配电变压器热点温度监测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种配电变压器热点温度监测装置，包括用于采集配电变压器的负载电流的电流采集模块，用于测量配电变压器的环境温度的温度采集模块，用于根据预设的热点温度计算方程计算配电变压器热点温度的计算模块，以及用于显示配电变压器热点温度的显示模块；所述电流采集模块的输出端、所述温度采集模块的输出端分别连接所述计算模块的输入端，所述计算模块的输出端连接所述显示模块。通过本实用新型的配电变压器热点温度监测装置方便实时监控配电变压器热点温度信息。
【专利说明】
配电变压器热点温度监测装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电力设备领域，特别是涉及配电变压器热点温度监测装置。
【背景技术】
[0002] 在电力传输过程中，配电变压器直接面对终端用户，量大面广，其健康水平及运行 状况的好坏直接关系着整个电网的安全与稳定。而随着电力系统电压等级和装机容量不断 增大，对电能质量和供电可靠性的要求越来越高，这给配电变压器的可靠性提出了更高的 要求。
[0003] 配电变压器绕组温升很大程度上会导致绕组绝缘老化，而对绝缘老化影响最大的 发热部位的温度（即配电变压器绕组的热点温度)是最受关注的。通过监测配电变压器绕组 的热点温度，可对变压器进行寿命评估，还可以在绕组温度较高时更改变压器运行策略，减 少突发事件的发生，提高电力系统的可靠性。
[0004] 然而，由于热点温度位置的不确定性，目前对于配电变压器热点温度的研究还停 留在计算仿真层面，尚未有用于实现配电变压器热点温度监测的装置。 【实用新型内容】
[0005] 基于此，有必要提供一种配电变压器热点温度监测装置，方便实时监控配电变压 器热点温度信息。
[0006] 本实用新型采用以下技术方案：
[0007] 配电变压器热点温度监测装置，包括：
[0008] 用于采集配电变压器的负载电流的电流采集模块，用于测量配电变压器的环境温 度的温度采集模块，用于根据预设的热点温度计算方程计算配电变压器热点温度的计算模 块，以及用于显示配电变压器热点温度的显示模块；
[0009] 所述电流采集模块的输出端、所述温度采集模块的输出端分别连接所述计算模块 的输入端，所述计算模块的输出端连接所述显示模块。
[0010] 其中，所述电流采集模块包括电流互感器和交流电流/直流电压变换器，
[0011] 所述电流互感器的一次侧连接配电变压器的一次侧，所述电流互感器的二次侧连 接所述交流电流/直流电压变换器的输入端，所述交流电流/直流电压变换器的输出端连接 所述计算模块的输入端。
[0012] 其中，所述温度采集模块包括恒流源回路、铂热电阻和差动放大器，
[0013] 所述铂热电阻放置在配电变压器箱体外，所述恒流源回路为所述铂热电阻供电， 所述差动放大器的一输入端连接所述铂热电阻，所述差动放大器的输出端连接所述计算模 块的输入端；
[0014] 通过所述差动放大器将所述铂热电阻两端的直流电压与预设的基准电压的差值 输出至所述计算模块。
[0015] 其中，所述恒流源回路包括恒流源和若干恒流器件，所述恒流源通过所述恒流器 件为所述铂热电阻提供恒定的电流。
[0016] 其中，所述恒流源回路包括5个3mA的恒流器件，所述恒流器件为恒流二级管或恒 流三级管。
[0017] 其中，还包括用于将模拟信号转换为数字脉冲信号的第一电压/频率变换器和第 二电压/频率变换器，
[0018] 所述电流采集模块、所述温度采集模块分别通过第一电压/频率变换器、第二电 压/频率变换器连接所述计算模块的输入端。
[0019] 其中，所述计算模块包括数据采集卡、数据存储器、输入/输出单元和单片机，所述 采集卡、数据存储器、输入/输出单元均与所述单片机连接；
[0020] 通过数据采集卡获取从计算模块输入端输入的数字脉冲信号，通过输入/输出单 元进行键盘输入控制和计算结果输出控制，通过单片机计算配电变压器热点温度。
