CN202257312U

CN202257312U - 一种智能变压器温度控制装置

Info

Publication number: CN202257312U
Application number: CN2011202656479U
Authority: CN
Inventors: 宋建慧; 靳梦龙; 马威; 张爱民
Original assignee: Xinjiang Tbea Automatic Equipment Co Ltd
Current assignee: Xinjiang Tbea Automatic Equipment Co Ltd
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-07-21

Abstract

本实用新型提供一种智能变压器温度控制装置，包括：温度信号采集模块，用于采集变压器温度；数字信号处理器，用于将采集的变压器温度转换为数字量的温度信号；输出控制模块，用于根据转换的温度信号来向所述变压器的外部装置输出用于控制这些外部装置的操作的控制信号，其中，所述温度信号采集模块包括温度传感器电路、低通滤波电路和信号采集芯片，其中，采集的温度信号经过温度传感器电路转换为低电压信号，然后经过低通滤波电路输入到信号采集芯片的温度采集口，信号采集芯片对输入的电压信号进行内部转换，并输出数字量的电压值，其中，所述温度传感器电路包括阻性的温度敏感元件。本实用新型可实现变压器温度的高精度采集和显示。

Description

一种智能变压器温度控制装置

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，尤其涉及一种智能变压器温度控制装置。

背景技术

现有的普通变压器冷却装置是根据变压器温度控制装置采集并输出的变压器温度信号，启动相应的风机对变压器进行冷却。

图1是现有的普遍变压器温度控制装置的示意性的内部结构图。如图1所示，普遍变压器温度控制装置一般包括温度信号采集模块10、信号调理模块20、温度信息控制输出模块30，其中，温度信号采集模块10用于采集变压器温度，并将采集的温度传送给信号调理模块20进行处理；信号调理模块20用于将从温度信号采集模块10接收的信号转换为可供输出的数字量信号，并将转换的数字量信号与预先设定值对比，如果转换的数字量信号大于设定值，则温度信息控制输出模块30输出闭合节点信号，该节点信号表示变压器温度过高，需要启动相应的风机对变压器进行冷却，如果转换的数字量信号不大于设定值，则温度信息控制输出模块30输出表示变压器温度正常的闭合节点信号。

这种变压器温度控制装置存在如下问题：

1、现有的温度信号采集模块10多数采用双金属片，测温误差大，从而导致温度信号采集和显示精度不够高，而且双金属片结构要求高，加工困难；

2、温度偏差可能导致温度过高，缩短设备的使用寿命，或者损坏设备；

3、温度信号采集模块10、信号调理模块20和温度信息控制输出模块30是一对一配合工作，只适合于对一路信号进行处理，不适合多点分布式温度监控；

4、温度信息控制输出模块30只能两个节点式触电输出，可靠度不高。

5、没有通讯功能，完全依赖人工巡视采集数据，实时性差；

6、没有实时时间校准系统，不能大规模全国联网。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种智能变压器温度控制装置，以提高变压器温度信号的采集精度和显示精度。

为了实现以上目的，本实用新型提供的智能变压器温度控制装置包括：温度信号采集模块，用于采集变压器温度；数字信号处理器，用于将温度信号采集模块采集的变压器温度转换为数字量的温度信号；输出控制模块，用于根据数字信号处理器转换的温度信号来向所述变压器的外部装置输出用于控制这些外部装置的操作的控制信号，其中，所述温度信号采集模块包括温度传感器电路、低通滤波电路和信号采集芯片，其中，采集的温度信号经过温度传感器电路转换为低电压信号，然后经过低通滤波电路输入到信号采集芯片的温度采集口，信号采集芯片对输入的电压信号进行内部转换，并输出数字量的电压值，其中，所述温度传感器电路包括阻性的温度敏感元件。

优选地，所述温度敏感元件为铂电阻，所述温度传感器电路为包括铂电阻和LM358的电桥。

优选地，所述变压器的外部装置包括风机。

优选地，所述温度信息采集模块采集多路变压器温度信号。

优选地，所述装置还包括：第一光电耦合模块，连接在信号采集芯片与数字信号处理器之间。

优选地，所述装置还包括：温度信息显示模块，用于根据数字信号处理器转换的数字量的温度信号来显示变压器温度信息。

优选地，所述装置还包括：按键处理模块，用于与数字信号处理器进行人机交互。

优选地，所述装置还包括：通讯模块，用于与上位机进行通讯，并将上位机发出的控制信号发送给数字信号处理器，数字信号处理器将上位机发出的控制信号转发给温度信号采集模块和输出控制模块。

