CN103728043B - 一种配电变压器温度监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种配电变压器温度监测装置，包括：第一温度传感器，用于测量配电变压器的运行温度，得到运行温度模拟信号；第二温度传感器，用于测量所述配电变压器所处的环境温度，得到环境温度模拟信号；分别与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器相连的温度采样芯片，用于对接收到的上述模拟信号进行模数转换，得到相应的数字信号；以及与所述温度采样芯片相连的微控制器，用于读取所述数字信号，并转换为相应的实际温度值。由此相关工作人员可通过所述微控制器来实时获取得到所述配电变压器的运行温度和环境温度，进而实现了对配电变压器的运行温度及温升情况的在线监测。

Description

一种配电变压器温度监测装置

技术领域

本发明涉及温度监测技术领域，更具体地说，涉及一种配电变压器温度监测装置。

背景技术

当配电变压器的运行温度和/或温升超限时极易发生配电变压器过温烧毁事故，如此不仅带来巨大的经济损失，还会造成该配电台区供电范围内的长时间停电。

因此有必要对配电变压器的运行温度及温升情况进行在线监测，以便在发现配电变压器存在运行温度和/或温升超限等安全隐患时，可及时对其运行工况进行相应调整，从而避免所述配电变压器过温烧毁事故的发生。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种配电变压器温度监测装置，以实现对所述配电变压器的运行温度及温升情况的在线监测。

一种配电变压器温度监测装置，包括：

第一温度传感器，用于测量配电变压器的运行温度，得到运行温度模拟信号；

第二温度传感器，用于测量所述配电变压器所处的环境温度，得到环境温度模拟信号；

分别与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器相连的温度采样芯片，用于对接收到的所述运行温度模拟信号和所述环境温度模拟信号进行模数转换，得到相应的数字信号；

以及与所述温度采样芯片相连的微控制器，用于读取所述数字信号，并转换为相应的实际温度值。

其中，所述微控制器包括STM32F103系列微控制器。

其中，所述温度采样芯片包括CS5463芯片。

其中，所述第一温度传感器和/或所述第二温度传感器包括PT100温度传感器。

其中，所述PT100温度传感器包括二线制PT100温度传感器。

可选地，所述配电变压器温度监测装置还包括：连接于所述微控制器和配电终端之间的通信模块，用于将所述实际温度值输出至所述配电终端。

其中，所述通信模块包括隔离型RS485通信模块。

可选地，所述配电变压器温度监测装置还包括：与所述微控制器相连接的存储模块，用于存储所述实际温度值。

其中，所述存储模块包括铁电存储器FRAM。

可选地，所述配电变压器温度监测装置还包括：与所述微控制器相连的指示模块；

所述指示模块用于指示所述配电变压器温度监测装置的运行工况。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例首先通过温度传感器测量配电变压器的运行温度和所处的环境温度，得到相应的模拟信号，然后通过温度采样芯片将其转换为相应的数字信号，最后由微控制器读取所述数字信号并将其转换为实际的运行温度值和实际的环境温度值。其中所述实际运行温度值和所述实际环境温度值之差即为所述配电变压器的温升，由此相关工作人员根据所述微控制器的输出结果，即可实时监测所述配电变压器的运行温度和温升情况，一旦发现所述运行温度和/或温升超限等安全隐患时可及时对所述配电变压器当前的运行工况进行相应调整（如切除所述配电变压器的部分负荷等），从而避免了所述配电变压器因运行温度和/或温升超限而烧毁，减少了经济损失，保障了供电的可靠性；另外，本发明所述装置结构简单、操作方便，便于推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一公开的一种配电变压器温度监测装置结构示意图；

图2为本发明实施例二公开的一种配电变压器温度监测装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例一公开了一种配电变压器温度监测装置，以实现对所述配电变压器的运行温度及温升情况的在线监测，包括：第一温度传感器100、温度采样芯片200、微控制器300和第二温度传感器400。

具体的，第一温度传感器100，用于测量所述配电变压器的运行温度，得到运行温度模拟信号。

第二温度传感器400，用于测量所述配电变压器所处的环境温度，得到环境温度模拟信号。

温度采样芯片200分别与第一温度传感器100和第二温度传感器400相连，用于对接收到的所述运行温度模拟信号和所述环境温度模拟信号进行模数转换，得到相应的数字信号。

微控制器300与所述温度采样芯片200相连，用于读取所述数字信号，并转换为相应的实际温度值。

具体的，在所述配电变压器温度监测装置工作过程中，微控制器300对温度采样芯片200进行初始化配置，并实时监控其运行状态，待温度采样芯片200采样完成后会提示微控制器300采样数据已准备就绪，此时微控制器300读取温度采样芯片200处理得到的所述数字信号并进行相应转换，得到相对应的实际温度值；其中所述数字信号包括表征所述配电变压器的运行温度（其中，对于油浸式配电变压器，以油温表征其运行温度，故所述运行温度模拟信号具体为该油浸式配电变压器的油温模拟信号）的运行温度数字信号，以及表征所述配电变压器所处环境的环境温度数字信号；对应的，所述实际温度值包括实际运行温度值和实际环境温度值；所述实际运行温度值和实际环境温度值之差即为所述配电变压器的温升。

