CN208985022U - 智能变压器温度控制仪 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种智能变压器温度控制仪，采用三只铂电阻作为传感器，测量干式变压器三相绕组的温度，根据设定的温度值，启停风机进行温度控制。该智能变压器温度控制仪包括壳体和设置在壳体内电路板；所述壳体包括壳体本体、活动设置在壳体本体顶部的面框、设置在壳体本体底部的接线板和安装在壳体本体两侧的安装架；所述电路板上集成设置有主控制器、变压器三相绕组温度测量模块、环境温度测量模块和风机控制模块；所述变压器三相绕组温度测量模块、环境温度测量模块和风机控制模块分别与主控制器连接。

Description

智能变压器温度控制仪

技术领域

本公开涉及一种智能变压器温度控制仪。

背景技术

电力系统中的变电站可以对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。配电变压器为工矿企业与民用建筑供配电系统中的重要设备之一，它将10kV或35kV网络电压降至用户使用的230/400V母线电压。变压器是一个能量转换的装置，转换过程中必然有能量损失，损失的能量大部分表现为热能。具体来说变压器有负载损耗，包括直流损耗和涡流损耗。以上说的是变压器正常工作的时候，如果出现短路，那么由于电流飙升，而损耗与电流的平方成正比，因此必然出现过热。现有的控制内部温度的办法是进行通风散热，在变压器中设置多个散热风机，此种方法有以下缺点：降温效果并不是很理想，无论内部温度是否安全，散热风机都进行不间断的工作，温度过高时候也不能快速有效的控制住。

综上所述，目前对于降温效果不理想和无法有效控温问题，尚缺乏有效的解决方案。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种用于BWDK系列变压器的温度控制仪，采用三只铂电阻作为传感器，测量干式变压器三相绕组的温度，根据设定的温度值，启停风机进行温度有效控制。

本公开所采用的技术方案是：

一种智能变压器温度控制仪，包括壳体和设置在壳体内电路板；

所述壳体包括壳体本体、活动设置在壳体本体顶部的面框、设置在壳体本体底部的接线板和安装在壳体本体两侧的安装架；

所述电路板上集成设置有主控制器、变压器三相绕组温度测量模块、环境温度测量模块和风机控制模块；所述变压器三相绕组温度测量模块、环境温度测量模块和风机控制模块分别与主控制器连接。

进一步的，所述面框上设置有控制面板，所述控制面板上设置有四组数码管、若干个指示灯和若干个操作按钮，所述数码管、指示灯和操作按钮分别与主控制器连接。

进一步的，所述壳体上还设置有用于与三相铂电阻和温度传感器连接的传感器接口，所述传感器接口引出的三相铂电阻信号线连接至变压器三相绕组温度测量模块；环境温度传感器信号线连接至环境温度测量模块。

进一步的，所述变压器三相绕组温度测量模块包括三相绕组温度信号采集电路、A相绕组温度信号放大器、B相绕组温度信号放大器、C相绕组温度信号放大器和数据采集器，所述三相绕组温度信号处理电路的输入端与三相铂电阻信号线连接，输出端分别与A相绕组温度信号放大器、B相绕组温度信号放大器、C相绕组温度信号放大器的输入端连接，所述数据采集器的输入端连接A相绕组温度信号放大器、B相绕组温度信号放大器、C相绕组温度信号放大器的输出端，所述数据采集器的输出端连接主控制器。

进一步的，所述三相绕组温度信号采集电路包括A组信号采集电路、B组信号采集电路、C组信号采集电路、运算放大器、电源转换器、第一三极管和第二三极管；

所述A组信号采集电路、B组信号采集电路、C组信号采集电路的输入端与三相铂电阻信号线连接，输出端分别与A相绕组温度信号放大电路、B相绕组温度信号放大电路、C相绕组温度信号放大电路连接；

所述运算放大器的两个输入端接电源，所述运算放大器的第一输出端通过电阻与第二三极管的基极连接；所述运算放大器的第二输出端通过电阻和第一三极管分别与A组信号采集电路、B组信号采集电路、C组信号采集电路连接；所述电源转换器的输入端接电源，所述电源转换器的输出端与第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的发射极分别通过并联的电阻和电位器与A组信号采集电路、B组信号采集电路、C组信号采集电路连接。

