專利名稱：一種10kv變壓器防盜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及變壓器附屬監(jiān)測設(shè)備，具體涉及一種用于室外的10kV變壓器監(jiān)測及防
盜裝置。
背景技術(shù)：
變壓器包括10KV、 35KV和220KV等等，其中，35KV和220KV等型號的大型變壓器通 常設(shè)置在變電站內(nèi)，而10KV變壓器主要用于在野外環(huán)境進行變電作業(yè)。傳統(tǒng)意義上對10KV 變壓器的管理和維護，是由工作人員攜帶梯子等工具到野外5見場去監(jiān)測，而對于變壓器的 防盜則存在一定的難度。由于IOKV變壓器通常都安裝在郊區(qū)或偏遠山區(qū)，這些地區(qū)通常 人煙稀少，且離變電站較遠，因而常給不法分子以可乘之IJI，變壓器被盜5見象經(jīng)常出現(xiàn)。 當(dāng)變壓器被盜后，由于變壓器管理人員不能及時發(fā)現(xiàn)，常常會造成電網(wǎng)小范圍、甚至大范 圍斷電，給人門的日常生產(chǎn)和生活帶來一定的負面影響，同日寸給電網(wǎng)穩(wěn)定運fi^及維護上造 成較大的經(jīng)濟損失。因此，10kV變壓器監(jiān)測及防盜問題成為業(yè)內(nèi)人士有待解決的課題。
目前，已有的變壓器監(jiān)測裝置性能單一，監(jiān)測方法比較落后。如現(xiàn)有的變壓器監(jiān)測裝 置主要采用位移開關(guān)、紅外監(jiān)測、油位監(jiān)測以及雷達探測的方法來判斷變壓器是否工作正 常和判斷變壓器是否被盜。但在實際應(yīng)用過程中，現(xiàn)有的在線監(jiān)領(lǐng)嘰置在防盜功能上仍然 存在以下不足1)采用位移開關(guān)進行監(jiān)測，不法分子只要多加注意，就可輕松欺騙監(jiān)控 裝置，不能有效起到防盜的作用；2)采用紅外監(jiān)測方式的監(jiān)測裝置，其通過紅外掃描的 方式來判斷變壓器是否發(fā)生移動，由于該種監(jiān)測裝置易受光鄉(xiāng)戈強弱的影響，因此防盜報警 的準(zhǔn)確性不高；3)由于不法分子盜竊變壓器主要是為了盜竊變壓器內(nèi)的銅等金屬物，盜 竊過程中需要將變壓器內(nèi)的油放出，因此釆用油位監(jiān)測方式的監(jiān)測裝置，能夠準(zhǔn)確監(jiān)測變 壓器是否被盜，但由于目前市場上的這類監(jiān)測裝置通常只是纟各油位監(jiān)測接口直接安裝在變 壓器上，因而監(jiān)測接口靈活性較低，且需要特種變壓器支持，增加了變壓器的防盜監(jiān)測成 本；且這種監(jiān)測裝置只能用于防盜監(jiān)測，不能用于故障監(jiān)測，功能較單一，不適合大范圍 推廣使用；4)采用雷達探測方式的防盜裝置，其報警準(zhǔn)確無誤，但是其j介格昂貴，不適 合電力公司大批量采購安裝，不利于大量實際應(yīng)用和推廣。因此，急需研制出功能多樣， 監(jiān)測數(shù)據(jù)精度高、報警信息準(zhǔn)確和安裝方便的10kV變壓器監(jiān)領(lǐng)lj及防盜裝置。
實用新型內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實用新型的目的是提供一種監(jiān)測數(shù)據(jù)精度高、報警 信息準(zhǔn)確，具有常規(guī)監(jiān)測和防盜功能的IOKV變壓器防盜裝置。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的 一種10KV變壓器防盜裝置，其特征在于，包括位 移檢測模塊、電流電壓檢測模塊、電源管理模塊、GPRS模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，位移檢測模 塊和電流電壓檢測模塊的輸出端分別連接數(shù)據(jù)分析模塊的輸入端，數(shù)據(jù)分析模塊的輸出端 通過GPRS模塊與天線連接；電源管理模塊為位移檢測模塊、電流電壓檢測模塊、GPRS模 塊和數(shù)據(jù)分析模塊提供電源；
其中，位移檢測模塊與超聲波傳感器電連接檢測變壓器位移；電流電壓檢測模塊采用 CS5463為核心的電流電壓單相電源系統(tǒng)，檢測變壓器的電流電壓輸出情況；
