CN104914310B - 配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种配电变压器绕组的温度‑电阻曲线获得装置及方法，所述配电变压器绕组的温度‑电阻曲线获得装置包括：电压采样模块，适于对被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行采样以获得电压采样数据；无线温度传感器，适于对所述被加热过的配电变压器绕组的温度进行采样以获得温度采样数据；单片机，适于将所述电压采样数据转换为电阻采样数据，并根据所述电阻采样数据和所述温度采样数据生成所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。本发明提供的配电变压器绕组的温度‑电阻曲线获得装置及方法，通过单片机对模数转换器和无线温度传感器采样的数据进行同步，提高了获得的配电变压器绕组的温度‑电阻曲线准确度。

Description

配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置及方法

技术领域

本发明涉及供电器材检测技术领域，特别涉及一种配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置及方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，整个社会的耗电量越来越大，对配电设备尤其是配电变压器的需求越来越大。然而，随着近年来原材料的价格上涨，铜线价格大幅度攀升，配电变压器生产成本越来越高，配电变压器的销售价格却因市场的约束不能按同样的幅度上涨。为降低经营成本，一些不负责任的生产企业用铝线代替铜线作为配电变压器绕组，却又不按照标准JB3837-2010《变压器类产品型号编制办法》规定含铝的型号。部分生产企业采用了半铝线或者全铝线，或一次绕组为铝线、二次绕组为铜线，或一次绕组为铜线、二次绕组为铝线；部分生产企业甚至改用全铝线作为一次绕组和二次绕组。这种以含铝线的配电变压器冒充铜线配电变压器以次充好的行为，不仅使不明真相的消费者蒙受了经济上的损失，也对配电变压器的运行带来了安全隐患，因而对配电变压器绕组材质进行检测是十分必要的。

目前国内外对变压器绕组材质检测展开了研究，并且取得了一定的进展。检测配电变压器绕组材质的一种方式是根据铝线和铜线的物理性质差异，在不拆解配电变压器、破坏配电变压器绕组的情况下对配电变压器绕组材质进行检测，其核心是对加热过的配电变压器绕组的温度和直流电阻进行采样，获得待测配电变压器绕组的温度-电阻曲线，通过将待测配电变压器绕组的温度-电阻曲线与已知绕组材质的标准配电变压器绕组的温度-电阻曲线进行对比，从而获得待测配电变压器绕组材质。在此检测方式中，对配电变压器绕组的温度数据采集和直流电阻数据采集均是人工手动进行。由于人工手动采集数据非常慢，采集温度和采集直流电阻之间有延迟，因而采集到的温度数据和电阻数据无法严格同步，获得的配电变压器绕组的温度-电阻曲线准确度低，影响配电变压器绕组材质检测的准确性。

发明内容

本发明所要解决的是获得的配电变压器绕组的温度-电阻曲线准确度低的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置，包括：

电压采样模块，适于对被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行采样以获得电压采样数据；

无线温度传感器，适于对所述被加热过的配电变压器绕组的温度进行采样以获得温度采样数据；

单片机，适于将所述电压采样数据转换为电阻采样数据，并根据所述电阻采样数据和所述温度采样数据生成所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。

可选的，所述电压采样模块包括：

恒定电流源，适于向所述被加热过的配电变压器绕组提供恒定电流；

模数转换器，适于对所述被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行模数转换以获得所述电压采样数据。

可选的，所述恒定电流源为可控开关式恒定电流源。

可选的，所述模数转换器包括：

第一数据接口，适于将所述电压采样数据发送至所述单片机。

可选的，所述无线温度传感器包括：

无线发射模块，适于将所述温度采样数据发送至所述单片机。

可选的，所述无线发射模块为433M无线发射芯片。

可选的，所述配电变压器为油浸式变压器，所述无线温度传感器的探头浸入所述油浸式变压器的油箱中。

可选的，所述单片机包括：

第二数据接口，适于接收所述电压采样数据；

转换电路，适于将所述电压采样数据转换为所述电阻采样数据；

缓存器，适于存储所述电阻采样数据；

无线接收模块，适于接收所述温度采样数据；

曲线拟合模块，适于从所述无线接收模块接收所述温度采样数据，并在接收到所述温度采样数据时从所述缓存器调取所述电阻采样数据，根据所述电阻采样数据和所述温度采样数据进行曲线拟合处理以获得所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。