进一步的，所述环境温度测量模块包括热敏电阻，所述热敏电阻的一端与传感器接口的环境温度传感器接口线，另一端通过厚膜电阻与主控制器连接。

进一步的，所述风机控制模块包括三路风机控制电路，所述风机控制电路包括继电器、光电耦合器和三极管，所述光电耦合器的二极管阴极与主控制器的输出端连接，所述光电耦合器的三极管发射极通过电阻与三极管的栅极连接，所述光电耦合器的三极管集电极与继电器的线圈一端连接；所述三极管的集电极与继电器的线圈另一端连接，所述继电器的线圈的常开触点与风机接线端子连接。

进一步的，所述电路板上还集成设置有与主控制器电路的电源模块、时钟模块和RS485通讯电路。

通过上述技术方案，本公开的有益效果是：

本公开使用三只铂电阻作为传感器，测量干式变压器三相绕组的温度，同时数字显示三相温度值及环境温度值；根据设定的温度值，判断干式变压器三相绕组的温度是否超过设定的阈值，分别控制风机启停、超温报警、超高温跳闸等，还具有各种声光报警功能，确保干式变压器的正常运行。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。

图1是壳体的结构示意图；

图2是接线板的结构示意图；

图3是控制面板的结构示意图；

图4是电路板的结构框图；

图5是主控制器的电路图；

图6是三相绕组温度信号采集电路的电路图；

图7是A相绕组温度信号放大电路的电路图；

图8是数据采集芯片的电路图；

图9是环境温度测量模块的电路图；

图10是风机控制模块的电路图；

图11是R485通讯电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

一种或多种实施例提供一种用于BWDK系列变压器的智能变压器温度控制仪，该智能变压器温度控制仪包括壳体和设置在壳体内电路板。

如图1所示，所述壳体包括面框1、壳体本体2和接线板3，所述面框1活动设置在壳体本体2的顶部，所述接线板3设置在壳体本体2的底部，所述壳体本体的两侧分别设置有安装架4。

如图2所示，所述接线板3上设置有两排接线端子，每排接线端子包括12个接线端子5，分别为风机接线端子、公共端接线端子、电源接线端子、485串口通信接线端子、故障输出接线端子、超温报警输出接线端子和跳闸输出接线端子；所述故障输出接线端子、超温报警输出接线端子和跳闸输出接线端子分别连接有故障继电器、超温继电器和跳闸继电器。

如图3所示，所述面框上设置有控制面板6，所述控制面板6上设置有四组数码管，左上方一组三位数码管用于显示环境温度，中间三组四位数码管分别用于显示A、B、C三相温度，所述控制面板的右侧为状态指示区域，在该状态指示区域设置有六个指示灯和三个操作按钮，六个指示灯，分别为超温报警指示灯、风机指示灯、故障指示灯、跳闸指示灯、手动指示灯和消音指示灯，所述三个操作按钮分别为设置/确认按钮、历史查询按钮和参数查询/手动风机按钮，所述控制面板的左下方还设置有用于消音、返回或手动保存的按钮。

在本实施例中，所述壳体上还设置有传感器接口，该传感器接口用于与安装在变压器低压侧A相绕组、B相绕组和C相绕组的测温孔内的A相铂电阻、B相铂电阻和C相铂电阻连接，并引出A相铂电阻、B相铂电阻和C相铂电阻的信号线至变压器三相绕组温度测量模块，所述传感器接口还用于与测量环境温度的环境温度传感器连接，并引出环境温度传感器的信号线至环境温度测量模块。

如图4所示，所述电路板上集成设置有主控制器7、变压器三相绕组温度测量模块8、环境温度测量模块9和风机控制模块10。

如图5所示，所述主控制器采用PD78F0513D型单片机，所述单片机的输入端还连接控制面板上的设置/确认按钮、历史查询按钮、参数查询/手动风机按钮以及用于消音、返回或手动保存的按钮；所述单片机的输出端还连接控制面板上的超温报警指示灯、风机指示灯、故障指示灯、跳闸指示灯、手动指示灯和消音指示灯。所述单片机还连接有蜂鸣器。