由上述结构及功能可知，本实施例一首先通过温度传感器测量配电变压器的运行温度和所处的环境温度，得到相应的模拟信号，然后通过温度采样芯片将其转换为相应的数字信号，最后由微控制器读取所述数字信号并将其转换为实际的运行温度值和实际的环境温度值。由此相关工作人员根据所述微控制器的输出结果，即可实时监测所述配电变压器的运行温度和温升情况，一旦发现所述运行温度和/或温升超限等安全隐患时便可及时对所述配电变压器当前的运行工况进行相应调整（如切除所述配电变压器的部分负荷等），从而避免了所述配电变压器因运行温度和/或温升超限而烧毁，减少了经济损失，保障了供电的可靠性。

本实施例一中，微控制器300可包括STM32F103系列微控制器；

所述STM32F103系列微控制器是首款基于ARMv7-M体系结构的32位标准RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）处理器，作为最新一代的嵌入式ARM处理器，所述STM32F103系列微控制器的性能指标远远优于传统的51系列单片机，但是其开发使用方法却和51系列单片机一样简便，因此可极大程度减少开发工作量；并且，丰富的片上资源使得所述STM32F103系列微控制器更易于今后升级扩展。

另外，温度采样芯片200的可选型号较多，本实施例一优选CS5463芯片；

所述CS5463芯片具有高性价比、低功耗以及高采样精度等特性；且由于CS5463芯片内部至少包含两路模数转换通道，因此在本实施例一中，通过将第一温度传感器100和第二温度传感器400分别连接于CS5463芯片的两路模数转换通道，即可实现所述运行温度模拟信号和所述环境温度模拟信号的同步采样，从而保证了运行温度和环境温度的采样时刻相同，避免了因某一个温度值采样延迟导致温升值计算延迟或错误；

具体的，CS5463芯片对第一温度传感器100和第二温度传感器400输出的模拟信号同步进行模/数转换，得到表征相应温度值的数字信号；微控制器300在采集到所述数字信号后、根据预设的运算规则对其进行换算，即可得到相对应的实际温度值。

再者，在本实施例一中，第一温度传感器100和/或第二温度传感器400可采用PT100温度传感器；所述PT100温度传感器的核心部件为PT100，即铂热电阻，其阻值随温度线性变化；通过在PT100温度传感器外串接一恒压源和限流电阻，即可输出PT100两端的电压信号（即所述温度模拟信号），根据该电压信号即可反算出相应的温度值。

所述PT100温度传感器采用不锈钢套管封装，因此经久耐用，另外由于其外形小巧、有多种探头尺寸可选，因此经济实用且适应面广，此外还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压、灵敏度高等诸多优点；更重要的是，所述PT100温度传感器是按照IEC751国际标准制造，且通过活动螺丝固定，因此可实现即插即用，使得温度检测操作简单方便；

具体的，所述PT100温度传感器可采用二线制PT100温度传感器；

PT100，即所述PT100温度传感器中的铂热电阻。按照所述PT100的引线线路的不同接法，PT100温度传感器可分为二线制PT100温度传感器、三线制PT100温度传感器和四线制PT100温度传感器等；随着线制的增加，PT100温度传感器的测量精度逐步提高，但相应的，其接线复杂度也逐步增大，此时考虑到所述二线制PT100温度传感器已满足本实施例一所要求的测量精度、且其接线方式最为简单，因此本实施例一优选所述二线制PT100温度传感器。

基于实施例一，本发明实施例二公开了又一种配电变压器温度监测装置，以实现对配电变压器的运行温度及温升情况的在线监测，参见图2，该装置包括第一温度传感器100、温度采样芯片200、微控制器300、第二温度传感器400和通信模块500；

具体的，第一温度传感器100，用于测量所述配电变压器的运行温度，得到运行温度模拟信号；

第二温度传感器400，用于测量所述配电变压器所处的环境温度，得到环境温度模拟信号；

温度采样芯片200分别与第一温度传感器100和第二温度传感器400相连，用于对接收到的所述运行温度模拟信号和所述环境温度模拟信号进行模数转换，得到相应的数字信号；

微控制器300与所述温度采样芯片200相连，用于读取所述数字信号，并转换为相应的实际温度值；

通信模块500连接于微控制器300和配电终端之间，用于将微控制器300处理得到的所述实际温度值输出至所述配电终端；其中鉴于隔离型RS485通信模块具有网络连接方便、抗干扰性能好、传输距离远等特点，因此通信模块500优选隔离型RS485通信模块。

