一种用于变压器试验的调档监控装置及系统的制作方法

1.本发明涉及变压器试验装置技术领域，特别是涉及一种用于变压器试验的调档监控装置及系统。


背景技术：

2.传统的试验方法在开展主变直流电阻试验、有载分接开关试验等工作时，需要配置一名有载分接开关操作人员以及一名试验仪器操作人员。其中一位作业人员在有载分接开关的操作箱位置上进行操作，控制有载分接开关的加减档；另外一名试验人员进行实验仪器的操作。试验过程中需要试验人员保持沟通，实时确认当前档位位置、加减档操作时间、加减档动作是否完成等信息。
3.现有技术通过接口接入的方式，读取分接开关分接位置信号，控制输出升、降停指令，使分接开关电动机构动作，实现开关电动机构调档，以此代替有载分接开关操作人员。
4.传统的有载调压开关相关试验其控制手段较为单一，需要专门配置人员通过控制柜外设按钮进行人工操控，试验设备操作与有载分接开关调整需分别独立进行，整个试验需要至少2人互相配合才可以完成相关试验，存在着人力资源浪费、试验效率低等问题，且容易发生安全事故。
5.现有的技术方案通过接口接入的方式，电路控制开关电动机构调档，实现了有载开关分接头的远程调整，但仍存在以下技术问题：
6.1.装置整体体积较大，且通过有线连接，不便于长距离试验操作；
7.2.装置需要通过对有载分接开关的操作箱进行电路连接，涉及多路电气接线，操作较为复杂，接错线将导致设备损坏，存在安全隐患；
8.3.远程控制过程中缺乏监测手段，试验人员无法实时监测变压器有载机构的状态信息，设备出现故障试验人员无法及时知晓并采取有效措施，装置整体安全性、可靠性不高。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于，提出一种用于变压器试验的调档监控装置及系统，解决现有变压器试验控制方式单一且安全性、可靠性差的技术问题。
10.一方面，提供一种用于变压器试验的调档监控装置，包括：
11.控制器、旋转编码器、远端控制器及执行器；所述执行器与用于变压器试验的有载分接开关控制箱的操作按钮连接；所述旋转编码器与所述有载分接开关控制箱的电机传动杆连接；所述执行器与用于变压器试验的有载分接开关控制箱的操作按钮连接；所述控制器分别与所述执行器、所述旋转编码器通信连接；所述控制器与所述远端控制器无线通信连接；
12.所述远端控制器用于远程向所述控制器发出用户输入的调档指令和试验信息；
13.所述控制器用于接收到所述调档指令时，向所述旋转编码器发送新线程启动指
令；
14.所述旋转编码器用于接收到所述新线程启动指令时，采集所述电机传动杆的波形信息，根据所述波形信息判断所述电机传动杆处于正转或反转，并根据所述电机传动杆的转动计数确定当前的转动量，将所述转动量发送到所述控制器；
15.所述控制器还用于根据接收的所述转动量和所述试验信息生成对应的触发信号，并向所述执行器发送该触发信号；
16.所述执行器用于当接收到所述触发信号时，驱动所述操作按钮对所述有载分接开关控制箱进行控制，以调节所述变压器的档位。
17.优选地，还包括：
18.视频采集模块、视频流传输模块；所述视频流传输模块设置于所述控制器内；所述视频采集模块与所述视频流传输模块通信连接；
19.所述视频采集模块用于采集所述有载分接开关控制箱的档位指示轮盘的视频信息；
20.所述视频流传输模块用于将所述视频采集模块采集的视频信息转化为视频流，并从所述视频流中获取相关的图像信息，将所述图像信息转化为二进制码流后发送至所述远端控制器。
21.优选地，所述旋转编码器具体用于，
22.按照时间顺序记录所述电机传动杆的转动值，所述电机传动杆的转动数量每增加一圈将所述转动值增加一个计数值；
23.若当前的转动量符合预设的转动计数，则判定所述电机传动杆发生档位切换。
24.优选地，还包括：
25.校准模块，其与所述旋转编码器通信连接；
26.所述校准模块用于接收所述远端控制器发送的校准指令，判断此时的所述电机传动杆的转动计数及对应的转动量是否符合预设的误差标准阈值；
