SVR饋線自動調(diào)壓器2智能控制器

控制器是整個有載調(diào)壓變壓器的核心部分，它決定有載調(diào)壓裝置自動化,智能化以及調(diào)節(jié)精度高低。它主要對饋線電壓，電流等參數(shù)進行檢測，控制有載分接開關的動作，使饋線電壓達到預定值。

智能控制器從變壓器輸出側(cè)采集電壓信號，然后將采樣值與設定的基準電壓進行比較。如果采集到的電壓信號大于基準電壓，并且信號電壓和基準電壓之間的差值達到一定數(shù)值（允許范圍），經(jīng)一定延時后，發(fā)出控制命令，通過繼電器驅(qū)動分接開關的電機，降低分接開關檔位（降低輸出電壓）；反之，如果采集到的電壓信號小于基準電壓，控制器經(jīng)過延時后發(fā)出控制信號，通過繼電器驅(qū)動分接開關的電機，從而升高分接開關檔位（升高輸出電壓）。

由于自動調(diào)壓器運行在10KV高壓電網(wǎng)中，一旦發(fā)生故障所帶來的危害和損失是巨大的。為保護有載分接開關使用壽命，控制器設有欠壓、過流保護。當線路電壓低于”欠壓”或 調(diào)壓器”過流“時，控制器閉鎖，不再發(fā)出調(diào)壓指令。同時設有上、下限位保護，防止各種可能情況下出現(xiàn)誤動作。為方便各項參數(shù)的設定和讀取，控制器設置了鍵盤。同時配備了完善的RS485通信接口，具有遙控、遙調(diào)、遙測、遙信功能。

2.1控制器硬件設計

SVR饋線自動調(diào)壓器2.1.1中央處理單元：

中央處理單元（單片機AT89C52）是整個控制器的核心，內(nèi)部有256B RAM 和8K EPROM。一方面將系統(tǒng)電壓、電流和分接開關檔位信號進行顯示；另一方面，將采樣信號與設定值進行比較，判斷是否符合調(diào)壓條件，條件符合，然后向驅(qū)動電路發(fā)出調(diào)壓命令；否則不發(fā)出調(diào)壓命令。

2.1.2信號調(diào)理及采樣電路：

電壓、電流檢測電路提供的信號數(shù)值和輸入范圍與A/D轉(zhuǎn)換芯片,不匹配需要進行調(diào)整和變換。信號調(diào)理電路，就是把檢測到的電壓、電流、雙極性信號變?yōu)閱螛O性0~5V信號。再進行A/D轉(zhuǎn)換。

SVR饋線自動調(diào)壓器2.1.3驅(qū)動電路：

當單片機發(fā)出上升指令時，產(chǎn)生一組高、低電平信號,導致一組光耦導通，經(jīng)過電流放大，驅(qū)動繼電器動作，產(chǎn)生正相電壓，分接開關向上調(diào)壓；當單片機發(fā)出下降指令時，產(chǎn)生一組高、低電平信號，導致另一組光耦導通,經(jīng)過電流放大，驅(qū)動繼電器動作產(chǎn)生反相電壓，分接開關向下調(diào)壓.

其它電路如檔位采樣及編碼電路、顯示電路、時鐘電路、通信電路等都是常用電路這里就不一一詳述了。

2控制器的軟件設計：

軟件系統(tǒng)采用C語言編寫而成，C具有良好的可讀性、可移植性。軟件系統(tǒng)主要包括五大模塊：主程序模塊、顯示模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊、鍵盤掃描模塊。

SVR饋線自動調(diào)壓器1主程序模塊

主程序的主要作用首先使整個控制系統(tǒng)初始化，包括主程序初始化、串口初始化、定時器中斷初始化、看門狗初始化以及A/D轉(zhuǎn)換初始化，初始化完成后，進入正常數(shù)據(jù)采集。然后對采集到數(shù)據(jù)進行顯示、處理，通過控制算法，發(fā)出控制指令，在此過程中主程序始終響應其它控制子程序的中斷請求，如果有中斷請求，按照中斷優(yōu)先級高低，轉(zhuǎn)入相應處理程序。

SVR饋線自動調(diào)壓器2.2.2 顯示模塊

顯示子程序功能組要完成系統(tǒng)定值、實時值顯示以及工作狀態(tài)顯示，系統(tǒng)每秒鐘調(diào)用一次顯示模塊顯示系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)。