在本实施例中，所述变压器三相绕组温度测量模块包括三相绕组温度信号采集电路、A相绕组温度信号放大电路、B相绕组温度信号放大电路、C相绕组温度信号放大电路和数据采集芯片，所述三相绕组温度信号处理电路的输入端与传感器接口J1的A相铂电阻信号线1、B相铂电阻信号线4和C相铂电阻信号线7连接，输出端分别与A相绕组温度信号放大电路、B相绕组温度信号放大电路、C相绕组温度信号放大电路的输入端连接，所述数据采集芯片的输入端连接A相绕组温度信号放大电路、B相绕组温度信号放大电路、C相绕组温度信号放大电路的输出端，输出端连接主控制器。

如图6所示，所述三相绕组温度信号采集电路包括A组信号采集电路、B组信号采集电路、C组信号采集电路、运算放大器U4和电源转换器U5，其中：

所述A组信号采集电路包括电阻R23、电阻R24、电阻R17和电阻R14，所述电阻R23、电阻R24的一端分别与传感器接口J1的A相铂电阻信号线1连接，所述电阻R24的一端与A相绕组温度信号放大电路的正输入端连接，所述电阻R23的一端通过电阻R17和电阻R14与A相绕组温度信号放大电路的负输入端连接。B组信号采集电路和C组信号采集电路的电路结构与A组信号采集电路的电路结构相同，在本申请中不再赘述。

所述运算放大器U4的两个输入端接2.5V电源，所述运算放大器U4的第一输出端通过电阻R12与三极管Q2的基极连接；所述运算放大器U4的第二输出端通过电阻R11和三极管Q1分别与A组信号采集电路、B组信号采集电路、C组信号采集电路连接；所述电源转换器U5的输入端接+5V，所述电源转换器U5的输出端与三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的发射极分别通过并联的电阻和电位器与A组信号采集电路、B组信号采集电路、C组信号采集电路连接。

在本实施例中，所述运算放大器U4采用LM358运算放大器；所述电源转换器U5采用LMC7660电源转换器。

如图7所示，所述A相绕组温度信号放大电路包括电阻R1、低频瓷介电容CT1、运算放大器U2、低频瓷介电容CT2、电阻R2、低频瓷介电容CT3、电阻R3和二极管D1。

具体地，所述运算放大器U2的正输入端和负输入端分别与A组信号采集电路连接，接收A相铂电阻采集的A相绕组温度信号；所述运算放大器U2的输出端通过电阻R1与数据采集芯片的输入端连接，所述运算放大器U2的负输入端与输出端之间还连接并联的低频瓷介电容CT3和电阻R3；所述运算放大器U2的正输入端还通过并联的低频瓷介电容CT2和电阻R2接地，所述运算放大器U2的负输入端还通过二极管D1接地。

在本实施例中，所述运算放大器U2采用OP07型运算放大器。

所述B相绕组温度信号放大电路、C相绕组温度信号放大电路与A相绕组温度信号放大电路结构相同，在本实施例中不再赘述。

图8是数据采集芯片的电路图。如图8所示，所述数据采集芯片采用ADS7841E型数据采集芯片；所述ADS7841E的输入端连接A相绕组温度信号放大电路、B相绕组温度信号放大电路、C相绕组温度信号放大电路的输出端；所述ADS7841E的输入端连接单片机。

图9是环境温度测量模块的电路图。如图9所示，所述环境温度测量模块包括热敏电阻PTC1、薄膜电阻RT1、厚膜电阻RL1、厚膜电阻RL2和二极管TZ2。

具体地，所述热敏电阻PTC1的一端与传感器接口的环境温度传感器接口线，另一端通过厚膜电阻RL1与主控制器连接；所述热敏电阻PTC1的一端还通过薄膜电阻RT1接电源，还通过并联的电容C2和厚膜电阻RL2接地，所述热敏电阻PTC1的另一端还通过二极管TZ2接地。

