CN209311613U - 一种变压器温升试验自动控制装置 - Google Patents

Abstract

一种变压器温升试验自动控制装置，中主柜单元包括：电流互感器、电压互感器、功率采集输出单元、主程序控制模块、A/D转换模块、工业路由器、人机界面、断路器组及主控开关组成；测温箱由辅助程序控制模块、测温模块、16路T型热电偶各部件集成为一个测温箱，该单元安置在一个移动的小车上，可以在被试变压器的周边自由推动，方便各个测温点的安置。主柜单元通过人机界面与测温箱之间经由485通讯线连接并进行通讯，主柜单元设置输入、输出插拔式工业插座通过电缆与外界电源及被试品单元连接，测温箱与变压器之间通过16根T型热电偶连接。通过上述结构，本实用新型提供了一种使用方便、自动化性能强的用于压器温升自动控制的硬件平台。

Description

一种变压器温升试验自动控制装置

技术领域

本实用新型属于电器试验领域，具体涉及一种变压器温升试验自动控制装置。

背景技术

目前变压器行业上绝大多数制造厂及检测机构都是人工手动控制整个变压器温升过程，该试验基本采用“短路法”，整个试验过程至少要持续十几个小时左右，试验过程中既要实时调节电源保证输入的功率、电流，又要实时监控测量各点的温升值，既耗费人力，又无法保证试验数据的精准性及试验的最短时间。

目前变压器行业上温升试验基本采用“短路法”，试验共分为两个阶段：第一阶段施加总损耗，当变压器顶层油温升的变化率小于每小时1K，并维持3小时后，可以认为温升已达到稳定状态，此时可以进入第二阶段；第二阶段施加额定电流，并保持1小时，继续观察油和环境的温度。施加额定电流1小时的终了，迅速切断电源并打开短路线，测量此时线电阻(俗称“热电阻”)。整个试验过程至少要持续十几个小时，在这十几个小时当中，要人力手动实时调节输入功率及电流，使其保证在规定值的+0％到+2％之内，且要求试验人员根据经验来判断何时开始记录变压器各点温度以判断试品是否进入稳定阶段，这会耗费大量的劳动力力，且不容易捕捉到变压器进入温升稳定期的第一时刻。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提出了一种变压器温升试验自动控制装置，包括有主柜单元和测温箱；所述的测温箱中的热电偶与变压器内部相连，测温模块用于检测热电偶的温度，并将温度信号传输至辅助控制模块中，辅助控制模块与主柜单元中的主控制模块之间通过 RS485相连接，将温度信号传输到主柜单元中；所述的主柜单元中的电压互感器和电流互感器I与变压器连接用于检测变压器电信号，的电压互感器和电流互感器的信号输出端与功率采集及输出模块连接，功率采集及输出模块的信号输出端连接在A/D模块的信号接收端， A/D模块的信号输出端与主控制模块相连，主控制模块通过以太网将信息进行发送。通过上述结构，本实用新型解决了现有技术中存在的采用人工手动控制及记录很难实现调整的实时性、无法捕捉到试验过程结束的最短时间的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种变压器温升试验自动控制装置，其特征在于：包括有主柜单元和测温箱；所述的测温箱中的热电偶与变压器内部相连，测温模块用于检测热电偶的温度，并将温度信号传输至辅助控制模块中，辅助控制模块与主柜单元中的主控制模块之间通过RS485相连接，将温度信号传输到主柜单元中；所述的主柜单元中的电压互感器和电流互感器I与变压器连接用于检测变压器电信号，的电压互感器和电流互感器的信号输出端与功率采集及输出模块连接，功率采集及输出模块的信号输出端连接在A/D模块的信号接收端，A/D模块的信号输出端与主控制模块相连，主控制模块通过以太网将信息进行发送。

所述的变压器上连接有电流互感器II，电流互感器II的信号输出端与A/D模块的信号接收端连接。

所述的RS485的信号输出端连接有人机界面，人机界面的信号输出端经过另一个RS485 后与主控制模块的信号输入端连接。

所述的主控制模块的输出控制端通过电机驱动模块与调压器连接。

所述的热电偶为16根T型热电偶，测温模块通过热电偶转换接头与16根T型热电偶相连接。

所述的主柜单元底部安装有万向轮。

所述的主控制模块通过以太网接口与无线路由器相连接，通过无线路由器将信息向外发送。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型中采用的功率采集及输出单元具有精度高、灵敏度高、抗干扰度强的特点，是输出高精度功率的理想单元。本发明中采用控制模块与调压器电机驱动相契合，对变压器温升过程进行程序化控制，使得整个试验过程中的功率及电流控制得到高精度的保证。