[0021] 其中，所述显示模块包括A/D转换器件和LED显示器，
[0022] 所述A/D转换器件的输入端连接所述计算模块的输出端，所述A/D转换器件的输出 端连接所述LED显示器。
[0023] 本实用新型的配电变压器热点温度监测装置，可实时采集配电变压器负载电流， 结合环境温度对配电变压器热点温度的影响，基于设定的热点温度计算方程实现对配电变 压器热点温度进行计算，并可通过显示器实时显示配电变压器的热点温度信息，方便工作 人员实时监控配电变压器热点温度，进而对变压器进行寿命评估，或者在绕组温度较高时 更改变压器运行策略，减少突发事件的发生，提高电力系统的可靠性。
【附图说明】
[0024] 图1为本实用新型一实施例的配电变压器热点温度监测装置的结构示意图；
[0025] 图2为一实施方式的电流采集模块的结构示意图；
[0026] 图3为一实施方式的温度采集模块的结构示意图；
[0027] 图4为一实施方式的计算模块的结构示意图；
[0028]图5为一实施方式的显不模块的结构不意图；
[0029] 图6为本实用新型另一实施例的配电变压器热点温度监测装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030] 为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合附 图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0031] 图1为本实用新型一实施例的配电变压器热点温度监测装置的结构示意图，如图1 所示，本实施例的配电变压器热点温度监测装置主要包括：电流采集模块1〇〇、温度采集模 块200、计算模块300以及显示模块400,所述电流采集模块100的输出端、所述温度采集模块 200的输出端分别连接所述计算模块300的输入端，所述计算模块300的输出端连接所述显 示模块400。其中，电流采集模块100用于采集配电变压器的负载电流，温度采集模块200用 于测量配电变压器的环境温度，计算模块300用于根据配电变压器的负载电流情况、环境温 度情况以及设定的热点温度计算方程计算配电变压器热点温度，显示模块400用于显示配 电变压器热点温度。
[0032]作为一优选实施方式，如图2所示，所述电流采集模块100包括电流互感器和交流 电流/直流电压变换器，所述电流互感器的一次侧连接配电变压器的一次侧，所述电流互感 器的二次侧连接所述交流电流/直流电压变换器的输入端，所述交流电流/直流电压变换器 的输出端连接所述计算模块300的输入端。
[0033]其中，通过电流互感器采集配电变压器的负载电流，电流互感器还能够将大电流 信号转换成小电流信号，以保证安全，方便计算。
[0034]作为一优选实施方式，如图3所示，所述温度采集模块200包括恒流源回路、铂热电 阻和差动放大器，所述铂热电阻放置在配电变压器箱体外，所述恒流源回路为所述铂热电 阻供电，所述差动放大器的一输入端连接所述铂热电阻，所述差动放大器的输出端连接所 述计算模块300的输入端。
[0035] 其中，通过铂热电阻测量环境温度可充分考虑环境温度变化对配电变压器热点温 度的影响，提高监测的准确度;通过所述差动放大器将所述铂热电阻两端的直流电压与预 设的基准电压的差值输出至所述计算模块300。
[0036] 优选的，所述恒流源回路包括恒流源和若干恒流器件，所述恒流源通过所述恒流 器件为所述铂热电阻提供恒定的电流。例如:所述恒流源回路包括5个3mA的恒流器件，所述 恒流器件为恒流二级管或恒流三级管。
[0037] 作为一优选实施方式，如图4所示，所述计算模块300包括数据采集卡、数据存储 器、输入/输出单元和单片机，所述采集卡、数据存储器、输入/输出单元均与所述单片机连 接。通过数据采集卡获取从计算模块输入端输入的数字脉冲信号，通过输入/输出单元进行 键盘输入控制和计算结果输出控制，通过单片机计算配电变压器热点温度。