27.当此时的所述电机传动杆的转动计数及对应的转动量不符合预设的误差标准阈值时，按照预设的校准程序对所述转动计数及对应的转动量进行校正或向所述远端控制器发送人工校准信息。
28.优选地，所述执行器通过其内设置的多个继电器分别通信连接所述有载分接开关控制箱的操作按钮；
29.当所述执行器接收到触发信号后，确定该触发信号需要控制的操作按钮并生成对应的控制指令，根据所述控制指令控制与需要控制的操作按钮对应的继电器对该操作按钮进行触发。
30.优选地，所述远端控制器具体包括：
31.用户界面模块，用于接收和展示所述波形信息、转动量、此时的档位信息及试验信息；
32.视频展示模块，用于接收和展示视频流、二进制码流对应的视频信息和图像信息；
33.命令控制模块，用于接收用户输入的调档指令和试验信息；
34.网络通信模块，用于通过无线网络与所述控制器进行通信。
35.优选地，还包括：
36.通信模块，其设置于所述控制器内；所述控制器通过无线网络与所述远端控制器进行通信；所述控制器通过gpio输入端口与所述旋转编码器通信连接；所述控制器通过gpio输出端口与所述执行器通信连接；所述控制器通过usb端口与所述视频采集模块通信连接。
37.另一方面，还提供一种用于变压器试验的调档监控系统，包括所述的用于变压器试验的调档监控装置、有载分接开关控制箱及变压器。
38.综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
39.本发明提供的用于变压器试验的调档监控装置及系统，装置基于无线控制且控制距离大于50米，成套装置重量≤1kg；装置安装操作简单、灵活，接线只需与操作箱的加档、减档、停止的触点端子连接，编码器通过轮毂与传动轴联动，并以移动终端作为远程控制端，可以为任意手机，无需增加移动远程控制装置且控制主机相关程序的开机自启动，上电后不需对其进行任何操作即可实现移动端app的连入；装置通过视频采集模块远程实时监监测变压器有载机构的状态信息，视频监控界面与操控界面在app同一界面显示，保证装置工作的安全性、可靠性。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
41.图1为本发明实施例中一种用于变压器试验的调档监控装置的示意图。
42.图2为本发明实施例中一种用于变压器试验的调档监控系统的示意图。
具体实施方式
43.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
44.如图1所示，为本发明提供的一种用于变压器试验的调档监控装置的一个实施例的示意图。在该实施例中，包括：
45.控制器1、旋转编码器2、远端控制器3及执行器4；所述执行器4与用于变压器试验的有载分接开关控制箱6的操作按钮连接；所述旋转编码器2与所述有载分接开关控制箱6的电机传动杆连接；所述执行器4与用于变压器试验的有载分接开关控制箱6的操作按钮连接；所述控制器1分别与所述执行器4、所述旋转编码器2通信连接；所述控制器1与所述远端控制器3无线通信连接；
46.所述远端控制器3用于远程向所述控制器1发出用户输入的调档指令和试验信息；
47.所述控制器1用于接收到所述调档指令时，向所述旋转编码器2发送新线程启动指令；
48.所述旋转编码器2用于接收到所述新线程启动指令时，采集所述电机传动杆的波形信息，根据所述波形信息判断所述电机传动杆处于正转或反转，并根据所述电机传动杆的转动计数确定当前的转动量，将所述转动量发送到所述控制器1；
49.所述控制器1还用于根据接收的所述转动量和所述试验信息生成对应的触发信号，并向所述执行器4发送该触发信号；
50.所述执行器4用于当接收到所述触发信号时，驱动所述操作按钮对所述有载分接开关控制箱6进行控制，以调节所述变压器的档位。
51.具体实施例中，还包括：视频采集模块、视频流传输模块；所述视频流传输模块设置于所述控制器1内；所述视频采集模块与所述视频流传输模块通信连接；
