CN109582061A - 核电站干式变压器用温度控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电站干式变压器用温度控制装置，其包括：温控箱，温控箱为铁制箱体，其内部安装有双电源切换电路、电源滤波/整流/稳压电路、单片机及存储电路、继电器输出驱动电路、计算机接口电路、Pt100铂电阻采集电路和PTC热敏电阻采集电路；其中，Pt100铂电阻采集电路包括并联设置的主Pt100铂电阻采集电路和备用Pt100铂电阻采集电路；以及温度传感线，温度传感线包括电缆插头、传输电缆、PTC热敏电阻及四线制Pt100铂电阻；其中，温控箱和温度传感线通过D型插头座连接。与现有技术相比，本发明核电站干式变压器用温度控制装置温度测量准确、运行可靠、不会引发误报警和误跳闸，使用安全。

Description

核电站干式变压器用温度控制装置
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站干式变压器用温度控制装置。
背景技术
干式变压器因其具有防火性能好、免维护、无污染、安装方便、可靠性高、抗短路和耐热能力强等优点，广泛应用于各行各业的输配电系统中。温度控制器是干式变压器的重要组成之一，因其故障率高，运行可靠性低等原因，对生产和生活带来了诸多不利影响。
目前，常用的干式变压器温度控制器可靠性较低，常见故障主要体现在以下几个方面：
(1)使用一段时间后，温度测量不准确
变压器三相低压绕组每相预埋有一只Pt100铂电阻，通过传感温度线的插头与温控箱内部的插座相连，在变压器投运前或停运后，如长时间处于潮湿的环境中时，潮湿的空气会在温控箱插座及传感温度线插头的金属接插件表面产生氧化层，当氧化层积累到一定厚度，就会造成插头座接触电阻增大，使得温度控制器测温不准确；
(2)Pt100铂电阻传感器容易损坏，可靠性不高
现有变压器的Pt100铂电阻传感器的整体外部防护性比较差，在变压器安装、运输及调试过程中较易损坏；同时，由于Pt100铂电阻传感器长期工作在变压器绕组附近，在电应力、强电场、强磁场的作用下，使用寿命短，可靠性不高；
(3)误报警、误跳闸引发用电安全
当温度控制器受到外部的强干扰时，软、硬件系统容易发生紊乱，引发温度控制器误报；当温度采样电路或Pt100铂电阻传感器损坏或漂移时，容易造成温度采样失真，引发温控器误报。
有鉴于此，确有必要提供一种温度测量准确、质量好、可靠性高、使用安全的核电站干式变压器用温度控制装置。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种温度测量准确、质量好、可靠性高、使用安全的核电站干式变压器用温度控制装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种核电站干式变压器用温度控制装置，其包括：
温控箱，温控箱为铁制箱体，其内部安装有双电源切换电路、电源滤波/整流/稳压电路、单片机及存储电路、继电器输出驱动电路、计算机接口电路、Pt100铂电阻采集电路和PTC热敏电阻采集电路；其中，所述Pt100铂电阻采集电路包括并联设置的主Pt100铂电阻采集电路和备用Pt100铂电阻采集电路；以及
温度传感线，温度传感线包括电缆插头、传输电缆、PTC热敏电阻及四线制Pt100铂电阻；
其中，所述温控箱和所述温度传感线通过D型插头座连接。
作为本发明核电站干式变压器用温度控制装置的一种改进，所述Pt100铂电阻采集电路采用四线制Pt100铂电阻传感器进行温度测量。
作为本发明核电站干式变压器用温度控制装置的一种改进，所述Pt100铂电阻传感器设有Pt100铂电阻芯片和引出线，所述Pt100铂电阻芯片密封在不锈钢保护套中，所述引出线外包裹有不锈钢屏蔽网。
作为本发明核电站干式变压器用温度控制装置的一种改进，所述双电源切换电路包括主电源和副电源，所述主电源从其测温的变压器低压侧取电，所述副电源从另外独立的电源取电。
作为本发明核电站干式变压器用温度控制装置的一种改进，所述主电源和副电源输入端都设有空气开关进行短路和过载保护。
作为本发明核电站干式变压器用温度控制装置的一种改进，还包括设置在变压器保护外壳内部的环境温度/湿度采集电路，用于采集变压器保护外壳内的温度和湿度。
作为本发明核电站干式变压器用温度控制装置的一种改进，所述铁制箱体用于对箱体内部各功能电路进行屏蔽。
相对于现有技术，本发明核电站干式变压器用温度控制装置通过采用两路独立的互为备用的新型高精度温度采集电路，选用抗干扰能力强的主控芯片及高精度、高可靠、高防护的四线制Pt100铂电阻传感器进行温度测量，并增加湿度测量/控制及PTC测温电路，具有功能齐全、温度测量准确、性能优良、运行可靠、不会引发误报警、误跳闸等优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站干式变压器用温度控制装置及其有益技术效果进行详细说明，其中：
