一种有载调容调压变压器控制终端的设计

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1、一种有载调容调压变压器控制终端的设计（纪元电气集团有限公司浙江江山324100）摘要：木文介绍了一种有载调容调压变压器用控制终端的设计。该控制终端的硬件釆用以ARM为核心的高性能CPU平台，针对调容调压变压器的应用特点和分接开关的控制问题，设计独特的外围模块如有载开关保护模块、宽压自适应电源模块和多种通讯模块。该控制终端的软件采用了FreeRTOS的实时操作系统，并且集成幵发了包括GPRS、2.4G短距离通讯、Wi-Fi通讯和USB记录等多种通讯和记录功能。经许昌开普实验室测试表明，该控制终端符合国家电网国标Q/GDW731-2016、GB

2、/T7261-2008和GB/T14598.2-2011的要求。关键词：有载调容调压变压器；控制终端；实时操作系统0前言据统计，我国变压器总损耗约占系统发电量的10%;而在占电网总损耗60%〜65%的中、低压电网损耗中，约有60〜65%损耗在配电变压器上［1,2］。配电变压器的负载随时间的变化而波动，尤其在商业区、工业区以及广大的农村电网,用电高峰时变压器满负荷甚至超负荷工作，低谷时变压器近乎空载运行，配变电负荷率很低，往往不到30%,长时间处于“大马拉小车”状态，造成变压器空载损耗严重［3-5］。由此可见，降低配电变压器的空载损耗具有很大

3、的节能潜力，如果变压器损耗能降低1%,每年就可节约上百亿度电［6,7］。早在上世纪八十年代提出了无载调容变压器技术方案，似需要配电变压器断电操作，并且操作过程非常繁琐，在严重影响配电质量的同时，基木发挥不了节能作用［8］。在此情况下有载调容变压器技术应运而生，它可以在不断电状态下自动进行变压器容量的调节以实现节能目标。近年，国内少数厂家己开发出了第一代有载调容调压变压器，这些产品在功能上基木满足了调容调压需求，但是在性能上却存在一定的不足和缺陷［9］。特别在控制终端方面可靠性低、稳定性差，变压器运行参数记录不全面，通信能力差等问题。针对这些

4、普遍存在的问题，本文介绍一种经过许昌开普实验中心认证的控制终端设计方案。该终端以高性能ARMCortexTM-M4系列MCU为核心，实现手动/自动调容调压控制、电能计量、通讯和数据监控单点测控和保护等功能，还可配合后台系统组网以实现四遥功能，以达到最大限度的节能降耗、提高电网质量的S的。1系统结构及特点图1系统结构图本调容调压控制终端的系统结构图如图1。根据功能和结构的划分，控制终端分为自适应隔离电源、三相电能信号采集、隔离信号输入、隔离232通讯、点阵LCD、微处理器、保护性冇载开关驱动、各种通讯和Micm-SD接口等模块。在这些模块的有

5、机组合下，本控制终端具有如下的特点：1）以ARMCortexTM-M4的高性能MCU为核心处理器。该MCU集成片内的DSP和FPU,在高达180MHz的工作频率下通过闪存执行吋其处理性能达到225DMIPS/608CoreMark。2）具奋极其强大的无线通讯功能，内置Win、GPRS、GSM和2.4G模块等通讯接口，能通过无线局域网、无线蜂窝数据网、短信和短距离P2P通讯的方式将变压器和电网的实吋数据发送到后台系统，满足国家电网的规约和标准要求。3）具奋高可靠的有线通讯功能，内置隔离RS232、隔离RS485、隔离LAN和USB-Host接

6、口，能通过串口、以太网和U盘完成实吋的异构数据存储，满足国家电网的规约和标准要求，方便实现控制终端的组网和运维。4＞各种硬件端口具奋非常高的隔离等级和保护能力，满足对电磁兼容的要求，在高噪声、大干扰的复杂环境里可靠完成高速采集、运算和通讯等任务。5）具奋高可靠性的奋载调容调压开关的控制能力，驱动能力强，充电迅速，即便在MCU芯片锁死的情况下仍然不会输出错误动作，以保护昂贵的有载调容调压开关和变压器本体。6）具奋很强的电源适应能力。在三相/两相/单相供电同吋电压波动达&p

7、USmn;20%情况下仍然能可靠工作、驱动有载调容调压幵关正常切换。7

8、＞内置高分辨率的液晶显示屏、按钮和MicroSD卡的存储接口，软件系统采用强大的实吋操作系统、通讯协议栈和文件系统。8＞具奋极强的数据处理能力，能可靠采集并记录正点时刻、变压器动作、警告和故障、参数设置、控制器重启、闭锁触发等70余项数据，能同吋进行数据测量、数据记录、数据查询、切换开关驱动检测和闭锁、参数整定等各种功能。9）集成计量级的电能测量模块，能准确实时进行三相有功功率、三相无功功率、三相功率因数、三相电压、电压畸变率等40余项电能参数，并可方便进行参数校正；同吋具有相位自动识别的功能。2子模块设计2.1CPU模块CPU模块是控制终

9、端的核心模块，软件系统选用FreeRTOS实吋操作系统，可更加合理、更有效的利用系统资源，保障系统的可靠性和实时性。CPU的硬件电路包含了CPU的供电冋路，关键端口处增加多重保护