專利名稱：數(shù)字式變壓器繞組溫度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溫度測量裝置，特別涉及一種適用于變壓器繞組的數(shù)字式溫度測量裝置。
背景技術(shù)：
變壓器繞組的熱特性決定了電力變壓器的負(fù)載能力及其絕緣可用壽命，這使得變壓器繞組溫度成為影響電力變壓器正常工作的決定性因素。因此及時掌握變壓器的繞組溫度，對確保變壓器的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。目前測量變 壓器繞組溫度主要是采用機(jī)械式變壓器繞組溫度測量裝置，通過熱模擬原理近似地測量出變壓器繞組溫度，但是受到傳統(tǒng)機(jī)械指針式儀表的結(jié)構(gòu)限制，該機(jī)械式溫度測量裝置不僅測量精度低，需要經(jīng)常校準(zhǔn)，無法精確反映繞組溫度；而且體積偏大，安裝不便，自動化程度低，不便于操作，影響工作效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型主要解決現(xiàn)有變壓器繞組溫度測量裝置受結(jié)構(gòu)限制無法精確測量繞組溫度，自動化程度低，不便于操作等技術(shù)問題，提供一種測量精確度高、自動化程度高、安裝使用方便的變壓器繞組溫度測量裝置。本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的本實(shí)用新型包括用于間接地測量變壓器的輸出電流變流器；用于設(shè)定熱響應(yīng)時間的響應(yīng)時間設(shè)定裝置；用于測量變壓器的頂層油溫的油溫傳感器；以及用于輸出計算結(jié)果并實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制的溫度顯示與控制裝置；還包含連接輸出電流變流器和響應(yīng)時間設(shè)定裝置的微處理器，用于計算變壓器的溫度與電流的關(guān)系，確定當(dāng)前溫度的偏移量；以及連接微處理器、油溫傳感器和溫度顯示與控制裝置的加法計算裝置，加法計算裝置用于計算得當(dāng)前變壓器出繞組溫度。本實(shí)用新型的有益效果是通過對變壓器繞組溫升特性進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，利用軟件計算的方法達(dá)到熱模擬的目的，充分利用微處理器技術(shù)，改善原有變壓器繞組溫度測量方法誤差大、難操作等問題，達(dá)到可靠性高、自動化程度高、使用和維護(hù)方便、使用壽命長的效果。

附圖I為數(shù)字式變壓器繞組溫度測量裝置的工作原理框圖；附圖2加熱器典型溫升曲線；附圖3熱模擬特性-溫升與電流對應(yīng)表；附圖4 一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線；附圖5變壓器繞組溫度測量、計算的軟件流程圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步具體的說明。如圖I所示，數(shù)字式變壓器繞組溫度測量裝置是利用數(shù)學(xué)建模來實(shí)現(xiàn)熱模擬效果。變流器I與變壓器相連，用于間接地測量變壓器的輸出電流。對變流器I輸出的電流進(jìn)行測量，得到一個與變壓器負(fù)荷成正比的有效電流值，并提供給關(guān)系計算裝置2。關(guān)系計算裝置2由微處理器軟件計算實(shí)現(xiàn)，根據(jù)變流器I輸出的電流與溫升的對應(yīng)關(guān)系，計算變壓器輸出某個電流值時，繞組達(dá)到熱平衡后的平均溫升。熱模擬計算裝置3同樣由微處理器軟件計算完成，依據(jù)變壓器的溫升特性，根據(jù)關(guān)系計算裝置2所 得到的當(dāng)前變壓器平均溫升和用戶設(shè)定的熱響應(yīng)時間常數(shù)，計算出當(dāng)前的溫度偏移量。油溫傳感器4采用熱敏電阻，如鎧裝的熱電阻PT100，用于測量變壓器的頂層油溫。加法計算裝置5對上述所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，計算得出繞組溫度。響應(yīng)時間設(shè)定裝置6用于設(shè)定熱響應(yīng)時間。繞組溫度顯示與控制裝置7用于輸出計算結(jié)果并實(shí)現(xiàn)相關(guān)的控制，如冷卻、跳閘控制等。進(jìn)一步的，變流器I與關(guān)系計算裝置2相連，關(guān)系計算裝置2與熱模擬計算裝置3相連，熱模擬計算裝置3、油溫傳感器4和繞組溫度顯示與控制裝置7分別與加法計算裝置5相連；響應(yīng)時間設(shè)定裝置6連接熱模擬計算裝置3。參見附圖1，本實(shí)用新型數(shù)字式變壓器繞組溫度測量裝置的工作原理是通過測量變壓器油層溫度，疊加一個和變壓器輸出電流有關(guān)的溫度偏移量，作為變壓器繞組的平均溫度值。運(yùn)用熱模擬原理，即根據(jù)IEC354《變壓器負(fù)載導(dǎo)則》的規(guī)定，油浸式電力變壓器繞組溫度I；可等效為Tr = TdKiAT即繞組熱點(diǎn)溫度是附加溫升AT與頂層油溫Ttl的函數(shù)。式中AT是熱模擬裝置提供的附加溫升，Ki為與變壓器結(jié)構(gòu)有關(guān)的熱點(diǎn)系數(shù)。式中Ttl可以使用油溫傳感器4獲得，其原理是利用熱敏電阻感應(yīng)頂層油溫的變化，該技術(shù)已經(jīng)非常成熟，可以用鎧裝的熱電阻PT100來實(shí)現(xiàn)。換言之，如能測得熱模擬裝置提供的附加溫升AT，也就能得出繞組熱點(diǎn)