SVR饋線自動調(diào)壓器2.2.3鍵盤掃描模塊

鍵盤掃描采用查詢方式,每20ms掃描一次。鍵盤采用軟件去抖動的方法來消除由于按鍵抖動帶來影響，軟件每次檢測到有鍵按下時執(zhí)行一段10～20ms延時程序再確認該鍵電平是否有效。

SVR饋線自動調(diào)壓器2.2.4 A/D轉(zhuǎn)換模塊

根據(jù)整個系統(tǒng)要求選用8位的A/D轉(zhuǎn)換芯片,轉(zhuǎn)換精度1/256 ,將調(diào)理后的模擬信號,轉(zhuǎn)換成單片機可以處理的數(shù)字信號。

SVR饋線自動調(diào)壓器2.2.5 數(shù)字濾波模塊

每個周期采樣12點進行傅立葉變換,將變換后結(jié)果進行中值平均濾波,作為該秒的實時值。

結(jié)束語

10KV饋線自動調(diào)壓器不僅能有效改善電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，而且能夠降低系統(tǒng)網(wǎng)損，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟效益。10KV饋線自動調(diào)壓器以其高度的安全性、可靠性、經(jīng)濟性、實用性在農(nóng)村電網(wǎng)中應用越來越廣泛，是解決農(nóng)村電網(wǎng)電壓偏差問題不可或缺設備之一。2100433B

SVR饋線自動調(diào)壓器1.1. 自動調(diào)壓器的調(diào)壓原理：

SVR饋線自動調(diào)壓器共有三部分構(gòu)成：三相自耦式變壓器 ,三相有載分接開關和智能控制器。

自耦式變壓器整個線圈分為三部分：串勵線圈、并勵線圈，控制線圈。其中，串勵線圈是一個有多個抽頭的繞組，這些抽頭通過有載分接開關的不同接點串聯(lián)在輸入輸出之間，改變分接位置,從而改變自耦變壓器變比，達到調(diào)整電壓的目的；三相并勵線圈為自耦變壓器的公共繞組，產(chǎn)生傳遞能量的磁場; 控制線圈為控制器提供工作電源和采樣信號。

三相有載分接開關是可在帶負載的情況下轉(zhuǎn)換接點的開關。在自動調(diào)壓器中，串聯(lián)繞組的抽頭接在分接開關的不同接點上，可以通過轉(zhuǎn)換接點調(diào)節(jié)變壓器變比來改變其輸出電壓?？紤]分接開關壽命和用戶調(diào)壓精度要求,一般常用的有載分接開關的檔位為7、9檔兩種。

控制器是整個裝置的智能部分,它采集輸出的電壓信號與設定值進行比較,然后發(fā)出指令控制有載分接開關,進行調(diào)壓操作

SVR饋線自動調(diào)壓器自耦變壓器的容量分析

自耦變壓器是由三柱式鐵心，三相公共線圈，三相串聯(lián)線圈（調(diào)壓線圈）組成，采用分級絕緣，公共線圈在里側(cè)，串聯(lián)線圈在外側(cè)。其原理接線：X為自耦變壓器中性點,接電源一側(cè)為一次側(cè)（端子 A 、X）輸出電能一側(cè)為二次側(cè)（端子a、X）,A—a 稱為串聯(lián)線圈匝數(shù)用 表示；a —X 稱為公共線圈匝數(shù)，用 W2表示。

可知一次側(cè)與二次側(cè)變比為：

k=( W1 W2)/W2 = U1/U2 (1)

自耦變壓器由一次側(cè)傳輸?shù)蕉蝹?cè)的全部容量稱為通過容量,當忽略變壓器損耗時通過容量即為變壓器的額定容量（本文以后提到容量為通過容量 用S表示）。

S= U1L1 ≈ U2L2 =U2L1 U2La (2)

(2)式中第一項 是由電源直接傳導到副邊的能量叫“傳導容量“以 表示，式中第二項 是由電磁感應傳導到副邊的能量叫“電磁容量“以 表示，則 S= Saa Sax （3）

由（1）（2）（3）可得出電磁容量：

Sax=（1-1/k）S ( 4 )

