧绕组的比例关系、所述变电器的高压侧绕组对低压侧绕组的比例关系，计算所述变压器的分接头位置，通过多个电磁继电器的输出状态，对计算的分接头位置进行验证，将所述变压器的分接头位置在显示器上进行显示，用户能够实时获取变压器的分接头位置。通过主站和至少一个变压器分接头在线显示装置通信连接，能够实现远程监测变压器分接头当前档位状态，在现场变压器分接头的档位状态发生异常时，产生报警，发送处理的指令至变压器分接头在线显示装置，并在显示器上显示，告知工程人员进行现场维修。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。