[0038]作为一优选实施方式，如图5所示，所述显示模块400包括A/D转换器件和LED显示 器，所述A/D转换器件的输入端连接所述计算模块300的输出端，所述A/D转换器件的输出端 连接所述LED显示器。
[0039]例如:通过LED显示器显示4位数字的温度值，小数点后有1位有效数字，单位为°C。 LED显示器显示温度的最大显示值为160°C，超出该值的温度显示为"OVER"，便于工作人员 对配电变压器热点温度的实时监测。
[0040] 通过上述实施例，可实时采集配电变压器负载电流，结合环境温度对配电变压器 热点温度的影响，基于设定的热点温度计算方程实现对配电变压器热点温度的计算，并可 通过显示器显示配电变压器的热点温度信息，方便工作人员实时监控配电变压器热点温 度，进而对变压器进行寿命评估，或者在绕组温度较高时更改变压器运行策略，以减少突发 事件的发生，提高电力系统的可靠性。
[0041] 图6为本实用新型另一实施例的配电变压器热点温度监测装置的结构示意图。如 图6所示，在上一实施例的基础上，本实施例的配电变压器热点温度监测装置还包括：用于 将模拟信号转换为数字脉冲信号的第一电压/频率变换器和第二电压/频率变换器，所述电 流采集模块、所述温度采集模块分别通过第一电压/频率变换器、第二电压/频率变换器连 接所述计算模块的输入端。
[0042]参考图6所示，本实施例的配电变压器热点温度监测装置的原理如下：
[0043] 一方面，电流互感器一次侧接配电变压器一次侧，电流互感器二次侧接交流电流/ 直流电压变换器；电流互感器测取的配电变压器负载电流信号I1，通过交流电流/直流电压 变换器转换成直流电压信号U1;
[0044] 另一方面，将铂热电阻放置在变压器箱体外，采用独立恒流源对铂热电阻供电，通 过光纤采集铂热电阻两端的电压U2;将铂热电阻两端的电压1] 2作为差动放大器的一个输入 信号，将基准电压Uo信号输入差动放大器的另一个输入端(基准电压的确定原则可为:将铂 热电阻与恒流源组成的回路置于〇°C环境下，测取此时铂热电阻两端电压Uo作为基准电 压），通过差动放大器得到直流电压信号U 2与基准电压Uo的差值U02;
[0045] 将直流电压信号U^Uo2分别输入第一电压/频率变换器LMl、第二电压/频率变换器 LM2的输入端(第一电压/频率变换器和第二电压/频率变换器可采用LM331电压/频率变换 器），第一电压/频率变换器、第二电压/频率变换器分别输出数字脉冲信号MC1、MC2,将数字 脉冲信号MCI、MC2传输至计算模块；
[0046] 计算模块中：通过数据采集卡输入数字脉冲信号MC1、MC2,通过输入/输出单元完 成键盘输入控制和计算结果输出至显示器的控制；其中，可通过键盘输入的配电变压器参 数包括:额定负载1〇、额定顶层油温升θα、负载损耗和空载损耗之比R、油的指数X、额定负载 下热点对绕组顶部油的温差Hg r以及绕组指数y，还可通过键盘输入热点温度计算方程式 (1)：
[0047] (1)
[0048] 式中0h为任意负载情况热点温度，单位°C ;0a为环境温度，单位°c ;K为负载系数，K 取值为负载电流1/额定电流Iodcir为额定电流下的顶层油温升，取55°c，配电变压器通常处 于室内，其顶层油温升将增加一个附加值 9/ (例如250KV · A、500KV · A、750KV · A的配电变 压器的顶层油温升分别增加10°(：、15°(：、20°(：);1?为额定电流下的负载损耗和空载损耗之 比，由具体配电变压器决定;X为油的指数，ON冷却方式的配电变压器X取0.8,0F冷却方式的 X取1.0;Hgr为额定负载下热点对绕组顶部油的温差，取23°C ;y是绕组指数，取1.6;
[0049]采用MCS-51单片机8031对对输入信号进行分析计算，计算结果可通过锁存器 74LS373输入存储器EPR0M2764,并通过8279芯片将计算结果输出至显示器的控制；
