專(zhuān)利名稱(chēng)：一種干式變壓器溫度控制儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種干式變壓器溫度控 制儀。
背景技術(shù)：
按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《干式變壓器》(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)GB6450-1986)對(duì)干式 變壓器的溫升極限值做出了相應(yīng)的規(guī)定。對(duì)干式變壓器的線圈，當(dāng)采 用A級(jí)絕緣材料時(shí)，其極限工作溫度在105X:時(shí)，最高溫升應(yīng)小于60K; 當(dāng)釆用E級(jí)絕緣材料時(shí)，其極限工作溫度在12(TC時(shí)，最高溫升應(yīng)小于 75K;當(dāng)采用C級(jí)絕緣材料時(shí)，其極限工作溫度在22(TC時(shí)，最高溫升 應(yīng)小于150K，等等。因?yàn)楦墒阶儔浩鞯纳嶂饕靠諝鈱?duì)流進(jìn)行自然降溫，運(yùn)行條件 對(duì)環(huán)境依賴(lài)程度高，如果其運(yùn)行環(huán)境得不到控制，持久在高溫中使用， 不僅會(huì)使變壓器的運(yùn)行可靠性大大降低，而且長(zhǎng)久如此會(huì)使變壓器的 使用壽命縮短，或者造成永久損壞。所以要保證干式變壓器的可靠運(yùn) 行，便需要對(duì)其進(jìn)行被動(dòng)散熱處理，如果狀況進(jìn)一步惡化，應(yīng)立刻將 變壓器連接斷開(kāi)停止運(yùn)行?，F(xiàn)有的干式變壓器所帶的溫度控制儀通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高， 并且安裝過(guò)程也很繁瑣。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不 足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝便利的干式變壓器溫度控制儀，該溫度 控制儀可為干式變壓器提供適合的溫度運(yùn)行環(huán)境，并能有效提高干式 變壓器的使用壽命和供電可靠性。解決本實(shí)用新型技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該干式變壓器溫 度控制儀包括溫度檢測(cè)單元和控制單元，所述控制單元包括依次相連 的溫度信號(hào)處理單元、主控制器以及可對(duì)干式變壓器進(jìn)行散熱的散熱 單元，所述溫度檢測(cè)單元與控制單元中的溫度信號(hào)處理單元的輸入端 相連，溫度信號(hào)處理單元對(duì)溫度檢測(cè)單元采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào) 處理后，將該信號(hào)送入主控制器，由主控制器判斷是否啟動(dòng)散熱單元 對(duì)干式變壓器進(jìn)行散熱。優(yōu)選的是，本實(shí)用新型溫度控制儀還可包括有人機(jī)交互界面單 元，所述人機(jī)交互界面單元中包括有按鍵顯示控制板，所述按鍵顯示 控制板與控制單元中的主控制器相連。進(jìn)一步優(yōu)選的是，該溫度控制儀還可包括有遠(yuǎn)程控制輸出單元， 所述遠(yuǎn)程控制輸出單元包括信號(hào)輸出控制板，所述信號(hào)輸出控制板與 控制單元中的主控制器相連。此外，控制單元中還可包括有報(bào)警單元，所述報(bào)警單元與主控 制器相連。優(yōu)選控制單元中還可包括有跳閘執(zhí)行單元，所述跳閘執(zhí)行 單元與主控制器相連。 '所述溫度檢測(cè)單元采用3個(gè)髙溫溫度傳感器，分設(shè)于干式變壓 器三相繞組上，分別用于檢測(cè)干式變壓器三相繞組的溫度，3個(gè)高溫 溫度傳感器分別與控制單元中的溫度信號(hào)處理單元的輸入端相連。所述溫度信號(hào)處理單元包括溫度電壓轉(zhuǎn)換電路和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 電路，溫度電壓轉(zhuǎn)換電路可將溫度傳感器的熱電阻阻值變化量轉(zhuǎn)變?yōu)?電壓變化量，并由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路將該電壓變化量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)，再將該數(shù)字信號(hào)傳送給主控制器。