由(4)式可知通過容量中有（1-1/k）是由電磁感應作用傳遞的，1/k部分是由直接電傳導作用而傳遞的。因為在設計變壓器時，變壓器的結(jié)構(gòu)、尺寸、重量等主要是由電磁容量決定的所以常把自耦變壓器公共繞組的電磁容量叫做“制造容量“ “計算容量”或“結(jié)構(gòu)容量“

在一定通過容量下，自耦變壓器變比k越接近1直接傳導容量所占比重越大，電磁容量和結(jié)構(gòu)尺寸越小，經(jīng)濟效益越明顯，對于10KV饋線自動調(diào)壓器來說，調(diào)壓范圍為0~20%時，最大制造容量為 =（1-1/1.2）S=0.167S(即制造容量為0.167倍的通過容量)。因為制造容量很小，與容量相同的電力變壓器進行比較，自耦變壓器耗材少、體積小、損耗低、效率高。

我國農(nóng)村地區(qū)的10KV配電線路，隨著季節(jié)、晝夜的變化電壓波動很大；特別是在農(nóng)村排灌期間，電壓質(zhì)量更是難以保證。目前調(diào)整電壓方法主要有兩種：一種是調(diào)節(jié)主變壓器分接頭;另一種是通過補償無功來調(diào)整電壓。

調(diào)節(jié)主變壓器的分接頭既可以改變電壓水平又可以改變系統(tǒng)的功率分配，目前大多數(shù)變電站的主變壓器都采用這種調(diào)壓方式。在這種方式下，根據(jù)系統(tǒng)負荷情況來調(diào)節(jié)主變的分接頭，使變電站出線電壓滿足預定的要求。由于調(diào)節(jié)的依據(jù)是以變電站的母線為基準，即將母線電壓水平限制在一個預定的范圍之內(nèi)，以期在以母線為基準的一定輸出半徑內(nèi)滿足電壓偏差要求，但無法滿足長距離供電線路末端的電壓要求，而變電站母線又會有多條出線，各條出線的負荷曲線也各有不同，壓降也不同，不能保證所有線路的電壓都滿足要求，因此這種調(diào)壓方法靈活性、針對性差，當饋線復雜時往往會造成距離變電站近的地方電壓偏高，距離變電站遠的地方電壓偏低。而且，目前農(nóng)村35KV或66KV小型變電站的主變壓器很多不具備有載調(diào)壓能力，將其改造為有載調(diào)壓變壓器投資較大，也限制了這種調(diào)壓方式的應用。

采用無功補償改善系統(tǒng)的無功功率，可以提高末端用戶的電壓質(zhì)量。戶外電容器補償是目前廣泛應用在農(nóng)網(wǎng)系統(tǒng)的電壓調(diào)整措施，體積小，安裝方便，實現(xiàn)了分散補償。但是農(nóng)村配電網(wǎng)上安裝的電容器大多需要人工操作，不能自動投切。而且有些地區(qū)低谷負荷運行時，投入補償電容器后使電壓過高，進一步增加配電變壓器的鐵損，從而增加了線損。更為關鍵的是，電容器補償主要是提高線路的功率因數(shù)，調(diào)壓效果很有限，僅僅依靠電容器補償不能解決由于線路長、線徑細、電阻引起的電壓降低問題。為解決10KV饋線電壓質(zhì)量問題本文提出了饋線自動調(diào)壓器的設計方法。

調(diào)壓原理通過有載分接開關，調(diào)節(jié)變壓器變比來實現(xiàn)自動有載調(diào)壓，智能控制器以51系列單片機為核心，對信號進行采集、分析、判斷、處理、然后發(fā)出信號,驅(qū)動有載 分接開關調(diào)節(jié)電壓；該裝置具有完整的控制和相關的保護功能；控制軟件采用C語言編制，可讀性好、可擴展性強。

饋線扁饋線

扁饋線又稱平行饋線，它由兩根平行導線組成，兩根導線之間用聚氯乙烯或聚乙烯等絕緣材料固定，我國生產(chǎn)的饋線主要有SBVD和SBYD兩種，前者質(zhì)地較硬，后者質(zhì)地較軟，但前者比后者損耗小。由于平行饋線的兩根導線對地電容相等，故又稱平衡式或?qū)ΨQ式饋線。