52.所述视频采集模块用于采集所述有载分接开关控制箱6的档位指示轮盘的视频信息；
53.所述视频流传输模块用于将所述视频采集模块采集的视频信息转化为视频流，并从所述视频流中获取相关的图像信息，将所述图像信息转化为二进制码流后发送至所述远端控制器3。
54.可理解的，控制器1作为控制主机安装在有载分接开关调档操作箱上，并且将加档、减档、停止三根控制线分别接到操作箱的加档、减档、停止的触点端子上；视频采集模块内的摄像头的usb接口连接在主机上，摄像头镜头对准档位指示盘固定；旋转编码器2通过轮毂与传动轴联动；远端控制器3作为移动终端由试验人员手持。控制开机后，会自启动相关控制程序并等待移动终端的接入，远端控制器3启动app并建立socket连接后，会实时显示摄像头拍摄的档位指示信息和旋转编码器2状态信息，试验人员可通过移动终端上的加档、减档和停止按钮实时调档。其中，控制主机采用树莓派(raspberry pi 4b)，搭载1.5ghz运行的64位四核处理器，卡片主板提供有/4个usb接口和40个gpio引脚，支持2.4/5.0ghz双频无线lan，其系统基于linux。树莓派机身小巧且性能强大，开发资源丰富，拓展性强。摄像头采用usb接口的树莓派直驱摄像头，鉴于树莓派的强大兼容性，摄像头通过usb连接树莓派后，树莓派可很方便驱动摄像头并获取视频流。旋转编码器2采用omron e6b2型旋转编码器2，其结构简单，安装方便。其最大分辨率可达2000脉冲/旋转，输出引线可直接与树莓派gpio引脚相连实现驱动。移动终端指安卓手机，手机安装业务实现的app，当手机与树莓派通过wifi连接后，app即可通过http协议与树莓派通讯，实现摄像头抓取画面的查看和旋转编码器2状态的接收，以及进档、减档和停止命令的发送。
55.本实施例中，所述旋转编码器2具体用于，按照时间顺序记录所述电机传动杆的转动值，所述电机传动杆的转动数量每增加一圈将所述转动值增加一个计数值；若当前的转动量符合预设的转动计数，则判定所述电机传动杆发生档位切换；当确定所述电机传动杆发生档位切换时，获取此时的所述电机传动杆的档位信息，并将该档位信息发送给所述远端控制器3。可理解的，旋转编码器2正确接线后，树莓派正确设置相关引脚的输入模式，即可通过wiringpi库实现编码器的波形接收。与通过opencv视频流传输技术路线相似，编码器数据解析及发送的主要技术流程如下：首先树莓派作为主机，安卓手机作为客户机建立socket连接并为编码器数据接收开启新的线程；然后通过编码器a相和b相的波形，判断正转和反转，并定义count值记录编码器当前的转动量(即脉冲数)；最后开启数据发送线程，由于编码器有较高的分辨率，直接发送count值容易导致发送数据过于频繁，造成网络延时，因此通过定义count_per_rank来表示一个档位切换需要的count值，定义init_count来记录初始值，这样只需检测到档位切换时再给客户端发送档位信息即可，大大优化了数据传输效率。
56.本实施例中，所述执行器4通过其内设置的多个继电器分别通信连接所述有载分接开关控制箱6的操作按钮；当所述执行器4接收到触发信号后，确定该触发信号需要控制的操作按钮并生成对应的控制指令，根据所述控制指令控制与需要控制的操作按钮对应的继电器对该操作按钮进行触发。可理解的，开关调档箱的控制主要指加档、减档和停止三个按钮的控制，直接利用调档箱现有的结构，在三个操作按钮上接出继电器，通过gpio引脚输出触发信号进而对操作按钮进行控制。在建立socket连接之后，控制主机开启接收指令的线程，接收到指令后，可对对应引脚输出触发信号，实现开关调档箱的远程控制。
57.具体一个实施例中，还包括：校准模块，其与所述旋转编码器2通信连接；所述校准模块用于接收所述远端控制器3发送的校准指令，判断此时的所述电机传动杆的转动计数及对应的转动量是否符合预设的误差标准阈值；当此时的所述电机传动杆的转动计数及对应的转动量不符合预设的误差标准阈值时，按照预设的校准程序对所述转动计数及对应的转动量进行校正或向所述远端控制器3发送人工校准信息。可理解的，考虑编码器运行较长时间后带来的积累误差，程序设计了校准模块。当主机接收到客户端发来的校准命令后，可通过人工多次正反转3-4个档位，实现init_count和count_per_rank的自动校准，以减少误差。
