CN207050882U - 变压器远近温度监测控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了变压器远近温度监测控制器，包括带有铂电阻的电桥比较电路、集成运放电路和报警电路，电桥比较电路的两输入端之间连接15V的稳定电压，电桥比较电路的两输出端连接集成运放电路的两输入端，集成运放电路的输出端连接报警电路的输入端和通讯接口。本实用新型通过上述原理，实现对变压器的温度进行稳定可靠的近端和远端测量及报警，达到变压器温度监测控制的目的。

Description

变压器远近温度监测控制器

技术领域

本实用新型涉及电力领域，具体涉及变压器远近温度监测控制器。

背景技术

变压器是电力系统的主体设备，安全稳定是重大要素，但随着国民经济的迅速发展，用电量的不断增加，尤其在冬夏季用电高峰时，往往导致变压器过载运行，并由此造成温度升高，绝缘水平下降，以致线圈烧损等，给系统内部和相关用户都带来巨大经济损失，因此对变压器的运行温度进行监测控制，设计制作出准确可靠的测量仪器，减少故障的发生极为重要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是实现对变压器的温度监控及预警，目的在于提供变压器远近温度监测控制器，实现对变压器的温度进行稳定可靠的近端和远端测量、监控及异常情况报警，达到变压器温度监测控制的目的。

本实用新型通过下述技术方案实现：

变压器远近温度监测控制器，包括带有铂电阻的电桥比较电路、集成运放电路和报警电路，电桥比较电路的两输入端之间连接15V的稳定电压，电桥比较电路的两输出端连接集成运放电路的两输入端，集成运放电路的输出端连接报警电路的输入端和通讯接口。

本方案采用铂电阻对变压器的温度变化进行测量，利用集成运放电路对测量结果进行放大处理，然后再通过报警电路提醒，该测量电路响应快、精度高且稳定性好，能够在线显示温度测量值，如果遇到超标，还将通过报警电路分别启动报警器、冷却系统、甚至高温跳闸装置，达到变压器温度监测控制的目的，同时该电路还设置通讯接口实现与远端监控终端连接，进一步实现了温度的近、远端监测控制，对变压器增强了防护功能，更加保证了电力网络的安全运行。

优选的，所述电桥比较电路包括铂电阻Rc、电位器W1、电阻R1和电阻R2，铂电阻Rc一端与正极电源E+连接，另一端与电阻R1连接，电阻R1另一端与负极电源E-连接；电位器W1的两不动端中的一端连接正极电源E+，另一端连接电阻R2一端，电阻R2另一端连接负极电源E-。

优选的，电阻R2和电阻R1阻值相同，铂电阻Rc和电位器W1阻值相同。

优选的，集成运放电路包括集成运算放大器IC1、电阻R3、电阻R4和电阻R5，电阻R3一端连接铂电阻Rc和电阻R1的公共连接端a，电阻R3另一端连接集成运算放大器IC1的反相输入端2；电阻R4一端连接电位器W1和电阻R2的公共连接端b，电阻R4另一端连接集成运算放大器IC1的同相输入端3；电阻R5连接在集成运算放大器IC1的反相输入端2和输出端6之间，集成运算放大器IC1的端口7和端口4依次连接正极电源E+以及负极电源E-，电阻R3和电阻R4的阻值相等。

优选的，铂电阻Rc和电阻R1的公共连接端a和负极电源E-之间还连接电容C1。铂电阻在跟随温度变化中有一定非线性特性，给测试带来一定误差，为此，我们引入电容C1作滤波处理，从而提高测试精度。

优选的，集成运算放大器IC1的同相输入端3还连接稳压二极管D1的正极，稳压二极管D1的负极连接负极电源E-。

优选的，报警电路包括具有压温转换功能的温度显示器IC2、三极管BG1、三极管BG2、集成警笛器IC3、发光二极管Fg1、继电器J1、电阻R6、电阻R7和电阻R8，温度显示器IC2连接在集成运算放大器IC1的端口7和输出端口6之间，三极管BG1的基极连接集成运算放大器IC1的输出端口6，三极管BG1的发射极连接三极管BG2的基极，三极管BG1的集电极同时连接集成警笛器IC3一端，电阻R6一端和继电器J1的一端相连，电阻R6另一端连接发光二极管Fg1的负极，发光二极管Fg1的正极、继电器J1的另一端和集成警笛器IC3的另一端均连接正极电源E+；三极管BG2的发射极连接三挡开关K1公共端，三挡开关K1动触头能够连接直通导线、电阻R7和电阻R8中的任意一端，直通导线、电阻R7和电阻R8还同时连接负极电源E-。