平行饋線的導線直徑在1毫米至幾毫米之間，兩根導線間距不超過被傳輸信號波長的1/10，一般的為13mm左右。平行饋線的特性阻抗為300Ω，抗干擾能力差，但價格便宜。平行饋線對傳輸信號的損耗較大，所以在有線電視系統(tǒng)中，部件與部件之間的連接線段和部分用戶線采用扁饋線。

饋線同軸電纜

同軸電纜同軸電纜損耗小，抗干擾性強，常用同軸電纜的特性阻抗為75Ω和50Ω，在城市有線電視中，同軸電纜直接與信號源與電視機相連，是較理想的電視信號傳輸線。常用的同軸電纜由內(nèi)導體、絕緣層、屏蔽層和外保護層等組成。

內(nèi)導體在電纜中主要起信號傳導的作用，常采用實心銅導線。大直徑電纜為了增大機械強度，也有采用銅包鋼作為內(nèi)導體。

屏蔽層由銅絲編織而成，起導電和屏蔽的雙重作用，使用時金屬屏蔽端應接地。

絕緣體處于內(nèi)導體與金屬屏蔽層之間，要求采用高頻損耗小的絕緣介質(zhì)，制成類似蓮藕心的結(jié)構(gòu)。由于絕緣體的支撐作用使導體與屏蔽層同心，故稱為同軸電纜。

外保護層是由橡膠、聚乙烯等材料制成的，包裹在屏蔽層之外，有機械保護和密封防潮、防腐等功能。

在微波中繼通信中，天線一般安裝在距離收發(fā)信機幾米至幾十米的天線鐵塔或房頂，饋線系統(tǒng)即為連接分路系統(tǒng)和天線之間的傳輸系統(tǒng)。饋線系統(tǒng)由饋線和波導器件等構(gòu)成。

饋線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上主要采用軟同軸電纜系統(tǒng)。矩形硬波導系統(tǒng)、橢圓軟波導系統(tǒng)、圓－矩硬波導系統(tǒng)。

對饋線系統(tǒng)的主要要求是：

① 饋線系統(tǒng)應是電磁波的封閉系統(tǒng)，不應有電磁波向空間輻射，也不應受外界電磁波的影響。

② 對電波傳輸損耗小，效率高。

③ 饋線系統(tǒng)應能承受一定的功率容量。在傳送大功率時不應有擊穿現(xiàn)象。

④ 饋線系統(tǒng)的反射要小。

⑤ 結(jié)構(gòu)要求簡單，便于安裝維護。

當微波頻率在3GHz以下時，常用同軸電纜作饋線。這種饋線的特點是可以彎曲，架設容易。當頻率高過3GHz時，由于電纜衰耗加大，一般采用矩形波導或圓波導作饋線。由于這些波導是剛性結(jié)構(gòu)，其制造長度一般為2~5m，必須通過法蘭盤逐段連接起來，并須另外增加一些波導器件，因而安裝調(diào)整困難，機動性差。另外由于接頭多，易造成反射、泄漏等。

目前微波頻率高于3GHz時，常用橢圓軟波導，在彎曲盤繞、扭轉(zhuǎn)等情況下，都保持良好的電氣特性。它的反射特性和衰耗特性均等于或優(yōu)于相應頻率的矩形硬波導，而硬波導的優(yōu)點是不易損壞。

饋線間的轉(zhuǎn)接，一般有兩種：一是阻抗不同，截面尺寸相同或不同的兩根饋線間的轉(zhuǎn)接；而是阻抗相同，但截面尺寸不同的饋線間轉(zhuǎn)接。

阻抗相同，但截面尺寸不同的饋線間的轉(zhuǎn)接器常見的有兩種：一是錐形變徑管轉(zhuǎn)接器，內(nèi)外導體呈錐形；二是梯形變徑管轉(zhuǎn)接器，其內(nèi)外導體呈階梯過渡。

天饋線錐形變徑管

如圖3所示，錐形變徑管的內(nèi)外導體是錐形，它由基本公式導出：

使內(nèi)外導體連續(xù)緩慢變化，并同時保持

天饋線梯形變徑管

梯形變徑管其內(nèi)外導體呈階梯過渡，它是將直徑較小的內(nèi)導體向外導體較大的直徑移動一小段距離來補償內(nèi)導體突變的不連續(xù)電容。 如圖4所示