2.本实用新型利用电气模块与热电偶相结合的方式保证了变压器温升试验的最短时间。

3.本实用新型实现了变压器温升试验在任何时候、任何地点、任何网络下的口袋化操控，彻底实现变压器温升试验的无人值守。

4.本实用新型以程序控制模块、集成电路、电子器件、测温元件、无线设备为其主要部件，为变压器温升试验提供自动化的硬件平台，保证了试验过程的精确度、缩短了试验时间，大大解放了人力。

附图说明

图1为本实用新型电路框图。

图2为本实用新型现场布置示意图。

图3为本实用新型电路原理图。

图4为本实用新型功率采集及输出模块的原理图。

图5为本实用新型A/D模块接线图。

图6为本实用新型测温模块接线图。

图7为本实用新型辅助控制模块和主控制模块的输入单元的接线图。

图8为本实用新型辅助控制模块和主控制模块的输出单元的接线图。

图9为本实用新型电机驱动模块接线图。

图10为本实用新型RS485接线图。

图11为控制流程示意图。

具体实施方式

一种变压器温升试验自动控制装置，包括有主柜单元21和测温箱22。

所述的测温箱22中的热电偶8与变压器内部相连，测温模块9用于检测热电偶8的温度，并将温度信号传输至辅助控制模块10中，辅助控制模块10与主柜单元21中的主控制模块13之间通过RS48512相连接，将温度信号传输到主柜单元21中。所述的热电偶8为 16根T型热电偶，测温模块9通过热电偶转换接头与16根T型热电偶相连接。所述的主柜单元21底部安装有万向轮。

所述的主柜单元21中的电压互感器2和电流互感器I6与变压器连接用于检测变压器电信号，的电压互感器2和电流互感器I6的信号输出端与功率采集及输出模块3连接，功率采集及输出模块3的信号输出端连接在A/D模块4的信号接收端，A/D模块4的信号输出端与主控制模块13相连，主控制模块13通过以太网将信息进行发送。所述的变压器上连接有电流互感器II19，电流互感器II19的信号输出端与A/D模块4的信号接收端连接。所述的RS48512的信号输出端连接有人机界面11，人机界面11的信号输出端经过另一个RS48512后与主控制模块13的信号输入端连接。所述的主控制模块13的输出控制端通过电机驱动模块14与调压器15连接。所述的主控制模块13通过以太网接口16与无线路由器17相连接，通过无线路由器将信息向外发送。

具体使用时：

装置包括：电压信号1、电压互感器2、功率采集及输出模块3、A/D模块4、电流信号5、电流互感器I6、温度信号7、热电偶8、测温模块9、辅助控制模块10、人机界面11、RS48512、主控制模块13、电机驱动模块14、调压器15、以太网口16、无线路由器17、手机APP18、电流互感器II19、功率及电流预设信号20。

其中电压信号1、电压互感器2、功率采集及输出模块3、A/D模块4、电流信号5、电流互感器I6、人机界面11、RS48512、主控制模块13、电机驱动模块14、调压器15、以太网口16、无线路由器17、电流互感器II19、功率及电流预设信号20集成为主柜单元21；温度信号7、热电偶8、测温模块9、辅助控制模块10集成为测温箱22。

各个部分的连接及通讯见图1-图3。

电压互感器2、电流互感器I6与功率采集及输出模块3相连，将电压信号1、电流信号 5送入功率采集及输出模块3，电流信号5与A/D模块4相连，将电流信号5送入A/D模块，A/D模块4与主控制模块13相连并集成在一起，主控制模块13通过RS48512与人机界面11双向连接，人机界面11与功率及电流预设信号20相连，主控制模块13与电机驱动模块14连接，电机驱动与调压器15连接，主控制模块13通过以太网口16与无线路由17双向连接，无线路由17与手机APP远程连接，以上各部分封装成主柜单元21；热电偶8与测温模块连接，将温度信号7送入辅助程序控制模块10，这四个部分封装成测温箱22，测温箱22通过RS48512与主柜单元21中的人机界面11连接。主柜单元21通过输入、输出插拔式工业插座通过电缆与外界电源及被试品单元连接，测温箱22与被试品单元之间通过热电偶8连接，测温箱22安置在一个移动的小车上，可以在被试变压器的周边自由推动，方便各个测温点的监测。各个主模块的外部配线连接情况见图5-图10。

变压器温升试验分为两个部分，第一阶段为恒功率控制，为变压器施加恒功率，实时测量变压器顶层油温及散热器出、入口的温度，待各点温度变化率连续3小时不大于1K/h，即视为第一阶段完成；第二阶段为恒电流控制，输入变压器的额定电流持续一个小时，可以视为整个变压器温升试验结束。在两个阶段均需实时调整输入功率及电流的大小，理论上要秋保证整个过程中的功率及电流的偏差要保证在+0％-2％之间，靠人工手动控制很难实现实时性；且要实时记录各点的温度值，并与前面记录的温度值来比较，用以判断变压器温升是否进入稳定阶段，采用自动记录装置可以将记录的时间间隔缩短到分钟级，而人工手动记录则要以小时为单位，采用自动记录装置可以缩短试验时间。

