配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置，包括用于采集配電變壓器的負載電流的電流采集模塊，用于測量配電變壓器的環(huán)境溫度的溫度采集模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的熱點溫度計算方程計算配電變壓器熱點溫度的計算模塊，以及用于顯示配電變壓器熱點溫度的顯示模塊；所述電流采集模塊的輸出端、所述溫度采集模塊的輸出端分別連接所述計算模塊的輸入端，所述計算模塊的輸出端連接所述顯示模塊。通過本實用新型的配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置方便實時監(jiān)控配電變壓器熱點溫度信息。
【專利說明】
配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及電力設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電力傳輸過程中，配電變壓器直接面對終端用戶，量大面廣，其健康水平及運行 狀況的好壞直接關(guān)系著整個電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定。而隨著電力系統(tǒng)電壓等級和裝機容量不斷 增大，對電能質(zhì)量和供電可靠性的要求越來越高，這給配電變壓器的可靠性提出了更高的 要求。
[0003] 配電變壓器繞組溫升很大程度上會導致繞組絕緣老化，而對絕緣老化影響最大的 發(fā)熱部位的溫度（即配電變壓器繞組的熱點溫度)是最受關(guān)注的。通過監(jiān)測配電變壓器繞組 的熱點溫度，可對變壓器進行壽命評估，還可以在繞組溫度較高時更改變壓器運行策略，減 少突發(fā)事件的發(fā)生，提高電力系統(tǒng)的可靠性。
[0004] 然而，由于熱點溫度位置的不確定性，目前對于配電變壓器熱點溫度的研究還停 留在計算仿真層面，尚未有用于實現(xiàn)配電變壓器熱點溫度監(jiān)測的裝置。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 基于此，有必要提供一種配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置，方便實時監(jiān)控配電變壓 器熱點溫度信息。
[0006] 本實用新型采用以下技術(shù)方案：
[0007] 配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置，包括：
[0008] 用于采集配電變壓器的負載電流的電流采集模塊，用于測量配電變壓器的環(huán)境溫 度的溫度采集模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的熱點溫度計算方程計算配電變壓器熱點溫度的計算模 塊，以及用于顯示配電變壓器熱點溫度的顯示模塊；
[0009] 所述電流采集模塊的輸出端、所述溫度采集模塊的輸出端分別連接所述計算模塊 的輸入端，所述計算模塊的輸出端連接所述顯示模塊。
[0010] 其中，所述電流采集模塊包括電流互感器和交流電流/直流電壓變換器，
[0011] 所述電流互感器的一次側(cè)連接配電變壓器的一次側(cè)，所述電流互感器的二次側(cè)連 接所述交流電流/直流電壓變換器的輸入端，所述交流電流/直流電壓變換器的輸出端連接 所述計算模塊的輸入端。
[0012] 其中，所述溫度采集模塊包括恒流源回路、鉑熱電阻和差動放大器，
[0013] 所述鉑熱電阻放置在配電變壓器箱體外，所述恒流源回路為所述鉑熱電阻供電， 所述差動放大器的一輸入端連接所述鉑熱電阻，所述差動放大器的輸出端連接所述計算模 塊的輸入端；
[0014] 通過所述差動放大器將所述鉑熱電阻兩端的直流電壓與預(yù)設(shè)的基準電壓的差值 輸出至所述計算模塊。
[0015] 其中，所述恒流源回路包括恒流源和若干恒流器件，所述恒流源通過所述恒流器 件為所述鉑熱電阻提供恒定的電流。
[0016] 其中，所述恒流源回路包括5個3mA的恒流器件，所述恒流器件為恒流二級管或恒 流三級管。
[0017] 其中，還包括用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號的第一電壓/頻率變換器和第 二電壓/頻率變換器，
[0018] 所述電流采集模塊、所述溫度采集模塊分別通過第一電壓/頻率變換器、第二電 壓/頻率變換器連接所述計算模塊的輸入端。
[0019] 其中，所述計算模塊包括數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)存儲器、輸入/輸出單元和單片機，所述 采集卡、數(shù)據(jù)存儲器、輸入/輸出單元均與所述單片機連接；
[0020] 通過數(shù)據(jù)采集卡獲取從計算模塊輸入端輸入的數(shù)字脈沖信號，通過輸入/輸出單 元進行鍵盤輸入控制和計算結(jié)果輸出控制，通過單片機計算配電變壓器熱點溫度。
[0021] 其中，所述顯示模塊包括A/D轉(zhuǎn)換器件和LED顯示器，