优选地，所述装置还包括：第二光电耦合模块，连接在数字信号处理器与通讯模块之间。

优选地，所述装置还包括：授时接受模块，用于从卫星授时系统接收实时时间，数字信号处理器根据接收的实时时间对所述变压器温度控制装置进行时间修正。

本实用新型提出了一种新型的温度信号采集模块结构，该结构可实现变压器温度的高精度采集和显示，并可实现多路信号采集，从而实现多点分布式温度监控。而且，输出控制模块根据数字信号处理器转换的温度信号来向变压器的外部装置输出控制信号，而不是仅靠两个节点式触电输出，可靠度高。此外，还增加了与上位机通讯的通讯功能和实时时间修正功能。通过以上结构和功能，可更加准确地检测变压器温度，有效地防止由于变压器温度过高而导致缩短设备使用寿命或者损坏设备的问题。

附图说明

图1是现有的普遍变压器温度控制装置的结构示意图；

图2是本实用新型的第一实施例的智能变压器温度控制装置的结构示意图；

图3是本实用新型的温度信号采集模块的示意性电路图；

图4是本实用新型的输出控制模块的示意性电路图；

图5是本实用新型的其它实施例的智能变压器温度控制装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型对于现有的传统变压器温度控制装置的改进之处在于：在温度信号采集模块中使用了先进的信号采集芯片，提高了温度信号的采集精度，并可同时采集多路信号进行处理，特别适合于多点分布式温度监控；在信号调理模块中使用了数字信号处理器，将模拟量转化为数字量，简化了信号调理模块构成；在温度信息显示模块中使用专用的液晶显示模块输出，提高了显示的准确度；增加了以太网通讯模块和输出控制模块，采用专用的通讯芯片来支持通讯功能。以下将结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。

(第一实施例)

图2是本实用新型的第一实施例的智能变压器温度控制装置的结构示意图。如图2所示，所述智能变压器温度控制装置包括温度信号采集模块10、数字信号处理器20和输出控制模块30，其中，温度信号采集模块10用于采集变压器温度；数字信号处理器20用于将温度信号采集模块10采集的变压器温度转换为数字量的温度信号；输出控制模块30用于根据数字信号处理器20转换的温度信号来向所述变压器的外部装置输出用于控制这些外部装置的操作的控制信号。

以下，对各个模块的具体实现进行描述。

(一)温度信号采集模块

在本实用新型的温度信号采集模块中，代替现有的双金属片结构，利用温度敏感元件来采集变压器温度，以提高温度采集的精度和简化温度信号采集模块的加工工艺。

为了实现以上目的，本实用新型的温度信号采集模块包括温度传感器电路、低通滤波电路和信号采集芯片，其中，采集的温度信号经过温度传感器电路转换为低电压信号，然后经过低通滤波电路输入到信号采集芯片的温度采集口，信号采集芯片对输入的电压信号进行内部转换，并输出数字量的电压值，其中，所述温度传感器电路包括阻性的温度敏感元件，例如铂电阻。

图3是本实用新型的温度信号采集模块10的示例性电路图。如图3所示，温度湿度信号采集模块10包括铂电阻桥(R11，R12，R13，R14，R15，R16(即，铂电阻)，LM358)、与铂电阻桥连接的低通滤波电路(C11，R17，C12)以及信号采集芯片(即，MCP3204芯片)，关于MCP3204芯片的详细介绍，可参见美国微芯公司官方网址。这里，LM358为公知的运算放大器，因此，省略其详细描述。

如图3所示，采集的温度信号经铂电阻桥(R11，R12，R13，R14，R15，R16，LM358)转换为低电压信号Vot(具体来讲，铂电阻R16的阻值根据变压器温度的变化而改变，铂电阻桥因而输出不同的低电压信号Vot)，然后经过低通滤波电路(C11，R17，C12)输入到信号采集芯片MCP3204的温度采集口CH0。在信号采集芯片MCP3204中，采集到的电压信号经过内部运算从Dout接口(串行外设接口)输出，输出的是数字量的电压值。

在本实用新型中可根据用户实际需求扩展为多路信号输入，MCP3204最多可扩展4路信号，可以为温度元件的多功能组合。

在本实施例中，根据不同的显示控制要求，选取不同的铂电阻。例如，在显示控制要求精度为0.1的情况下，R16可选取Pt10铂电阻；在显示控制要求精度为0.01的情况下，R16可选取Pt101铂电阻。