58.本实施例中，所述远端控制器3具体包括：用户界面模块，用于接收和展示所述波形信息、转动量、此时的档位信息及试验信息；视频展示模块，用于接收和展示视频流、二进制码流对应的视频信息和图像信息；命令控制模块，用于接收用户输入的调档指令和试验信息；网络通信模块，用于通过无线网络与所述控制器1进行通信。可理解的，客户端应用程序主要划分为用户界面模块、视频展示模块、命令控制模块和网络通信模块。程序启动后，进入程序主界面，在设置栏编辑控制主机的ip地址，点击连接后即可与树莓派控制主机建立socket连接，建立连接后，程序用webview控件访问特定链接，播放mjpg-streamer提供的视频数据，同时开启接收数据的线程，接收并展示编码器档位状态信息。建立socket连接后，点击用户界面提供的操作按钮，即可将对应指令发送至控制主机，从实现远程操控。应用程序内设有设置入口：路由设置，可以对默认ip地址和端口进行维护；视频调节设置，可以针对不同分辨率设备对视频缩放进行调整；编码器校准，提供校准参数设置和指令发送。
59.本实施例中，还包括：通信模块，其设置于所述控制器1内；所述控制器1通过无线网络与所述远端控制器3进行通信；所述控制器1通过gpio输入端口与所述旋转编码器2通信连接；所述控制器1通过gpio输出端口与所述执行器4通信连接；所述控制器1通过usb端口与所述视频采集模块通信连接。
60.如图2所示，本发明的实施例还提供一种用于变压器试验的调档监控系统，包括所述的用于变压器试验的调档监控装置、有载分接开关控制箱6及变压器7。
61.综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
62.本发明提供的用于变压器试验的调档监控装置及系统，装置基于无线控制且控制距离大于50米，成套装置重量≤1kg；装置安装操作简单、灵活，接线只需与操作箱的加档、减档、停止的触点端子连接，编码器通过轮毂与传动轴联动，并以移动终端作为远程控制端，可以为任意手机，无需增加移动远程控制装置且控制主机相关程序的开机自启动，上电后不需对其进行任何操作即可实现移动端app的连入；装置通过视频采集模块远程实时监监测变压器有载机构的状态信息，视频监控界面与操控界面在app同一界面显示，保证装置
工作的安全性、可靠性。
63.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种用于变压器试验的调档监控装置，其特征在于，包括：控制器、旋转编码器、远端控制器及执行器；所述执行器与用于变压器试验的有载分接开关控制箱的操作按钮连接；所述旋转编码器与所述有载分接开关控制箱的电机传动杆连接；所述执行器与用于变压器试验的有载分接开关控制箱的操作按钮连接；所述控制器分别与所述执行器、所述旋转编码器通信连接；所述控制器与所述远端控制器无线通信连接；所述远端控制器用于远程向所述控制器发出用户输入的调档指令和试验信息；所述控制器用于接收到所述调档指令时，向所述旋转编码器发送新线程启动指令；所述旋转编码器用于接收到所述新线程启动指令时，采集所述电机传动杆的波形信息，根据所述波形信息判断所述电机传动杆处于正转或反转，并根据所述电机传动杆的转动计数确定当前的转动量，将所述转动量发送到所述控制器；所述控制器还用于根据接收的所述转动量和所述试验信息生成对应的触发信号，并向所述执行器发送该触发信号；所述执行器用于当接收到所述触发信号时，驱动所述操作按钮对所述有载分接开关控制箱进行控制，以调节所述变压器的档位。