图1为本发明核电站干式变压器用温度控制装置的结构示意图。
附图标记：
10-单片机及存储电路；12-双电源切换电路；14-电源滤波/整流/稳压电路；18-继电器输出驱动电路；20-计算机接口电路；22-Pt100铂电阻采集电路；220-主Pt100铂电阻采集电路；222-备用Pt100铂电阻采集电路；24-PTC热敏电阻采集电路。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式只是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图1所示，本发明核电站干式变压器用温度控制装置包括：
温控箱01，温控箱01是一个铁制箱体，其内部安装有双电源切换电路12、电源滤波/整流/稳压电路14、单片机及存储电路10、继电器输出驱动电路18、计算机接口电路20、Pt100铂电阻采集电路22和PTC热敏电阻采集电路24；其中，所述Pt100铂电阻采集电路22包括并联设置的主Pt100铂电阻采集电路220和备用Pt100铂电阻采集电路222；以及
温度传感线02，温度传感线02包括电缆插头、传输电缆、PTC热敏电阻及四线制Pt100铂电阻；
其中，所述温控箱01和所述温度传感线02通过D型插头座连接。
单片机及存储电路10采用AVR芯片作为主控芯片，并设置有电路板，具有抗干扰能力强，内置功能大等优点，同时具有8路10位A/D转换器(图未示出)、两路通讯口(图未示出)、8路PMW发生器(图未示出)、64K程序存储器(图未示出)，64K数据存储器(图未示出)等。可防止温度控制装置因外部强干扰作用而运行紊乱，失效，引发误报警、误跳闸。
双电源切换电路12由多个交流接触器构成，具备电路互锁保护，包括主电源(图未示出)和副电源(图未示出)，所述主电源从其测温的变压器低压侧取电，所述的副电源从另外独立的电源取电。为了实用安全，所述主电源和副电源输入端都设有空气开关进行短路和过载保护。当变压器停运后，电源自动切换到变压器所在房间的插座电源处，温度控制装置继续工作，控制湿度，防止变压器受潮。一旦变压器启用后，电源又自动切回到变压器低压侧，以确保变压器始终处于温度控制装置的监控保护下。
电源滤波/整流/稳压电路14设置有包括电容(图未示出)和电感(图未示出)的T形滤波电路，电容包括金属膜安规电容和陶瓷电容，并连接有地线，用于滤除电源上的串模及共模干扰信号。变压电路设置有地线接入口，保证可靠接地，并采用电源变压器隔离降压，电源变压器外壳接地。稳压电路包括稳压模块，整流电路采用高耐压大功率二极管将电源变压器输出的交流电源整流成直流后，经稳压模块稳压成稳定的直流给主板上各功能模块供电。
本发明核电站干式变压器用温度控制装置还包括液晶显示及键盘电路(图未示)，液晶显示及键盘电路集成在显示板上，显示板与主控制板通过排线相连。该液晶显示及键盘电路分别连接液晶显示屏和键盘，液晶显示屏采用大屏幕液晶显示屏，可同时显示各变压器各低压绕组的温度及环境湿度，显示界面清淅、明确、直观，具有使用寿命长，稳定性高等特点。
键盘的按键采用轻触按键，可方便地设定和查寻数据。
继电器输出驱动电路18包括总线控制器(图未示出)和继电器功率驱动芯片(图未示出)，继电器功率驱动芯片设置有8路输出，最大每路驱动能力达500mA，可实现超温报警、超温跳闸、故障等无源接点输出。
继电器输出驱动电路18还包括输出风机(图未示出)和加热器有源接点(图未示出)，用于控制风机及加热器启停，以达到降温或除湿的目的。
计算机接口电路20为RS-485计算机接口电路，采用光耦和MAX485芯片构成，温度控制装置可将各相温度值、继电器状态等信息通过此接口上传到用户的主控计算机中，并与外部通讯电路光电隔离。
Pt100铂电阻采集电路22通过预埋在变压器的低压绕组上的四线制Pt100铂电阻(图未示出)进行温度采集，包括并联设置的主Pt100铂电阻采集电路220和备用Pt100铂电阻采集电路222，主要由恒流源(图未示出)和多路模拟开关(图未示出)、运放(图未示出)和A/D转换器等构成。Pt100铂电阻采集电路22主要采用四线制Pt100铂电阻传感器(图未示出)进行温度测量，可有效防止温度传感线的导线电阻和传感线插接时产生的接触电阻引入的测量误差，实现长距离、高精度温度测量。即使在接触电阻达到上百欧姆的情况下，也不会影响温度测量的精度，可确保对变压器各相绕组温度长期准确的测量。
在图示实施方式中，Pt100铂电阻传感器(图未示出)设有Pt100铂电阻芯片(图未示出)和引出线(图未示出)，Pt100铂电阻芯片密封在不锈钢保护套(图未示出)中，引出线外包裹有不锈钢屏蔽网(图未示出)，能够大幅提高其防护性能，并可有效防止在变压器的运输、安装及调试过程损坏铂电阻；同时，不锈钢的保护套及不锈钢屏蔽网可有效屏蔽变压器的低压绕组处的强电场、强磁场，延长Pt100铂电阻传感器的使用寿命。
