CN206556786U - 温度电量测量换算装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种温度电量测量换算装置，包括电流传感器信号接入端子，电压传感器信号接入端子，电阻信号测量接入端子，将电流传感器信号接入端子的接入信号和电阻信号测量接入端子的接入信号转换为电压信号的电压转换模块，以及将电压传感器信号接入端子的电压信号和电压转换模块转换得到的电压信号转换为对应温度的主控模块；电流传感器信号接入端子和电阻信号测量接入端子与电压转换模块连接，电压转换模块以及电压传感器信号接入端子与主控模块连接。上述温度电量测量换算装置，在对变压器温度表校准点进行现场测量时，无需使用万用表和钳形电流表，能够自动换算、操作简单且可提高工作效率，还可以适用于多种检测变压器温度的温度表。

Description

温度电量测量换算装置

技术领域

本实用新型涉及变电站中变压器温度测量领域，特别是涉及一种温度电量测量换算装置。

背景技术

变电站是改变电压的场所，为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。变电站的主要设备是开关和变压器，按规模大小不同，分为变电所和变电站，规模小的称为变电所，变电站的规模大于变电所。变电所一般是电压等级在110KV以下的降压变电站，而变电站包括各种电压等级的“升压、降压”变电站。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过变压器将各级电压的电网联系起来。

对变压器而言，温度每上升6℃寿命就降低一半，每下降6℃寿命即可延长 1倍，也就是说，绕组温度对绝缘材料的温度和老化起决定性作用，当绕组温度超过绝缘耐受温度时，可能会导致变压器不能正常工作。因此，准确测量变压器绕组温度显得尤为重要。据统计，目前95％以上的进口变压器配用了绕组温度表，90％以上的出口变压器配用了绕组温度表。因此，为了保证变压器和运行设备的安全，提高变压器的使用寿命，220kV及其以上变压器以绕组温度表信号作为预警信号。

变电站变压器的温度表主要是监测变压器在运行时的油面和绕组的温度情况，通过温包感应温度的变化，输出温度电量信号到后台监控，用来实现实时监测变压器的运行状态。现有变电站现场预防性试验工作中，在对变压器油面温度表、绕组温度表的试验校准点进行温度电量信号现场测量时，需要经常反复使用万用表和钳形电流表，人工换算测量值对应的实时温度值，而人工换算存在换算方法复杂、人为计算误差较大、耗时长、操作不方便、工作量增大以及工作效率低下的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术在温度表校准点通过人工换算成对应的实时温度，存在换算方法复杂、人为计算误差较大、耗时长、操作不方便、工作量增大以及工作效率低下的问题，提供一种能够自动换算、操作简单且可提高工作效率的温度电量测量换算装置。

一种温度电量测量换算装置，包括电流传感器信号接入端子，电压传感器信号接入端子，电阻信号测量接入端子，将电流传感器信号接入端子的接入信号和电阻信号测量接入端子的接入信号转换为电压信号的电压转换模块，以及将电压传感器信号接入端子的电压信号和电压转换模块转换得到的电压信号转换为对应的温度的主控模块；

电流传感器信号接入端子和电阻信号测量接入端子与电压转换模块连接，电压转换模块以及电压传感器信号接入端子与主控模块连接。

上述温度电量测量换算装置，包括电流传感器信号接入端子，电压传感器信号接入端子，电阻信号测量接入端子，将电流传感器信号接入端子的接入信号和电阻信号测量接入端子的接入信号转换为电压信号的电压转换模块，以及将电压传感器信号接入端子的电压信号和电压转换模块转换得到的电压信号转换为对应的温度的主控模块，电流传感器信号接入端子和电阻信号测量接入端子与电压转换模块连接，电压转换模块以及电压传感器信号接入端子与主控模块连接，这样在变电站现场预防性试验工作中，在对变压器油面温度表、绕组温度表的试验校准点进行温度电量信号现场测量时，无需使用万用表和钳形电流表，人工换算测量值对应的实时温度值，该温度电量测量换算装置能够自动换算、操作简单且可提高工作效率，另外，由于该温度电量测量换算装置具备电流传感器信号接入端子，电压传感器信号接入端子，电阻信号测量接入端子，因此可以适用于多种检测变压器温度的温度表。