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：视频采集模块、视频流传输模块；所述视频流传输模块设置于所述控制器内；所述视频采集模块与所述视频流传输模块通信连接；所述视频采集模块用于采集所述有载分接开关控制箱的档位指示轮盘的视频信息；所述视频流传输模块用于将所述视频采集模块采集的视频信息转化为视频流，并从所述视频流中获取相关的图像信息，将所述图像信息转化为二进制码流后发送至所述远端控制器。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述旋转编码器具体用于，按照时间顺序记录所述电机传动杆的转动值，所述电机传动杆的转动数量每增加一圈将所述转动值增加一个计数值；若当前的转动量符合预设的转动计数，则判定所述电机传动杆发生档位切换。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述旋转编码器具体还用于，当确定所述电机传动杆发生档位切换时，获取此时的所述电机传动杆的档位信息，并将该档位信息发送给所述远端控制器。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：校准模块，其与所述旋转编码器通信连接；所述校准模块用于接收所述远端控制器发送的校准指令，判断此时的所述电机传动杆的转动计数及对应的转动量是否符合预设的误差标准阈值；当此时的所述电机传动杆的转动计数及对应的转动量不符合预设的误差标准阈值时，按照预设的校准程序对所述转动计数及对应的转动量进行校正或向所述远端控制器发送人工校准信息。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述执行器通过其内设置的多个继电器分别通信连接所述有载分接开关控制箱的操作按钮；当所述执行器接收到触发信号后，确定该触发信号需要控制的操作按钮并生成对应的控制指令，根据所述控制指令控制与需要控制的操作按钮对应的继电器对该操作按钮进行
触发。7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述远端控制器具体包括：用户界面模块，用于接收和展示所述波形信息、转动量、此时的档位信息及试验信息；视频展示模块，用于接收和展示视频流、二进制码流对应的视频信息和图像信息；命令控制模块，用于接收用户输入的调档指令和试验信息；网络通信模块，用于通过无线网络与所述控制器进行通信。8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：通信模块，其设置于所述控制器内；所述控制器通过无线网络与所述远端控制器进行通信；所述控制器通过gpio输入端口与所述旋转编码器通信连接；所述控制器通过gpio输出端口与所述执行器通信连接；所述控制器通过usb端口与所述视频采集模块通信连接。9.一种用于变压器试验的调档监控系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的用于变压器试验的调档监控装置、有载分接开关控制箱及变压器。

技术总结
本发明提供一种用于变压器试验的调档监控装置及系统，包括，远端控制器用于远程向控制器发出用户输入的调档指令和试验信息；控制器用于接收到调档指令时，向旋转编码器发送新线程启动指令；旋转编码器用于接收到新线程启动指令时，采集电机传动杆的波形信息，根据波形信息判断电机传动杆处于正转或反转，并根据电机传动杆的转动计数确定当前的转动量；控制器还用于根据接收的转动量和试验信息生成对应的触发信号，并向执行器发送该触发信号；执行器用于驱动操作按钮对有载分接开关控制箱进行控制，以调节变压器的档位。本发明无需增加控制装置，上电后不需对其进行任何操作即可实现移动端的连入，保证装置工作的安全性、可靠性。靠性。靠性。


技术研发人员：贺振华 肖利龙 吴耀辉 李忠民 施永飞 周立福 秦应鑫 张政 郑鹿健
受保护的技术使用者：深圳供电局有限公司
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/10/20