CN103292920B - 绕组温度计的匹配器 - Google Patents
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Abstract
一种绕组温度计的匹配器，包括单片机、二次电流输入端子、输入隔离器，脉冲信号发生器、输出隔离器、输出控制模块和加热电流输出端子，还包括油面温度信号端子、绕组温度信号端子和信号隔离器。本发明采用单片机取代传统绕组温度计的匹配电阻，并对传统的热模拟间接测温做了闭环控制。匹配器实时采集热模拟的绕组温度，与绕组温度计算值进行比较，自动调整加热电流，实时修正绕组温度计的指示值，因此可以保证采用该匹配器后，绕组温度测量不受环境温度和匹配电阻变质的影响，运行人员以及监控人员可以得到准确的绕组温度值。
Description
技术领域
本发明属电力系统测量技术领域，具体而言是一种油浸式电力变压器绕组温度计的匹配器。
背景技术
目前，国内外绝大部分变电站均采用绕组温度计热模拟实验的方法间接测量油浸式变压器的绕组温度。如图1所示，热模拟实验是将电流互感器1输出的二次电流Ip经匹配器2调整后，输出与负荷成正比的加热电流Is，流经绕组温度计中嵌装的加热元件3，所产生的热量使感温介质出现附加膨胀，从而使弹性元件产生附加位移，带动指针转动来指示绕组温度。
然而在实际使用中发现，基于热模拟实验间接测温的绕组温度计，存在因环境温度变化而导致的测量不正确的问题，其原因在于发热元件的加热过程是在绕组温度计内部直接进行，存在与外部进行热交换的过程，当环境温度较低时加热效果达不到整定值，环境温度较高时加热效果又远远超出整定值；更重要的是，绕组温度计的匹配器在测温过程中，因长期持续工作自身发热造成调节触点氧化导致电阻值升高，分流作用减小，加热电流进一步偏离正常值，从而导致测量不正确。因此，绕组温度计的指示值常常无法正确反映变压器绕组的运行温度，而绕组温度是实时进入监控系统的，调度人员和运行人员都是通过监控系统来监视绕组温度，如果绕组温度指示不正确，可能使调度人员做出错误判断，影响电网的安全稳定运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种绕组温度计的匹配器，以解决现有技术中的匹配器存在的长期持续工作自身发热造成调节触点氧化导致电阻值升高以及绕组温度计加热元件与外部进行热交换的过程，使测量不正确的问题。
实现本发明的技术方案如下：一种绕组温度计的匹配器，包括单片机、二次电流输入端子和输入隔离器，二次电流输入端子通过输入隔离器连接到单片机；还包括脉冲信号发生器、输出隔离器、输出控制模块和加热电流输出端子；加热电流输出端子依次通过输出控制模块、输出隔离器和脉冲信号发生器连接到单片机；还包括通信模块，通信模块连接到单片机；还包括电源模块，电源模块为单片机、输入隔离器、脉冲信号发生器、输出隔离器、输出控制模块和通信模块供电。
本发明的工作原理是：首先通过通信模块输入初始化参数到单片机，包括待测变压器在额定负荷下的铜油温差△T，待测变压器的额定容量S、额定电压U，电流互感器CT的额定电流比N及其对应型号，以及绕组温度计的铜油温差曲线，计算出额定二次电流根据额定负荷下的铜油温差△T，在铜油温差曲线中查出额定加热电流Is；之后计算额定二次电流值Ip与额定加热电流值Is的比值m，m=Ip/Is。由于变压器在实际负荷下，电流互感器CT输出的二次电流与加热电流之比也等于m，所以在实际负荷下，通过匹配器的二次电流输入端子实时采样电流互感器CT的二次电流Ip'到单片机，计算出加热电流Is'，Is'=Ip'/m。匹配器的脉冲信号发生器和输出控制模块输出加热电流Is'到加热电流输出端子；绕组温度计中的发热元件连接到加热电流输出端子，加热电流Is'流经发热元件产生热量，感温介质受热后出现附加膨胀，从而使弹性元件产生附加位移，带动指针转动来指示绕组温度。
为了使测量结果更准确，本发明还增加了对加热电流反馈调节的部件及功能。具体如下：在上述技术方案中，增加油面温度信号端子、绕组温度信号端子和两个信号隔离器；油面温度信号端子通过一个信号隔离器连接到单片机，绕组温度信号端子通过另一个信号隔离器连接到单片机，并按照如下流程来测量变压器绕组的温度：
步骤一：输入待测变压器的额定容量S、额定电压U和电流互感器额定电流比N，计算得出待测变压器额定负荷下的额定二次电流Ip，
步骤二：输入待测变压器在额定负荷下的铜油温差△T，查询绕组温度计的铜油温差曲线，得出额定加热电流Is；
步骤三：计算额定二次电流Ip与额定加热电流Is的比值m，m=Ip/Is；
步骤四：测量二次电流输入端子上输入的实际二次电流Ip'；
步骤五：计算得出加热电流Is'，Is'=Ip'/m；
步骤六：根据加热电流Is'查询绕组温度计的铜油温差曲线，得出理想铜油温差△T'；
步骤七：通过油面温度信号端子采集油面温度T油；
步骤八：计算得出待测变压器理想绕组温度T绕，T绕=T油+△T'；
步骤九：向加热电流输出端子输出加热电流Is'；