[0022] 所述A/D轉(zhuǎn)換器件的輸入端連接所述計算模塊的輸出端，所述A/D轉(zhuǎn)換器件的輸出 端連接所述LED顯示器。
[0023] 本實用新型的配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置，可實時采集配電變壓器負載電流， 結(jié)合環(huán)境溫度對配電變壓器熱點溫度的影響，基于設(shè)定的熱點溫度計算方程實現(xiàn)對配電變 壓器熱點溫度進行計算，并可通過顯示器實時顯示配電變壓器的熱點溫度信息，方便工作 人員實時監(jiān)控配電變壓器熱點溫度，進而對變壓器進行壽命評估，或者在繞組溫度較高時 更改變壓器運行策略，減少突發(fā)事件的發(fā)生，提高電力系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本實用新型一實施例的配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2為一實施方式的電流采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3為一實施方式的溫度采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖4為一實施方式的計算模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為一實施方式的顯不模塊的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029] 圖6為本實用新型另一實施例的配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 為使得本實用新型的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合附 圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0031] 圖1為本實用新型一實施例的配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1 所示，本實施例的配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置主要包括：電流采集模塊1〇〇、溫度采集模 塊200、計算模塊300以及顯示模塊400,所述電流采集模塊100的輸出端、所述溫度采集模塊 200的輸出端分別連接所述計算模塊300的輸入端，所述計算模塊300的輸出端連接所述顯 示模塊400。其中，電流采集模塊100用于采集配電變壓器的負載電流，溫度采集模塊200用 于測量配電變壓器的環(huán)境溫度，計算模塊300用于根據(jù)配電變壓器的負載電流情況、環(huán)境溫 度情況以及設(shè)定的熱點溫度計算方程計算配電變壓器熱點溫度，顯示模塊400用于顯示配 電變壓器熱點溫度。
[0032]作為一優(yōu)選實施方式，如圖2所示，所述電流采集模塊100包括電流互感器和交流 電流/直流電壓變換器，所述電流互感器的一次側(cè)連接配電變壓器的一次側(cè)，所述電流互感 器的二次側(cè)連接所述交流電流/直流電壓變換器的輸入端，所述交流電流/直流電壓變換器 的輸出端連接所述計算模塊300的輸入端。
[0033]其中，通過電流互感器采集配電變壓器的負載電流，電流互感器還能夠?qū)⒋箅娏?信號轉(zhuǎn)換成小電流信號，以保證安全，方便計算。
[0034]作為一優(yōu)選實施方式，如圖3所示，所述溫度采集模塊200包括恒流源回路、鉑熱電 阻和差動放大器，所述鉑熱電阻放置在配電變壓器箱體外，所述恒流源回路為所述鉑熱電 阻供電，所述差動放大器的一輸入端連接所述鉑熱電阻，所述差動放大器的輸出端連接所 述計算模塊300的輸入端。
[0035] 其中，通過鉑熱電阻測量環(huán)境溫度可充分考慮環(huán)境溫度變化對配電變壓器熱點溫 度的影響，提高監(jiān)測的準確度;通過所述差動放大器將所述鉑熱電阻兩端的直流電壓與預(yù) 設(shè)的基準電壓的差值輸出至所述計算模塊300。
[0036] 優(yōu)選的，所述恒流源回路包括恒流源和若干恒流器件，所述恒流源通過所述恒流 器件為所述鉑熱電阻提供恒定的電流。例如:所述恒流源回路包括5個3mA的恒流器件，所述 恒流器件為恒流二級管或恒流三級管。
[0037] 作為一優(yōu)選實施方式，如圖4所示，所述計算模塊300包括數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)存儲 器、輸入/輸出單元和單片機，所述采集卡、數(shù)據(jù)存儲器、輸入/輸出單元均與所述單片機連 接。通過數(shù)據(jù)采集卡獲取從計算模塊輸入端輸入的數(shù)字脈沖信號，通過輸入/輸出單元進行 鍵盤輸入控制和計算結(jié)果輸出控制，通過單片機計算配電變壓器熱點溫度。
[0038]作為一優(yōu)選實施方式，如圖5所示，所述顯示模塊400包括A/D轉(zhuǎn)換器件和LED顯示 器，所述A/D轉(zhuǎn)換器件的輸入端連接所述計算模塊300的輸出端，所述A/D轉(zhuǎn)換器件的輸出端 連接所述LED顯示器。