所述风机控制模块包括三路风机控制电路，用于实现对三路风机同时控制。如图10所示，所述风机控制电路包括继电器K1、光电耦合器U27和三极管Q4，所述光电耦合器U27的二极管的阴极与主控制器的输出端连接，所述光电耦合器U27的三极管发射极通过电阻R61与三极管Q4的栅极连接，所述光电耦合器U27的三极管集电极与继电器K1的线圈一端连接；所述三极管Q4的发射极接地，所述三极管Q1的集电极与继电器K1的线圈另一端连接，所述继电器K1的线圈的常开触点与风机的两个接线端子连接。

当温度测量值大于温度上限值T2时，单片机通过风机控制电路启动风机，直至温度测量值小于等于温度上限值T1时，单片机控制两路风机关闭。

本实施例提出的电路板上还集成设置有分别与主控制器连接的存储电路11和时钟电路12，所述存储电路11采用404P型存储芯片，用于记录在温差等级下的测量温度值、控制状态、时间，温差10℃为一个等级；并存储控制状态变化，当控制状态发生变化时，记录变化时的测量温度、控制状态、时间；所述时钟电路12采用DS1302型时钟芯片。

本实施例提出的电路板上还集成设置有RS485通讯电路13。所述R485通讯电路的电路图如图11所示，所述RS485通讯电路包括RS485收发器U11、三极管Q3、光电耦合器U25和光电耦合器U26。

具体地，所述RS485收发器U11的电源端VCC通过电阻与电源模块U16连接，所述RS485收发器U11的正向输入输出端A和反向输入输出端B分别通过热敏电阻与RS485通讯接口连接，所述RS485收发器的使能端E与三极管Q3的集电极连接，所述RS485收发器的发送数据输入端DI与光电耦合器U25的三极管集电极连接，所述三极管Q3的基极和发射极分别通过电阻与光电耦合器U25的三极管集电极连接，所述光电耦合器U25的三极管发射极接地，所述光电耦合器U25的光敏二极管的阳极接+5V，所述光电耦合器U25的光敏二极管阴极与主控制器连接；所述RS485收发器的接收输出端RO与光电耦合器U26的光敏二极管阴极连接，所述光电耦合器U26的三极管发射极接地，所述光电耦合器U26的光敏二极管阳极通过电阻接电源，所述光电耦合器U26的集电极接电源。

在本实施例中，所述RS485收发器U4采用MAX3085型RS485收发器。

本实施例中，主控制器通过RS485通讯电路实时上传变压器三相绕组的温度数据。

本实施例提出的电路板上还集成设置有电源模块14，所述电源电路14采用现有的山博电源。

本实施例提出的智能变压器温度控制仪的工作过程为：

测量变压器三相绕组的温度，并计算变压器三相绕组温度的最大值Tmax；

将变压器三相绕组温度的最大值Tmax分别与设定的风机关闭温度阈值T1、风机开启温度阈值T2、超温报警温度阈值T3和超温跳闸温度阈值T4相比较；

当变压器三相绕组温度的最大值Tmax大于风机开启温度阈值T2时，控制风机开启，风机指示灯量；当变压器三相绕组温度的最大值Tmax小于风机关闭温度阈值T1时，控制风机关闭，风机指示灯灭；

当变压器三相绕组温度的最大值Tmax大于超温报警温度阈值T3时，控制风机开启，超温继电器吸合；当变压器三相绕组温度的最大值Tmax大于超温跳闸温度阈值T4时，控制风机开启，超温继电器和跳闸继电器吸合；

通过长按减键开启或关闭手动风机，定时风机开启时，24点时开启15分钟风机。

在正常测量控制模式下短按消音键开机或关闭消音功能；消音开启时，当有超温报警时报警灯亮，蜂鸣器不响，超温报警继电器不吸合；关机后对消音功能开启有记忆功能，再次开机与上一次使用时一致。