可选的，所述配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置还包括：

显示模块，适于显示所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。

本发明还提供一种配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得方法，包括：

采用电压采样模块对被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行采样以获得电压采样数据；

采用无线温度传感器对所述被加热过的配电变压器绕组的温度进行采样以获得温度采样数据；

根据所述电压采样数据和所述温度采样数据在单片机内生成所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。

可选的，所述采用电压采样模块对被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行采样以获得电压采样数据包括：

采用恒定电流源向所述被加热过的配电变压器绕组提供恒定电流；

采用模数转换器对所述被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行模数转换以获得所述电压采样数据。

可选的，根据所述电压采样数据和所述温度采样数据在单片机内生成所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线包括：

从模数转换器接收所述电压采样数据；

将所述电压采样数据转换为电阻采样数据；

将所述电阻采样数据存入缓存器；

采用无线接收模块从所述无线温度传感器接收所述温度采样数据；

从所述无线接收模块接收所述温度采样数据，并在接收到所述温度采样数据时从所述缓存器调取所述电阻采样数据，根据所述电阻采样数据和所述温度采样数据进行曲线拟合处理以获得所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置及方法，通过电压采样模块对被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行采样获得电压采样数据，同时通过无线温度传感器对被加热过的配电变压器绕组的温度进行采样获得温度采样数据，最后由单片机根据所述电压采样数据和所述温度采样数据自动生成配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。由于电压采样模块的采样速率和无线温度传感器的采样速率远远高于人工手动采样速率，能够实现所述电压采样数据和所述温度采样数据之间的同步，即实现配电变压器绕组的直流电阻及其温度之间的同步，从而提高获得的配电变压器绕组的温度-电阻曲线准确度。

本发明的可选方案中，所述电压采样模块包括恒定电流源和模数转换器，所述恒定电流源为可控开关式恒定电流源。在测试不同配电变压器绕组时，可调节恒定电流的电流值，从而使配电变压器绕组两端的电压差满足模数转换器的输入要求，进一步提高获得的配电变压器绕组的温度-电阻曲线准确度。并且，由于可控开关式恒定电流源具有效率高、体积小以及输出稳定性高的特点，因而采用可控开关式恒定电流源能够减小整个装置的电路面积，进一步提高获得的配电变压器绕组的温度-电阻曲线准确度。

附图说明

图1是本发明实施例的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置的一种结构示意图；

图2是本发明实施例的单片机的结构示意图；

图3是本发明实施例的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置的另一种结构示意图；

图4是本发明实施例的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得方法的流程示意图；

图5是本发明实施例根据电压采样数据和温度采样数据在单片机内生成配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

图1是本发明实施例提供的一种配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置的结构示意图，所述配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置包括电压采样模块、无线温度传感器12以及单片机13。

所述电压采样模块适于对配电变压器绕组L0两端的电压差进行采样以获得电压采样数据，所述配电变压器绕组L0是被加热过的。在本实施例中，所述电压采样模块包括恒定电流源10和模数转换器11。

所述恒定电流源10适于向所述配电变压器绕组L0提供恒定电流Ip，即所述恒定电流Ip流过所述配电变压器绕组L0。具体地，可通过交流电压源对所述配电变压器绕组L0进行加热。对所述配电变压器绕组L0进行加热时，将所述配电变压器绕组L0的次级绕组短路，利用所述交流电压源在所述配电变压器绕组L0的初级绕组施加交流电压，控制流过所述配电变压器绕组L0的次级绕组的电流为额定电流即可。待所述配电变压器绕组L0的温度达到稳定后，断开交流电压源与所述配电变压器绕组L0的连接，由所述恒定电流源10向所述配电变压器绕组L0提供所述恒定电流Ip。