主控制器可采用RISC單片機(jī)；散熱單元可采用散熱風(fēng)扇，散熱 風(fēng)扇可對(duì)干式變壓器的三相繞組進(jìn)行散熱。干式變壓器隨著負(fù)載的增加繞組溫度升高到一定值后，變壓器 自身依靠自然散熱無(wú)法保證其安全工作溫度。在采用本實(shí)用新型干式 變壓器溫度控制儀進(jìn)行監(jiān)控后，干式變壓器在運(yùn)行時(shí)，本實(shí)用新型溫 度控制儀通過(guò)采集變壓器繞組上的溫度信號(hào)，并經(jīng)內(nèi)部計(jì)算處理后由 主控制器開(kāi)啟散熱風(fēng)扇對(duì)變壓器進(jìn)行強(qiáng)迫通風(fēng)降溫，從而保證干式變 壓器可以工作在安全溫度下，如果變壓器異?；蛘咂渌蛩厥箿囟冗M(jìn) 一步增加超出變壓器運(yùn)行極限溫度，則可提供報(bào)警以及跳閘信號(hào)，以 盡可能保證干式變壓器能夠運(yùn)行在規(guī)定的環(huán)境狀態(tài)，達(dá)到保護(hù)變壓器 的目的。


圖l為具體實(shí)施例中本實(shí)用新型溫度控制儀的電路原理圖圖2為具體實(shí)施例中溫度傳感器、溫度信號(hào)處理單元、主控制 器、散熱風(fēng)扇連接的電路原理圖圖3為人機(jī)交互界面單元的外形圖 圖4為遠(yuǎn)程控制輸出單元的外形圖圖中PT1-1、 PT1-2 —溫度傳感器輸入連接端 R18、 R19、 R20、 R21、 R22、 R23、 R24—電阻 R5、 R7-電阻 Q1 —三極管 K1 —繼電 器 D3 — 二極管 C17—電容 U7A—運(yùn)算放大器 1 —按鍵顯示控 制板2 —信號(hào)輸出控制板具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。下面實(shí)施例為本實(shí)用新型的非限定性實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)用新型干式變壓器溫度控制儀包括溫度檢測(cè) 單元、控制單元、人機(jī)交互界面單元和遠(yuǎn)程控制輸出單元。所述控制 單元包括溫度信號(hào)處理單元、主控制器、散熱單元，報(bào)警單元、跳鬧 執(zhí)行單元。其中溫度信號(hào)處理單元的輸入端與溫度檢測(cè)單元(溫度傳感器)相連，溫度信號(hào)處理單元的輸出端與主控制器相連，主控制器 分別與散熱單元、報(bào)警單元、跳閘執(zhí)行單元相連。主控制器還與人機(jī)交互界面單元以及遠(yuǎn)程控制輸出單元相連。本實(shí)施例中，溫度檢測(cè)單元采用3個(gè)高溫溫度傳感器，分設(shè)于 干式變壓器三相繞組上，分別用于檢測(cè)干式變壓器三相繞組的溫度， 3個(gè)高溫溫度傳感器分別與控制單元中的溫度信號(hào)處理單元相連，通 過(guò)溫度傳感器物理參數(shù)的變化來(lái)測(cè)控干式變壓器三相繞組的溫度。本實(shí)施例中，散熱單元采用散熱風(fēng)扇，散熱風(fēng)扇可放置于干式
變壓器繞組附近對(duì)干式變壓器的三相繞組進(jìn)行散熱；報(bào)警單元采用報(bào) 警指示燈，如采用上海天逸的AD17-25AC220型報(bào)警指示燈；跳閘執(zhí) 行單元采用交流接觸器，如采用CFC40-250/4P型接觸器(接觸器的 類(lèi)型需要根據(jù)變壓器容量進(jìn)行調(diào)整)。當(dāng)干式變壓器運(yùn)行時(shí)，本實(shí)施例中溫度控制儀工作一共有以下4 個(gè)狀態(tài)1. 由高溫溫度傳感器實(shí)時(shí)探測(cè)變壓器的溫度，將該溫度數(shù)據(jù)傳 遞給主控制器，主控制器采集到該數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)與安全運(yùn)行的溫 度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)變壓器自身溫度在安全運(yùn)行范圍之內(nèi)小于開(kāi)啟散 熱風(fēng)扇的溫度，主控制器處于檢測(cè)狀態(tài)；2. 由高溫溫度傳感器實(shí)時(shí)探測(cè)變壓器的溫度，將該溫度數(shù)據(jù)傳 遞給主控制器，主控制器采集到該數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)與安全運(yùn)行的溫 度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)變壓器自身溫度接近安全范圍上限時(shí)需要被動(dòng)散 熱，主控制器發(fā)出指令，開(kāi)啟散熱風(fēng)扇，為變壓器散熱；3. 