CN102692935B - 一种干式变压器温度显示控制仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种干式变压器温度显示控制仪，用于现场运行中的温度显示和冷却风机的启动和关闭，以及过热超温报警和故障处理，特别涉及接于电力网的干式变压器的温度时间常数变化的检测及其数据的存储和显示，它是用于判定干式变压器的运行状况，捕捉故障前兆信息，实现状态维修。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及一种干式变压器温度显示控制仪，用于现场运行中的温度显示和冷却风机的启动和关闭，以及过热超温报警故障处理，特别涉及接于电力网的干式变压器的温度时间常数变化的检测数据存储和显示，它是用于判定干式变压器的运行状况，捕捉故障前兆信息，实现状态维修。
(二)背景技术：
现有的干式变压器温度显示控制仪，均仅有运行温度显示和冷却风机的启停控制，如果要获得变压器状态信息，其传统方法是外观检查、理化、高压电气试验和继电保护，这些方法属于常规的试验和检测，仅仅能够提供变压器故障和事故后的滞后信息，即在事故过后才能获得状态信息。与现代化状态维护发展趋势不相适应，虽然检测方法种类很多，却不能满足对变压器进行实时状态监测的需要。
随着变压器现代维护技术的发展，产生了状态监测，它打破了以往收集变压器信息的局限性。目前提出的电力系统通过采用对变压器的在线监测，即时连续记录各种影响变压器寿命的相关数据，对这些电器的自动化处理及早发现故障隐患，实现基本的状态维护。变压器综合在线监测技术通过及时捕捉早期故障的先兆信息，不仅防止了故障向严重程度的发展，还能够将故障造成的严重后果降到最低限度。
(三)发明内容：
当前电力变压器在线监测大多采用监测特定负载电流下的温度值，来捕捉表征变压器早期故障的先兆信息，其准确率不够高，因为当变压器原有的温度很高时，散热需要时间，即使当前负载电流很小，测量到的温度值也会很高。因此特定负载电流下的温度值，它与变压器原有的温度、环境温度、冷却风机是否开启以及已经开启的时间有关。另外更先进的是通过监测绕组内部局部放电来评估变压器运行状态，但这种方案造价极昂贵，成本很高。本发明是采用监测特定负载电流下的温度时间常数，并且是在特定的干式变压器运行方式中实时监测，因此能更真实反映变压器运行状态。它与离线监测，定期维护具有很大的技术优势，及早预测变压器故障可使维护成本降低。
本发明介绍的一种干式变压器温度显示控制仪，它是用于当干式变压器各相绕组中，最高运行温度达到设定上限值时启动冷却风机，对各相绕组进行强制风冷，当最高运行温度下降到设定下限值时关闭冷却风机，系统中还增加了干式变压器机房环境温度和三相负载电流的检测。该系统在检测三相绕组温度的同时，还检测相绕组的最高运行温度，在关闭冷却风机时从设定开启风机温度即温度下限值上升到设定关闭风机温度即温度上限值的升温时间，及其达到上限值时当继续升温时的最高温度值，同时当相绕组在启动冷却风机的情况下，最高运行温度从温度的上限值下降到下限值的降温时间，及其继续下降时的最低温度值，以及上述升温过程或降温过程的特定时间段内相关相负载电流平均值，即最高运行温度达到上限值和下限值的相负载电流在特定时间段内的平均值。由于负载电流所产生的热量传递到温度传感器需要时间，该特定时间段是指升温过程时间段或降温过程时间段，整段前移数十秒后的时间段，前移的具体数值根据感温元件安装位置，负载电流变化速度来评估，同时将其升温时间、降温时间、最高温度值、最低温度值、相关相负载电流平均值、每次启动冷却风机的时间间隔、相序及机房环境温度显示并记录于存储器中，用于观察干式变压器运行状况，捕捉故障早期的先兆信息；当干式变压器的铁心和相绕组因绝缘老化、变形或故障造成温度升高时，例如发生铁心心片间绝缘不良产生放电，甚至绝缘击穿，较严重时导致铁心两点接地，出现工频短路电流，均可造成铁心温度上升，同时干式变压器的相绕组因绝缘老化产生漏电流，或因真空浇注工艺不良经长期使用后造成严重局部放电，甚至局部烧蚀、匝间短路也会引起绕组温度上升，这些温度与负载大小无关，使干式变压器每秒钟产生的热量的总量增大，从而使干式变压器与温度相关的参数发生统计变化：使采用一定的冷却风机的散热速度变慢降温时间增加，关闭冷却风机时升温时间变快，最高温度值和最低温度值均升高，每次启动冷却风机的时间间隔缩短，通过观察一定的负载电流平均值和机房环境温度下的这些参数统计变化的程度、速度和趋势来判定干式变压器运行状况，实行状态维修。
本系统由下列模块组成：
感温元件输入，用于感温元件和滤波放大电路之间的连接，本系统感温元件共用四支铂电阻，其中三支铂电阻用于采样A、B、C相绕组温度，另一支铂电阻用于机房环境温度测量。
电流传感器输入，用于电流传感器和滤波放大电路之间的连接，电流传感器由三个电流互感器或霍尔电流变送器组成，用于采样A、B、C相负载电流。
滤波放大电路，用于由感温元件和电流传感器送来的采样信号，经多路选择模拟开关分时送入滤波放大电路，经滤波放大调理后再送入A/D转换模块。
A/D转换模块，将反映温度和相负载电流的采样信号模拟量转换为数字量送入单片机模块处理。