[0050] 显示模块中，将计算出的热点温度模拟信号输入至74LS138芯片(A/D转换器件）， 由74LS138芯片实现信号的数字化转换之后，再将转换的热点温度数字信号输入至LED显示 器，LED显示器实时显示配电变压器的热点温度。具体可为：显示为4位数字的温度值，小数 点后有1位有效数字，单位为°(：，最大显示值设定为160°C，超出时显示为"OVER"，以实现配 电变压器热点温度的实时监测。
[0051] 通过本实施例，采用电流互感器采集变压器负载电流，能够将大电流信号转换成 小电流信号;采用铂热电阻测量环境温度充分考虑了环境温度变化对变压器热点温度的影 响;采用电压/频率变换器能够将电压模拟信号转化成数字脉冲信号，可以增强信号的抗干 扰能力;通过单片机设定的热点温度计算方程实现对热点温度的计算;通过LED显示器实现 对配电变压器热点温度的实时监测；方便工作人员实时监控配电变压器热点温度，进而对 变压器进行寿命评估，或者在绕组温度较高时更改变压器运行策略，以减少突发事件的发 生，提高电力系统的可靠性。
[0052] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于 本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 配电变压器热点温度监测装置，其特征在于，包括： 用于采集配电变压器的负载电流的电流采集模块，用于测量配电变压器的环境温度的 温度采集模块，用于根据预设的热点温度计算方程计算配电变压器热点温度的计算模块， 以及用于显示配电变压器热点温度的显示模块； 所述电流采集模块的输出端、所述温度采集模块的输出端分别连接所述计算模块的输 入端，所述计算模块的输出端连接所述显示模块。2. 如权利要求1所述配电变压器热点温度监测装置，其特征在于，所述电流采集模块包 括电流互感器和交流电流/直流电压变换器， 所述电流互感器的一次侧连接配电变压器的一次侧，所述电流互感器的二次侧连接所 述交流电流/直流电压变换器的输入端，所述交流电流/直流电压变换器的输出端连接所述 计算模块的输入端。3. 如权利要求1所述配电变压器热点温度监测装置，其特征在于，所述温度采集模块包 括恒流源回路、铂热电阻和差动放大器， 所述铂热电阻放置在配电变压器箱体外，所述恒流源回路为所述铂热电阻供电，所述 差动放大器的一输入端连接所述铂热电阻，所述差动放大器的输出端连接所述计算模块的 输入端； 通过所述差动放大器将所述铂热电阻两端的直流电压与预设的基准电压的差值输出 至所述计算模块。4. 如权利要求3所述配电变压器热点温度监测装置，其特征在于，所述恒流源回路包括 恒流源和若干恒流器件，所述恒流源通过所述恒流器件为所述铂热电阻提供恒定的电流。5. 如权利要求4所述配电变压器热点温度监测装置，其特征在于，所述恒流源回路包括 5个3mA的恒流器件，所述恒流器件为恒流二级管或恒流三级管。6. 如权利要求1所述配电变压器热点温度监测装置，其特征在于，还包括用于将模拟信 号转换为数字脉冲信号的第一电压/频率变换器和第二电压/频率变换器， 所述电流采集模块、所述温度采集模块分别通过第一电压/频率变换器、第二电压/频 率变换器连接所述计算模块的输入端。7. 如权利要求1所述配电变压器热点温度监测装置，其特征在于，所述计算模块包括数 据采集卡、数据存储器、输入/输出单元和单片机，所述采集卡、数据存储器、输入/输出单元 均与所述单片机连接； 通过数据采集卡获取从计算模块输入端输入的数字脉冲信号，通过输入/输出单元进 行键盘输入控制和计算结果输出控制，通过单片机计算配电变压器热点温度。8. 如权利要求1所述配电变压器热点温度监测装置，其特征在于，所述显示模块包括A/ D转换器件和LED显示器， 所述A/D转换器件的输入端连接所述计算模块的输出端，所述A/D转换器件的输出端连 接所述LED显示器。
【文档编号】G01K7/18GK205538013SQ201620074429
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月25日
【发明人】黄炎光
【申请人】广州供电局有限公司