所述超聲波傳感器由與非門74LS00和LM386組成超聲波發(fā)射電路，用74LS00構(gòu)成多 諧振蕩器，通過調(diào)節(jié)20k的電位器，可產(chǎn)生超聲波發(fā)射的40kHz信號，其中U3A為驅(qū)動器， 電路振蕩頻率f"l/2. 2RC，控制信號由U2A輸入；采用6非門芯片CD4069。
所述數(shù)據(jù)分析模塊由低功耗8位MEGA16L芯片、聯(lián)接在該芯片上的XTAL1端的 7.3728M晶體振蕩器及振蕩電容組成。
所述電源管理模塊釆用外部電源和可充電鋰電池進行供電；所述電源管理模塊內(nèi)含有 智能電源選擇裝置。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下優(yōu)點
1、 本裝置采用先進的數(shù)據(jù)分析模塊、位移檢測模塊和電流電壓檢測模塊，通過GPRS 模塊傳到控制監(jiān)測中心，能實時在線檢測，方便管理人員對變壓器出現(xiàn)的各種情況進行管 理；能夠測試變壓器系統(tǒng)中的異常情況，判斷出變壓器是否產(chǎn)生異常位移，并根據(jù)異常情 況發(fā)出故障、被盜或檢修報警信號，尤其適用于10KV變壓器的監(jiān)測和防盜。
2、 本裝置采用低功耗的單片機，可在外界電源切斷的情況下依靠電源管理模塊的鋰 電池長時間工作；同時其超聲波傳感器監(jiān)測的方式，具有安裝方便，可靠性高的特點。
3、 本裝置采用現(xiàn)有成熟的電子元件、模塊和芯片，具有性能可靠、測量精度高的特點。
4、 本裝置具有測量數(shù)據(jù)多、性價比高、實時性好、報警準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點，解決了目 前電力系統(tǒng)中監(jiān)測野外環(huán)境作業(yè)的IOKV變壓器的難題，能準(zhǔn)確、及時的報告當(dāng)前10KV變 壓器的工作狀態(tài)防止發(fā)生盜竊現(xiàn)象，保證供電安全。
5、 本裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，可長時間在野外作業(yè)，適合電力企業(yè)大量采購用于野外作業(yè)的IOKV變壓器實時在線監(jiān)測和防盜，降低電力公司防盜成本、促進用電安全。

圖1是本實用新型一種10kV變壓器防盜裝置的原理方框圖； 圖2為本實用新型10kV變壓器防盜裝置的一種數(shù)據(jù)分析模塊電路圖3為本實用新型10kV變壓器防盜裝置的一種GPS模塊電路圖4為本實用新型10kV變壓器防盜裝置的一種超聲波接收和發(fā)射電路圖； 圖5為本實用新型10kV變壓器防盜裝置的一種的電源管理模塊電路圖； 圖6為本實用新型10kV變壓器防盜裝置的一種電流電壓檢測模塊電路圖7為本實用新型10kV變壓器防盜裝置的數(shù)據(jù)分析模塊的工作流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。
如圖1所示， 一種10kV變壓器防盜裝置，主要包括位移檢測模塊l、電流電壓檢測模 塊2、電源管理模塊3、 GPRS模塊4和數(shù)據(jù)分析模塊5;位移檢測模塊l和電流電壓檢測 模塊2的輸出端分別連接接數(shù)據(jù)分析模塊5的輸入端，數(shù)據(jù)分析模塊5的輸出端通過GPRS 模塊4與天線連接，將處理信號向監(jiān)測中心發(fā)射，監(jiān)測中心設(shè)有相應(yīng)的GPRS接收裝置； 電源管理模塊3為本實用新型中位移檢測模塊1、電流電壓檢測模塊2、 GPRS模塊4和數(shù) 據(jù)分析模塊5提供電源。圖中，省略本裝置的殼體及外部結(jié)構(gòu)。
其中，位移檢測模塊l與設(shè)于10kV變壓器上的超聲波傳感器電連接，檢測10kV變壓 器位移變化情況，并輸出給數(shù)據(jù)分析模塊5;電流電壓檢測模塊2電連接10kV變壓器的輸 出端，檢測的電流電壓輸出情況，并輸出給數(shù)據(jù)分析模塊5。
參見圖3，本實用新型的數(shù)據(jù)分析模塊5采用基于MEGA16L處理器進行分析和處理， 實時監(jiān)測10KV變壓器的工作情況，數(shù)據(jù)分析模塊5對電流電壓檢測模塊2和位移檢測模 塊1輸入的數(shù)據(jù)進行實時分析和計算，根據(jù)分析和計算的結(jié)果作出對異常情況判斷，并以 報警信號的形式將異常結(jié)果通過GPRS模塊傳送到監(jiān)制中心進行報警，監(jiān)控中心工作人員 再根據(jù)報警信號的類型作出相應(yīng)的處理。數(shù)據(jù)分析模塊中MEGA16L為低耗能芯片，當(dāng)變 壓器出現(xiàn)故障而斷電時，電源管理器能夠支持MEGA16L工作較長的時間。GPRS模塊4可 采用圖2類型的產(chǎn)品，其為現(xiàn)有技術(shù)，在此不做詳細描述。