为进一步提高Pt100铂电阻的使用寿命，对Pt100铂电阻采用断续供电的方式运行：即需要对变压器的某相绕组温度进行测量时，才给该相的Pt100铂电阻供电，不测量时则不供电，减少Pt100铂电阻的工作时间，延长其使用寿命；同时也降低了通过温度传感线引入温控箱干扰信号强度，有效提高温度控制装置运行的可靠性。
在使用过程中，高可靠的Pt100铂电阻传感器难免会出现个别损坏的现象，为了保证对变压器绕组温度测量的可靠性及连续性，本发明核电站干式变压器用温度控制装置采用多余度温度采集设计：即在变压器每个低压绕组预埋两条Pt100铂电阻传感器，一条用于主测温，另一条备用；主测温的Pt100铂电阻与备用Pt100铂电阻各有一套独立的测量电路，一旦主测温的Pt100铂电阻或其测量电路出故障，温度控制装置通过逻辑判断，可自动切除故障Pt100铂电阻，启用备用Pt100铂电阻测温，使变压器始终处于温度控制装置的保护下，保证变压器的长期、持续供电，减少不必要的故障检修停电。
PTC热敏电阻采集电路24包括电阻及运放等元器件，通过预埋在变压器的低压绕组上PTC140及PTC150热敏电阻，测量报警点及跳闸点的温度，在图示实施方式中，利用PTC140及PTC150热敏电阻分别在超温报警温度点、超温跳闸温度点电阻突变的特性，可有效捕捉到超温报警温度点及超温跳闸温度点，并结合Pt100铂电阻传感器的测温结果，对变压器实现双重温度保护。
本发明核电站干式变压器用温度控制装置还包括4～20mA输出电路，该4～20mA输出电路为采用高精度D/A转换器及运放及三级管组成的4～20mA模拟输出电路，每路4～20mA输出电路最大负载大于300欧姆。
进一步地，本发明核电站干式变压器用温度控制装置还包括设置在变压器外部的环境温度/湿度采集电路(图未示出)，由于核电站一般都本发明建在沿海地区，环境空气比较潮湿，在变压器投运前或停运后，都要求对变压器外壳内的环境湿度进行控制，防止变压器受潮。本发明核电站干式变压器用温度控制装置通过专门的环境温度、湿度模块来采集变压器外壳内的温度及湿度，并在液晶显示屏上实时显示，并根据预先设定的湿度控制值，通过启动加热器来调节变压器外壳内的湿度。
进一步地，为了防止外部强干扰引发的误报警和误跳闸，本发明核电站干式变压器用温度控制装置还设置有铁质箱体，用于对内部电路进行屏蔽，有效降低射频干扰信号的侵入。
相对于现有技术，本发明核电站干式变压器用温度控制装置通过采用两路独立的互为备用的新型高精度温度采集电路，选用抗干扰能力强的主控芯片及高精度、高可靠、高防护的四线制Pt100铂电阻传感器进行温度测量，并增加湿度测量/控制及PTC测温电路，具有功能齐全、温度测量准确、性能优良、运行可靠、不会引发误报警、误跳闸等优点。
根据上述原理，本发明还可以对上述具体实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (7)

1.一种核电站干式变压器用温度控制装置，其特征在于，包括：
温控箱，温控箱为铁制箱体，其内部安装有双电源切换电路、电源滤波/整流/稳压电路、单片机及存储电路、继电器输出驱动电路、计算机接口电路、Pt100铂电阻采集电路和PTC热敏电阻采集电路；其中，Pt100铂电阻采集电路包括并联设置的主Pt100铂电阻采集电路和备用Pt100铂电阻采集电路；以及
温度传感线，温度传感线包括电缆插头、传输电缆、PTC热敏电阻及四线制Pt100铂电阻；
其中，所述温控箱和所述温度传感线通过D型插头座连接。
2.根据权利要求1所述的核电站干式变压器用温度控制装置，其特征在于，所述Pt100铂电阻采集电路采用四线制Pt100铂电阻传感器进行温度测量。
3.根据权利要求2所述的核电站干式变压器用温度控制装置，其特征在于，所述Pt100铂电阻传感器设有Pt100铂电阻芯片和引出线，所述Pt100铂电阻芯片密封在不锈钢保护套中，所述引出线外包裹有不锈钢屏蔽网。
4.根据权利要求1所述的核电站干式变压器用温度控制装置，其特征在于，所述双电源切换电路包括主电源和副电源，所述主电源从其测温的变压器低压侧取电，所述副电源从另外独立的电源取电。
5.根据权利要求4所述的核电站干式变压器用温度控制装置，其特征在于，所述主电源和副电源输入端都设有空气开关进行短路和过载保护。
6.根据权利要求1所述的核电站干式变压器用温度控制装置，其特征在于，还包括设置在变压器保护外壳内的环境温度/湿度采集电路，用于采集变压器保护外壳内的温度和湿度。
7.根据权利要求1所述的核电站干式变压器用温度控制装置，其特征在于，所述铁制箱体用于对箱体内部各功能电路进行屏蔽。
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