本实施例对所述恒定电流源10的具体电路结构不作限定，只要能提供恒定的电流即可。为了使所述配电变压器绕组L0两端的电压差满足不同模数转换器的输入要求，所述恒定电流源10可以为可控开关式恒定电流源。所述可控开关式恒定电流源能够提供电流值不同的恒定电流，从而将所述配电变压器绕组L0的直流电阻转换为不同的电压。在本实施例中，所述可控开关式恒定电流源由内部电路控制，所述单片机13包括电流控制模块，所述电流控制模块适于控制所述恒定电流Ip的电流值。当然，所述可控开关式恒定电流源也可以由外部电路控制，本发明对此不作限定。进一步，由于可控开关式恒定电流源具有效率高、体积小以及输出稳定性高的特点，因而采用可控开关式恒定电流源能够减小整个装置的电路面积，进一步提高获得的配电变压器绕组的温度-电阻曲线准确度。

所述模数转换器11适于对所述配电变压器绕组L0两端的电压差进行采样以获得电压采样数据。具体地，所述模数转换器11的一个输入端连接所述配电变压器绕组L0的一端，所述模数转换器11的另一个输入端连接所述配电变压器绕组L0的另一端。根据欧姆定律，所述配电变压器绕组L0两端的电压差等于所述恒定电流Ip与所述配电变压器绕组L0的直流电阻的乘积，所述配电变压器绕组L0的直流电阻转换为电压被所述模数转换器11采样。进一步，所述模数转换器11包括第一数据接口，所述第一数据接口适于将所述电压采样数据发送至所述单片机13。

在所述模数转换器11对所述配电变压器绕组L0两端的电压差进行采样的同时，所述无线温度传感器12适于对所述配电变压器绕组L0的温度进行采样以获得温度采样数据。具体地，所述无线温度传感器12通过探头感知所述配电变压器绕组L0的温度，将所述配电变压器绕组L0的温度转换为对应的电压信号，通过所述无线温度传感器12内部的控制单元处理，对应的电压信号被转换为数字信号，即获得所述温度采样数据。若所述配电变压器为干式变压器，所述无线温度传感器12的探头可以安装在所述干式变压器绕组表面；若所述配电变压器为油浸式变压器，所述无线温度传感器12的探头浸入所述油浸式变压器的油箱中，油箱中的油温即为所述配电变压器绕组L0的温度。所述无线温度传感器12包括无线发射模块，所述无线发射模块适于将所述温度采样数据发送至所述单片机13。根据无线数据传输方式的不同，所述无线发射模块可以为433M无线发射芯片、WIFI无线发射芯片以及Zigbee无线发射芯片等。在本实施例中，所述无线发射模块为433M无线发射芯片。

所述单片机13适于将所述电压采样数据转换为电阻采样数据，并根据所述电阻采样数据和所述温度采样数据生成所述配电变压器绕组L0的直流电阻随其温度变化的曲线。图2是所述单片机13的结构示意图，所述单片机13包括第二数据接口21、转换电路22、缓存器23、无线接收模块24以及曲线拟合模块25。

所述第二数据接口21与所述模数转换器11中的第一数据接口通过数据线连接，适于接收所述第一数据接口发送的电压采样数据。所述转换电路22适于将所述电压采样数据转换为电阻采样数据，所述电阻采样数据等于所述电压采样数据与所述恒定电流的比值。所述缓存器23适于存储所述电阻采样数据。所述无线接收模块24通过无线方式与所述无线温度传感器12中的无线发射模块连接，适于接收所述无线发射模块发送的温度采样数据。所述曲线拟合模块25适于从所述无线接收模块24接收所述温度采样数据，并在接收到所述温度采样数据时从所述缓存器23调取所述电阻采样数据，根据所述电阻采样数据和所述温度采样数据进行曲线拟合处理以获得所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。在本实施例中，所述电阻采样数据和所述温度采样数据以0.1秒的时间进行同步。本领域技术人员知晓如何进行曲线拟合，在此不再赘述。