从以上的描述中，可以看出，上述的一种或多种实施例实现了如下技术效果：

(1)可以测量干式变压器三相绕组温度及环境温度，用数字同时显示三相温度值及环境温度值；

(2)可以通过按键设定温度限值，当温度测量值超过温度设定值时，分别控制风机启停、超温报警、超高温跳闸等；温度设定值可以随时修改，断电后不会消失；

(3)具有传感器断线故障检测、手动开启风机功能以及定时风机开启功能,根据采集到的温度传感器数据判断是否传感器断线，若传感器断线，则采集到的温度数据在温湿度传感器正常工作数据范围之外。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种智能变压器温度控制仪，其特征是，包括壳体和设置在壳体内电路板；

所述壳体包括壳体本体、活动设置在壳体本体顶部的面框、设置在壳体本体底部的接线板和安装在壳体本体两侧的安装架；

所述电路板上集成设置有主控制器、变压器三相绕组温度测量模块、环境温度测量模块和风机控制模块；所述变压器三相绕组温度测量模块、环境温度测量模块和风机控制模块分别与主控制器连接。

2.根据权利要求1所述的智能变压器温度控制仪，其特征是，所述面框上设置有控制面板，所述控制面板上设置有四组数码管、若干个指示灯和若干个操作按钮，所述数码管、指示灯和操作按钮分别与主控制器连接。

3.根据权利要求1所述的智能变压器温度控制仪，其特征是，所述壳体上还设置有用于与三相铂电阻和温度传感器连接的传感器接口，所述传感器接口引出的三相铂电阻信号线连接至变压器三相绕组温度测量模块；环境温度传感器信号线连接至环境温度测量模块。

4.根据权利要求3所述的智能变压器温度控制仪，其特征是，所述变压器三相绕组温度测量模块包括三相绕组温度信号采集电路、A相绕组温度信号放大器、B相绕组温度信号放大器、C相绕组温度信号放大器和数据采集器，所述三相绕组温度信号处理电路的输入端与三相铂电阻信号线连接，输出端分别与A相绕组温度信号放大器、B相绕组温度信号放大器、C相绕组温度信号放大器的输入端连接，所述数据采集器的输入端连接A相绕组温度信号放大器、B相绕组温度信号放大器、C相绕组温度信号放大器的输出端，所述数据采集器的输出端连接主控制器。

5.根据权利要求4所述的智能变压器温度控制仪，其特征是，所述三相绕组温度信号采集电路包括A组信号采集电路、B组信号采集电路、C组信号采集电路、运算放大器、电源转换器、第一三极管和第二三极管；

所述A组信号采集电路、B组信号采集电路、C组信号采集电路的输入端与三相铂电阻信号线连接，输出端分别与A相绕组温度信号放大电路、B相绕组温度信号放大电路、C相绕组温度信号放大电路连接；

所述运算放大器的两个输入端接电源，所述运算放大器的第一输出端通过电阻与第二三极管的基极连接；所述运算放大器的第二输出端通过电阻和第一三极管分别与A组信号采集电路、B组信号采集电路、C组信号采集电路连接；所述电源转换器的输入端接电源，所述电源转换器的输出端与第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的发射极分别通过并联的电阻和电位器与A组信号采集电路、B组信号采集电路、C组信号采集电路连接。

6.根据权利要求3所述的智能变压器温度控制仪，其特征是，所述环境温度测量模块包括热敏电阻，所述热敏电阻的一端与传感器接口的环境温度传感器接口线，另一端通过厚膜电阻与主控制器连接。

7.根据权利要求1所述的智能变压器温度控制仪，其特征是，所述风机控制模块包括三路风机控制电路，所述风机控制电路包括继电器、光电耦合器和三极管，所述光电耦合器的二极管阴极与主控制器的输出端连接，所述光电耦合器的三极管发射极通过电阻与三极管的栅极连接，所述光电耦合器的三极管集电极与继电器的线圈一端连接；所述三极管的集电极与继电器的线圈另一端连接，所述继电器的线圈的常开触点与风机接线端子连接。

8.根据权利要求1所述的智能变压器温度控制仪，其特征是，所述电路板上还集成设置有与主控制器电路的电源模块、时钟模块和RS485通讯电路。