附图说明

图1为一个实施例中温度电量测量换算装置的结构示意图；

图2为一个实施例中温度电量测量换算装置的结构示意图。

具体实施方式

由于变压器的使用寿命取决于它的绕组温度，绕组温度对绝缘材料起着决定的作用。DL/T 572-1995《电力变压器运行规程》规定变压器的上层油温，一般不得超过95℃，上层油温如果超过95℃，变压器绕组的温度就要超过绕组绝缘物的耐热强度，从而加速绝缘物的老化，故变压器运行中，一般规定了85℃这个上层油温的界限。为防止变压器油温过高，加速变压器的老化，故变压器一般安装温度表，油面温度表用来测量变压器油箱上层油温，监视变压器运行状态是否正常。温度表按变压器容量大小可分为水银温度表、压力式(信号) 温度表、电阻温度表三种。水银温度表是膨胀式温度计的一种，水银的冰点是 -38.87℃，沸点是356.7℃，用来测量0-150℃或500℃以内范围的温度，它只能作为就地监督的仪表，用它来测量温度，不仅比较简单直观，而且还可以避免外部远传温度计的误差。压力式温度表(比如WTZK-02)主要包括压力包(弹性元件为波纹管)、毛细管和温包，当压力式温度表安装于变压器测温点后，温包整个浸于被测变压器油中，当被测变压器油温度发生变化时，温包内介质体积随之线性变化，这个体积增量通过毛细管的传递使波纹管产生一个相对应的线性位移量，这个位移量经机构放大后便可指示被测变压器的油温并驱动微动开关输出电信号，压力式仪表不适合信号远传。电阻温度表是根据导体电阻随温度而变化的规律来测量温度的温度表，最常用的电阻温度表采用金属丝绕制成的感温元件，主要有铂电阻温度表和铜电阻温度表，它的测量范围为-260℃至 600℃左右，其优点测温准确度高，信号便于传送。现在电阻温度表热电阻普遍采用Pt100，温度变送器采用三相制引接方式连接Pt100，把电阻信号转换成标准信号(0～5V，0～10Ma，4～20mA)，传送给计算机进行远程控制，现在变压器普遍采用热电阻电阻温度表，如WTZK-03。

对于油浸式变压器，其寿命实际主要是固体绝缘(纤维纸)的寿命，促使绝缘老化的主要因素是温度、水分和氧气，其中在变压器带负载时，热效应的作用最为突出，可以说热效应是变压器老化的决定性因素，也就是说变压器绕组绝缘的热老化速度与绕组的热点温度有关。变压器绕组本身是一个带电体，直接测量绕组温度在绝缘处理上具有较大难度，特别是电压等级较高的绕组，虽采用光纤技术也能实现，但成本较高，所以常见的绕组温度表实际上是一种适用热模拟测量技术测量电力变压器绕组最热温度的专业监测仪表，所谓热模拟测量技术是在易测量的变压器顶层油温基础上，再施加一个变压器负荷电流变化的附加温升，二者之和即可模拟变压器最热点温度。绕组温度表主要是在一个油温表的基础上，配备一台电流匹配器和一个电热元件，通过变压器电流互感器取出的与负荷成正比的电流，经变流器调整后，通过嵌装在弹性元件内的电热元件，电热元件产生热量，使弹性元件的位移量增大。因此，在变压器带上负荷后，弹性元件的位移量是由变压器顶层油温和变压器的负荷电流两者所共同决定。

在一个实施例中，如图1所示，一种温度电量测量换算装置，包括电流传感器信号接入端子100，电压传感器信号接入端子200，电阻信号测量接入端子 300，将电流传感器信号接入端子100的接入信号和电阻信号测量接入端子300 的接入信号转换为电压信号的电压转换模块400，以及将电压传感器信号接入端子200的电压信号和电压转换模块转换得到的电压信号转换为对应的温度的主控模块500；