本实施例提供的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置，通过所述恒定电流源10将所述配电变压器绕组L0的直流电阻转换为电压被所述模数转换器11采样获得所述电压采样数据，同时通过所述无线温度传感器12对所述配电变压器绕组L0的温度进行采样获得所述温度采样数据，再由所述单片机13根据所述电压采样数据和所述温度采样数据自动生成所述配电变压器绕组L0的直流电阻随其温度变化的曲线。由于所述模数转换器11的采样速率和所述无线温度传感器12的采样速率远远高于人工手动采样速率，通过所述单片机13能够实现所述电压采样数据和所述温度采样数据之间的同步，即实现配电变压器绕组的直流电阻及其温度之间的同步，从而提高获得的配电变压器绕组的温度-电阻曲线准确度。

图3是本发明实施例提供的另一种配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置的结构示意图，所述配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置包括恒定电流源30、模数转换器31、无线温度传感器32、单片机33以及显示模块34。所述恒定电流源30、所述模数转换器31、所述无线温度传感器32以及所述单片机33的结构和功能可参考对图1的描述，在此不再赘述。所述显示模块34与所述单片机33连接，适于显示配电变压器绕组L0的直流电阻随其温度变化的曲线。通过所述显示模块34显示所述配电变压器绕组L0的直流电阻随其温度变化的曲线，检测人员可进行直观的观察。

本发明技术方案还提供一种配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得方法，图4是本发明实施例的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得方法的流程示意图，以下结合图4对本发明实施例的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得方法进行详细说明。

执行步骤：采用电压采样模块对被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行采样以获得电压采样数据。在本实施例中，所述采用电压采样模块对被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行采样以获得电压采样数据包括执行步骤S41和执行步骤S42。

执行步骤S41，采用恒定电流源向所述被加热过的配电变压器绕组提供恒定电流。具体地，可通过交流电压源对所述配电变压器绕组进行加热。对所述配电变压器绕组进行加热时，将所述配电变压器绕组的次级绕组短路，利用所述交流电压源在所述配电变压器绕组的初级绕组施加交流电压，控制流过所述配电变压器绕组的次级绕组的电流为额定电流即可。。待所述配电变压器绕组的温度达到稳定后，断开交流电压源与所述配电变压器绕组的连接，由所述恒定电流源向所述配电变压器绕组提供所述恒定电流。

执行步骤S42，采用模数转换器对所述被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行模数转换以获得所述电压采样数据。所述模数转换器的一个输入端连接所述配电变压器绕组的一端，所述模数转换器的另一个输入端连接所述配电变压器绕组的另一端。具体地，根据欧姆定律，所述配电变压器绕组两端的电压差等于所述恒定电流与所述配电变压器绕组的直流电阻的乘积，所述配电变压器绕组的直流电阻转换为电压被所述模数转换器采样。

在采用模数转换器对所述配电变压器绕组两端的电压差进行采样的同时，执行步骤S43，采用无线温度传感器对所述被加热过的配电变压器绕组的温度进行采样以获得温度采样数据。具体地，所述无线温度传感器通过探头感知所述配电变压器绕组的温度，将所述配电变压器绕组的温度转换为对应的电压信号，通过所述无线温度传感器中的控制单元处理，对应的电压信号被转换为数字信号，即所述温度采样数据。所述无线温度传感器包括无线发射模块，所述温度采样数据通过所述无线发射模块发送。根据无线数据传输方式的不同，所述无线发射模块可以为433M无线发射芯片、WIFI无线发射芯片以及Zigbee无线发射芯片等。在本实施例中，所述无线发射模块为433M无线发射芯片。

执行步骤S44，根据所述电压采样数据和所述温度采样数据在单片机内生成所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。具体地，图5是本实施例所述步骤S44的流程示意图。

执行步骤S51，从所述模数转换器接收所述电压采样数据。具体地，所述单片机和所述模数转换器可通过数据接口和数据线连接，所述模数转换器的数据接口将所述电压采样数据发送至所述单片机的数据接口。

执行步骤S52，将所述电压采样数据转换为电阻采样数据。具体地，所述电阻采样数据等于所述电压采样数据与所述恒定电流的比值。

执行步骤S53，将所述电阻采样数据存入缓存器。

执行步骤S54，采用无线接收模块从所述无线温度传感器接收所述温度采样数据。具体地，所述单片机包括无线接收模块，所述无线接收模块通过无线方式与所述无线温度传感器中的无线发射模块连接，适于接收所述温度采样数据。