由高溫溫度傳感器實(shí)時(shí)探測(cè)變壓器的溫度，將該溫度數(shù)據(jù)傳 遞給主控制器，主控制器采集到該數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)與安全運(yùn)行的溫 度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)變壓器自身溫度超過(guò)安全運(yùn)行范圍時(shí)，在開(kāi)啟散 熱風(fēng)扇散熱的同時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；4. 由高溫溫度傳感器實(shí)時(shí)探測(cè)變壓器的溫度，將該溫度數(shù)據(jù)傳 遞給主控制器，主控制器采集到該數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)與安全運(yùn)行的溫 度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)變壓器自身溫度進(jìn)一步升高，超出變壓器運(yùn)行溫 度上限，應(yīng)給出跳閘信號(hào)，停止變壓器運(yùn)行?？刂茊卧淖饔檬轻娂幚韽母墒阶儔浩魅嗬@組上的溫度信 號(hào)并通過(guò)溫度信號(hào)處理單元進(jìn)行信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并送入主 控制器，從而完成控制單元對(duì)溫度的采集，主控制器對(duì)采集的溫度數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理并判斷是否開(kāi)啟散熱風(fēng)扇降溫或者開(kāi)啟跳閘信號(hào)，主控制 器還完成與人機(jī)交互界面單元以及遠(yuǎn)程控制輸出單元的通信聯(lián)絡(luò)。本實(shí)施例中，主控制器采用RISC單片機(jī)，其內(nèi)置Watchdog功 能保護(hù)系統(tǒng)，可以預(yù)防因單片機(jī)內(nèi)部程序跑飛而引起的死機(jī)現(xiàn)象。圖2所示為本實(shí)施例中溫度傳感器、溫度信號(hào)處理單元、主控制器、散熱風(fēng)扇連接的電路原理圖。圖中所示的溫度傳感器與溫度信 號(hào)處理單元之間的電路連接為其中一相繞組上的單個(gè)溫度傳感器與 溫度信號(hào)處理單元之間的電路連接，另外兩個(gè)溫度傳感器與溫度信號(hào) 處理單元之間的電路連接與上述電路相同。圖中所示出的還有散熱風(fēng) 扇與主控制器之間的電路連接，散熱風(fēng)扇連接在主控制器的PD6腳 上，報(bào)警單元以及跳閘執(zhí)行單元的電路與上述散熱風(fēng)扇的電路結(jié)構(gòu)相同，二者分別連接在主控制器的PD4、 PD5腳上。如圖2所示，溫度信號(hào)處理單元包括溫度電壓轉(zhuǎn)換電路和模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的輸入端與溫度電壓轉(zhuǎn)換電路 相連，其輸出端與主控制器相連。本實(shí)施例中，溫度電壓轉(zhuǎn)換電路主 要包括有電阻R18、 R19、 R20、 R21、 R22、 R23、 R24、電容C17、放 大電路U7A。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片MCP3204。構(gòu)成溫 度傳感器的熱電阻與所述溫度電壓轉(zhuǎn)換電路中的電阻R18、 R19、 R20 組成電橋結(jié)構(gòu)，干式變壓器繞組溫度的變化引起熱電阻的阻值發(fā)生變 化，進(jìn)而引起電容C17兩端的電壓變化，該電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路 U7A后傳送到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的ADO腳(另外兩個(gè)溫度傳感器傳送的電 壓信號(hào)分別傳送到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的AD1、 AD2腳)，供模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 