一种具有温度预测功能的变压器油温监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于温度监控领域，具体的说，涉及了一种具有温度预测功能的变压器油 温监控系统。
【背景技术】
[0002] 电力变压器作为电力系统中的最主要电气设备之一，其运行的可靠性将直接影响 到电网的安全稳定运行，因此保证变压器的运行可靠性意义重大。变压器油温是决定变压 器长期负载能力的重要因素之一，油温超限将导致变压器无法正常运行，并加速变压器热 老化，影响使用寿命。因此，对变压器油温的监控就显得尤为重要。
[0003] 目前，变压器的冷却方式主要有以下三种：油浸自冷式，油浸风冷式和强迫循环冷 却式，其中油浸风冷式的电力变压器占有很大份额。我国行标DLUT572-95规定：变压器在 带额定负荷和投入冷却装置在环境+40°C下运行时，油箱内上层油温最高允许在+85°C。因 此，必须通过适时控制变压器的冷却装置启停，保证变压器油温不越限。现有的方法大都是 通过对变压器顶层油温进行测量，如测量温度达到系统设定冷却风机启停值，则风机启停， 这种由单一系统温度设定值作为判据冷却风机启停的方法，可能会出现油温在系统设定值 附近变化时，冷却风机频繁启动的问题，严重影响风机的寿命及系统的稳定性。因此寻求一 种安全可靠的具有温度预测功能的变压器油温智能监控方案，对提高变压器的运行效率至 关重要。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种精度高、可靠性好的具有温度预 测功能的变压器油温监控系统。
[0005] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种具有温度预测功能的变压 器油温监控系统，它包括：数字温度传感器，采集变压器油箱的顶层油温值；微处理器模 块，连接数字温度传感器，接收所述处理数字温度传感器采集到的变压器顶层的油温值，采 用灰色预测模型GM(1，1)算法预测变压器顶层的油温值，当预测的油温值高于设定的上限 温度值，输出开启冷却控制信号；当预测的油温值低于设定的下限温度值，输出停止冷却控 制信号；键盘输入模块，连接微处理器模块，用于设定或更改冷却风机启停的上限温度值和 下限温度值；所述冷却系统控制模块，连接微处理器和冷却风机，根据微处理器的控制信号 启停冷却风机；控制电源模块，用于提供系统工作电压。
[0006] 基于上述，该系统还包括用于声光报警提示的变压器报警模块，以及用于图像显 示的LED显示模块，所述变压器报警模块和所述LED显示模块与所述微处理器模块连接。
[0007] 基于上述，预测的油温值的灰色模型GM(1，1)的建立过程如下： 记油温值采样时间间隔为T，所述数字温度传感器每个采样周期连续采样k个温度值 并存储在所述微处理器模块指定的数组中，所述数字温度传感器每采样一个周期，所 述微处理器模块删除数组中最早采集的温度值，并将新的温度值存入而重新组成一个 新的数组； 定义χΜ为原始序列
，则GM (1，1)定义型为：
式中：?是发展系数，是灰作用量，为可观测的量，.?为灰作用量； 经AGO变换：
灰GM(1，1)模型一级参数包乃在最小二乘准则下有矩阵算式如下：
灰GM(1，1)模型中间参数，即二级数据包巧如下：
由一级数据包乃与二级数据包巧的关系得：
对于原始序列Λ(Ι3>及其AGO序列，χΡ)经过GM(1，1)白化模式的响应式如下：
将k值代入（11)式中，得到第k+Ι个值，即为顶层油温的预测温度值。
[0008] 基于上述，预测油温的灰色模型GM(1，1)的建立过程中，取油温值采样时间间隔T 为l〇s，采样时间为100ms，所述数字温度传感器每个采样周期连续采样4个温度值。
[0009] 本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，本发明的有 益效果如下： 1、 该系统以灰色理论为基础，运用灰建模的方法建立油温的灰色GM(1，1)预测模型， 采用预测变压器油温的方法来寻找恰当的风机启动温度，使冷却风机超前启动，保证变压 器油温不越限，达到对油温控制的目的； 2、 系统设定冷却风机启动的上限值及冷却风机停运的下限值，解决了由单一系统温度 设定值作为判据时冷却风机频繁启动的问题大大提高了系统的稳定性； 3、 本系统具有精度高、可靠性好等特点，可有效解决当负荷急增情况下变压器顶层油 温失控的现象。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明的结构框图。
[0011] 图2是本发明中灰色模型GM(1，1)的逻辑关系图。
[0012] 图3是本发明冷却系统的控制流程图。
【具体实施方式】
[0013] 下面通过【具体实施方式】，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0014] 如图1所示，一种具有温度预测功能的变压器油温监控系统，它包括： 数字温度传感器，采集变压器油箱的顶层油温值；所述数字温度传感器可以采用美国 DALLAS公司的DS18B20单线数字温度传感器来实现变压器顶层油温的信号采集功能； 微处理器模块，连接数字温度传感器，接收所述处理数字温度传感器采集到的变压器 顶层油温值，输出开启冷却控制信号或停止冷却控制信号；具体设计的时候，所述微处理 器模块采用ATMEL公司设计的AT89S52单片机，DS18B20可以输出精度分别为9至12位 (二进制）数字量来直接表示所测量的温度值，温度值经过DS18B20的数据总线直接输入到 AT89S52单片机进行处理，无需A/D转换； 键盘输入模块，连接微处理器模块，用于设定或更改冷却风机启停的上限温度值和下 限温度值； 所述冷却系统控制模块，连接微处理器和冷却风机，通过TLP521光耦与所述微处理器 模块的I/O 口进行隔离，通过ULN2803A达林顿管提供足够驱动电流驱动三相交流固态继电 器，从而构成冷却系统，实现控制冷却风机运行的目的。具体地，冷却系统采用杭州西子三 相交流固态继电器SSR-3H480D75