[0039]例如:通過LED顯示器顯示4位數(shù)字的溫度值，小數(shù)點后有1位有效數(shù)字，單位為°C。 LED顯示器顯示溫度的最大顯示值為160°C，超出該值的溫度顯示為"OVER"，便于工作人員 對配電變壓器熱點溫度的實時監(jiān)測。
[0040] 通過上述實施例，可實時采集配電變壓器負載電流，結(jié)合環(huán)境溫度對配電變壓器 熱點溫度的影響，基于設(shè)定的熱點溫度計算方程實現(xiàn)對配電變壓器熱點溫度的計算，并可 通過顯示器顯示配電變壓器的熱點溫度信息，方便工作人員實時監(jiān)控配電變壓器熱點溫 度，進而對變壓器進行壽命評估，或者在繞組溫度較高時更改變壓器運行策略，以減少突發(fā) 事件的發(fā)生，提高電力系統(tǒng)的可靠性。
[0041] 圖6為本實用新型另一實施例的配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如 圖6所示，在上一實施例的基礎(chǔ)上，本實施例的配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置還包括：用于 將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號的第一電壓/頻率變換器和第二電壓/頻率變換器，所述電 流采集模塊、所述溫度采集模塊分別通過第一電壓/頻率變換器、第二電壓/頻率變換器連 接所述計算模塊的輸入端。
[0042]參考圖6所示，本實施例的配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置的原理如下：
[0043] 一方面，電流互感器一次側(cè)接配電變壓器一次側(cè)，電流互感器二次側(cè)接交流電流/ 直流電壓變換器；電流互感器測取的配電變壓器負載電流信號I1，通過交流電流/直流電壓 變換器轉(zhuǎn)換成直流電壓信號U1;
[0044] 另一方面，將鉑熱電阻放置在變壓器箱體外，采用獨立恒流源對鉑熱電阻供電，通 過光纖采集鉑熱電阻兩端的電壓U2;將鉑熱電阻兩端的電壓1] 2作為差動放大器的一個輸入 信號，將基準電壓Uo信號輸入差動放大器的另一個輸入端(基準電壓的確定原則可為:將鉑 熱電阻與恒流源組成的回路置于〇°C環(huán)境下，測取此時鉑熱電阻兩端電壓Uo作為基準電 壓），通過差動放大器得到直流電壓信號U 2與基準電壓Uo的差值U02;
[0045] 將直流電壓信號U^Uo2分別輸入第一電壓/頻率變換器LMl、第二電壓/頻率變換器 LM2的輸入端(第一電壓/頻率變換器和第二電壓/頻率變換器可采用LM331電壓/頻率變換 器），第一電壓/頻率變換器、第二電壓/頻率變換器分別輸出數(shù)字脈沖信號MC1、MC2,將數(shù)字 脈沖信號MCI、MC2傳輸至計算模塊；
[0046] 計算模塊中：通過數(shù)據(jù)采集卡輸入數(shù)字脈沖信號MC1、MC2,通過輸入/輸出單元完 成鍵盤輸入控制和計算結(jié)果輸出至顯示器的控制；其中，可通過鍵盤輸入的配電變壓器參 數(shù)包括:額定負載1〇、額定頂層油溫升θα、負載損耗和空載損耗之比R、油的指數(shù)X、額定負載 下熱點對繞組頂部油的溫差Hg r以及繞組指數(shù)y，還可通過鍵盤輸入熱點溫度計算方程式 (1)：
[0047] (1)
[0048] 式中0h為任意負載情況熱點溫度，單位°C ;0a為環(huán)境溫度，單位°c ;K為負載系數(shù)，K 取值為負載電流1/額定電流Iodcir為額定電流下的頂層油溫升，取55°c，配電變壓器通常處 于室內(nèi)，其頂層油溫升將增加一個附加值 9/ (例如250KV · A、500KV · A、750KV · A的配電變 壓器的頂層油溫升分別增加10°(：、15°(：、20°(：);1?為額定電流下的負載損耗和空載損耗之 比，由具體配電變壓器決定;X為油的指數(shù)，ON冷卻方式的配電變壓器X取0.8,0F冷卻方式的 X取1.0;Hgr為額定負載下熱點對繞組頂部油的溫差，取23°C ;y是繞組指數(shù)，取1.6;
[0049]采用MCS-51單片機8031對對輸入信號進行分析計算，計算結(jié)果可通過鎖存器 74LS373輸入存儲器EPR0M2764,并通過8279芯片將計算結(jié)果輸出至顯示器的控制；
[0050] 顯示模塊中，將計算出的熱點溫度模擬信號輸入至74LS138芯片(A/D轉(zhuǎn)換器件）， 由74LS138芯片實現(xiàn)信號的數(shù)字化轉(zhuǎn)換之后，再將轉(zhuǎn)換的熱點溫度數(shù)字信號輸入至LED顯示 器，LED顯示器實時顯示配電變壓器的熱點溫度。具體可為：顯示為4位數(shù)字的溫度值，小數(shù) 點后有1位有效數(shù)字，單位為°(：，最大顯示值設(shè)定為160°C，超出時顯示為"OVER"，以實現(xiàn)配 電變壓器熱點溫度的實時監(jiān)測。