执行步骤S55，从所述无线接收模块接收所述温度采样数据，并在接收到所述温度采样数据时从所述缓存器调取所述电阻采样数据，根据所述电阻采样数据和所述温度采样数据进行曲线拟合处理以获得所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。在本实施例中，所述电阻采样数据和所述温度采样数据以0.1秒的时间进行同步。本领域技术人员知晓如何进行曲线拟合，在此不再赘述。

本实施例提供的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得方法，通过所述恒定电流源将所述配电变压器绕组的直流电阻转换为电压被所述模数转换器采样获得所述电压采样数据，通过所述无线温度传感器对所述配电变压器绕组的温度进行采样获得所述温度采样数据，再由所述单片机根据所述电压采样数据和所述温度采样数据自动生成所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。由于所述模数转换器的采样速率和所述无线温度传感器的采样速率远远高于人工手动采样速率，通过所述单片机能够实现所述电压采样数据和所述温度采样数据之间的同步，即实现配电变压器绕组的直流电阻及其温度之间的同步，从而提高获得的配电变压器绕组的温度-电阻曲线准确度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置，其特征在于，包括：

电压采样模块，适于对被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行采样以获得电压采样数据；

无线温度传感器，适于对所述被加热过的配电变压器绕组的温度进行采样以获得温度采样数据；

单片机，适于将所述电压采样数据转换为电阻采样数据，并根据所述电阻采样数据和所述温度采样数据生成所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线；

所述单片机包括：

第二数据接口，适于接收所述电压采样数据；

转换电路，适于将所述电压采样数据转换为所述电阻采样数据；

缓存器，适于存储所述电阻采样数据；

无线接收模块，适于接收所述温度采样数据；

曲线拟合模块，适于从所述无线接收模块接收所述温度采样数据，并在接收到所述温度采样数据时从所述缓存器调取所述电阻采样数据，根据所述电阻采样数据和所述温度采样数据进行曲线拟合处理以获得所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。

2.根据权利要求1所述的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置，其特征在于，所述电压采样模块包括：

恒定电流源，适于向所述被加热过的配电变压器绕组提供恒定电流；

模数转换器，适于对所述被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行模数转换以获得所述电压采样数据。

3.根据权利要求2所述的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置，其特征在于，所述恒定电流源为可控开关式恒定电流源。

4.根据权利要求2所述的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置，其特征在于，所述模数转换器包括：

第一数据接口，适于将所述电压采样数据发送至所述单片机。

5.根据权利要求1所述的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置，其特征在于，所述无线温度传感器包括：

无线发射模块，适于将所述温度采样数据发送至所述单片机。

6.根据权利要求5所述的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置，其特征在于，所述无线发射模块为433M无线发射芯片。

7.根据权利要求1所述的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置，其特征在于，所述配电变压器为油浸式变压器，所述无线温度传感器的探头浸入所述油浸式变压器的油箱中。

8.根据权利要求1所述的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得装置，其特征在于，还包括：

显示模块，适于显示所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。

9.一种配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得方法，其特征在于，包括：

采用电压采样模块对被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行采样以获得电压采样数据；

采用无线温度传感器对所述被加热过的配电变压器绕组的温度进行采样以获得温度采样数据；

所述电压采样数据和所述温度采样数据在单片机内生成所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线；

根据所述电压采样数据和所述温度采样数据在单片机内生成所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线包括：

从模数转换器接收所述电压采样数据；

将所述电压采样数据转换为电阻采样数据；

将所述电阻采样数据存入缓存器；

采用无线接收模块从所述无线温度传感器接收所述温度采样数据；

从所述无线接收模块接收所述温度采样数据，并在接收到所述温度采样数据时从所述缓存器调取所述电阻采样数据，根据所述电阻采样数据和所述温度采样数据进行曲线拟合处理以获得所述配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。

10.根据权利要求9所述的配电变压器绕组的温度-电阻曲线获得方法，其特征在于，所述采用电压采样模块对被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行采样以获得电压采样数据包括：

采用恒定电流源向所述被加热过的配电变压器绕组提供恒定电流；

采用模数转换器对所述被加热过的配电变压器绕组两端的电压差进行模数转换以获得所述电压采样数据。