讀取，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)之后再將該數(shù)據(jù)通 過(guò)SPI總線傳送給主控制器進(jìn)行處理，如果主控制器判斷該時(shí)刻溫度 超出變壓器安全運(yùn)行溫度，主控制器的PD6腳輸出高電平，三極管 Ql導(dǎo)通，繼電器K1閉合，散熱風(fēng)扇接通開(kāi)始運(yùn)行；如果主控制器判 斷該時(shí)刻溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的報(bào)警溫度，主控制器的PD5腳輸出高電平， 接通報(bào)警單元中的報(bào)警指示燈，開(kāi)始報(bào)警；如果主控制器判斷該時(shí)刻 溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的跳閘溫度，主控制器的PD4腳輸出高電平，接通跳閘 執(zhí)行單元中的交流接觸器，使變壓器停止運(yùn)行。圖3所示為本實(shí)施例人機(jī)交互界面單元的外形圖。人機(jī)交互界 面單元的功能包括分別顯示干式變壓器三相繞組的溫度和查看修改 該溫度控制儀的運(yùn)行參數(shù)，包括通風(fēng)開(kāi)啟溫度、高溫報(bào)警溫度、超過(guò) 高溫跳閘溫度等參數(shù)，為了避免無(wú)關(guān)人員對(duì)其誤操作，所有參數(shù)設(shè)置 均需密碼開(kāi)啟。本實(shí)施例中人機(jī)交互界面單元的參數(shù)設(shè)置以及狀態(tài)顯示由數(shù)碼管與發(fā)光二極管結(jié)合完成。如圖3所示，人機(jī)交互界面單元 包括按鍵顯示控制板l，在按鍵顯示控制板l上，顯示部分的5個(gè)數(shù) 碼管分別用于顯示干式變壓器的三相溫度和系統(tǒng)參數(shù)，8個(gè)發(fā)光二極管用于完成報(bào)警、跳閘、故障等的指示功能，控制板下部的4個(gè)按鍵可以對(duì)該系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行修改，并可以手動(dòng)設(shè)置控制狀態(tài)。圖4所示為本實(shí)施例遠(yuǎn)程控制輸出單元的外形圖。如圖4所示， 遠(yuǎn)程控制輸出單元包括信號(hào)輸出控制板2，所述信號(hào)輸出控制板2上 有RS232通訊接口、 RS485通訊接口、 4-20mA變送器電流信號(hào)輸出、 溫度傳感器信號(hào)輸入、系統(tǒng)工作220V交流電源輸入、風(fēng)扇電源輸出、 報(bào)警信號(hào)輸出、跳閘信號(hào)輸出。4-20mA電流信號(hào)RS232/485遠(yuǎn)程控制信號(hào)輸出部分的功能通過(guò) 信號(hào)輸出控制板2完成，電流信號(hào)的輸出是為了外部控制器提供溫度 對(duì)應(yīng)的電流電壓模擬信號(hào)，并且可以通過(guò)RS232/485通訊接口將當(dāng)前 數(shù)據(jù)上傳至管理系統(tǒng)，方便操作人員遠(yuǎn)程操作控制。將干式變壓器繞組中的3個(gè)高溫溫度傳感器引出線接于傳感器 插座上，如果需要JB-T7631-2005標(biāo)準(zhǔn)中要求的溫度對(duì)應(yīng)的4-20mA 電流信號(hào)輸出，則將引出線接于對(duì)應(yīng)的4-20mA插座上，可供外部控 制器監(jiān)測(cè)控制使用，RS232、 RS485端口為遠(yuǎn)程控制預(yù)留了接口 ，可 以通過(guò)上位機(jī)方便控制變壓器系統(tǒng)運(yùn)行。本實(shí)施例溫度控制儀的運(yùn)行需要從外部引入220V的交流電為其 供電，提供散熱風(fēng)扇運(yùn)行電源，根據(jù)需要控制變壓器散熱風(fēng)扇啟動(dòng)或 停止，在變壓器超溫運(yùn)行時(shí)，開(kāi)啟超溫報(bào)警信號(hào)，跳閘信號(hào)是為使變 壓器溫度超過(guò)運(yùn)行極限溫度時(shí)與電網(wǎng)切離，使其停止工作。