该套装置以主控制模块为中心，扩展了外围硬件接口电路。首先装置利用CT1及PT采集试验线路中的电压及电流值，送入功率采集及输出模块，经由功率采集输出模块转换成功率信号。经由CT2获得线路中的电流信号，电流信号和功率信号经由A/D转换模块传送给主控制模块，同时在人机界面上将试验所需功率、电流的预设值经由RS485也传送给主控制模块；主控制模块对经由A/D模块送入的电流及功率值与人机界面的预设值进行比较、判断，如二者存在偏差，主控制模块发出控制指令，启动调压器驱动模块，驱动调压器动作，使各参数保持在试验预设值所允许的偏差内。测温模块外接热电偶转换接口，实现16路热电偶的自由插拔。各热电偶实时监测并显示变压器各个点的温度值，并将热电偶采集到的各点温度值传送给辅助程序控制模块，由辅助程序控制模块每隔一定时间记录并存储一次各点温度值，并设立比较程序，实时判断变压器温升是否达到标准要求。

达到要求后由主控制模块通过以太网网经由工业路由器配合DIACloud云平台发送信息到试验人员手机的APP上。

试验功率是变压器温升试验的主要参数，本装置中利用CT及PT获得电流及电压信号后，送入特定的功率采集及输出模块用以实现功率计算，功率采集及输出模块的电气原理图见图4。

功率采集及输出模块的电气原理:

采用ADE7878高精度三相电能计量IC，其内部内置多个二阶模数转换器、数字积分器、基准电压源电路及一些必须的信号处理电路，利用其专用高速数据采集HSDC端口，配合自行设计的外部电路，采用傅里叶变换对信号实现基波与高次谐波的分离，检测电压电流信号的相角差，进而实现对有功功率及无功功率的计算，只要采用的CT及PT精度足够高，该电路能够实现在25摄氏度时，在1000:1的动态范围内有功功率和无功功率误差小于0.1％。在模块的输入端采用模拟低通滤波器RC，有效提高模块的抗干扰能力。

整个装置实现了变压器温升试验的过程自动控制、数据自动采集并记录、试验过程远程监控。

另外，主控制模块和辅助控制模块接线方式完全相相同，详见图7-8。本实用新型中所用软件均为芯片自带软件控制系统，并没有改进，根据需要进行参数的输入及流程的设定即可。在图3中给出了各个芯片及使用硬件型号，本领域技术人员根据图1可以明确各个硬件模块之间的信号传输关系，根据4-10中的接线示意图并对照各个芯片的手册，通过本文所述内容，可以完成整个硬件电路的连接及方案的实现。

Claims (7)

1.一种变压器温升试验自动控制装置，其特征在于：包括有主柜单元(21)和测温箱(22)；所述的测温箱(22)中的热电偶(8)与变压器内部相连，测温模块(9)用于检测热电偶(8)的温度，并将温度信号传输至辅助控制模块(10)中，辅助控制模块(10)与主柜单元(21)中的主控制模块(13)之间通过RS485(12)相连接，将温度信号传输到主柜单元(21)中；所述的主柜单元(21)中的电压互感器(2)和电流互感器I(6)与变压器连接用于检测变压器电信号，的电压互感器(2)和电流互感器I(6)的信号输出端与功率采集及输出模块(3)连接，功率采集及输出模块(3)的信号输出端连接在A/D模块(4)的信号接收端，A/D模块(4)的信号输出端与主控制模块(13)相连，主控制模块(13)通过以太网将信息进行发送。

2.根据权利要求1所述的一种变压器温升试验自动控制装置，其特征在于：所述的变压器上连接有电流互感器II(19)，电流互感器II(19)的信号输出端与A/D模块(4)的信号接收端连接。

3.根据权利要求1所述的一种变压器温升试验自动控制装置，其特征在于：所述的RS485(12)的信号输出端连接有人机界面(11)，人机界面(11)的信号输出端经过另一个RS485(12)后与主控制模块(13)的信号输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种变压器温升试验自动控制装置，其特征在于：所述的主控制模块(13)的输出控制端通过电机驱动模块(14)与调压器(15)连接。

5.根据权利要求1所述的一种变压器温升试验自动控制装置，其特征在于：所述的热电偶(8)为16根T型热电偶，测温模块(9)通过热电偶转换接头与16根T型热电偶相连接。

6.根据权利要求1所述的一种变压器温升试验自动控制装置，其特征在于：所述的主柜单元(21)底部安装有万向轮。

7.根据权利要求1所述的一种变压器温升试验自动控制装置，其特征在于：所述的主控制模块(13)通过以太网接口(16)与无线路由器(17)相连接，通过无线路由器将信息向外发送。