本實用新型裝置中的位移檢測模塊1用于檢測10kV變壓器與超聲波傳感器之間的距 離，以此來判斷變壓器是否被盜。參見圖4，可由與非門7禮S00和LM386組成一種超聲波發(fā)射電路，用74LS00構(gòu)成多諧振蕩器，通過調(diào)節(jié)20k的電位器，可產(chǎn)生超聲波發(fā)射的40kHz 信號，其中U3A為驅(qū)動器，電路振蕩頻率f^l/2.2RC，控制信號由U2A輸入。為增大超聲 波的發(fā)射頻率，本設(shè)計利用了單運放LM386，發(fā)射距離可達4m。超聲波傳感器中的接收頭 采用與發(fā)射頭T配對的超聲波接收器R，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘枺粸榱诉M行 信號的整形，在設(shè)計中的CM0S電平的6非門芯片CD4069,可以減少電路的復(fù)雜程度，提 高電路的帶負載能力，整形后的信號由Cll耦合給帶有鎖定環(huán)的音頻譯碼集成塊LM567的 輸入端3腳，當(dāng)輸入信號的幅度落在其中心頻率上時，LM567的邏輯輸出端8腳由高電平 躍變?yōu)榈碗娖健Ｍㄟ^超聲波傳感器來獲取變壓器與超聲波傳感器的距離，得到的測試數(shù)據(jù) 準(zhǔn)確可靠，當(dāng)變壓器被盜時，變壓器會發(fā)生移動，超聲波傳感器測試到的距離也會發(fā)生變 化，從而能夠正確判斷出變壓器是否被盜。
參見圖5，本實用新型中的電源管理模塊3可采用外部電源和可充電鋰電池的方式進 行供電，并且包括了兩種電源自動轉(zhuǎn)換的裝置。其中MAX8677A是雙輸入USB/AC適配器線 性充電器，內(nèi)置智能電源選擇器，用于由可充電單節(jié)Li +電池供電的便攜式設(shè)備。該充電 器集成了電池和外部電源充電和切換負載所需的全部功率開關(guān)，因此無需外部MOSFET。當(dāng) 連接外部電源時，智能電源選擇器允許本裝置不連接電池或可以與深度放電電池連接。智 能電源選擇器自動將電池切換到本裝置負載，使用本裝置未利用的輸入電源部分為電池充 電，充分利用適配器輸入電源。所有需要的電流檢測電路、包括集成的功率開關(guān)，均集成 于電源管理模塊上。電源管理模塊中的Li電池可以在變壓器出現(xiàn)故障后，繼續(xù)供電給本 裝置以對變壓器的位移進行監(jiān)控。
如圖6所示，本實用新型中的電流電壓檢測模塊2可采用以CS5463為核心的電流電 壓單相電源系統(tǒng)的典型功率測量連接方式。在線路上串、并聯(lián)適當(dāng)阻值的分壓和分流電阻 器，對從電阻器上采樣的電壓信號進行濾波，得到符合要求的電壓信號，再送入數(shù)據(jù)分析 模塊5進行實時計算。該模塊中對稱的阻容濾波器更有助于減小電磁干擾。
如圖7所示，本實用新型一種10kV變壓器防盜裝置的工作流程是
1、 在初始化外設(shè)后，位移檢測模塊l對變壓器與本實用新型裝置中超聲波傳感器的 距離進行測量，并將測距初始值傳送給數(shù)據(jù)分析模塊5;
2、 電流電壓檢測模塊2間隔500ms對10kV變壓器電源電壓進行檢測，并將檢測數(shù)據(jù) 送到數(shù)據(jù)分析模塊5;
3、 數(shù)據(jù)分析模塊5通過分析后，判斷電源是否失壓，若未失壓，執(zhí)行第2步；
4、 數(shù)據(jù)分析模塊5將電源電壓失壓報警信號通過GPRS模塊4送入到監(jiān)控中心；
5、 位移檢測模塊l間隔ls對變壓器與超聲波傳感器的距離進行測量，并將測距實時值傳送給數(shù)據(jù)分析模塊；
6、 數(shù)據(jù)分析模塊5判斷測距實時值是否與測距初始值相等，若相等，執(zhí)行第8步；
7、 數(shù)據(jù)分析模塊將變壓器異常報警信號通過GPRS送入到監(jiān)控中心；
8、 電流電壓檢測模塊檢測電能脈沖，并將檢測結(jié)構(gòu)送入數(shù)據(jù)分析模塊；
9、 數(shù)據(jù)分析模塊判斷電源是否恢復(fù)正常，若未恢復(fù)則執(zhí)行第2步；
10、 數(shù)據(jù)分析模塊將電源電壓恢復(fù)警示信號通過GPRS送入到監(jiān)控中心。 本實用新型在運行前，通過位移檢測模塊來檢測超聲波傳感器與變壓器的距離作為判