这里指出，本实用新型并不限于铂电阻，而是可采用任何阻性的温度敏感元件。此时，采集电路结构基本相同。

从图3所示的结构可看出，本实用新型中使用了集成度高的信号采集芯片直接将模拟量转换为数字量进行处理和输出，从而改善了原来模拟量到模拟量的信号处理和输出的模式，实现了温度信息的数字采集和数字显示，并且，减小了信号采集信息的随机误差，从而提高了温度采集的精度和准确度。此外，通过图3所示的信号采集模块10，可同时采集多路温度数据进行处理，从而可以实现温度分布式采集、集中控制。而且，这种采集模块结构代替现有的双金属片结构，简化了加工工艺。

此外，优选的是，为了保证温湿度监控器整个系统的可靠性，需要在温度信号采集模块10(具体地，信号采集芯片MCP3204)和数字信号处理器20之间添加一个光电耦合模块60(第一光电耦合模块)(见图2)，即，从信号采集芯片MCP3204的Dout接口输出的数字信号需要通过光电耦合模块60输入到数字信号处理器20中。这里，光电耦合模块60的作用是使温度采集信号和数字信号处理器信号隔离，互不干扰(包括屏蔽高压电磁信号对数字信号处理器20的干扰)，从而保证数据传输的可靠性。在本实施例中，光电耦合模块60可采用美国安捷伦公司的6N137光电耦合模块(详情可参见美国安捷伦公司官方网址)。

(二)数字信号处理器

如上所述，在本实用新型中，数字信号处理器20用于将温度信号采集模块10采集的变压器温度(具体地，信号采集芯片MCP3204输出的数字量的温度信号)转换为数字量的温度信号。信号采集芯片MCP3204输出的数字量的温度信号与数字信号处理器20的显示数值的转换关系如下：

其中，Uref为MCP3204A/D转换的参考电压值，Ks为温度补偿系数。关于Ks的定义参见申请号为：201120095328.8的中国专利申请。

在本实施例中，采用美国微芯公司的DSPIC33FJ2566P710-I/PF，数字信号处理器(详情可参见美国微星公司官方网址)作为数字信号处理器20，此数字信号处理器采用优化的C编译器构架和通用的输入输出管脚，工作频率达到80MHz，电源电压输入宽，而且性价比高。

(三)输出控制模块

如上所述，输出控制模块30用于根据数字信号处理器20转换的温度信号来向变压器的外部装置输出用于控制这些外部装置的操作的控制信号。这里，所述变压器的外部装置可包括加热板、风机、继电器等。

例如，过热时，输出控制模块可输出一个过热信号给用户，用户根据该信号做保护处理，或直接启动风机，提供冷却散热操作，从而将变压器的温度降低到安全要求，实现对变压器的过热保护。

图4是输出控制模块30的电路图。如图4所示，输出控制模块30采用继电器节点输出，其中，Cont为控制信号节点RL1、RL2为继电器输出节点。

(第二实施例)

本实施例在第一实施例的基础上增加了温度信息显示模块40(如图5所示)，用于根据数字信号处理器转换的数字量的温度信号来显示变压器温度信息。

为了实现数字显示，温度信息显示模块40包括可液晶显示模块(例如，CH24011288BV1型模块)，以用于直观显示变压器温度信息。在本实施例中，采用瑞佑公司的RA8806L2N-S(详情可参见台湾瑞佑公司官方网站)作为温度信息显示模块40中的驱动芯片。该芯片不但能驱动液晶模块，而且还集成了按键输入功能，提供了温度监控的运行参数的现场设置。

(第三实施例)

本实施例在第一实施例的基础上增加了通讯模块50(如图5所示)，用于与上位机进行通讯，并将上位机发出的控制信号发送给数字信号处理器20。数字信号处理器20将通过通讯模块50从上位机发出的用于控制温度信号采集模块10和输出控制模块30的控制信号分别转发给温度信号采集模块10和输出控制模块30，在包括温度信息显示模块40的情况下，还将通过通讯模块50从上位机接收的用于控制温度信息显示模块40的控制信号转发给温度信息显示模块40。通过通讯模块50，可保证与上位机快速通讯的要求，保证了包括变压器在内的智能电网整个系统的可靠性。

在本实施例中，为了实现数字信号的安全可靠的远距离传输，采用美国微星公司Microchip的以太网通讯芯片ENC28J60-I/SO(详情可参见美国微星公司官方网址)作为以太网通讯模块50，通过这种以太网通讯芯片，可以远距离传输信号，防止高压冲击，实现设备信号的安全可靠传输，从而提高了通讯性能。