优选的，所述继电器J1的常开节点J1-1连接冷却系统。220V交流电从Ⅰ、Ⅱ端子引入，温度正常时，继电器常开结点J1-1断开，后续负载不工作；当温度超标时，继电器启动，常开结点J1-1闭合，接通220V交流电，装配在变压器箱体上的多个风扇电机M1—Mn带电工作，电风扇吹出冷风，使变压器降温，避免变压器因温度过高而损坏。

优选的，所述通讯接口通过通讯线路与模数转换器连接，模数转换器与控制终端连接。所述控制终端还连接显示器、冷却器和断路器。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型采用铂电阻对变压器的温度变化进行测量，利用集成运放电路对测量结果进行放大处理，然后再通过报警电路提醒，该测量电路响应快、精度高且稳定性好，能够在线显示温度测量值，如果遇到超标，还将通过报警电路分别启动报警器、冷却系统、甚至高温跳闸装置，达到变压器温度监测控制的目的，同时该电路还设置通讯接口实现与远端监控终端连接，进一步实现了温度的近、远端监测控制，对变压器增强了防护功能，更加保证了电力网络的安全运行。

2、本实用新型引入电容C1作滤波处理，从而提高测试精度，引入稳压二极管D1为基准电压，为了保证集成运算放大器IC1输入端电平比较的稳定性，让正反相输入参数相同，降低功耗。

3、本实用新型能够带动喇叭发出警笛声响，同时发光二极管Fg1被点亮，发出光电信号，以此告知监护人员主变温度已有超标，通过多方位提醒，及时发现和防止故障的延伸。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型原理图；

图2为冷却系统控制电路；

图3为信号远传原理框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1所示，本实用新型包括变压器远近温度监测控制器，包括带有铂电阻的电桥比较电路、集成运放电路和报警电路，电桥比较电路的两输入端之间连接15V的稳定电压，电桥比较电路的两输出端连接集成运放电路的两输入端，集成运放电路的输出端连接报警电路的输入端和通讯接口。

要进行变压器温度监测，首先要用到温度传感器。温度传感器种类很多，有固体、液体、接触式、非接触式等等。根据物理性质的分析和应用考查，得知铂电阻随温度变化响应快、精度高、性能稳定，是测量控制系统中的理想器件，故我们将其选为了传感主件。

铂电阻是正温系数传感器，阻值随温度作同步上升与下降，利用这一特点，进行温度变化量的采集。铂电阻传感器为接触式测量，主要置放于变压器的上层油温中，利用金属导体的电阻值随温度变化特性进行采样测试。

本方案中铂电阻在温度监测中，起到信号采集作用，但由于非线性影响和电磁干扰等，为了提高测量稳定可靠性，我们运用了电桥比较电路、集成运放电路和报警电路，将铂电阻感应到的温度变化值经过集成运放电路放大后，再进行阈值比较显示，对于异常情况通过报警电路报警，同时设置的通讯接口还可以实现与远端通讯，实现远程监控变压器的温度情况。本方案实现了对变压器温度变化的近远端监测控制，对变压器增强了防护功能，更加保证了电力网络的安全运行。

实施例2：

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上优选如下：电桥比较电路包括铂电阻Rc、电位器W1、电阻R1和电阻R2，铂电阻Rc一端与正极电源E+连接，另一端与电阻R1连接，电阻R1另一端与负极电源E-连接；电位器W1的两不动端中的一端连接正极电源E+，另一端连接电阻R2一端，电阻R2另一端连接负极电源E-。该电路是以铂电阻为基础的温度采集电路，其中E+、E-为交直流转换后的15V稳定电压，铂电阻Rc与电位器W1和电阻R1与电阻R2构成测试电桥，电阻R2和电阻R1阻值相同，铂电阻Rc和电位器W1阻值相同，若铂电阻Rc和电位器W1阻值无法相同，也要求Rc与W1尽量选取同一阻值，电位器W1做微量调整，这样，温度正常时电桥保持平衡。