此外，仍参见图2，本发明实施例二提供的配电变压器温度监测装置还可包括：存储模块600；

具体的，存储模块600与微控制器300相连接，用于存储微控制器300处理得到的实际温度值；

其中，为保证快速而准确的存储、读取温度信号，存储模块600优选FRAM（铁电存储器）；FRAM利用铁电效应实现数据存储，可将ROM（Read-Only Memory，只读存储器）的非易失性数据存储特性和RAM（random accessmemory，随机存储器）的无限次读写、高速读写以及低功耗等优势结合在一起，相较于闪存和EEPROM（(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，电可擦可编程只读存储器）等较早期的非易失性存储器，FRAM具有更高的写入速度和更长的读写寿命。

在本实施例二中，微控制器300对温度采样芯片200进行初始化配置，并实时监控其运行状态，待温度采样芯片200采样完成后会提示微控制器300采样数据已准备就绪，此时微控制器300读取温度采样芯片200处理得到的所述数字信号并进行相应转换，得到相应的实际运行温度值和实际环境温度值，并将其存储于存储模块600中；当需要与配电终端通信时，微控制器300从存储模块600中读取相应的数据，通过通信模块500传输至配电终端。

此外，仍参见图2，本发明实施例二提供的配电变压器温度监测装置还可包括：指示模块700。

指示模块700与微控制器300相连，用于指示所述配电变压器温度监测装置的运行工况。

具体的，微控制器300实时监控温度采样芯片200、通信模块500、存储模块600等的运行状态，并控制指示模块700显示监控结果；如：当所述配电变压器温度监测装置正常运行时，微控制器300控制指示模块700的第一信号灯持续闪烁；当所述配电变压器温度监测装置出现故障或停止运行时，控制所述第一信号灯熄灭；当所述配电变压器温度监测装置与配电终端进行通讯时，微控制器300控制指示模块700的第二信号灯持续闪烁；当所述通讯过程中断或通讯故障时，控制所述第二信号灯熄灭。由此，可方便相关工作人员实时了解所述配电变压器温度监测装置的运行工况，并及时做出相应处理。

另外，本发明所述的任一种配电变压器温度监测装置，其供电电源均可优先选用线性电源，以避免出现谐波干扰，保证温度检测的准确性。

综上所述，本发明实施例首先通过温度传感器测量配电变压器的运行温度和所处的环境温度，得到相应的模拟信号，然后通过温度采样芯片将其转换为相应的数字信号，最后由微控制器读取所述数字信号并将其转换为实际的运行温度值和实际的环境温度值。由此相关工作人员根据所述微控制器的输出结果，即可实时监测所述配电变压器的运行温度和温升情况，一旦发现所述运行温度和/或温升超限等安全隐患时可及时对所述配电变压器当前的运行工况进行相应调整（如切除所述配电变压器的部分负荷等），从而避免了所述配电变压器因运行温度和/或温升超限而烧毁，减少了经济损失，保障了供电的可靠性；另外，本发明所述装置结构简单、操作方便，便于推广应用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种配电变压器温度监测装置，其特征在于，包括：

第一温度传感器，用于测量配电变压器的运行温度，得到运行温度模拟信号；

第二温度传感器，用于测量所述配电变压器所处的环境温度，得到环境温度模拟信号；

分别与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器相连的温度采样芯片，所述温度采样芯片为CS5463芯片，用于对接收到的所述运行温度模拟信号和所述环境温度模拟信号同步进行模数转换，得到相应的数字信号；

以及与所述温度采样芯片相连的微控制器，用于读取所述数字信号，并转换为相应的实际温度值；

其中，所述第一温度传感器和/或所述第二温度传感器包括PT100温度传感器。

2.根据权利要求1所述的配电变压器温度监测装置，其特征在于，所述微控制器包括STM32F103系列微控制器。

3.根据权利要求1所述的配电变压器温度监测装置，其特征在于，所述PT100温度传感器包括二线制PT100温度传感器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的配电变压器温度监测装置，其特征在于，还包括：连接于所述微控制器和配电终端之间的通信模块，用于将所述实际温度值输出至所述配电终端。

5.根据权利要求4所述的配电变压器温度监测装置，其特征在于，所述通信模块包括隔离型RS485通信模块。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的配电变压器温度监测装置，其特征在于，还包括：与所述微控制器相连接的存储模块，用于存储所述实际温度值。

7.根据权利要求6所述的配电变压器温度监测装置，其特征在于，所述存储模块包括铁电存储器FRAM。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的配电变压器温度监测装置，其特征在于，还包括：与所述微控制器相连的指示模块；

所述指示模块用于指示所述配电变压器温度监测装置的运行工况。