步骤十：通过绕组温度信号端子采集实际绕组温度T绕'；
步骤十一：比较实际绕组温度T绕'与理想绕组温度T绕，当T绕'<T绕时，增大加热电流Is'；当T绕'>T绕时，减小加热电流Is'；
步骤十二：重复上述步骤九至步骤十一，直到T绕'=T绕。
本发明的技术效果在于采用单片机取代传统绕组温度计的匹配电阻，并对传统的热模拟间接测温做了闭环控制。匹配器实时采集热模拟的绕组温度，与绕组温度计算值进行比较，自动调整加热电流，实时修正绕组温度计的指示值。绕组温度计采用本发明的匹配器后，绕组温度测量不受环境温度和匹配电阻变质的影响，运行人员以及监控人员可以得到准确的绕组温度值。本发明应用到生产实际中，能保证进入监控系统的绕组温度的正确性，真实反映变压器的工作情况，让调度人员和运行人员做出正确判断，对电网安全稳定运行意义重大。
附图说明
图1是现有技术中绕组温度计热模拟实验测温示意图。
图2是匹配器的系统结构图。
图3是绕组温度计的铜油温差曲线示意图。
图4是匹配器的电路原理图。
具体实施方式
如图4，一种绕组温度计的匹配器，包括STC12C5A60S2单片机、开关电源，还包括有输入输出端子、RS232编程和调试接口以及输出控制模块；STC12C5A60S2单片机通过引脚ADC0、ADC1、ADC2分别与油面温度信号输入端子、绕组温度信号输入端子和CT二次电流输入端子连接，通过引脚T0与输出端子连接；RS232编程和调试接口使用SP232EEN芯片，其RXD和TXD端口分别与单片机的TXD和RXD相连，可接收铜油温差曲线、额定温升、额定容量、额定电压和CT额定电流比等初始化信息，同时用户可通过该接口利用编程软件对匹配器进行编程和精度校正。
输入端子、输出端子均采用了隔离措施，CT二次电流采用互感器进行隔离，油面温度信号电流和绕组温度信号电流使用T1100芯片进行隔离，输出脉冲信号通过脉冲变压器隔离，从而保证了匹配器在工业现场应用的安全性。通过LT1777IS开关电源转换成+5V电压供单片机、RS232等芯片使用，通过AD780稳压芯片将+5V转换成+2.5V供互感器和单片机片内数模转换使用。输出控制模块由一个交流斩波电路构成，单片机通过T0端口控制脉冲信号发生器输出一个占空比可调的脉冲信号，经过脉冲变压器的隔离，然后控制MOSFET管的导通和关闭时间，从而控制流过分流电阻R17的等效电流来调整流过加热元件的电流。
Claims (5)
1.一种绕组温度计的匹配器，其特征在于，包括单片机、二次电流输入端子和输入隔离器，二次电流输入端子通过输入隔离器连接到单片机；还包括脉冲信号发生器、输出隔离器、输出控制模块和加热电流输出端子；加热电流输出端子依次通过输出控制模块、输出隔离器和脉冲信号发生器连接到单片机；还包括通信模块，通信模块连接到单片机；还包括电源模块，电源模块为单片机、输入隔离器、脉冲信号发生器、输出隔离器、输出控制模块和通信模块供电；还包括油面温度信号端子、绕组温度信号端子和两个信号隔离器；油面温度信号端子通过一个信号隔离器连接到单片机，绕组温度信号端子通过另一个信号隔离器连接到单片机。
2.如权利要求1所述的绕组温度计的匹配器，其特征在于，所述输入隔离器由互感器构成，所述输出隔离器由脉冲变压器构成，所述输出控制模块由交流斩波电路构成。
3.如权利要求1所述的绕组温度计的匹配器，其特征在于，所述信号隔离器的型号是T1100。
4.如权利要求1至3所述的任意一种绕组温度计的匹配器，其特征在于，所述单片机的型号是STC12C5A60S2，所述通信模块采用型号为SP232EEN的芯片,所述电源模块采用型号为LT1777IS和AD780的芯片。
5.如权利要求1所述的绕组温度计的匹配器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：输入待测变压器的额定容量S、额定电压U和电流互感器额定电流比N，计算得出待测变压器额定负荷下的额定二次电流Ip，
步骤二：输入待测变压器在额定负荷下的铜油温差ΔT，查询绕组温度计的铜油温差曲线，得出额定加热电流Is；
步骤三：计算额定二次电流Ip与额定加热电流Is的比值m，m＝Ip/Is；
步骤四：测量二次电流输入端子上输入的实际二次电流Ip'；
步骤五：计算得出加热电流Is'，Is'＝Ip'/m；
步骤六：根据加热电流Is'查询绕组温度计的铜油温差曲线，得出理想铜油温差ΔT'；
步骤七：通过油面温度信号端子采集油面温度T油；
步骤八：计算得出待测变压器理想绕组温度T绕，T绕＝T油+ΔT'；
步骤九：向加热电流输出端子输出加热电流Is'；
步骤十：通过绕组温度信号端子采集实际绕组温度T绕'；
步骤十一：比较实际绕组温度T绕'与理想绕组温度T绕，当T绕'＜T绕时，增大加热电流Is'；当T绕'＞T绕时，减小加热电流Is'；
步骤十二：重复上述步骤九至步骤十一，直到T绕'＝T绕。
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