电桥电路有差值比较功能，所以，利用该电路作温度采集有极好效果。具体应用过程是，在温度正常时，结点a、结点b无信号输出，当变压器温度升高，结点a电压下降，使集成运算放大器IC1的端口3的电压大于端口2的电压，即U3>U2，μA741集成运算放大器IC1翻转，经集成运算放大器IC1的端口6输出测量值。

集成运放电路包括集成运算放大器IC1、电阻R3、电阻R4和电阻R5，电阻R3一端连接铂电阻Rc和电阻R1的公共连接端a，电阻R3另一端连接集成运算放大器IC1的反相输入端2；电阻R4一端连接电位器W1和电阻R2的公共连接端b，电阻R4另一端连接集成运算放大器IC1的同相输入端3；电阻R5连接在集成运算放大器IC1的反相输入端2和输出端6之间，集成运算放大器IC1的端口7和端口4依次连接正极电源E+以及负极电源E-，电阻R3和电阻R4的阻值相等。

铂电阻Rc和电阻R1的公共连接端a和负极电源E-之间还连接电容C1。铂电阻在跟随温度变化中有一定非线性特性，给测试带来一定误差，为此，我们引入电容C1作滤波处理，从而提高测试精度。

集成运算放大器IC1的同相输入端3还连接1N4727(3V)稳压二极管D1的正极，稳压二极管D1的负极连接负极电源E-。稳压二极管D1是设置的基准电压，更增强集成运算放大器IC1输入端电平比较的稳定性，同时希望正反相输入参数相同，所以要求R3＝R4，同时为了降低功耗，将R3、R4取值为10kΩ，再考虑同相输入集成运放增益计算式和品质因素的关系，我们确定将反馈电阻R5取值为100kΩ，带入增益式中计算：

A＝R5/R3＝100/10＝10

即得到10倍以上的放大倍数。由此，经铂电阻所做温度采样和集成运算放大器IC1的比较放大等，在端口6变为较大的电压信号输出。在相连6处，即输出端口c有三路走向：

第一，将信号传送给具有电压--温度转换功能的IC2，做出在线温度测量值的显示；

第二，推动复合功放三极管BG1、BG2工作，使集成型集成警笛器IC3导电，带动喇叭发出警笛声响，同时发光二极管Fg1被点亮，发出光电信号，以此告知监护人员主变温度已有超标；与声光器件并联的继电器J1也启动工作，其常开结点J1-1接通冷却系统，使之风扇运转，对变压器进行降温控制；

第三，在c端还连接后续的通讯电路，做信号网络传输处理，使之工作人员在控制终端也能看到远方变压器温度变化情况，以做出是否进一步检查维护的处理决定。

报警电路包括具有电压温度转换功能的温度显示器IC2、三极管BG1、三极管BG2、集成警笛器IC3、发光二极管Fg1、继电器J1、电阻R6、电阻R7和电阻R8，温度显示器IC2连接在集成运算放大器IC1的端口7和输出端口6之间，三极管BG1的基极连接集成运算放大器IC1的输出端口6，三极管BG1的发射极连接三极管BG2的基极，三极管BG1的集电极同时连接集成警笛器IC3一端，电阻R6一端和继电器J1的一端相连，电阻R6另一端连接发光二极管Fg1的负极，发光二极管Fg1的正极、继电器J1的另一端和集成警笛器IC3的另一端均连接正极电源E+；三极管BG2的发射极连接三挡开关K1公共端，三挡开关K1触动端能够连接直通导线、电阻R7和电阻R8中的任意一端，直通导线、电阻R7和电阻R8还同时连接负极电源E-。其中的R6是分压电阻，保证与15V集成警笛器IC3、继电器J1并联工作的发光二极管Fg1只分配到3V电压，即点亮又不损坏。在复合三极管BG2的射极输出与负电源E-之间串接了三挡开关K1及其直通导线、调节电阻R7、R8，它们的阻值关系是：

导线<R7<R8

当开关打向导线时，集成运放6脚输出大于两射极结点电压1.2V，复合管即可导通；当开关打向R7或R8时，6脚输出则分别要在2V、3V以上复合管方能导通，这样，可以起到对温度超标范围的选择，以利于不同季节温度报警、控制数据的调整设置。

实施例3：

如图2-3所示，本实施例在上述实施例的基础上优选如下：继电器J1的常开节点J1-1连接冷却系统。220V交流电从Ⅰ、Ⅱ端子引入，温度正常时，继电器常开结点J1-1断开，后续负载不工作；当温度超标时，继电器启动，常开结点J1-1闭合，接通220V交流电，装配在变压器箱体上的多个风扇电机M1—Mn带电工作，电风扇吹出冷风，使变压器降温，避免变压器因温度过高而损坏。