电流传感器信号接入端子100和电阻信号测量接入端子300与电压转换模块400连接，电压转换模块400以及电压传感器信号接入端子200与主控模块 500连接。

在变电站现场主变压器温度表预防性试验中，对温度电量信号的测量换算及校准部分，温度电量测量换算装置，一方面连接主变压器温度表的输出信号端子排，采集电压信号、电流信号或电阻信号，另一方面连接该温度电量测量换算装置内的主控模块，将采集到的信号数据传送到装置内的主控模块实现测量换算功能，直接在装置内部将采集到的信号转换成相对应温度值，对比实际温度表数据及后台监控数据进行分析、处理和记录。具体的，主控模块500包括STM32系列单片机，STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核，具备卓越的处理能力，具体可以是STM32F103ZET6。

上述温度电量测量换算装置，包括电流传感器信号接入端子100，电压传感器信号接入端子200，电阻信号测量接入端子300，将电流传感器信号接入端子 100的接入信号和电阻信号测量接入端子300的接入信号转换为电压信号的电压转换模块400，以及将电压传感器信号接入端子200的电压信号和电压转换模块转换得到的电压信号转换为对应的温度的主控模块500，电流传感器信号接入端子100和电阻信号测量接入端子300与电压转换模块400连接，电压转换模块 400以及电压传感器信号接入端子200与主控模块500连接，这样在变电站现场预防性试验工作中，在对变压器油面温度表、绕组温度表的试验校准点进行温度电量信号现场测量时，无需使用万用表和钳形电流表，人工换算测量值对应的实时温度值，该温度电量测量换算装置能够自动换算、操作简单且可提高工作效率，另外，由于该温度电量测量换算装置具备电流传感器信号接入端子，电压传感器信号接入端子，电阻信号测量接入端子，因此可以适用于多种检测变压器温度的温度表。

在一个实施例中，如图2所示，温度电量测量换算装置还包括升压模块600，升压模块600与电压转换模块400连接。电压转换模块工作需要一定电压等级的电压输入来驱动，升压控制模块可以将温度电量测量换算装置的输入电源转换为电压转换模块所需的电压。

在一个实施例中，温度电量测量换算装置还包括电源模块，电源模块与主控模块连接。具体的，电源模块包括3.7V锂电池，温度电量测量换算装置还包括电池充放电模块，电池充放电模块与3.7V锂电池连接，3.7V锂电池经过电池充放电模块转换成5V电压，然后5V电压经过升压模块升至12V，给电压转换模块供电。

在一个实施例中，温度电量测量换算装置还包括液晶屏，液晶屏与主控模块连接，通过液晶屏可以直观的看到温度电量测量换算装置主控模块输出的换算温度。温度电量测量换算装置还包括模式选择按键，模式选择按键与主控模块连接，通过模式选择按键可以选择温度电量测量换算装置所测量的温度范围，还可以根据现场具体的温度表，主控模块对应不同的方式计算温度，比如根据现场具体的温度表输出的是电流传感器信号、电压传感器信号还是电阻信号，通过该按键来选择温度的不同计算方式。

在一个实施例中，温度电量测量换算装置还包括报警模块，报警模块与主控模块连接；温度电量测量换算装置还包括存储器，存储器与主控模块连接。具体的，主控模块一旦接收到继电器报警信号接入端子的报警信号，驱动报警模块的蜂鸣器和LED灯进行报警，同时将报警这段时间内的温度数据存储到存储器，方便后续诊断。

在一个应用实施例中，用于变电站现场主变压器温度表预防性试验中，温度电量信号测量换算校准的温度电量测量换算装置，包括3.7V锂电池、电池充放电模块、升压模块、电压转换模块、主控模块以及充电接口。温度电量测量换算装置连接主变压器温度表的输出信号端子排，采集温度表的电压信号、电流信号或采集导通信号触点；将采集的数据传送到STM32，实现测量换算功能，直接在装置内部将采集到的外部信号转换成相对应温度值，并显示，对比实际温度表数据及后台监控数据，进行分析、处理和记录。