斷變壓器異常位移的基準(zhǔn)，并配合電流電壓采集模塊中的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析模塊來綜合 分析變壓器是否被不法分子偷盜，并及時報告和警示管理人員，對野外變壓器工作情況起 到一個良好監(jiān)控作用。
本裝置具有測量數(shù)據(jù)多、性價比高、實時性好、報警準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點，解決了目前電 力系統(tǒng)中監(jiān)測野外環(huán)境的IOKV變壓器監(jiān)測及防盜的難題，能準(zhǔn)確、及時地報告當(dāng)前10KV 變壓器的工作狀態(tài)防止發(fā)生盜竊現(xiàn)象，保證供電安全。
權(quán)利要求1、一種10KV變壓器防盜裝置，其特征在于，包括位移檢測模塊(1)、電流電壓檢測模塊(2)、電源管理模塊(3)、GPRS模塊(4)和數(shù)據(jù)分析模塊(5)，位移檢測模塊(1)和電流電壓檢測模塊(2)的輸出端分別連接數(shù)據(jù)分析模塊(5)的輸入端，數(shù)據(jù)分析模塊(5)的輸出端通過GPRS模塊(4)與天線連接；電源管理模塊(3)為位移檢測模塊(1)、電流電壓檢測模塊(2)、GPRS模塊(4)和數(shù)據(jù)分析模塊(5)提供電源；其中，位移檢測模塊(1)與超聲波傳感器電連接檢測變壓器的位移；電流電壓檢測模塊(2)采用CS5463為核心的電流電壓單相電源系統(tǒng)，檢測變壓器的電流電壓輸出情況。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的10KV變壓器防盜裝置，其特征在于，所述超聲波傳感器由 與非門74LS00和LM386組成超聲波發(fā)射電路，用74LS00構(gòu)成多諧振蕩器，通過調(diào)節(jié)20k 的電位器，可產(chǎn)生超聲波發(fā)射的40kHz信號，其中U3A為驅(qū)動器，電路振蕩頻率f&l/2. 2RC， 控制信號由U2A輸入；采用6非門芯片CD4069。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOKV變壓器防盜裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析模塊(5) 由低功耗8位MEGA16L芯片、聯(lián)接在該芯片上的XTAL1端的7.3728M晶體振蕩器及振 蕩電容組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的IOKV變壓器防盜裝置，其特征在于，所述電源管理模塊 (3)釆用外部電源和可充電鋰電池進行供電；所述電源管理模塊(3)內(nèi)含有智能電源選擇裝置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的10KV變壓器防盜裝置，其特征在于，所述智能電源選擇裝 置為MAX8677A的雙輸入USB/AC適配器線性充電器。
專利摘要本實用新型涉及一種10KV變壓器防盜裝置，包括位移檢測模塊、電流電壓檢測模塊、電源管理模塊、GPRS模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，位移檢測模塊和電流電壓檢測模塊的輸出端分別連接數(shù)據(jù)分析模塊的輸入端，數(shù)據(jù)分析模塊的輸出端通過GPRS模塊與天線連接；電源管理模塊為位移檢測模塊、電流電壓檢測模塊、GPRS模塊和數(shù)據(jù)分析模塊提供電源；位移檢測模塊與超聲波傳感器電連接檢測變壓器位移；電流電壓檢測模塊采用CS5463為核心的電流電壓單相電源系統(tǒng)，檢測變壓器的電流電壓輸出情況。它具有監(jiān)測精度高，能實現(xiàn)實時在線監(jiān)測和報警，報警準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點，解決了目前10kV變壓器監(jiān)測及防盜的難題，能準(zhǔn)確、及時的報告管理人員當(dāng)前變壓器的工作狀態(tài)，保證供電安全。
文檔編號G08B13/00GK201270068SQ20082010047
公開日2009年7月8日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者瑜 劉, 周念成, 電 張, 游步新, 蔣貞賢, 偉 陶, 隆登勇, 博 顧 申請人:重慶市電力公司江北供電局