溫度Tr。當(dāng)變壓器帶上負(fù)載時，由于變壓器的輸出電流過大，在實(shí)際應(yīng)用中，一般通過變流器來間接測量變壓器的輸出電流。當(dāng)變壓器帶上負(fù)荷后，與其負(fù)荷成正比的電流經(jīng)變流器I變換，向關(guān)系計算裝置2提供一個電流信號It。關(guān)系計算裝置2的工作原理是參見附圖3，為國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T8450-2005中規(guī)定變流器輸出0. 5A 5A的附加電流時，熱模擬裝置所產(chǎn)生的附加溫升對應(yīng)表格。根據(jù)該溫升與電流對應(yīng)表，可以確定熱模擬裝置所產(chǎn)生的平均溫升AT。通過最小二乘法，可以擬合出附加溫升A T和變流器輸出電流It的數(shù)學(xué)表達(dá)式，即為關(guān)系計算裝置2的運(yùn)算公式AT = a0+a1 X It+a2 XIt2其中a0= -0. 592166414611468，al = I.92532306426727E-03,a2 = I.72397453373464E-05。由響應(yīng)時間設(shè)定裝置6設(shè)定熱模擬的響應(yīng)時間和采樣周期，通過熱模擬計算裝置3計算得出熱模擬系統(tǒng)的溫度偏移量。熱模擬計算裝置3的工作原理是通過數(shù)學(xué)建模方式，依據(jù)一階系統(tǒng)原理，將變壓器的電流Ih、平均溫升AT等參數(shù)與時間的關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，通過微處理器計算出當(dāng)前的繞組附加溫度偏移量。參見附圖2是一個典型的加熱器加入固定大小的電流時的溫升曲線。分析該曲線，可以發(fā)現(xiàn)其與一階系統(tǒng)具有近似的特性。本實(shí)用新型中即采用一階滯后響應(yīng)系統(tǒng)來描述模擬變壓器繞組發(fā)熱的加熱器模型。一階系統(tǒng)S域的傳遞函數(shù)為
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式變壓器繞組溫度測量裝置，包括 用于間接地測量變壓器的輸出電流變流器；用于設(shè)定熱響應(yīng)時間的響應(yīng)時間設(shè)定裝置；用于測量變壓器的頂層油溫的油溫傳感器；以及用于輸出計算結(jié)果并實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制的溫度顯示與控制裝置； 其特征在于還包含連接輸出電流變流器和響應(yīng)時間設(shè)定裝置的微處理器，用于計算變壓器的溫度與電流的關(guān)系，確定當(dāng)前溫度的偏移量；以及連接微處理器、油溫傳感器和溫度顯示與控制裝置的加法計算裝置，加法計算裝置用于計算得當(dāng)前變壓器出繞組溫度。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種數(shù)字式變壓器繞組溫度測量裝置，包括用于間接測量變壓器的輸出電流變流器；用于設(shè)定熱響應(yīng)時間的響應(yīng)時間設(shè)定裝置；用于測量變壓器的頂層油溫的油溫傳感器；用于輸出計算結(jié)果并實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制的溫度顯示與控制裝置；其特征在于還包含微處理器，用于計算變壓器的溫度與電流的關(guān)系，確定當(dāng)前溫度的偏移量；以及連接微處理器、油溫傳感器和溫度顯示與控制裝置的加法計算裝置，加法計算裝置用于計算得當(dāng)前變壓器出繞組溫度。本實(shí)用新型通過增設(shè)變流器和電路裝置，實(shí)現(xiàn)電流信號輸出，并通過數(shù)學(xué)建模，應(yīng)用微處理器計算變壓器繞組溫度，達(dá)到高精確度，高自動化，使用方便的效果。
文檔編號G01K7/22GK202442807SQ20112031958
公開日2012年9月19日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者郭明皇 申請人:杭州鴻程科技有限公司