[0051] 通過本實施例，采用電流互感器采集變壓器負載電流，能夠?qū)⒋箅娏餍盘栟D(zhuǎn)換成 小電流信號;采用鉑熱電阻測量環(huán)境溫度充分考慮了環(huán)境溫度變化對變壓器熱點溫度的影 響;采用電壓/頻率變換器能夠?qū)㈦妷耗M信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字脈沖信號，可以增強信號的抗干 擾能力;通過單片機設(shè)定的熱點溫度計算方程實現(xiàn)對熱點溫度的計算;通過LED顯示器實現(xiàn) 對配電變壓器熱點溫度的實時監(jiān)測；方便工作人員實時監(jiān)控配電變壓器熱點溫度，進而對 變壓器進行壽命評估，或者在繞組溫度較高時更改變壓器運行策略，以減少突發(fā)事件的發(fā) 生，提高電力系統(tǒng)的可靠性。
[0052] 以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細， 但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于 本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【主權(quán)項】
1. 配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置，其特征在于，包括： 用于采集配電變壓器的負載電流的電流采集模塊，用于測量配電變壓器的環(huán)境溫度的 溫度采集模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的熱點溫度計算方程計算配電變壓器熱點溫度的計算模塊， 以及用于顯示配電變壓器熱點溫度的顯示模塊； 所述電流采集模塊的輸出端、所述溫度采集模塊的輸出端分別連接所述計算模塊的輸 入端，所述計算模塊的輸出端連接所述顯示模塊。2. 如權(quán)利要求1所述配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電流采集模塊包 括電流互感器和交流電流/直流電壓變換器， 所述電流互感器的一次側(cè)連接配電變壓器的一次側(cè)，所述電流互感器的二次側(cè)連接所 述交流電流/直流電壓變換器的輸入端，所述交流電流/直流電壓變換器的輸出端連接所述 計算模塊的輸入端。3. 如權(quán)利要求1所述配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置，其特征在于，所述溫度采集模塊包 括恒流源回路、鉑熱電阻和差動放大器， 所述鉑熱電阻放置在配電變壓器箱體外，所述恒流源回路為所述鉑熱電阻供電，所述 差動放大器的一輸入端連接所述鉑熱電阻，所述差動放大器的輸出端連接所述計算模塊的 輸入端； 通過所述差動放大器將所述鉑熱電阻兩端的直流電壓與預(yù)設(shè)的基準電壓的差值輸出 至所述計算模塊。4. 如權(quán)利要求3所述配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置，其特征在于，所述恒流源回路包括 恒流源和若干恒流器件，所述恒流源通過所述恒流器件為所述鉑熱電阻提供恒定的電流。5. 如權(quán)利要求4所述配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置，其特征在于，所述恒流源回路包括 5個3mA的恒流器件，所述恒流器件為恒流二級管或恒流三級管。6. 如權(quán)利要求1所述配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置，其特征在于，還包括用于將模擬信 號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號的第一電壓/頻率變換器和第二電壓/頻率變換器， 所述電流采集模塊、所述溫度采集模塊分別通過第一電壓/頻率變換器、第二電壓/頻 率變換器連接所述計算模塊的輸入端。7. 如權(quán)利要求1所述配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置，其特征在于，所述計算模塊包括數(shù) 據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)存儲器、輸入/輸出單元和單片機，所述采集卡、數(shù)據(jù)存儲器、輸入/輸出單元 均與所述單片機連接； 通過數(shù)據(jù)采集卡獲取從計算模塊輸入端輸入的數(shù)字脈沖信號，通過輸入/輸出單元進 行鍵盤輸入控制和計算結(jié)果輸出控制，通過單片機計算配電變壓器熱點溫度。8. 如權(quán)利要求1所述配電變壓器熱點溫度監(jiān)測裝置，其特征在于，所述顯示模塊包括A/ D轉(zhuǎn)換器件和LED顯示器， 所述A/D轉(zhuǎn)換器件的輸入端連接所述計算模塊的輸出端，所述A/D轉(zhuǎn)換器件的輸出端連 接所述LED顯示器。
【文檔編號】G01K7/18GK205538013SQ201620074429
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月25日
【發(fā)明人】黃炎光
【申請人】廣州供電局有限公司