此外，优选的是，为了进一步改进通讯性能，可在以太网通讯模块50和数字信号处理器20之间添加一个光电耦合模块70(第二光电耦合模块)(见图2)来隔离通讯模块50的数字信号和数字信号处理器20的数字信号，从而可加强通讯正确率，减少出错率。在本实施例中，光电耦合模块70可采用美国安捷伦公司的光电耦合模块6N135(详情可参见美国安捷伦公司官方网址查询)。

此外，以太网通讯模块50通过数字信号处理器20的USART(通用同步/异步串行收发)外设接口与数字信号处理器20通讯，并且以太网通讯模块50通过RJ45接口与上位机通讯，采用RJ45接口与传统电力数显表采用RS232接口相比的优点在于可实现远距离传输和提高传输速率。

(第四实施例)

本实施例在第一实施例的基础上增加了授时接受模块80(如图5所示)，用于从卫星授时系统接收实时时间。数字信号处理器根据接收的实时时间对所述变压器温度控制装置进行时间修正，以使时间相差在要求范围内。在具有光电耦合模块70的情况下，从卫星授时系统接收的实时时间信号通过光电耦合模块70送到数字信号处理器20。授时接受模块80可使用瑞士u-blox公司的LEA-5S芯片，具体芯片资料可在(官方网页www.u-blox.com)中查找。通过专用的授时接受模块，可维护包括变压器在内的智能电网控制信息的一致性和实时性的要求。

这里指出，在本实施例中，仅使用了实时时间数据，但是根据需要，可同样地利用其它的坐标定位数据。

(第五实施例)

本实施例在第一实施例的基础上增加了按键处理模块(未示出，例如RA8806L2N-S)，用于与数字信号处理器进行人机交互。例如，可通过按键处理模块将需要的设定数据保存到数字信号处理器20，作为显示使用的数据。

以上已参照附图和实施例对本实用新型进行了详细描述，但是，应该理解，本实用新型并不限于以上所公开的示例性实施例。应该给予权利要求以最广泛的解释，以涵盖所公开的示例性实施例的所有变型、等同结构和功能。

Claims

1.一种智能变压器温度控制装置，包括：

温度信号采集模块，用于采集变压器温度；

数字信号处理器，用于将温度信号采集模块采集的变压器温度转换为数字量的温度信号；

输出控制模块，用于根据数字信号处理器转换的温度信号来向所述变压器的外部装置输出用于控制这些外部装置的操作的控制信号，

其中，所述温度信号采集模块包括温度传感器电路、低通滤波电路和信号采集芯片，其中，采集的温度信号经过温度传感器电路转换为低电压信号，然后经过低通滤波电路输入到信号采集芯片的温度采集口，信号采集芯片对输入的电压信号进行内部转换，并输出数字量的电压值，其中，所述温度传感器电路包括阻性的温度敏感元件。

2.根据权利要求1所述的智能变压器温度控制装置，其特征在于，所述温度敏感元件为铂电阻，所述温度传感器电路为包括铂电阻和LM358的电桥。

3.根据权利要求1所述的智能变压器温度控制装置，其特征在于，所述变压器的外部装置包括风机。

4.根据权利要求1所述的智能变压器温度控制装置，其特征在于，所述温度信息采集模块采集多路变压器温度信号。

5.根据权利要求1所述的智能变压器温度控制装置，其特征在于，还包括：

第一光电耦合模块，连接在信号采集芯片与数字信号处理器之间。

6.根据权利要求1所述的智能变压器温度控制装置，其特征在于，还包括：

温度信息显示模块，用于根据数字信号处理器转换的数字量的温度信号来显示变压器温度信息。

7.根据权利要求1所述的智能变压器温度控制装置，其特征在于，还包括：

按键处理模块，用于与数字信号处理器进行人机交互。

8.根据权利要求1所述的智能变压器温度控制装置，其特征在于，还包括：

通讯模块，用于与上位机进行通讯，并将上位机发出的控制信号发送给数字信号处理器，数字信号处理器将上位机发出的控制信号转发给温度信号采集模块和输出控制模块。

9.根据权利要求8所述的智能变压器温度控制装置，其特征在于，还包括：

第二光电耦合模块，连接在数字信号处理器与通讯模块之间。

10.根据权利要求1所述的智能变压器温度控制装置，其特征在于，还包括：

授时接受模块，用于从卫星授时系统接收实时时间，

数字信号处理器根据接收的实时时间对所述变压器温度控制装置进行时间修正。