经过前期电路采集、放大、整形、滤波等处理过的信号，从信号输出端口6即c处输出到通讯接口，通讯接口通过通讯线路与模数转换器连接，对电压进行模数A/D转换，再送给控制终端，模数转换器与控制终端连接。通讯接口后续的通讯电路，做信号网络传输处理，使之工作人员在控制终端也能看到远方变压器温度变化情况，以做出是否进一步检查维护的处理决定。控制终端实现的主要功能是在远方能对采集的变压器的温度数据进行分析、计算、判断、处理，做出故障与否的信息显示，若有问题，则启动变压器冷却系统降温，更严重时，还发出断路器跳闸指令。

控制终端还连接显示器、冷却器和断路器。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.变压器远近温度监测控制器，其特征在于，包括带有铂电阻的电桥比较电路、集成运放电路和报警电路，电桥比较电路的两输入端之间连接15V的稳定电压，电桥比较电路的两输出端连接集成运放电路的两输入端，集成运放电路的输出端连接报警电路的输入端和通讯接口。

2.根据权利要求1所述的变压器远近温度监测控制器，其特征在于，所述电桥比较电路包括铂电阻Rc、电位器W1、电阻R1和电阻R2，铂电阻Rc一端与正极电源E+连接，另一端与电阻R1连接，电阻R1另一端与负极电源E-连接；电位器W1的两不动端中的一端连接正极电源E+，另一端连接电阻R2一端，电阻R2另一端连接负极电源E-。

3.根据权利要求2所述的变压器远近温度监测控制器，其特征在于，电阻R2和电阻R1阻值相同，铂电阻Rc和电位器W1阻值相同。

4.根据权利要求3所述的变压器远近温度监测控制器，其特征在于，集成运放电路包括集成运算放大器IC1、电阻R3、电阻R4和电阻R5，电阻R3一端连接铂电阻Rc和电阻R1的公共连接端a，电阻R3另一端连接集成运算放大器IC1的反相输入端2；电阻R4一端连接电位器W1和电阻R2的公共连接端b，电阻R4另一端连接集成运算放大器IC1的同相输入端3；电阻R5连接在集成运算放大器IC1的反相输入端2和输出端6之间，集成运算放大器IC1的端口7和端口4依次连接正极电源E+以及负极电源E-，电阻R3和电阻R4的阻值相等。

5.根据权利要求4所述的变压器远近温度监测控制器，其特征在于，铂电阻Rc和电阻R1的公共连接端a和负极电源E-之间还连接电容C1。

6.根据权利要求4所述的变压器远近温度监测控制器，其特征在于，集成运算放大器IC1的同相输入端3还连接稳压二极管D1的正极，稳压二极管D1的负极连接负极电源E-。

7.根据权利要求5或6所述的变压器远近温度监测控制器，其特征在于，报警电路包括具有压温转换功能的温度显示器IC2、三极管BG1、三极管BG2、集成警笛器IC3、发光二极管Fg1、继电器J1、电阻R6、电阻R7和电阻R8，温度显示器IC2连接在集成运算放大器IC1的端口7和输出端口6之间，三极管BG1的基极连接集成运算放大器IC1的输出端口6，三极管BG1的发射极连接三极管BG2的基极，三极管BG1的集电极同时连接集成警笛器IC3一端，电阻R6一端和继电器J1的一端相连，电阻R6另一端连接发光二极管Fg1的负极，发光二极管Fg1的正极、继电器J1的另一端和集成警笛器IC3的另一端均连接正极电源E+；三极管BG2的发射极连接三挡开关K1公共端，三挡开关K1动触头能够连接直通导线、电阻R7和电阻R8中的任意一端，直通导线、电阻R7和电阻R8还同时连接负极电源E-。

8.根据权利要求7所述的变压器远近温度监测控制器，其特征在于，所述继电器J1的常开节点J1-1连接冷却系统。

9.根据权利要求1所述的变压器远近温度监测控制器，其特征在于，所述通讯接口通过通讯线路与模数转换器连接，模数转换器与监控终端连接。

10.根据权利要求9所述的变压器远近温度监测控制器，其特征在于，所述监控终端还连接显示器、冷却器和断路器。