单片机模块，用于记录系统的温度参数及其时间常数的变化，计算相关相负载电流平均值及用于产生各种控制信号。
冷却风机驱动输出，用于驱动冷却风机开启。
超温报警故障处理，产生超温报警信号及故障处理。
存储模块，用于存储温度参数的变化及各种设定值。
键盘显示器模块，用于人机交互。
(四)附图说明：
图1是一种干式变压器温度显示控制仪的电路结构方框图。
其中A、B、C分别为A相、B相、C相，D为机房环境温度。
(五)具体实施方式：
本发明干式变压器温度显示控制仪，它用于在现场对运行中干式变压器的运行参数进行测量、保存、控制及显示。其电路结构如图1所示，它由感温元件输入1、电流传感器输入2、滤波放大电路3、A/D转换模块4、单片机模块5、键盘显示器模块6、存储模块7、冷却风机驱动输出8、超温报警故障处理9组成。其中感温元件输入1采用四支Pt100铂电阻，其中三支铂电阻用于三相绕组测温，另一支铂电阻用于机房环境温度测量。电流传感器输入2，由三路电流互感器组成，用于测量三相负载电流。滤波放大电路3，采用集成运放OP07，接成同相放大的形式，将被测信号尺度定标后送A/D模数转换。单片机模块5采用89C52单片机。A/D转换模块4，采用12位逐次逼近式A/D转换器AD574，由于采用89C52单片机数据总线是8位，因此AD574数据输出方式选择脚接地，在转换状态下A0置低电平使AD574进行12位转换。在读数状态，当A0为低电平时，则输出高8位数据，而A0为高电平时，则输出低4位数据。键盘显示器模块6用于人机交互。存储模块7采用EEPROM 24C256其数据还可通过通信口与上位机联系。4路铂电阻和三路电流互感器采样信号在单片机89C52控制下，通过选通滤波放大电路3中的CD4051地址，依序送入滤波放大电路处理，再经A/D转换模块4进行模数转换后送入单片机模块5处理，处理后的数据送键盘显示器模块6和存储模块7中，从而实现三相采样信号的巡回检测显示和存储，判定干式变压器运行状况，实行状态维修。
Claims (2)
1.一种干式变压器温度显示控制仪,它是用于当干式变压器各相绕组中,最高运行温度达到设定上限值时启动冷却风机,对各相绕组进行强制风冷,当最高运行温度下降到设定下限值时关闭冷却风机,其特征是:系统中还增加了干式变压器机房环境温度和三相负载电流的检测,该系统是由感温元件输入、电流传感器输入、滤波放大电路、A/D转换模块、单片机模块、键盘显示器模块、存储模块、冷却风机驱动输出、超温报警故障处理组成,采用四支铂电阻,其中三支铂电阻用于采样A、B、C相绕组温度,另一支铂电阻用于机房环境温度测量；电流传感器由三个电流互感器或霍尔电流变送器组成,用于采样A、B、C相负载电流；系统在检测三相绕组温度的同时,还检测相绕组的最高运行温度,在关闭冷却风机时从设定关闭冷却风机温度即温度下限值上升到设定开启冷却风机温度即温度上限值的升温时间,及其达到上限值时当继续升温时的最高温度值,同时当相绕组在启动冷却风机的情况下,最高运行温度从温度的上限值下降到下限值的降温时间,及其继续下降时的最低温度值,以及上述升温过程或降温过程的特定时间段内相关相负载电流平均值,单片机模块,用于记录系统上述的温度参数及其时间常数的变化,计算相关相负载电流平均值及用于产生各种控制信号；由于负载电流所产生的热量传递到感温元件需要时间,该特定时间段是指升温过程时间段或降温过程时间段,整段前移数十秒后的时间段,前移的具体数值根据感温元件安装位置,负载电流变化速度来评估,同时将其升温时间、降温时间、最高温度值、最低温度值、相关相负载电流平均值、每次启动冷却风机的时间间隔、相序及机房环境温度显示并记录于存储模块中,用于观察干式变压器运行状况,捕捉故障早期的先兆信息；当干式变压器的铁心和相绕组因绝缘老化、变形或故障造成温度升高时,这些温度与负载大小无关,使干式变压器每秒钟产生的热量的总量增大,从而使干式变压器与温度相关的参数发生统计变化,使采用一定的冷却风机的散热速度变慢降温时间增加,关闭冷却风机时升温时间变快,最高温度值和最低温度值均升高,每次启动冷却风机的时间间隔缩短,通过观察一定的负载电流平均值和机房环境温度下的这些参数统计变化的程度、速度和趋势来判定干式变压器运行状况,实行状态维修。
2.根据权利要求1所述的一种干式变压器温度显示控制仪,其特征在于它包括:
感温元件输入,用于感温元件和滤波放大电路之间的连接；
电流传感器输入,用于电流传感器和滤波放大电路之间的连接；
滤波放大电路,用于由感温元件和电流传感器送来的采样信号,经多路选择模拟开关分时送入滤波放大电路,经滤波放大调理后再送入A/D转换模块；
A/D转换模块,将反映温度和相负载电流的采样信号模拟量转换为数字量送入单片机模块处理；
单片机模块,4路铂电阻和三路电流互感器采样信号,经A/D转换模块进行模数转换后送入单片机模块处理；
冷却风机驱动输出,用于驱动冷却风机开启；
超温报警故障处理,产生超温报警信号及故障处理；
存储模块,用于存储温度参数的变化及各种设定值；
键盘显示器模块,用于人机交互。
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