權(quán)利要求1. 一種干式變壓器溫度控制儀，其特征在于包括溫度檢測(cè)單元和控制單元，所述控制單元包括依次相連的溫度信號(hào)處理單元、主控制器以及可對(duì)干式變壓器進(jìn)行散熱的散熱單元，所述溫度檢測(cè)單元與控制單元中的溫度信號(hào)處理單元的輸入端相連，溫度信號(hào)處理單元對(duì)溫度檢測(cè)單元采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理后，將該信號(hào)送入主控制器，由主控制器判斷是否啟動(dòng)散熱單元對(duì)干式變壓器進(jìn)行散熱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干式變壓器溫度控制儀，其特征在于 還包括有人機(jī)交互界面單元，所述人機(jī)交互界面單元中包括有按鍵顯 示控制板(1)，所述按鍵顯示控制板與控制單元中的主控制器相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的干式變壓器溫度控制儀，其特征在于 還包括有遠(yuǎn)程控制輸出單元，所述遠(yuǎn)程控制輸出單元包括信號(hào)輸出控 制板(2)，所述信號(hào)輸出控制板與控制單元中的主控制器相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l一3之一所述的干式變壓器溫度控制儀，其 特征在于控制單元中還包括有報(bào)警單元，所述報(bào)警單元與主控制器相 連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的干式變壓器溫度控制儀，其特征在于 控制單元中還包括有跳閘執(zhí)行單元，所述跳閘執(zhí)行單元與主控制器相 連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的干式變壓器溫度控制儀，其特征在于 所述主控制器采用RISC單片機(jī)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的干式變壓器溫度控制儀，其特征在于 所述散熱單元采用散熱風(fēng)扇，散熱風(fēng)扇可對(duì)干式變壓器的三相繞組進(jìn) 行散熱。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的干式變壓器溫度控制儀，其特征在于 所述溫度檢測(cè)單元采用3個(gè)高溫溫度傳感器，分設(shè)于干式變壓器三相 繞組上，分別用于檢測(cè)干式變壓器三相繞組的溫度，3個(gè)高溫溫度傳 感器分別與控制單元中的溫度信號(hào)處理單元的輸入端相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的干式變壓器溫度控制儀，其特征在于 所述溫度信號(hào)處理單元包括溫度電壓轉(zhuǎn)換電路和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路， 溫度電壓轉(zhuǎn)換電路可將溫度傳感器的熱電阻阻值變化量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷?變化量，并由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路將該電壓變化量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再 將該數(shù)字信號(hào)傳送給主控制器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l一3之一所述的干式變壓器溫度控制儀，其 特征在于控制單元中還包括有跳閘執(zhí)行單元，所述跳閘執(zhí)行單元與主 控制器相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種干式變壓器溫度控制儀，其包括溫度檢測(cè)單元和控制單元，所述控制單元包括依次相連的溫度信號(hào)處理單元、主控制器以及可對(duì)干式變壓器進(jìn)行散熱的散熱單元，所述溫度檢測(cè)單元與控制單元中的溫度信號(hào)處理單元的輸入端相連，溫度信號(hào)處理單元對(duì)溫度檢測(cè)單元采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理后，將該信號(hào)送入主控制器，由主控制器判斷是否啟動(dòng)散熱單元對(duì)干式變壓器進(jìn)行散熱。該溫度控制儀可為干式變壓器提供適合的溫度運(yùn)行環(huán)境，有效提高了干式變壓器的使用壽命和供電可靠性。
文檔編號(hào)G05D23/185GK201215632SQ200820126168
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者劉永奎, 張新良, 郭中偉, 阮少華 申請(qǐng)人:新疆新能源股份有限公司