该温度电量测量换算装置的端子排共有10个接线端子，依次从左到右分别可以接入的信号类型如下：

CIN+，CIN-：4～20mA电流传感器信号正负接入点；

VIN+，VIN-：0～5V电压传感器信号正负接入点；

Rel1+，Rel1-：继电器1报警信号正负接入点；

Rel2+，Rel2-：继电器2报警信号正负接入点；

R+，R-：可选的电阻信号测量正负接入点。

具体的，3.7V锂电池支持充放电，容量为2500mAh；对锂电池充电时，需要使用Micro USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)线插入电池充放电模块，再接到5V适配器上对锂电池进行充电；锂电池放电时，3.7V经过电池充放电模块会变成5V电压输出；充电接口需要外接Micro USB线缆，类似手机充电线；电压转换模块将4mA～20mA电流信号转换为对应的0～5V线性电压信号输出；电压转换模块需要单独的12V电压供电才能正常工作，因此需将5V电压通过升压模块升压到12V。

温度电量测量换算装置包括锂电池输入口：温度电量测量换算装置的电路板使用3.7V锂电池模块(2500mAh)供电，3.7V锂电池经过电池充放电模块转换成5V输入到这个接口，之后再对电路板上面所有的器件和模块进行供电；5V 电压输出口：引出一路5V电压输出口，以供升压模块使用；SD(Secure Digital Memory Card/SD card，安全数码卡)卡槽：为了方便用户记录报警时刻的温度数值以及对应的时间，在电路板背面集成一个SD卡槽，默认配置2G的SD卡，可以存放大量的数据；12V电压输入口：5V电压经过升压模块之后会输出12V 电压，然后从这个12V电压输入口给电流转电压模块使用；电压转换信号输入口：外部的4mA～20mA信号经过该模块后会输出0-5V对应的线性电压信号，通过此输入口以供主控模块STM32的ADC采集；蜂鸣器：报警发声器，当检测到外部的报警信号，会立刻驱动蜂鸣器进行发声，以便提示操作者发生报警动作，同时记录该时刻的温度数据，并存入SD卡。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种温度电量测量换算装置，其特征在于，包括电流传感器信号接入端子，电压传感器信号接入端子，电阻信号测量接入端子，将所述电流传感器信号接入端子的接入信号和所述电阻信号测量接入端子的接入信号转换为电压信号的电压转换模块，以及将所述电压传感器信号接入端子的电压信号和所述电压转换模块转换得到的电压信号转换为对应的温度的主控模块；

所述电流传感器信号接入端子和所述电阻信号测量接入端子与所述电压转换模块连接，所述电压转换模块以及所述电压传感器信号接入端子与所述主控模块连接。

2.根据权利要求1所述的温度电量测量换算装置，其特征在于，还包括升压模块，所述升压模块与所述电压转换模块连接。

3.根据权利要求1所述的温度电量测量换算装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块与所述主控模块连接。

4.根据权利要求3所述的温度电量测量换算装置，其特征在于，所述电源模块包括3.7V锂电池。

5.根据权利要求4所述的温度电量测量换算装置，其特征在于，还包括电池充放电模块，所述电池充放电模块与所述3.7V锂电池连接。

6.根据权利要求1所述的温度电量测量换算装置，其特征在于，还包括液晶屏，所述液晶屏与所述主控模块连接。

7.根据权利要求1所述的温度电量测量换算装置，其特征在于，所述主控模块包括STM32F103ZET6控制芯片。

8.根据权利要求1所述的温度电量测量换算装置，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与所述主控模块连接。

9.根据权利要求1所述的温度电量测量换算装置，其特征在于，还包括存储器，所述存储器与所述主控模块连接。

10.根据权利要求9所述的温度电量测量换算装置，其特征在于，所述存储器包括安全数码卡。